半导体结构的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]现有的集成电路以及半导体制造领域内，晶体管是构成半导体器件的一种基本元件之一，因此被广泛应用。随着集成电路的集成化，以及半导体器件的微型化，晶体管的性能对于集成电路的影响越发显著。在影响晶体管性能的因素中，晶体管的栅极寄生电容会对晶体管的性能产生较大的影响。
[0003]晶体管的栅极采用多晶硅或金属等导电材料制成，相邻栅极之间填充绝缘介质材料，使得相邻栅极之间形成寄生电容，影响晶体管的性能。并且，在晶体管的源漏极表面还会形成位于所述绝缘介质材料内的金属插塞，所述金属插塞与栅极之间通过绝缘介质材料隔离，所述栅极与金属插塞之间也会形成寄生电容，影响晶体管的性能。
[0004]随着芯片集成度的提高，半导体器件尺寸缩小，相邻栅极之间的距离减小，从而使得栅极的寄生电容变大，进一步影响晶体管的性能。
[0005]现有晶体管的性能有待进一步的提闻。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是提供一般半导体结构的形成方法，提高晶体管的性能。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一区域，所述第一区域上形成有若干凸起的第一栅极结构，相邻第一栅极结构之间具有第一凹槽；对第一凹槽侧壁表面进行疏水处理，使第一凹槽具有疏水性侧壁；采用流动性化学气相沉积工艺在所述第一凹槽内形成第一介质层，所述流动性化学气相沉积工艺采用的反应物为亲水性物质，使所述第一介质层内具有空气隙。
[0008]可选的，所述半导体衬底还包括第二区域，所述第二区域上形成有若干凸起的第二栅极结构，相邻第二栅极结构之间具有第二凹槽。
[0009]可选的，还包括对所述第二区域上的第二凹槽侧壁表面进行亲水处理，使第二凹槽具有亲水性侧壁；采用流动性化学气相沉积工艺在所述第二凹槽内形成第二介质层，所述第二介质层内没有空气隙。
[0010]可选的，在对第二凹槽侧壁进行亲水处理之前，还包括:对第一凹槽侧壁表面进行疏水处理的同时对第二凹槽侧壁表面进行疏水处理；然后在第一凹槽内形成第一介质层的同时在第二凹槽内形成第一介质层；去除所述第二凹槽内的第一介质层。
[0011]可选的，在对所述第一凹槽的侧壁表面进行疏水处理，对第二凹槽侧壁表面进行亲水处理之后，同时形成所述第一介质层和第二介质层。
[0012]可选的，采用湿法处理进行所述疏水处理。
[0013]可选的，所述湿法处理的溶液为氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液中去离子水和氢氟酸的体积比范围为50: I?1000: I
[0014]可选的，所述疏水处理的方法为在第一凹槽侧壁表面形成疏水层。
[0015]可选的，所述疏水层材料为硅。
[0016]可选的，所述疏水层厚度为Inm?2nm。
[0017]可选的，采用湿法处理进行所述亲水处理。
[0018]可选的，所述亲水处理采用的溶液为NH4OH和H2O2的混合水溶液。
[0019]可选的，NH4OH和H2O2的浓度比为1: 0.5?1:2。
[0020]可选的，所述亲水处理采用的溶液为HCl和H2O2的混合水溶液。
[0021]可选的，HCl和H2O2的浓度比为1:0.5?1:2。
[0022]可选的，所述空气隙的直径范围为2nm?20nm。
[0023]可选的，所述流动性化学气相沉积工艺采用的反应物包括硅烷、二硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、正硅酸乙酯、三乙氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、三甲硅烷基胺、二甲硅烷基胺中的一种或几种。
[0024]可选的，所述流动性化学气相沉积工艺还包括:使所述反应物在02、03、NO、H2O蒸气、N2、He、Ar中的一种或多种气体下进行退火处理并且所述气体中至少具有一种含有O的气体，所述退火处理的温度为200°C?1200°C。
[0025]可选的，所述第一栅极结构包括:位于半导体衬底表面的第一栅介质层、位于第一栅介质层表面的第一栅极、位于第一栅介质层和第一栅极侧壁表面的第一侧墙；所述第二栅极结构包括:位于半导体衬底表面的第二栅介质层、位于第二栅介质层表面的第二栅极、位于第二栅介质层和第二栅极侧壁表面的第二侧墙。
[0026]根据权利要求19所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一侧墙和第二侧墙的材料为氮化硅。
[0027]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0028]本发明的技术方案中，所述半导体衬底具有第一区域，在第一区域相邻第一栅极结构之间具有第一凹槽，对第一凹槽侧壁表面进行疏水性处理之后，使所述第一凹槽具有疏水性侧壁，再采用流动性化学气相沉积工艺在所述第一凹槽内形成第一介质层，由于所述流动性化学气相沉积工艺采用的反应物为亲水性物质，并且所述第一凹槽的侧壁表面具有疏水性，所以所述亲水性反应物在填充第一凹槽的过程中会受到表面张力作用，所述亲水性的反应物与第一凹槽的侧壁表面之间会形成大量微小的气泡，使得反应物与第一凹槽的侧壁之间残留有气体。在填充满所述反应物之后进行退火处理的过程中，一方面，反应物与第一凹槽侧壁之间气泡受到退火温度的影响，会进入到反应物中，并且多个微小气泡相接触会形成直径较大的气泡，使所述反应物形成较大的气泡；另一方面，在反应物固化形成第一介质层的过程中，所述反应物产成气体副产物，所述气体副产物也容易在反应物内形成气泡。由于所述反应物具有较大的粘度，上述气泡的数量较多，并且气泡在运动过程中可能互相接触形成较大的气泡，所以在反应物中的运动速率较小，随着退火过程的进行，反应物逐渐固化形成第一介质层，由于气泡数量较多，部分气泡在退火过程中运动至反应物表面而消失，而部分气泡则被固化在第一介质层中，形成空气隙。所述空气隙的介电系数较低，可以较低所述第一介质层的平均介电系数，从而降低第一区域上的相邻第一栅极之间的寄生电容，从而提高形成的半导体器件的性能。
[0029]进一步，所述半导体衬底还具有第二区域，所述第二区域上的相邻第二栅极结构之间具有第二凹槽，对所述第二凹槽的侧壁表面进行亲水处理，使所述第二凹槽具有亲水性侧壁。采用可流动性化学气相沉积工艺在第二凹槽内形成第二介质层。由于所述流动性化学气相沉积工艺的反应物为亲水性物质，而所述第二凹槽在亲水处理之后具有亲水性内壁，所以在表面张力作用下，所述亲水性的反应物与第二凹槽的亲水性内壁之间的接触面完全贴合，不会存在微小的气泡，具有较高的界面质量。在填充好所述反应物之后进行退火处理的过程中，虽然反应物在固化过程中会产生一定的气体副产物，并且在所述反应物中形成一定数量的气泡，但是由于所述气体副产物所产生的气体泡数量较少，与形成第一介质层相比，反应物中的气泡数量明显下降，所以当所述反应物固化形成第二介质层之前，反应物中的气泡可以完全从反应物中逸出，使得最终形成的第二介质层内不存在空气隙。所述不存在空气隙的第二介质层材料比较致密，可以避免相邻第二栅极上施加较高工作电压时，相邻第二栅极之间发生击穿等问题。
【附图说明】
[0030]图1至图4是本发明的一个实施例的半导体结构的形成过程的结构示意图；
[0031]图5至图7是本发明的另一个实施例的半导体结构的形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]如【背景技术】中所述，现有集成电路中，相邻晶体管的栅极之间的以及栅极与金属插塞之间的距离较小，所以会形成较大的寄生电容。
[0033]在集成电路的核心区域内的器件的运行速率与寄生电容成反比，所述核心区域可以是处理器、存储器等器件。寄生电容越大，器件的运行速率越低，所述核心区域为寄生电容的敏感区，并且核心区域的器件一般工作电压较低，对相邻栅极之间的介质层的致密性要求不高。而集成电路的外围区域中，例如输入或输出晶体管，寄生电容对于晶体管的性能影响较小，所述外围区域为寄生电容的非敏感区域。
[0034]可以通过降低相邻栅极之间