[发明专利]半导体结构及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体结构，包括在半导体衬底上形成的半导体器件，所述半导体器件包括：沟道区，形成在所述半导体衬底上；栅堆叠，形成于所述沟道区上方；源/漏区，形成于所述沟道区的两侧，所述半导体器件还包括：

应力传递层，位于所述源/漏区和所述栅堆叠上方；

开口，形成在所述应力传递层中所述栅堆叠的上方或源区和漏区的上方；

相变材料填充物，填充所述开口；以及

约束层，位于所述应力传递层和开口上方；

其中，所述应力传递层用于将所述相变材料填充物在相变过程中的体积变化转变成作用在所述沟道区上的应力，并且所述约束层用于约束相变材料填充物的自由体积变化。

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述半导体器件为nMOSFET，并且作用在所述沟道区上的应力为拉应力。

3.根据权利要求2所述的半导体结构，其中所述相变材料填充物位于所述栅堆叠上方的开口内，并且已经历体积发生膨胀的相变。

4.根据权利要求3所述的半导体结构，所述相变材料填充物已经历的相变过程为从多晶相转变成非晶相。

5.根据权利要求2所述的半导体结构，其中所述相变材料填充物位于所述源区和漏区上方的开口内，并且已经历体积发生收缩的相变。

6.根据权利要求5所述的半导体结构，所述相变材料填充物已经经历的相变过程为从非晶相转变成多晶相。

7.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述半导体器件为pMOSFET，并且作用在所述沟道区上的应力为压应力。

8.根据权利要求7所述的半导体结构，其中所述相变材料填充物位于源区和漏区上方的开口内，并且已经历体积发生膨胀的相变。

9.根据权利要求8所述的半导体器件，所述相变材料填充物已经历的相变过程为从多晶相转变成非晶相。

10.根据权利要求7所述的半导体结构，其中，所述相变材料填充物位于所述栅堆叠上方的开口内，并且已经历体积发生收缩的相变。

11.根据权利要求10所述的半导体结构，所述相变材料填充物已经历的相变过程为从非晶相转变成多晶相。

12.根据上述任一项所述的半导体结构，其中所述相变材料填充物包括含有IV、V、VI族元素的相变材料。

13.根据权利要求12所述的半导体结构，其中所述相变材料填充物包括Ge₂Sb₂Te₅、In₂Se₃、Sb₂Te中的任一种或多种构成。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的半导体结构，其中所述应力传递层和约束层由介质材料形成。

15.根据权利要求14所述的半导体结构，其中所述应力传递层为氮化物层，所述约束层为氧化物层。

16.一种制造半导体结构的方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成半导体器件，所述半导体器件包括：沟道区，形成在所述半导体衬底上；栅堆叠，形成于所述沟道区上方；源/漏区，形成于所述沟道区的两侧；

所述方法进一步包括：

在所述源/漏区和所述栅堆叠上方形成应力传递层；

在所述应力传递层中所述栅堆叠上方或源区和漏区的上方形成开口；

在所述开口中填充相变材料填充物；

在所述应力传递层和开口上方形成约束层；

执行退火，以使所述相变材料填充物发生相变，所述应力传递层将所述相变材料填充物在相变过程中的体积变化转变成作用在所述沟道区上的应力。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述半导体器件为nMOSFET，在退火中，作用在所述沟道区上的应力为拉应力。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述相变材料填充物位于所述栅堆叠上方的开口内，所述相变材料填充物在相变过程中体积膨胀。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述相变材料填充物经历的相变过程为从多晶相转变成非晶相。