半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，方法包括：提供基底，包括用于形成核心器件的核心区和用于形成周边器件的周边区；在基底上形成伪栅结构，包括栅氧化层以及位于栅氧化层上的伪栅电极层；在伪栅结构露出的基底上形成层间介质层，层间介质层露出伪栅结构顶部；去除核心区伪栅结构，在核心区层间介质层内形成第一开口；去除核心区伪栅结构后，去除周边区伪栅电极层，在周边区层间介质层内形成第二开口；在第一开口底部和侧壁、第二开口侧壁以及第二开口中的栅氧化层上成高k栅介质层；形成高k栅介质层后，在第一开口和第二开口中填充金属层。通过本发明专利技术所述技术方案，可以提高周边区栅氧化层的质量和厚度均一性，从而提高周边器件的可靠性性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
在半导体制造中，随着超大规模集成电路的发展趋势，集成电路特征尺寸持续减小。为了适应特征尺寸的减小，MOSFET的沟道长度也相应不断缩短。然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，因此栅极对沟道的控制能力随之变差，栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthresholdleakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channeleffects)更容易发生。因此，为了更好的适应特征尺寸的减小，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET中，栅极结构至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，与平面MOSFET相比，栅极结构对沟道的控制能力更强，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，与现有集成电路制造具有更好的兼容性。鳍式场效应管按照功能区分主要分为核心(Core)器件和周边(I/O)器件(或称为输入/输出器件)。通常情况下，周边器件的工作电压比核心器件的工作电压大的多。为防止电击穿等问题，当器件的工作电压越大时，要求器件的栅介质层的厚度越厚，因此，周边器件的栅介质层的厚度通常大于核心器件的栅介质层的厚度。但是，现有技术形成的半导体器件的电学性能有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，优化半导体器件的电学性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括用于形成核心器件的核心区、以及用于形成周边器件的周边区；在所述基底上形成伪栅结构，所述伪栅结构包括栅氧化层以及位于所述栅氧化层上的伪栅电极层；在所述伪栅结构露出的基底上形成层间介质层，所述层间介质层露出所述伪栅结构顶部；去除所述核心区的伪栅结构，在所述核心区的层间介质层内形成第一开口；去除所述核心区的伪栅结构后，去除所述周边区的伪栅电极层，在所述周边区的层间介质层内形成第二开口；在所述第一开口底部和侧壁、所述第二开口侧壁以及所述第二开口中的栅氧化层上形成高k栅介质层；形成所述高k栅介质层后，在所述第一开口和第二开口中填充金属层。可选的，所述栅氧化层的材料为氧化硅。可选的，所述伪栅电极层的材料为多晶硅。可选的，去除所述核心区的伪栅结构的步骤包括：在所述周边区的伪栅结构上形成第一光刻胶层；以所述第一光刻胶层为掩膜，刻蚀去除所述核心区的伪栅结构；刻蚀去除所述核心区的伪栅结构后，去除所述第一光刻胶层。可选的，去除所述第一光刻胶层的工艺为灰化和湿法去胶相结合的工艺；或者，去除所述第一光刻胶层的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀溶液为硫酸和双氧水的混合溶液。可选的，在所述基底上形成伪栅结构的步骤包括：在所述基底上形成栅氧化层；对所述栅氧化层进行掺氮工艺；在所述掺氮工艺后，对所述基底进行退火工艺；在所述退火工艺后，在所述栅氧化层上形成伪栅电极层；对所述伪栅电极层进行平坦化工艺；在所述平坦化工艺后，在所述伪栅电极层上形成栅极掩膜层；以所述栅极掩膜层为掩膜，图形化所述伪栅电极层和栅氧化层，剩余所述栅氧化层和伪栅电极层用于构成所述伪栅结构。可选的，所述掺氮工艺为等离子体氮化工艺。可选的，所述退火工艺为等离子体氮化退火工艺。可选的，去除所述周边区的伪栅电极层的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀溶液为四甲基氢氧化氨溶液。可选的，去除所述核心区的伪栅结构的步骤中，去除所述核心区的伪栅电极层以及部分厚度的栅氧化层；去除所述周边区的伪栅电极层后，形成所述高k栅介质层之前，所述形成方法还包括：去除所述第一开口中的剩余栅氧化层。可选的，去除所述核心区部分厚度的栅氧化层后，所述第一开口中剩余栅氧化层的厚度为至可选的，所述栅氧化层的材料为氧化硅，去除所述第一开口中的剩余栅氧化层的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀溶液为氢氟酸溶液。可选的，去除所述核心区的伪栅电极层以及部分厚度的栅氧化层后，去除所述周边区的伪栅电极层之前，所述形成方法还包括：在所述第一开口中填充第二光刻胶层，所述第二光刻胶层覆盖剩余所述栅氧化层。可选的，在所述第一开口中填充第二光刻胶层的步骤包括：在所述第一开口中填充光刻胶材料，所述光刻胶材料还覆盖所述层间介质层顶部；去除高于所述层间介质层顶部的光刻胶材料，所述第一开口中的剩余光刻胶材料作为所述第二光刻胶层。可选的，去除所述第一开口中的剩余栅氧化层之前，所述形成方法还包括：采用显影液去除所述第二光刻胶层。可选的，去除所述核心区的伪栅结构后，去除所述周边区的伪栅电极层之前，所述形成方法还包括：采用氢氧化铵溶液对所述基底进行清洗工艺。可选的，提供基底的步骤中，所述基底包括衬底以及位于所述衬底上分立的鳍部；在所述基底上形成伪栅结构的步骤中，所述伪栅结构横跨所述鳍部，且覆盖所述鳍部的部分侧壁表面和部分顶部表面；形成所述高k栅介质层的步骤中，所述高k栅介质层横跨所述鳍部，且覆盖所述鳍部的部分侧壁表面和部分顶部表面。相应的，本专利技术还提供一种采用前述形成方法所形成的半导体结构。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的半导体结构的形成方法的技术方案中，去除所述核心区的伪栅结构，在所述核心区的层间介质层内形成第一开口；去除所述核心区的伪栅结构后，去除所述核心区的伪栅结构后，去除所述周边区的伪栅电极层，在所述周边区的层间介质层内形成第二开口；在去除所述核心区的伪栅结构时，通常在所述周边区形成光刻胶层，所述周边区伪栅电极层用于在去除光刻胶层的过程中对所述周边区栅氧化层起到保护作用，可以避免去除光刻胶层的工艺对所述周边区栅氧化层造成损耗或等离子体损伤(PlasmaDamage)，从而可以提高所述周边区栅氧化层的质量和厚度均一性，进而提高所形成半导体器件的电学性能，提高周边器件的可靠性性能，例如栅介质层完整性(GateDielectricIntegrity)。可选方案中，所述基底包括衬底以及位于所述衬底上分立的鳍部；去除所述核心区的伪栅结构的步骤中，去除所述核心区的伪栅电极层以及部分厚度的栅氧化层；去除所述核心区的伪栅电极层以及部分厚度的栅氧化层后，去除所述周边区的伪栅电极层之前，所述形成方法还包括：在所述第一开口中填充第二光刻胶层，所述第二光刻胶层覆盖剩余所述栅氧化层；去除所述第一开口中的剩余栅氧化层之前，所述形成方法还包括：采用显影液去除所述第二光刻胶层。一方面，所述第二光刻胶层用于在后续去除所述周边区伪栅电极层的过程中对剩余所述栅氧化层起到保护作用，避免剩余所述栅氧化层损耗而露出所述核心区鳍部的问题，从而防止去除所述周边区伪栅电极层的工艺对所述核心区鳍部造成损耗；另一方面，相比采用灰化(Asher)和湿法去胶(WetStrip)相结合的工艺或采用湿法刻蚀工艺以去除所述第二光刻胶层的方案，本专利技术所述方案可以减小对所述周边区栅氧化层的损耗或等离子体损伤。可选方案中，所述基底包括衬底以及位于所述衬底上分立的鳍部，去除所述核心区的伪栅结构的步骤中，去除所述核心区的伪栅电极层以及部分厚度的栅氧化层；一方面，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括用于形成核心器件的核心区、以及用于形成周边器件的周边区；在所述基底上形成伪栅结构，所述伪栅结构包括栅氧化层以及位于所述栅氧化层上的伪栅电极层；在所述伪栅结构露出的基底上形成层间介质层，所述层间介质层露出所述伪栅结构顶部；去除所述核心区的伪栅结构，在所述核心区的层间介质层内形成第一开口；去除所述核心区的伪栅结构后，去除所述周边区的伪栅电极层，在所述周边区的层间介质层内形成第二开口；在所述第一开口底部和侧壁、所述第二开口侧壁以及所述第二开口中的栅氧化层上形成高k栅介质层；形成所述高k栅介质层后，在所述第一开口和第二开口中填充金属层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括用于形成核心器件的核心区、以及用于形成周边器件的周边区；在所述基底上形成伪栅结构，所述伪栅结构包括栅氧化层以及位于所述栅氧化层上的伪栅电极层；在所述伪栅结构露出的基底上形成层间介质层，所述层间介质层露出所述伪栅结构顶部；去除所述核心区的伪栅结构，在所述核心区的层间介质层内形成第一开口；去除所述核心区的伪栅结构后，去除所述周边区的伪栅电极层，在所述周边区的层间介质层内形成第二开口；在所述第一开口底部和侧壁、所述第二开口侧壁以及所述第二开口中的栅氧化层上形成高k栅介质层；形成所述高k栅介质层后，在所述第一开口和第二开口中填充金属层。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅氧化层的材料为氧化硅。3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述伪栅电极层的材料为多晶硅。4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述核心区的伪栅结构的步骤包括：在所述周边区的伪栅结构上形成第一光刻胶层；以所述第一光刻胶层为掩膜，刻蚀去除所述核心区的伪栅结构；刻蚀去除所述核心区的伪栅结构后，去除所述第一光刻胶层。5.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述第一光刻胶层的工艺为灰化和湿法去胶相结合的工艺；或者，去除所述第一光刻胶层的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀溶液为硫酸和双氧水的混合溶液。6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述基底上形成伪栅结构的步骤包括：在所述基底上形成栅氧化层；对所述栅氧化层进行掺氮工艺；在所述掺氮工艺后，对所述基底进行退火工艺；在所述退火工艺后，在所述栅氧化层上形成伪栅电极层；对所述伪栅电极层进行平坦化工艺；在所述平坦化工艺后，在所述伪栅电极层上形成栅极掩膜层；以所述栅极掩膜层为掩膜，图形化所述伪栅电极层和栅氧化层，剩余所述栅氧化层和伪栅电极层用于构成所述伪栅结构。7.如权利要求6所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述掺氮工艺为等离子体氮化工艺。8.如权利要求6所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述退火工艺为等离子体氮化退火工艺。9.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31