半导体结构的形成方法技术

技术编号:10049724 阅读:128 留言:0更新日期:2014-05-15 20:06
一种半导体结构的形成方法,包括:提供半导体衬底,所述半导体衬底内具有浅沟槽隔离结构,所述浅沟槽隔离结构具有熔丝区,所述半导体衬底和浅沟槽隔离结构表面具有高K介质层、以及位于所述高K介质层表面的保护层;去除熔丝区的保护层和高K介质层,直至暴露出浅沟槽隔离结构表面为止;在去除熔丝区的保护层和高K介质层后,在所述保护层和浅沟槽隔离结构表面形成熔丝层;去除所述浅沟槽隔离结构的熔丝区以外的熔丝层、保护层和高K介质层,直至暴露出浅沟槽隔离结构表面,形成熔丝结构。所形成的熔丝结构性能稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
,尤其涉及一种半导体结构的形成方法
技术介绍
随着半导体工艺的微小化以及复杂度的提高,半导体器件也变得更容易受各种缺陷或杂质所影响,而单一金属连线、二极管或晶体管等的失效往往即构成整个芯片的缺陷。因此为了解决这个问题,现有技术便会在集成电路中形成一些可熔断的连接线(fusible links),也就是熔丝(fuse),以确保集成电路的可利用性。现有技术中,熔丝用于连接集成电路中的冗余电路,当检测发现电路具有缺陷时,这些可熔断的连接线可用于修复或取代有缺陷的电路;此外,熔丝还能够提供程序化的功能,即先将电路、器件阵列以及程序化电路在芯片上加工好,再由外部进行数据输入,通过程序化电路熔断熔丝以完成电路的设计;例如,在可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory,PROM)中,通过熔断熔丝产生断路,即为状态“1”,而未断开的熔丝保持连接状态,即为状态“0”。现有技术的几种常见熔丝结构中,多晶硅熔丝结构一般在形成具有高K栅介质层和金属栅极层的晶体管的过程中同时形成;具体地,现有技术形成具有高K栅介质层和金属栅极层的晶体管时,会采用后栅工艺(gate last),首先在半导体衬底表面形成伪栅极结构,所述伪栅极结构包括:高K介质层、高K介质层表面的保护层、以及保护层表面的多晶硅层;后续再以金属替代所述多晶硅层,以形成晶体管的栅极结构;而现有技术的多晶硅熔丝结构形成于浅沟槽隔离结构表面;因此,现有技术为了简化工艺,在半导体衬底表面形成所述伪栅极结构的同时,在浅沟槽隔离结构表面形成所述多晶硅熔丝结构;具体的,如图1至图2所示,包括:请参考图1,提供半导体衬底100,所述半导体衬底100内具有浅沟槽隔离结构101;在所述半导体衬底100和浅沟槽隔离结构101表面形成高K介质层102、所述高K介质层102表面的保护层103、以及所述保护层103表面的多晶硅层104。请参考图2,刻蚀部分所述半导体衬底100和浅沟槽隔离结构101表面的多晶硅层104、保护层103和高K介质层102,在半导体衬底100表面形成伪栅极结构110,在浅沟槽隔离结构101表面形成熔丝结构120。其中,所述伪栅极结构110包括:高K介质层102a、位于所述高K介质层102a表面的保护层103a、以及位于所述保护层103a表面的多晶硅层104a;所述熔丝结构120包括:高K介质层102b、位于所述高K介质层102b表面的保护层103b、以及位于所述保护层103b表面的多晶硅层104b。需要说明的是,在形成所述伪栅极结构110之后,去除所述伪栅极结构110中的多晶硅层104a,并在原多晶硅层104a的位置形成金属栅极层(未示出),从而形成晶体管的栅极结构。然而,如上所述的现有技术中,当所述熔丝结构120与所述伪栅极结构110同时形成时,所述熔丝结构120的性能不稳定。更多的熔丝结构及其形成方法请参考公开号为US 2006/0157819A1的美国专利文件。
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的形成方法,使所形成的熔丝结构性能稳定。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:提供半导体衬底,所述半导体衬底内具有浅沟槽隔离结构,所述浅沟槽隔离结构具有熔丝区,所述半导体衬底和浅沟槽隔离结构表面具有高K介质层、以及位于所述高K介质层表面的保护层;去除熔丝区的保护层和高K介质层,直至暴露出浅沟槽隔离结构表面为止;在去除熔丝区的保护层和高K介质层后,在所述保护层和浅沟槽隔离结构表面形成熔丝层;去除所述浅沟槽隔离结构的熔丝区以外的熔丝层、保护层和高K介质层,直至暴露出浅沟槽隔离结构表面,形成熔丝结构。可选地,在形成熔丝层之前,所述去除熔丝区的保护层和高K介质层的方法包括:在所述保护层表面形成第一光刻胶层,所述第一光刻胶层暴露出熔丝区所对应的保护层表面;以所述第一光刻胶层为掩膜,刻蚀所述保护层和高K介质层,直至暴露出浅沟槽隔离结构为止。可选地,所述去除所述熔丝区以外的熔丝层、保护层和高K介质层的方法包括:在所述熔丝层表面形成第二光刻胶层,所述第二光刻胶层暴露出熔丝区以外的熔丝层表面;以所述第二光刻胶层为掩膜,刻蚀所述熔丝层、保护层和高K介质层,直至暴露出浅沟槽隔离结构为止。可选地,所述第一光刻胶层和第二光刻胶层的光刻胶材料相互反型,形成所述第一光刻胶层和第二光刻胶层的光刻版图相同。可选地,还包括:在形成熔丝结构的同时,在所述半导体衬底表面形成晶体管,所述晶体管的栅介质层的材料为高K材料,栅电极层的材料为金属。可选地,所述晶体管的形成方法包括:在去除所述浅沟槽隔离结构的熔丝区以外的熔丝层、保护层和高K介质层之前,在半导体衬底上的部分熔丝层表面形成第三光刻胶层;在去除所述浅沟槽隔离结构的熔丝区以外的熔丝层、保护层和高K介质层的同时,以所述第三光刻胶层为掩膜,刻蚀所述熔丝层、保护层和高K介质层,直至暴露出半导体衬底为止,形成伪栅极结构,其中,所述伪栅极结构中刻蚀后的高K介质层作为栅介质层,刻蚀后的熔丝层作为伪栅极层。可选地,还包括:在形成伪栅极结构之后,在所述伪栅极结构两侧的半导体衬底表面形成绝缘层,并去除所述伪栅极层,形成开口;在所述开口内填充满金属,形成栅电极层;形成栅电极层后,去除所述绝缘层,并在所述栅电极层两侧的半导体衬底表面形成侧墙;在所述栅电极层和侧墙两侧的半导体衬底内形成源/漏区。可选地,所述熔丝层的材料为多晶硅或多晶锗,所述保护层的材料为氮化钛和氮化钽中的一种或两种组合。可选地,所述多晶硅掺杂有p型离子或n型离子,所述掺杂p型离子或n型离子的工艺为原位掺杂工艺或离子注入工艺。可选地,所述浅沟槽隔离结构的材料为氧化硅。可选地,所述保护层、高K介质层和熔丝层的形成工艺为化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺。可选地,在去除所述浅沟槽隔离结构的熔丝区以外的熔丝层、保护层和高K介质层后,所述熔丝层包括:位于所述熔丝层两端的阴极和阳极,以及位于所述阴极和阳极之间的熔断区。可选地,所述熔断区的宽度小于所述阴极和阳极的宽度。可选地,还包括:在所述阴极和阳极表面分别形成若干导电插塞,所述导电插塞的材料为铜、钨或铝中的一种或多种。与现有技术相比,本专利技术的技术方案具有以下优点:在半导体衬底和浅沟槽隔离结构表面形成高K介质层和保护层之后,去除本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法,其特征在于,包括:提供半导体衬底,所述半导体衬底内具有浅沟槽隔离结构,所述浅沟槽隔离结构具有熔丝区,所述半导体衬底和浅沟槽隔离结构表面具有高K介质层、以及位于所述高K介质层表面的保护层;去除熔丝区的保护层和高K介质层,直至暴露出浅沟槽隔离结构表面为止;在去除熔丝区的保护层和高K介质层后,在所述保护层和浅沟槽隔离结构表面形成熔丝层;去除所述浅沟槽隔离结构的熔丝区以外的熔丝层、保护层和高K介质层,直至暴露出浅沟槽隔离结构表面,形成熔丝结构。

【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:
提供半导体衬底,所述半导体衬底内具有浅沟槽隔离结构,所述浅沟槽
隔离结构具有熔丝区,所述半导体衬底和浅沟槽隔离结构表面具有高K介质
层、以及位于所述高K介质层表面的保护层;
去除熔丝区的保护层和高K介质层,直至暴露出浅沟槽隔离结构表面为
止;
在去除熔丝区的保护层和高K介质层后,在所述保护层和浅沟槽隔离结构
表面形成熔丝层;
去除所述浅沟槽隔离结构的熔丝区以外的熔丝层、保护层和高K介质层,
直至暴露出浅沟槽隔离结构表面,形成熔丝结构。
2.如权利要求1所述半导体结构的形成方法,其特征在于,在形成熔丝层之
前,所述去除熔丝区的保护层和高K介质层的方法包括:在所述保护层表
面形成第一光刻胶层,所述第一光刻胶层暴露出熔丝区所对应的保护层表
面;以所述第一光刻胶层为掩膜,刻蚀所述保护层和高K介质层,直至暴
露出浅沟槽隔离结构为止。
3.如权利要求2所述半导体结构的形成方法,其特征在于,所述去除所述熔
丝区以外的熔丝层、保护层和高K介质层的方法包括:在所述熔丝层表面
形成第二光刻胶层,所述第二光刻胶层暴露出熔丝区以外的熔丝层表面;
以所述第二光刻胶层为掩膜,刻蚀所述熔丝层、保护层和高K介质层,直
至暴露出浅沟槽隔离结构为止。
4.如权利要求3所述半导体结构的形成方法,其特征在于,所述第一光刻胶
层和第二光刻胶层的光刻胶材料相互反型,形成所述第一光刻胶层和第二
光刻胶层的光刻版图相同。
5.如权利要求1所述半导体结构的形成方法,其特征在于,还包括:在形成

\t熔丝结构的同时,在所述半导体衬底表面形成晶体管,所述晶体管的栅介
质层的材料为高K材料,栅电极层的材料为金属。
6.如权利要求5所述半导体结构的形成方法,其特征在于,所述晶体管的形
成方法包括:在去除所述浅沟槽隔离结构的熔丝区以外的熔丝层、保护层
和高K介质层之前,在半导体衬底上的部分熔丝层表面形成第三光刻胶层;...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴金刚王剑屏倪景华
申请(专利权)人:中芯国际集成电路制造上海有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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