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，形成方法包括：提供基底；在基底上形成伪栅结构；在伪栅结构的侧壁上形成侧墙；在伪栅结构侧部的基底上形成层间介质层，层间介质层的顶面高于伪栅结构的顶面，层间介质层中形成有沟槽，露出伪栅结构和侧墙的顶部；在层间介质层的顶面、沟槽的侧壁、以及沟槽底部的伪栅结构和侧墙上形成刻蚀阻挡层；去除沟槽底部的刻蚀阻挡层和伪栅结构，在层间介质层中形成栅极开口；在栅极开口和沟槽中、以及刻蚀阻挡层上形成初始栅极结构；以刻蚀阻挡层作为停止层，对初始栅极结构进行第一平坦化处理，形成栅极结构。本发明专利技术实施例有利于提高栅极结构的高度一致性。施例有利于提高栅极结构的高度一致性。施例有利于提高栅极结构的高度一致性。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法


[0001]本专利技术实施例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

[0002]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，为了适应更小的特征尺寸，金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，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，因此栅极结构对沟道的控制能力随之变差，栅极电压夹断(pinch off)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthreshold leakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channel effects)更容易发生。
[0003]因此，为了减小短沟道效应的影响，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。
[0004]此外，在半导体集成电路器件领域中，随着晶体管尺寸的不断缩小，高K金属栅极(HKMG)技术也逐渐被广泛应用。目前形成HKMG结构晶体管的工艺可分为前栅极(Gate-first)工艺和后栅极(Gate-last)工艺。其中，后栅极工艺通常是在对硅片进行漏/源区离子注入操作以及随后的高温退火工步完成之后再形成金属栅极，且一般在形成金属栅极之前，会先形成伪栅(Dummy gate)，之后再将伪栅去除形成金属栅极。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，提高栅极结构的高度一致性。
[0006]为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成伪栅结构；在所述伪栅结构的侧壁上形成侧墙；在所述伪栅结构侧部的基底上形成层间介质层，所述层间介质层的顶面高于伪栅结构的顶面，所述层间介质层中形成有沟槽，露出所述伪栅结构和侧墙的顶部；在所述层间介质层的顶面、沟槽的侧壁、以及沟槽底部的伪栅结构和侧墙上形成刻蚀阻挡层；去除所述沟槽底部的刻蚀阻挡层和伪栅结构，在所述层间介质层中形成栅极开口；在所述栅极开口和沟槽中、以及刻蚀阻挡层上形成初始栅极结构；以所述刻蚀阻挡层作为停止层，对所述初始栅极结构进行第一平坦化处理，形成栅极结构。
[0007]相应的，本专利技术实施例还提供一种半导体结构，包括：基底；栅极结构，位于所述基底上；侧壁结构层，位于所述栅极结构的侧壁上，所述侧壁结构层包括位于基底上的侧墙以及位于侧墙上的刻蚀阻挡层侧部；层间介质层，位于所述栅极结构侧部的基底上，所述层间
介质层覆盖所述侧壁结构层；刻蚀阻挡层顶部，位于所述层间介质层的顶部，所述刻蚀阻挡层顶部与所述刻蚀阻挡层侧部为一体结构，构成刻蚀阻挡层。
[0008]相应的，本专利技术实施例还提供一种半导体结构，包括：基底；栅极结构，位于所述基底上；层间介质层，位于所述栅极结构侧部的基底上；侧墙，位于所述基底上，且位于所述层间介质层和栅极结构的部分侧壁之间，所述侧墙的顶部低于所述栅极结构的顶部，所述层间介质层和侧墙的顶部以及所述栅极结构的侧壁围成空气隙。
[0009]与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：
[0010]本专利技术实施例的半导体结构的形成方法中，在所述层间介质层的顶面、沟槽的侧壁以及沟槽底部的伪栅结构和侧墙上形成刻蚀阻挡层，位于层间介质层上的所述刻蚀阻挡层能够在对初始栅极结构进行第一平坦化处理的过程中作为停止层，以定义第一平坦化处理的停止位置，从而有利于提高所述第一平坦化处理后的剩余初始栅极结构顶部的高度一致性，例如：提高第一平坦化处理后的密集区和稀疏区的剩余初始栅极结构的高度一致性，相应有利于提高栅极结构的高度一致性，而且，所述刻蚀阻挡层位于层间介质层上，所述刻蚀阻挡层能够在第一平坦化处理的过程中对层间介质层起到保护作用，有利于防止第一平坦化处理对层间介质层产生损伤、以及防止层间介质层的顶部出现凹陷(Dishing)等问题，进而提高了层间介质层的顶面平坦度和高度一致性。
附图说明
[0011]图1至图11是本专利技术半导体结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图；
[0012]图12是本专利技术半导体结构一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0013]由
技术介绍
可知，后栅工艺中通常包括去除伪栅结构以形成金属栅极结构的步骤。但是，目前形成的金属栅极结构的高度一致性较差。
[0014]专利技术人研究发现，目前形成金属栅极结构的步骤包括：去除伪栅结构，在层间介质层中形成栅极开口；在栅极开口中和层间介质层上形成栅极材料层；去除高于层间介质层的栅极材料层，位于栅极开口中的剩余栅极材料层用于作为所述金属栅极结构。
[0015]通常采用化学机械研磨工艺，去除高于层间介质层的栅极材料层。但是，基底上的各个区域的图形密集度不同，例如：基底包括图形密集区和图形稀疏区，在进行所述化学机械研磨工艺的过程中，不同图形密集度区域的栅极材料层的被研磨速率不同，容易导致所述金属栅极结构的高度一致性较差，且层间介质层的材料较软，化学机械研磨工艺难以停止在所述层间介质层上，这也会降低金属栅极结构的高度一致性和顶面平坦度，导致所形成的半导体结构的性能一致性不佳。
[0016]为了解决所述技术问题，本专利技术实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成伪栅结构；在所述伪栅结构的侧壁上形成侧墙；在所述伪栅结构侧部的基底上形成层间介质层，所述层间介质层的顶面高于伪栅结构的顶面，所述层间介质层中形成有沟槽，露出所述伪栅结构和侧墙的顶部；在所述层间介质层的顶面、沟槽的侧壁、以及沟槽底部的伪栅结构和侧墙上形成刻蚀阻挡层；去除所述沟槽底部的刻蚀阻挡层
和伪栅结构，在所述层间介质层中形成栅极开口；在所述栅极开口和沟槽中、以及刻蚀阻挡层上形成初始栅极结构；以所述刻蚀阻挡层作为停止层，对所述初始栅极结构进行第一平坦化处理，形成栅极结构。
[0017]本专利技术实施例的半导体结构的形成方法中，在所述层间介质层的顶面、沟槽的侧壁以及沟槽底部的伪栅结构和侧墙上形成刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层用于在对初始栅极结构进行第一平坦化处理的过程中作为停止层，以定义第一平坦化处理的停止位置，从而有利于提高所述第一平坦化处理后的剩余初始栅极结构顶部的高度一致性，例如：提高第一平坦化处理后的密集区和稀疏区的剩余初始栅极结构的高度一致性，相应有利于提高栅极结构的高度一致性，而且，所述刻蚀阻挡层位于层间介质层上，所述刻蚀阻挡层能够在第一平坦化处理的过程中对层间介质层起到保护作用，有利于防止第一平坦化处理对层间介质层产生损伤、以及防止层间介质层的顶部出现凹陷(Dishing)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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；在所述基底上形成伪栅结构；在所述伪栅结构的侧壁上形成侧墙；在所述伪栅结构侧部的基底上形成层间介质层，所述层间介质层的顶面高于伪栅结构的顶面，所述层间介质层中形成有沟槽，露出所述伪栅结构和侧墙的顶部；在所述层间介质层的顶面、沟槽的侧壁、以及沟槽底部的伪栅结构和侧墙上形成刻蚀阻挡层；去除所述沟槽底部的刻蚀阻挡层和伪栅结构，在所述层间介质层中形成栅极开口；在所述栅极开口和沟槽中、以及刻蚀阻挡层上形成初始栅极结构；以所述刻蚀阻挡层作为停止层，对所述初始栅极结构进行第一平坦化处理，形成栅极结构。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，在形成所述层间介质层后，形成所述刻蚀阻挡层之前，所述半导体结构的形成方法还包括：去除部分厚度的所述伪栅结构和侧墙，使所述沟槽形成由层间介质层、剩余的侧墙顶部以及剩余的伪栅结构顶部围成的凹槽；在所述层间介质层的顶面、凹槽的侧壁和底部形成所述刻蚀阻挡层；去除所述凹槽底部的刻蚀阻挡层和伪栅结构，形成所述栅极开口。3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除部分厚度的所述伪栅结构和侧墙的步骤包括：去除部分厚度的伪栅结构，使所述侧墙和剩余的伪栅结构围成初始凹槽；去除所述初始凹槽的侧壁的所述侧墙，使所述层间介质层、剩余的侧墙顶部以及剩余的伪栅结构顶部围成所述凹槽。4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用各向同性的干法刻蚀工艺，去除所述初始凹槽的侧壁的所述侧墙。5.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除部分厚度的伪栅结构的步骤中，所述伪栅结构的去除厚度为至6.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用化学下游刻蚀工艺，去除部分厚度的伪栅结构。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，所述化学下游刻蚀工艺采用的刻蚀气体包括NF3和H2。8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成刻蚀阻挡层的步骤中，所述刻蚀阻挡层的厚度为至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，采用原子层沉积工艺形成所述刻蚀阻挡层。10.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺，去除所述沟槽底部的刻蚀阻挡层和伪栅结构。11.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述凹槽底部的刻
蚀阻挡层和伪栅结构的步骤包括：形成掩膜层，覆盖位于所述层间介质层上和凹槽侧壁的所述刻蚀阻挡层的顶部，所述掩膜层露出位于所述凹槽底部的刻蚀阻挡层；以所述掩膜层为掩膜，去除位于所述凹槽底部的刻蚀阻挡层，露出所述伪栅结构的顶部；以所述掩膜层和剩余的刻蚀阻挡层为掩膜，去除所述伪栅结构，形成所述栅极开口；在形成所述栅极开口后，形成所述初...

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