半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括隔离区；在所述基底上形成第一介质结构，所述第一介质结构内具有若干栅极开口，且至少1个栅极开口横跨所述隔离区；在栅极开口侧壁面和底面、以及第一介质结构表面形成栅介质材料层；在形成所述栅介质材料层后，在所述栅极开口内形成栅电极层，所述栅电极层表面低于或齐平于第一介质结构表面；去除所述隔离区上的栅电极层。从而，能够降低所述刻蚀过程中刻蚀工艺的精度要求，增大刻蚀工艺的工艺窗口大小，降低了刻蚀工艺的难度，并且，提高半导体结构的性能和可靠性。半导体结构的性能和可靠性。半导体结构的性能和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构的形成方法


[0001]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的形成方法。

技术介绍

[0002]在现有的半导体领域中，随着半导体器件集成度的提高，晶体管的尺寸不断缩小，而随着晶体管的尺寸的缩小，栅极结构的尺寸也需要缩小。为了进一步减小栅极结构的尺寸，形成小尺寸的栅极结构并且对实现不同栅极之间的电性隔离，通常对栅极结构进行栅极结构切割工艺(gate cut)，将栅极结构分割成多个栅极结构。
[0003]然而，现有工艺中，形成半导体结构的工艺难度仍然较大，并且，半导体结构的性能和可靠性仍然有待改善。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是提供一种半导体结构的形成方法，以降低半导体工艺的难度，并且，改善半导体结构的性能和可靠性。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括隔离区；在所述基底上形成第一介质结构，所述第一介质结构内具有若干栅极开口，且至少1个栅极开口横跨所述隔离区；在栅极开口侧壁面和底面、以及第一介质结构表面形成栅介质材料层；在形成所述栅介质材料层后，在所述栅极开口内形成栅电极层，所述栅电极层表面低于或齐平于第一介质结构表面；去除所述隔离区上的栅电极层。
[0006]可选的，当所述栅电极层表面低于第一介质结构表面时，所述栅电极层表面与所述栅介质材料层顶面的间距范围为100埃～800埃。
[0007]可选的，所述在栅极开口内形成栅电极层的方法包括：在所述栅介质材料层表面形成填充满栅极开口的栅电极材料层；刻蚀所述栅电极材料层，直至形成所述栅电极层。
[0008]可选的，在刻蚀所述栅电极材料层的刻蚀工艺中，对所述栅电极材料层和栅介质材料层的刻蚀选择比大于5:1。
[0009]可选的，刻蚀所述栅电极材料层的工艺包括干法刻蚀工艺。
[0010]可选的，刻蚀所述栅电极材料层的干法刻蚀工艺中，所采用的气体包括：SF6、CF4、CHF3、CH2F2、CH4、NF3、H2、N2和Ar中的至少一种。
[0011]可选的，去除所述隔离区上的栅电极层的方法包括：在所述栅介质材料层表面和栅电极层表面形成隔离掩膜结构，所述隔离掩膜结构暴露出隔离区上的栅电极层表面和栅介质材料层表面；以所述隔离掩膜结构为掩膜，刻蚀所述栅电极层，直至暴露出隔离区上的栅介质材料层。
[0012]可选的，所述隔离掩膜结构的材料包括：氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氧化硅、氮氧化硅和氢氧化硅中的至少一种。
[0013]可选的，还包括：在去除所述隔离区上的栅电极层后，刻蚀所述栅介质材料层，在
所述栅电极层和基底之间、以及栅电极层和第一介质结构之间形成栅介质层。
[0014]可选的，刻蚀所述栅介质材料层的刻蚀工艺中，对所述栅介质材料层和第一介质结构的刻蚀选择比大于3:1。
[0015]可选的，刻蚀所述栅介质材料层的刻蚀工艺中，对所述栅介质材料层和栅电极层的刻蚀选择比大于5:1。
[0016]可选的，刻蚀所述栅介质材料层的工艺包括等离子体刻蚀工艺或者湿法刻蚀工艺。
[0017]可选的，还包括：在形成所述栅介质层后，在隔离区上的栅极开口内形成隔离结构。
[0018]可选的，还包括：在所述栅电极层和栅介质层表面形成栅极保护结构。
[0019]可选的，当所述栅电极层表面低于第一介质结构表面时，形成所述栅极保护结构的方法包括：在隔离区上的栅极开口内形成隔离结构的同时，在所述栅电极层和栅介质层表面的栅极开口内形成所述栅极保护结构。
[0020]可选的，形成所述隔离结构和栅极保护结构的方法包括：在形成所述栅极结构后，在所述隔离区的栅极开口内、栅电极层表面、栅介质层表面、以及第一介质结构表面形成隔离材料层；平坦化所述隔离材料层，直至暴露出第一介质结构表面。
[0021]可选的，所述隔离结构的材料包括：氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氧化硅、氮氧化硅和氢氧化硅中的至少一种。
[0022]可选的，还包括：刻蚀第一介质结构，在所述第一介质结构内形成互连开口；在所述互连开口内形成互连结构。
[0023]可选的，所述栅介质材料层的材料包括高介电常数材料。
[0024]可选的，所述栅电极材料层的材料包括金属材料。
[0025]可选的，还包括：在所述栅电极层与栅介质材料层之间形成功函数层。
[0026]可选的，形成所述功函数层的方法包括：在形成栅电极材料层之前，在栅介质材料层表面形成功函数材料层；在刻蚀栅电极材料层的同时或者之后刻蚀功函数材料层，在所述栅电极层与栅介质材料层之间形成功函数层。
[0027]可选的，在刻蚀所述功函数材料层的刻蚀工艺中，对所述功函数材料层和栅介质材料层的刻蚀选择比大于5:1。
[0028]可选的，所述功函数材料层的材料包括：氮化钛、氮化钽或者钛铝。
[0029]可选的，所述基底包括衬底、以及位于衬底上相互分立的若干鳍部结构，所述栅极开口横跨若干所述鳍部结构。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
[0031]在本专利技术技术方案的半导体结构的形成方法中，由于在栅极开口侧壁面和底面、以及第一介质结构表面形成栅介质材料层，并且，在去除隔离区上的栅电极层前，保留栅介质材料层，因此，在去除隔离区上的栅电极层的刻蚀过程中，所述栅介质材料层能够保护第一介质结构表面，从而，能够降低所述刻蚀过程中刻蚀工艺的精度要求，增大刻蚀工艺的工艺窗口大小，降低了刻蚀工艺的难度，并且，提高半导体结构的性能和可靠性。
附图说明
[0032]图1至图4是一种半导体结构的形成过程的剖面结构示意图；
[0033]图5至图10是本专利技术一实施例中的半导体结构的形成方法各步骤的结构示意图。
具体实施方式
[0034]如
技术介绍
所述，形成半导体结构的工艺难度仍然较大，并且，半导体结构的性能和可靠性仍然有待改善，以下结合附图进行详细说明。
[0035]需要注意的是，本说明书中的“表面”，用于描述空间的相对位置关系，并不限定于是否直接接触。
[0036]图1至图4是一种半导体结构的形成过程的剖面结构示意图。
[0037]请参考图1和图2，图1是一种半导体结构的俯视结构示意图，图2是图1中A-A1方向上的截面示意图，提供衬底100，所述衬底100包括隔离区I；在衬底100上形成介质结构110，介质结构110内具有若干栅极开口(未图示)，至少1个栅极开口横跨所述隔离区I；在所述栅极开口内形成栅极结构120。
[0038]请参考图3和图4，图3是一种半导体结构的俯视结构示意图，图4是图1中A-A1方向上的截面示意图，在介质结构110和栅极结构120表面形成掩膜结构130，所述掩膜结构130内具有掩膜开口131，所述掩膜开口131暴露出隔离区I上的栅极结构120表面；以掩膜结构130为掩膜，刻蚀栅极结构120，直至去除隔离区I上的栅极结构12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，所述基底包括隔离区；在所述基底上形成第一介质结构，所述第一介质结构内具有若干栅极开口，且至少1个栅极开口横跨所述隔离区；在栅极开口侧壁面和底面、以及第一介质结构表面形成栅介质材料层；在形成所述栅介质材料层后，在所述栅极开口内形成栅电极层，所述栅电极层表面低于或齐平于第一介质结构表面；去除所述隔离区上的栅电极层。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，当所述栅电极层表面低于第一介质结构表面时，所述栅电极层表面与所述栅介质材料层顶面的间距范围为100埃～800埃。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，所述在栅极开口内形成栅电极层的方法包括：在所述栅介质材料层表面形成填充满栅极开口的栅电极材料层；刻蚀所述栅电极材料层，直至形成所述栅电极层。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，在刻蚀所述栅电极材料层的刻蚀工艺中，对所述栅电极材料层和栅介质材料层的刻蚀选择比大于5:1。5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀所述栅电极材料层的工艺包括干法刻蚀工艺。6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀所述栅电极材料层的干法刻蚀工艺中，所采用的气体包括：SF6、CF4、CHF3、CH2F2、CH4、NF3、H2、N2和Ar中的至少一种。7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述隔离区上的栅电极层的方法包括：在所述栅介质材料层表面和栅电极层表面形成隔离掩膜结构，所述隔离掩膜结构暴露出隔离区上的栅电极层表面和栅介质材料层表面；以所述隔离掩膜结构为掩膜，刻蚀所述栅电极层，直至暴露出隔离区上的栅介质材料层。8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述隔离掩膜结构的材料包括：氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氧化硅、氮氧化硅和氢氧化硅中的至少一种。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，还包括：在去除所述隔离区上的栅电极层后，刻蚀所述栅介质材料层，在所述栅电极层和基底之间、以及栅电极层和第一介质结构之间形成栅介质层。10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀所述栅介质材料层的刻蚀工艺中，对所述栅介质材料层和第一介质结构的刻蚀选择比大于3:1。11.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀所述栅介质材料层的刻蚀工艺中，对所述栅介质材料层和栅电极层的刻蚀选择比大于5:1。12.如权利要求9所述的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑二虎，
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：