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，所述基底上具有若干伪栅极结构；在所述基底上形成初始介质层，所述初始介质层位于所述伪栅极结构侧壁表面；刻蚀所述初始介质层，形成介质层，且所述介质层顶部表面低于所述伪栅极结构顶部表面；去除所述伪栅极结构，在所述介质层内形成第一开口；在所述第一开口内和介质层表面形成栅极结构材料膜；平坦化所述栅极结构材料膜，直至暴露出介质层顶部表面，形成栅极结构。所述方法有利于提高形成的半导体结构的性能。构的性能。构的性能。

【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
，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。

技术介绍

[0002]随着半导体器件尺寸日益减小，单位面积上集成的器件单元越来越多，器件的密度也逐渐加大，器件之间的尺寸减小，这也加大了制造的难度。随着集成电路的关键尺寸(critical dimension，CD)缩小，通常采用“后栅工艺”形成金属栅极。后栅工艺需要在介电层中形成栅极开口(gate opening)并用栅极材料填充该栅极开口。
[0003]然而，现有形成的金属栅极的高度控制比较困难，金属栅极高度一致性较差，容易导致不同金属栅极的电阻不一致，以及阈值电压漂移。另外，在自对准接触孔形成工艺中，平坦化接触孔中的填充材料通常停止在金属栅极上的保护层，高度不一致的金属栅极容易导致自对准接触孔的均一性较差，进而形成的半导体器件性能较差。
[0004]因此，现有形成的半导体器件的性能较差。

技术实现思路

[0005]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，以提高形成的半导体结构的性能。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有若干伪栅极结构；在所述基底上形成初始介质层，所述初始介质层位于所述伪栅极结构侧壁表面；刻蚀所述初始介质层，形成介质层，且所述介质层顶部表面低于所述伪栅极结构顶部表面；去除所述伪栅极结构，在所述介质层内形成第一开口；在所述第一开口内和介质层表面形成栅极结构材料膜；平坦化所述栅极结构材料膜，直至暴露出介质层顶部表面，形成栅极结构。
[0007]可选的，刻蚀所述初始介质层的工艺为远程等离子体化学刻蚀；所述远程等离子体化学刻蚀工艺的参数包括：气体包括含氯气体，功率为200瓦至700瓦，时间为20秒至120秒。
[0008]可选的，所述初始介质层的形成方法包括：在所述基底和伪栅极结构上形成介质材料膜；平坦化所述介质材料膜，直至暴露出伪栅极结构顶部表面，使所述介质材料膜形成所述初始介质层。
[0009]可选的，所述伪栅极结构包括：位于基底表面的伪栅介质层、位于所述伪栅介质层表面的伪栅极层以及位于所述伪栅极层表面的保护层；进行所述平坦化工艺，直至暴露出所述伪栅极层顶部表面为止。
[0010]可选的，所述介质材料膜的形成方法包括：在所述基底表面形成第一介质材料膜，所述第一介质材料膜位于所述伪栅极结构侧壁表面且暴露出所述伪栅极结构顶部表面；在所述第一介质材料膜和伪栅极结构表面形成第二介质材料膜。
[0011]可选的，还包括：形成所述第一介质材料膜之后，形成所述第二介质材料膜之前，
刻蚀所述第一介质材料膜和所述伪栅极结构，直至暴露出基底表面，在所述第一介质材料膜和所述伪栅极结构内形成第二开口，且沿垂直于伪栅极结构延伸方向上，所述第二开口贯穿所述伪栅极结构；所述第二介质材料膜填充满所述第二开口。
[0012]可选的，还包括：形成所述第二开口之后，形成所述第二介质材料膜之前，在所述第二开口暴露出的表面和第一介质材料膜表面形成第三介质材料膜，且所述第三介质材料膜和所述第一介质材料膜的材料不同，所述第三介质材料膜和所述第二介质材料膜的材料不同；所述第二介质材料膜位于所述第三介质材料膜表面。
[0013]可选的，所述第一介质材料膜和第二介质材料膜的材料相同；所述第一介质材料膜和第二介质材料膜的材料包括：氧化硅、氮化硅、氮碳化硅、氮硼化硅、氮碳氧化硅或氮氧化硅。
[0014]可选的，所述第三介质材料膜的材料包括：氧化硅、氮化硅、氮碳化硅、氮硼化硅、氮碳氧化硅或氮氧化硅。
[0015]可选的，所述伪栅极结构侧壁表面还具有初始侧墙结构；所述半导体结构的形成方法还包括：形成所述介质层之后，去除所述伪栅极结构之前，在介质层表面形成牺牲结构，所述牺牲结构暴露出所述伪栅极结构顶部表面。
[0016]可选的，形成所述牺牲结构的过程中，还使所述初始侧墙结构形成侧墙结构；所述牺牲结构和侧墙结构的形成方法包括：在所述伪栅极结构、介质层以及初始侧墙结构表面形成牺牲结构材料膜；进行磨平处理，直至暴露出所述伪栅极结构和初始侧墙结构顶部表面，使所述牺牲结构材料膜形成牺牲结构，使所述初始侧墙结构形成侧墙结构；形成所述侧墙结构和牺牲结构之后，去除所述牺牲结构。
[0017]可选的，所述初始侧墙结构包括：相邻的第一侧墙和位于第一侧墙之间的第二侧墙；所述第一侧墙的材料包括：氧化硅或者低K介质材料；所述第二侧墙的材料包括：低K介质材料。
[0018]可选的，所述牺牲结构材料膜的形成方法包括：在所述伪栅极结构、介质层以及初始侧墙结构表面形成第一牺牲材料膜；在所述第一牺牲材料膜表面形成第二牺牲材料膜，且所述第一牺牲材料膜和第二牺牲材料膜的材料不同。
[0019]可选的，所述磨平处理包括：采用第一平坦化工艺，刻蚀所述第二牺牲材料膜，直至暴露出第一牺牲材料膜顶部表面；采用第一刻蚀工艺，刻蚀所述第一牺牲材料膜，且去除剩余所述第二牺牲材料膜；采用第二刻蚀工艺，刻蚀所述第一牺牲材料膜；采用第二平坦化工艺，刻蚀剩余所述第一牺牲材料膜和所述初始侧墙结构，形成所述牺牲结构和所述侧墙结构。
[0020]可选的，所述第一平坦化工艺为化学机械研磨工艺。
[0021]可选的，所述第一刻蚀工艺对所述第一牺牲材料膜和第二牺牲材料膜的刻蚀选择比范围为0.9:1至1.3:1。
[0022]可选的，所述第二刻蚀工艺对第一牺牲材料膜的刻蚀速率与所述第一牺牲材料膜厚度正相关；所述第二刻蚀工艺的参数包括：气体包括CH3F、CF4、Cl2、H2以及惰性气体，所述惰性气体包括He或者Ar，压强为2毫托至10毫托，功率为300瓦至1000瓦，温度为20摄氏度至50摄氏度，温度补偿范围为3摄氏度至10摄氏度。
[0023]可选的，所述第二平坦化工艺为化学机械研磨工艺。
[0024]可选的，所述第一牺牲材料膜的材料和所述伪栅极层的材料相同；所述第一牺牲材料膜和伪栅极层的材料包括：无定形硅、多晶硅、单晶硅或者无定形碳。
[0025]可选的，去除所述伪栅极结构的过程中，去除所述牺牲结构。
[0026]可选的，相邻侧墙结构之间的介质层内具有凹槽；所述栅极结构材料膜的形成方法包括：在所述第一开口内、凹槽内和介质层表面以及侧墙结构表面形成高K介质材料膜，所述高K介质材料膜填充满所述第一开口和凹槽；在所述高K介质材料膜表面形成功函数材料膜；在所述功函数材料膜表面形成栅极材料膜。
[0027]可选的，所述平坦化工艺使所述高K介质材料膜形成高K介质层，使所述功函数材料膜形成功函数层，使栅极材料膜形成栅极层，所述高K介质层、功函数层以及栅极层构成所述栅极结构。
[0028]可选的，所述基底包括：衬底和位于衬底表面的鳍部以及隔离层，所述隔离层覆盖部分鳍部侧壁表面；所述伪栅极结构位于所述隔离层表面且横跨所述鳍部与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
[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，所述基底上具有若干伪栅极结构；在所述基底上形成初始介质层，所述初始介质层位于所述伪栅极结构侧壁表面；刻蚀所述初始介质层，形成介质层，且所述介质层顶部表面低于所述伪栅极结构顶部表面；去除所述伪栅极结构，在所述介质层内形成第一开口；在所述第一开口内和介质层表面形成栅极结构材料膜；平坦化所述栅极结构材料膜，直至暴露出介质层顶部表面，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，刻蚀所述初始介质层的工艺为远程等离子体化学刻蚀；所述远程等离子体化学刻蚀工艺的参数包括：气体包括含氯气体，功率为200瓦至700瓦，时间为20秒至120秒。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，所述初始介质层的形成方法包括：在所述基底和伪栅极结构上形成介质材料膜；平坦化所述介质材料膜，直至暴露出伪栅极结构顶部表面，使所述介质材料膜形成所述初始介质层。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，所述伪栅极结构包括：位于基底表面的伪栅介质层、位于所述伪栅介质层表面的伪栅极层以及位于所述伪栅极层表面的保护层；进行所述平坦化工艺，直至暴露出所述伪栅极层顶部表面为止。5.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述介质材料膜的形成方法包括：在所述基底表面形成第一介质材料膜，所述第一介质材料膜位于所述伪栅极结构侧壁表面且暴露出所述伪栅极结构顶部表面；在所述第一介质材料膜和伪栅极结构表面形成第二介质材料膜。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，还包括：形成所述第一介质材料膜之后，形成所述第二介质材料膜之前，刻蚀所述第一介质材料膜和所述伪栅极结构，直至暴露出基底表面，在所述第一介质材料膜和所述伪栅极结构内形成第二开口，且沿垂直于伪栅极结构延伸方向上，所述第二开口贯穿所述伪栅极结构；所述第二介质材料膜填充满所述第二开口。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，还包括：形成所述第二开口之后，形成所述第二介质材料膜之前，在所述第二开口暴露出的表面和第一介质材料膜表面形成第三介质材料膜，且所述第三介质材料膜和所述第一介质材料膜的材料不同，所述第三介质材料膜和所述第二介质材料膜的材料不同；所述第二介质材料膜位于所述第三介质材料膜表面。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，所述第一介质材料膜和第二介质材料膜的材料相同；所述第一介质材料膜和第二介质材料膜的材料包括：氧化硅、氮化硅、氮碳化硅、氮硼化硅、氮碳氧化硅或氮氧化硅。9.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第三介质材料膜的材料包括：氧化硅、氮化硅、氮碳化硅、氮硼化硅、氮碳氧化硅或氮氧化硅。10.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述伪栅极结构侧壁表面还具有初始侧墙结构；所述半导体结构的形成方法还包括：形成所述介质层之后，去除所述伪栅极结构之前，在介质层表面形成牺牲结构，所述牺牲结构暴露出所述伪栅极结构顶
部表面。11.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述牺牲结构的过程中，还使所述初始侧墙结构形成侧墙结构；所述牺牲结构和侧墙结构的形成方法包括：在所述伪栅极结构、介质层以及初始侧墙结构表面形成牺牲结...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏博，姜长城，王文泰，
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：