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，其中方法包括：所述开口暴露出部分第一鳍部、部分第二鳍部和部分第三区，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述开口内的第三区上具有第一隔离结构，所述第一隔离结构包括第一隔离层以及位于第一隔离层上的第二隔离层，所述第一隔离层在所述第二方向上的尺寸大于所述第二隔离层在所述第二方向上的尺寸；在所述开口内第一区上形成第一栅极；在所述开口内第二区上形成第二栅极。所述开口沿所述第二方向上顶部大于底部的尺寸，利于栅极材料在所述开口内的填充，避免所述开口顶部先于所述开口底部提前封闭的情况，提高所形成的第一栅极和第二栅极的性能。能。能。

Semiconductor structure and its forming method

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]在现有的半导体领域中，鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种新兴的多栅器件，与平面式的金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)相比，鳍式场效应晶体管具有更强的短沟道抑制能力，具有更强的工作电流，现已广泛应用于半导体各种器件中。
[0003]目前半导体业界利用金属栅(Metal Gate)取代多晶硅栅电极来解决阈值电压Vt漂移、多晶硅栅耗尽效应、过高的栅电阻和费米能级的钉扎等现象。利用高K介质材料代替SiON和利用金属栅取代多晶硅栅的技术称为HKMG工艺技术。随着半导体技术的不断发展，FinFET器件的栅极尺寸也在不断的降低。HKMG技术中，在利用金属栅替代多晶硅栅的过程中，受限于FinFET器件的三维结构及小尺寸，金属栅材料不易于填充，导致形成的栅极结构性能不稳定，不利于器件性能的提高。
[0004]总之，现有的FinFET器件的技术有待进一步改善。

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及其形成方法，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，包括：衬底，所述衬底包括基底，所述基底包括第一区、第二区和第三区，所述第三区位于所述第一区和所述第二区之间，且所述第三区两侧分别与所述第一区和所述第二区相邻，所述衬底还包括位于所述第一区上的若干第一鳍部，以及位于所述第二区上的若干第二鳍部，所述第一鳍部和所述第二鳍部均沿第一方向延伸；位于衬底上的层间介质层，所述层间介质层内具有沿第二方向自第一区延伸至所述第二区的开口，所述开口暴露出部分第一鳍部、部分第二鳍部和部分第三区，所述第二方向垂直于所述第一方向；位于所述开口内第三区上的第一隔离结构，所述第一隔离结构包括第一隔离层以及位于第一隔离层上的第二隔离层，所述第一隔离层在所述第二方向上的尺寸大于所述第二隔离层在所述第二方向上的尺寸；位于所述开口内第一区上的第一栅极，所述第一栅极位于所述第一鳍部的部分侧壁和顶部表面；位于所述开口内第二区上的第二栅极，所述第二栅极位于所述第二鳍部的部分侧壁和顶部表面。
[0007]可选的，所述衬底还包括位于所述基底上的第二隔离结构，所述第二隔离结构位于所述第一鳍部和所述第二鳍部部分侧壁表面，且所述第二隔离结构顶部表面低于所述第一鳍部和所述第二鳍部顶部表面；所述第一栅极和所述第二栅极还位于部分所述第二隔离结构表面；所述第一隔离结构位于所述第二隔离结构表面。
[0008]相应的，本专利技术技术方案还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括基底，所述基底包括第一区、第二区和第三区，所述第三区位于所述第一区和所
述第二区之间，且所述第三区两侧分别与所述第一区和所述第二区相邻，所述衬底还包括位于所述第一区上的若干第一鳍部，以及位于所述第二区上的若干第二鳍部，所述第一鳍部和所述第二鳍部均沿第一方向延伸；在所述衬底上形成层间介质层和第一隔离结构，所述层间介质层内具有沿第二方向自第一区延伸至第二区的开口，所述开口暴露出部分第一鳍部、部分第二鳍部和部分第三区，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述开口内的第三区上具有第一隔离结构，所述第一隔离结构包括第一隔离层以及位于第一隔离层上的第二隔离层，所述第一隔离层在所述第二方向上的尺寸大于所述第二隔离层在所述第二方向上的尺寸；在所述开口内第一区上形成第一栅极；在所述开口内第二区上形成第二栅极。
[0009]可选的，所述层间介质层、所述开口的形成方法包括：形成横跨所述第一鳍部和所述第二鳍部的伪栅极结构，所述伪栅极结构位于所述第一鳍部和所述第二鳍部的部分侧壁和顶部表面，所述伪栅极结构包括伪栅极；在所述衬底上形成层间介质层，所述层间介质层位于所述伪栅极结构侧壁，并暴露出所述伪栅极顶部表面；刻蚀去除所述第三区上的所述伪栅极，在所述伪栅极和层间介质层内形成初始开口，所述初始开口底部暴露出所述衬底表面；在所述初始开口内形成所述第一隔离结构；形成所述第一隔离结构后，去除所述伪栅极，在所述层间介质层内形成所述开口和位于所述开口内的所述第一隔离结构。
[0010]可选的，所述初始开口的形成工艺包括干法刻蚀工艺。
[0011]可选的，所述第一隔离结构的形成方法包括：在所述初始开口内形成第一隔离层；形成所述第一隔离层后，在所述第一隔离层暴露出的所述初始开口侧壁形成第一侧墙；形成所述第一侧墙后，在所述初始开口内形成所述第二隔离层，所述第一隔离结构和所述第一侧墙填充满所述初始开口。
[0012]可选的，形成所述第一隔离结构后，形成所述第一栅极和所述第二栅极前，还包括去除所述第一侧墙。
[0013]可选的，所述第一隔离层的形成方法包括：在所述初始开口内形成初始第一隔离层，所述初始第一隔离层填充满所述第一开口；回刻所述初始第一隔离层，直到所述初始第一隔离层的顶部表面低于所述第一鳍部和所述第二鳍部的顶部表面。
[0014]可选的，所述第一隔离层顶部表面低于所述第一鳍部顶部表面的尺寸范围为30纳米至150纳米；所述第一隔离层顶部表面和所述第二鳍部的顶部表面的尺寸范围为20纳米至100纳米。
[0015]可选的，所述初始第一隔离层的形成方法包括：在所述初始开口内、所述伪栅极表面、所述层间介质层表面形成第一介质材料层，所述第一介质材料层填满所述初始开口；平坦化所述第一介质材料层，直到暴露出所述伪栅极表面和所述层间介质层表面。
[0016]可选的，所述第一侧墙的形成方法包括：所述第一隔离层后，在所述初始开口内、所述层间介质层和所述伪栅极表面形成第一侧墙材料层；回刻所述第一侧墙材料层，直到暴露出所述第一隔离层、所述层间介质层和所述伪栅极的顶部表面。
[0017]可选的，所述衬底还包括位于所述基底上的第二隔离结构，所述第二隔离结构位于所述第一鳍部和所述第二鳍部部分侧壁表面，且所述第二隔离结构顶部表面低于所述第一鳍部和所述第二鳍部顶部表面；所述第一栅极和所述第二栅极还位于部分所述第一隔离结构表面；所述开口底部暴露出部分所述第二隔离结构顶部表面。
[0018]可选的，所述伪栅极结构还包括位于所述第一鳍部、所述第二鳍部和所述伪栅极
之间的伪栅氧层；所述伪栅极结构还包括位于所述伪栅极侧壁的第二侧墙。
[0019]可选的，形成所述第一隔离结构后，形成第一栅极和第二栅极之前，还包括：去除所述伪栅氧层。
[0020]可选的，所述第一栅极的形成方法包括：所述第一区上的所述开口暴露出的第一鳍部表面形成第一栅氧层；在所述第一栅氧层上形成第一功函数层；在所述第一功函数层上形成第一金属材料层，所述第一金属材料层、所述第一功函数层和所述第一栅氧层填满所述第一区上的所述开口。
[0021]可选的，第二栅极的形成方法包括：所述第二区上的所述开口暴露出的第二鳍部表面形成第二栅氧层；在所述第二栅氧层上形成第二功函数层；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，其特征在于，包括：衬底，所述衬底包括基底，所述基底包括第一区、第二区和第三区，所述第三区位于所述第一区和所述第二区之间，且所述第三区两侧分别与所述第一区和所述第二区相邻，所述衬底还包括位于所述第一区上的若干第一鳍部，以及位于所述第二区上的若干第二鳍部，所述第一鳍部和所述第二鳍部均沿第一方向延伸；位于衬底上的层间介质层，所述层间介质层内具有沿第二方向自第一区延伸至所述第二区的开口，所述开口暴露出部分第一鳍部、部分第二鳍部和部分第三区，所述第二方向垂直于所述第一方向；位于所述开口内第三区上的第一隔离结构，所述第一隔离结构包括第一隔离层以及位于第一隔离层上的第二隔离层，所述第一隔离层在所述第二方向上的尺寸大于所述第二隔离层在所述第二方向上的尺寸；位于所述开口内第一区上的第一栅极，所述第一栅极位于所述第一鳍部的部分侧壁和顶部表面；位于所述开口内第二区上的第二栅极，所述第二栅极位于所述第二鳍部的部分侧壁和顶部表面。2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述衬底还包括位于所述基底上的第二隔离结构，所述第二隔离结构位于所述第一鳍部和所述第二鳍部部分侧壁表面，且所述第二隔离结构顶部表面低于所述第一鳍部和所述第二鳍部顶部表面；所述第一栅极和所述第二栅极还位于部分所述第二隔离结构表面；所述第一隔离结构位于所述第二隔离结构表面。3.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括基底，所述基底包括第一区、第二区和第三区，所述第三区位于所述第一区和所述第二区之间，且所述第三区两侧分别与所述第一区和所述第二区相邻，所述衬底还包括位于所述第一区上的若干第一鳍部，以及位于所述第二区上的若干第二鳍部，所述第一鳍部和所述第二鳍部均沿第一方向延伸；在所述衬底上形成层间介质层和第一隔离结构，所述层间介质层内具有沿第二方向自第一区延伸至第二区的开口，所述开口暴露出部分第一鳍部、部分第二鳍部和部分第三区，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述开口内的第三区上具有第一隔离结构，所述第一隔离结构包括第一隔离层以及位于第一隔离层上的第二隔离层，所述第一隔离层在所述第二方向上的尺寸大于所述第二隔离层在所述第二方向上的尺寸；在所述开口内第一区上形成第一栅极；在所述开口内第二区上形成第二栅极。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，所述层间介质层、所述开口的形成方法包括：形成横跨所述第一鳍部和所述第二鳍部的伪栅极结构，所述伪栅极结构位于所述第一鳍部和所述第二鳍部的部分侧壁和顶部表面，所述伪栅极结构包括伪栅极；在所述衬底上形成层间介质层，所述层间介质层位于所述伪栅极结构侧壁，并暴露出所述伪栅极顶部表面；刻蚀去除所述第三区上的所述伪栅极，在所述伪栅极和层间介质层内形成初始开口，所述初始开口底部暴露出所述衬底表面；在所述初始开口内形成所述第一隔离结构；形成所述第一隔离结构后，去除所述伪栅极，在所述层间介质层内形成所述开口
和位于所述开口内的所述第一隔离结构。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，所述初始开口的形成工艺包括干法刻蚀工艺。6.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，
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：