[發明專利]半導體結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201310069587.7
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN104037084B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 何其旸
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種半導體結構的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底表面具有柵介質薄膜，在所述柵介質薄膜表面形成保護薄膜，所述保護薄膜表面形成柵極薄膜，所述柵極薄膜表面具有掩膜層，所述掩膜層覆蓋部分柵極薄膜表面；

以所述掩膜層為掩膜，刻蝕所述柵極薄膜，直至暴露出保護薄膜為止，形成柵極層；

在所述柵極層的側壁表面形成覆蓋層；

以所述覆蓋層和掩膜層為掩膜，刻蝕所述保護薄膜和柵介質薄膜，直至暴露出半導體襯底為止，形成保護層和柵介質層，所述柵介質層的寬度大于柵極層的寬度；

在形成保護層和柵介質層之后，自所述保護層的側壁表面向內部減薄部分厚度；

在減薄部分厚度的保護層之后，在所述柵介質層、保護層、柵極層和掩膜層兩側的半導體襯底表面形成側墻。

2.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述覆蓋層的材料為氮化硅，厚度為1埃～100埃。

3.如權利要求2所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述覆蓋層的形成工藝為氮氣處理，工藝參數為：壓力2毫托～100毫托，等離子化功率100瓦～1500瓦，偏置電壓0伏～50伏，氣體包含氮氣，氣體總流量1標準毫升/分鐘～1000標準毫升/分鐘，反應時間5秒～200秒。

4.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，還包括：在形成保護層和柵介質層之后，自所述保護層和柵介質層的側壁表面向內部減薄部分厚度。

5.如權利要求4所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述自所述保護層和柵介質層的側壁表面向內部減薄部分厚度的工藝為各向同性的濕法刻蝕工藝。

6.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述自所述保護層的側壁表面向內部減薄部分厚度的工藝為干法刻蝕工藝，所述干法刻蝕工藝為：刻蝕氣體包括溴化氫、氮氣和氬氣，其中，所述溴化氫與氮氣的體積比為0.8:1～1.2:1，所述氮氣與氬氣的體積比為0.8:1～1.2:1，所述氬氣與溴化氫的體積比為0.8:1～1.2:1，所述溴化氫、氮氣和氬氣的總流量為100標準毫升/分鐘～1000標準毫升/分鐘，氣壓小于10毫托，等離子化功率為200瓦～600瓦，偏置電壓為0伏～50伏。

7.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述保護層的材料為金屬氮化物。

8.如權利要求7所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述保護層的材料為氮化鉭或氮化鈦。

9.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述柵介質層的材料為高K介質材料，所述高K介質材料為鉿的化合物。

10.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述柵介質層的材料為高K介質材料，所述高K介質材料為金屬氧化物。

11.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述掩膜層的形成工藝為：在所述柵極薄膜表面沉積掩膜薄膜；采用光刻工藝、納米印刷工藝或分子自組裝工藝在所述掩膜薄膜表面形成圖形化層；以所述圖形化層為掩膜，刻蝕所述掩膜薄膜直至暴露出柵極薄膜為止。

12.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述掩膜層為介質材料層和金屬層的一層或多層組合，且當所述掩膜層為介質材料層和金屬層的多層組合時，所述掩膜層內還包括多晶硅層。

13.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，還包括：在所述半導體襯底表面形成氧化薄膜，所述氧化薄膜表面形成柵介質薄膜。

14.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述柵極薄膜的材料為多晶硅。

15.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，還包括：在形成所述柵介質層之后，在所述柵介質層、柵極層和掩膜層兩側的半導體襯底表面形成側墻；以所述側墻和掩膜層為掩膜，對半導體襯底進行離子注入，在所述柵極層兩側的半導體襯底內形成源區和漏區；在形成源區和漏區之后，在所述半導體襯底表面形成介質層，所述介質層的表面與掩膜層的表面齊平；在形成介質層之后，去除所述掩膜層和柵極層，并形成開口；在所述開口內形成金屬柵。