[發(fā)明專利]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011332682.8
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN114551562A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡巧明
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯北方集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/82
• 代理公司: 上海知錦知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31327
• 代理人: 高靜

一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，形成方法包括：提供基底，包括用于形成第一器件的第一器件區(qū)和用于形成第二器件的第二器件區(qū)，第一器件的溝道長度大于第二器件的溝道長度；在基底上形成多晶硅柵極層，第一器件區(qū)的多晶硅柵極層包括底部多晶硅柵極層和凸出于底部多晶硅柵極層的多個頂部多晶硅柵極層；在多晶硅柵極層側(cè)部的基底上形成層間介質(zhì)層，層間介質(zhì)層還覆蓋底部多晶硅柵極層，并露出第二器件區(qū)的多晶硅柵極層頂部；去除第二器件區(qū)的多晶硅柵極層形成柵極開口；在柵極開口中形成金屬柵極層。本發(fā)明在第一器件區(qū)形成指狀的多晶硅柵極層，從而在形成金屬柵極層的過程中，有利于改善第一器件區(qū)的多晶硅柵極層的頂面凹陷問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實施例涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件中，通常在襯底上形成不同工作電壓的器件，例如，低壓(LV)器件、高壓器件(HV)和中壓(MV)器件。

隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵尺寸不斷縮小，從而導(dǎo)致柵極耗盡效應(yīng)越來越嚴重。為了更好地克服柵極耗盡效應(yīng)等問題，采用高k柵介質(zhì)層后形成柵電極層(high k last metal gate last)工藝以及替代柵工藝成為了目前常用的工藝。

其中，與低壓器件相比，高壓器件和中壓器件的工作電壓較高，高壓器件和中壓器件的尺寸相應(yīng)較大，因此，高壓器件和中壓器件仍采用多晶硅柵極，而低壓器件采用金屬柵極。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。

為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：基底，包括用于形成第一器件的第一器件區(qū)和用于形成第二器件的第二器件區(qū)，所述第一器件的溝道長度大于所述第二器件的溝道長度；第一柵極層，位于所述第二器件區(qū)的基底上，所述第一柵極層為金屬柵極材料；指狀的第二柵極層，位于所述第一器件區(qū)的基底上，所述第二柵極層包括底部多晶硅柵極層以及凸出于所述底部多晶硅柵極層的多個頂部柵極層；層間介質(zhì)層，位于所述第一柵極層和第二柵極側(cè)部的基底上，所述層間介質(zhì)層覆蓋所述第一柵極層和第二柵極的側(cè)壁，并覆蓋所述頂部柵極層露出的底部多晶硅柵極層頂部。

相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供基底，包括用于形成第一器件的第一器件區(qū)以及用于形成第二器件的第二器件區(qū)，所述第一器件的溝道長度大于所述第二器件的溝道長度；在所述第一器件區(qū)和第二器件區(qū)的基底上形成多晶硅柵極層，在所述第一器件區(qū)中，所述多晶硅柵極層的形狀為指狀，包括底部多晶硅柵極層以及凸出于所述底部多晶硅柵極層的多個頂部多晶硅柵極層；在所述多晶硅柵極層側(cè)部的基底上形成層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層還覆蓋所述頂部多晶硅柵極層露出的底部多晶硅柵極層，并露出所述第二器件區(qū)的多晶硅柵極層頂部；去除所述第二器件區(qū)的多晶硅柵極層，在所述層間介質(zhì)層中形成柵極開口；在所述柵極開口中形成金屬柵極層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，第一器件區(qū)用于形成第一器件，第二器件區(qū)用于形成第二器件，所述第一器件的溝道長度大于所述第二器件的溝道長度，且第一器件區(qū)的基底上形成有指狀的第二柵極層，所述第二柵極層包括底部多晶硅柵極層以及凸出于所述底部多晶硅柵極層的多個頂部柵極層，其中，所述第一柵極層為金屬柵極材料，形成所述第一柵極層的制程包括平坦化處理的步驟，本發(fā)明實施例通過在底部多晶硅柵極層上設(shè)置分立的頂部柵極層，使得所述頂部柵極層的線寬尺寸和相鄰頂部柵極層的間隔均較小，從而改善所述第二柵極層在形成第一柵極層時產(chǎn)生的頂面凹陷(dishing)問題，有利于提高第二柵極層的結(jié)構(gòu)完整性，進而提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。