本發(fā)明涉及半導體制造領域,尤其涉及一種半導體器件及其形成方法。
背景技術:
mos(金屬-氧化物-半導體)晶體管,是現(xiàn)代集成電路中最重要的元件之一,mos晶體管的基本結構包括:半導體襯底;位于半導體襯底表面的柵極結構,所述柵極結構包括:位于半導體襯底表面的柵介質層以及位于柵介質層表面的柵電極層;位于柵極結構兩側半導體襯底中的源漏區(qū)。
隨著半導體技術的發(fā)展,傳統(tǒng)的平面式的mos晶體管對溝道電流的控制能力變?nèi)酰斐蓢乐氐穆╇娏?。鰭式場效應晶體管(finfet)是一種新興的多柵器件,它一般包括凸出于半導體襯底表面的鰭部,覆蓋部分所述鰭部的頂部表面和側壁的柵極結構,位于柵極結構兩側的鰭部中的源漏區(qū)。
無論是平面式的mos晶體管還是鰭式場效應晶體管,均存在位于對準區(qū)的對位標記的對比度差的現(xiàn)象。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明解決的問題是提供一種半導體器件及其形成方法,提高對準區(qū)對位標記的對比度。
為解決上述問題,本發(fā)明提供一種半導體器件的形成方法,包括:提供基底,所述基底包括器件區(qū)和對準區(qū),所述器件區(qū)的基底表面具有器件柵極結構,所述對準區(qū)的基底表面具有第三柵極結構;在所述器件柵極結構側壁形成側墻的同時,在第三柵極結構的頂部表面形成保護層;形成覆蓋器件柵極結構、第三柵極結構和保護層的層間介質層;平坦化所述層間介質層直至暴露出器件柵極結構的頂部表面,且第三柵極結構的頂部表面至少保留部分厚度的保護層;以所述保護層為掩膜去除器件柵極結構。
可選的,所述器件區(qū)包括第一器件區(qū)和第二器件區(qū);所述器件柵極結構包括第一柵極結構和第二柵極結構,所述第一柵極結構位于第一器件區(qū)的基 底表面,所述第二柵極結構位于第二器件區(qū)的基底表面;所述保護層包括位于第三柵極結構頂部表面的第一保護層和位于第一保護層頂部表面的第二保護層;所述側墻包括位于第一柵極結構側壁的第一側墻和位于第二柵極結構側壁的第二側墻;形成所述側墻和保護層的步驟包括:在所述第一柵極結構側壁形成第一側墻的同時,在第三柵極結構的頂部表面形成第一保護層;在所述第二柵極結構側壁形成第二側墻的同時,在第一保護層的頂部表面形成第二保護層;形成所述層間介質層的步驟為:形成覆蓋第一柵極結構、第二柵極結構、第三柵極結構、第一保護層和第二保護層的層間介質層;平坦化所述層間介質層的步驟為:平坦化所述層間介質層直至暴露出第一柵極結構和第二柵極結構的頂部表面,且第三柵極結構的頂部表面至少保留部分厚度的保護層;去除所述器件柵極結構的步驟為:以所述保護層為掩膜去除第一柵極結構和第二柵極結構。
可選的,形成所述第一側墻和第一保護層的步驟包括:形成覆蓋第一器件區(qū)、第二器件區(qū)和對準區(qū)的第一側墻材料層后,形成覆蓋第二器件區(qū)和對準區(qū)的第二阻擋層;以所述第二阻擋層為掩膜刻蝕第一側墻材料層,在第一柵極結構側壁形成第一側墻,且在第三柵極結構的頂部表面形成第一保護層;去除所述第二阻擋層。
可選的,形成所述第二側墻和第二保護層的步驟包括:形成覆蓋第一器件區(qū)、第二器件區(qū)和對準區(qū)的第二側墻材料層后,形成覆蓋第一器件區(qū)和對準區(qū)的第一阻擋層;以所述第一阻擋層為掩膜刻蝕第二側墻材料層和第一側墻材料層,在第二柵極結構側壁形成第二側墻,且在第一保護層的頂部表面形成第二保護層;去除所述第一阻擋層。
可選的,所述第一阻擋層和第二阻擋層的材料為光刻膠。
可選的,在形成第一側墻和第一保護層后,且在形成第二側墻和第二保護層之前,還包括:在第一柵極結構和第一側墻兩側的基底中形成第一源漏區(qū);在形成第二側墻和第二保護層后,且在形成層間介質層之前,還包括:在第二柵極結構和第二側墻兩側的基底中形成第二源漏區(qū)。
可選的,去除第一柵極結構后,在第一器件區(qū)形成第一開口;去除第二 柵極結構后,在第二器件區(qū)形成第二開口;還包括:在第一開口中形成第一金屬柵極結構;在第二開口中形成第二金屬柵極結構。
可選的,平坦化所述層間介質層后,第三柵極結構的頂部表面保留全部厚度的保護層。
可選的,平坦化所述層間介質層后,第三柵極結構的頂部表面保留部分厚度的保護層。
可選的平坦化所述層間介質層后,第三柵極結構的頂部表面保留的保護層的厚度為20?!?00埃。
可選的,平坦化所述層間介質層的工藝包括化學機械研磨工藝。
可選的,在平坦化所述層間介質層的過程中,對所述保護層的研磨速率小于對所述層間介質層的研磨速率。
可選的,所述保護層的材料為氮化硅或氮氧化硅。
可選的,所述層間介質層的材料為氧化硅。
可選的,去除所述器件柵極結構的工藝為干刻工藝、濕刻工藝或濕法刻蝕和干法刻蝕的組合。
本發(fā)明還提供一種半導體器件,包括:基底,所述基底包括器件區(qū)和對準區(qū);第三柵極結構,位于對準區(qū)的基底表面;保護層,位于第三柵極結構的頂部表面;層間介質層,位于基底上,覆蓋第三柵極結構和保護層的側壁;開口,貫穿器件區(qū)的層間介質層;側墻,位于開口的側壁。
可選的,所述器件區(qū)包括第一器件區(qū)和第二器件區(qū);所述保護層包括位于第三柵極結構頂部表面的第一保護層和位于第一保護層頂部表面的第二保護層;所述開口包括第一開口和第二開口,所述第一開口貫穿第一器件區(qū)的層間介質層,所述第二開口貫穿第二器件區(qū)的層間介質層;所述側墻包括第一側墻和第二側墻,所述第一側墻位于第一開口的側壁,所述第二側墻位于第二開口的側壁。
可選的,所述保護層的材料為氮化硅或氮氧化硅。
可選的,所述層間介質層的材料為氧化硅。
可選的,所述保護層的厚度為20?!?00埃。
與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
由于在所述第三柵極結構的頂部表面形成了保護層,在平坦化所述層間介質層直至暴露出器件柵極結構的頂部表面的過程中,所述保護層可以保護第三柵極結構的頂部表面不被暴露出來;在去除器件柵極結構的過程中,由于第三柵極結構的頂部表面具有保護層,所述保護層能夠保護第三柵極結構而使得第三柵極結構不被去除。此時,對準區(qū)的第三柵極結構作為對位標記,由于第三柵極結構的材料的折射率相對于第一器件區(qū)和第二器件區(qū)中涉及到的材料的折射率相差較大,從而使得對準區(qū)對位標記的對比度得到提高。
附圖說明
圖1至圖12是本發(fā)明一實施例中半導體器件形成過程的結構示意圖。
具體實施方式
正如背景技術所述,現(xiàn)有技術中形成的半導體器件的性能有待提高。
在一個實施例中,形成半導體器件的方法包括:提供基底,所述基底具有第一器件區(qū)、第二器件區(qū)和對準區(qū),第一器件區(qū)的基底表面具有第一柵極結構,第二器件區(qū)的基底表面具有第二柵極結構,對準區(qū)的基底表面具有第三柵極結構;在第一柵極結構兩側的基底中形成第一源漏區(qū);在第二柵極結構兩側的基底中形成第二源漏區(qū);然后形成覆蓋第一柵極結構、第二柵極結構、第三柵極結構的層間介質層;平坦化所述層間介質層直至暴露出第一柵極結構、第二柵極結構和第三柵極結構的頂部表面;去除第一柵極結構、第二柵極結構和第三柵極結構,在第一器件區(qū)形成第一開口,在第二器件區(qū)形成第二開口,在第三器件區(qū)形成第三開口;在所述第一開口中形成第一金屬柵極結構,在第二開口中形成第二金屬柵極結構。
研究發(fā)現(xiàn),通常需要在第一柵極結構側壁形成第一側墻,且在第二柵極結構側壁形成第二側墻;在形成第一側墻的過程中,會形成覆蓋基底整個區(qū)域的第一側墻材料層,然后形成覆蓋第二器件區(qū)的第二光刻膠層,所述第二光刻膠層暴露出第一器件區(qū)和對準區(qū);以所述第二光刻膠層為掩膜刻蝕第一側墻材料層,從而在第一柵極結構側壁形成第一側墻,然后去除第一光刻膠 層;在形成第二側墻的過程中,會形成覆蓋基底整個區(qū)域的第二側墻材料層,然后形成覆蓋第一器件區(qū)的第一光刻膠層,第一光刻膠層暴露出第二器件區(qū)和對準區(qū),以所述第一光刻膠層為掩膜刻蝕第二側墻材料層和第一側墻材料層,從而在第二柵極結構側壁形成第二側墻。
由此可見,在形成第二側墻時,在第二器件區(qū),需要刻蝕第二側墻材料層和第一側墻材料層,而在對準區(qū),需要刻蝕第二側墻材料層和至多部分厚度的第一側墻材料層;從而導致在以所述第一光刻膠層為掩膜刻蝕第二側墻材料層和第一側墻材料層后,若第二柵極結構的頂部表面有剩余的對應的第二材料,第三柵極結構的頂部表面有剩余的對應的第三材料,那么第二材料的厚度將大于第三材料的厚度;或者是:第二柵極結構的頂部表面有剩余的對應的第二材料,第三柵極結構的頂部表面沒有剩余的對應的第三材料;或者是:第二柵極結構的頂部表面沒有剩余的對應的第二材料,第三柵極結構的頂部表面沒有剩余的對應的第三材料;無論在那種情況下,在平坦化層間介質層直至暴露出第一柵極結構和第二柵極結構的頂部表面時,必然會使得第三柵極結構的頂部表面也會暴露出來;使得在去除第一柵極結構和第二柵極結構的同時也會將第三柵極結構去除掉;此時不能采用第三柵極結構形成對準區(qū)的對位標記,降低了對準區(qū)對位標記的對比度。
若利用在形成第一側墻的過程中,將第二光刻膠層覆蓋第二器件區(qū)的同時也覆蓋對準區(qū),然后以所述第二光刻膠層為掩膜刻蝕第一側墻材料層,那么在形成第一側墻的同時也會在第三柵極結構的頂部表面形成第一保護層;若在形成第二側墻的過程中,將第一光刻膠層覆蓋第一器件區(qū)和同時也覆蓋對準區(qū),然后以所述第二光刻膠層為掩膜刻蝕第二側墻材料層,那么在形成第二側墻的同時也會在第三柵極結構的頂部表面形成第二保護層,第二保護層和第一保護層形成保護層。
由此可見,經(jīng)過方法的改善,在對準區(qū),在以上兩次刻蝕的過程中均被覆蓋住;在以所述第一光刻膠層為掩膜刻蝕第二側墻材料層和第一側墻材料層后,若第二柵極結構頂部表面具有剩余的對應的第二材料,第一柵極結構的頂部表面具有剩余的對應的第一材料,那么保護層的厚度將會大于第一材料的厚度且大于第二材料的厚度;或者是:第二柵極結構的頂部表面沒有對 應的第二材料,第一柵極結構的頂部表面具有剩余的對應的第一材料,那么保護層的厚度將大于第一材料的厚度。無論在那種情況下,在平坦化所述層間介質層的過程中,選擇對層間介質層的去除速率大于對保護層的去除速率,能夠使得在平坦化所述層間介質層直至暴露出第一柵極結構和第二柵極結構的頂部表面的臨界時刻,第三柵極結構頂部表面能夠至少保留部分保護層;在去除第一柵極結構和第二柵極結構的過程中,所述保護層能夠保護第三柵極結構而使得第三柵極結構不被去除;從而使得對準區(qū)的第三柵極結構形成對位標記,對比度得到顯著的提高。
在此基礎上,本發(fā)明提供一種半導體器件的形成方法,包括:提供基底,所述基底包括器件區(qū)和對準區(qū),所述器件區(qū)的基底表面具有器件柵極結構,所述對準區(qū)的基底表面具有第三柵極結構;在所述器件柵極結構側壁形成側墻的同時,在第三柵極結構的頂部表面形成保護層;形成覆蓋器件柵極結構、第三柵極結構和保護層的層間介質層;平坦化所述層間介質層直至暴露出器件柵極結構的頂部表面,且第三柵極結構的頂部表面至少保留部分厚度的保護層;以所述保護層為掩膜去除器件柵極結構。所述方法能夠提高對準區(qū)對位標記的對比度。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂,下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
下面以半導體器件為鰭式場效應晶體管為例進行說明。
圖1至圖12是本發(fā)明一實施例中半導體器件形成過程的結構示意圖。
結合參考圖1和圖2,圖2為沿著圖1中第一鰭部延伸方向(a-a1切割線)、第二鰭部延伸方向(b-b1切割線)和第三鰭部延伸方向(c-c1切割線)分別得到的剖面圖,提供基底,所述基底包括器件區(qū)和對準區(qū)(ⅲ區(qū)域),所述器件區(qū)的基底表面具有器件柵極結構,所述對準區(qū)的基底表面具有第三柵極結構136。
所述器件區(qū)包括第一器件區(qū)(i區(qū)域)和第二器件區(qū)(ⅱ區(qū)域)。所述器件柵極結構包括第一柵極結構130和第二柵極結構133,所述第一柵極結構130位于第一器件區(qū)的基底表面,所述第二柵極結構133位于第二器件區(qū)的基 底表面。為了說明器件區(qū)和對準區(qū)的位置關系,參考圖3,圖3為整個基底的平面圖,在基底中具有縱橫交錯的多條切割道b,相鄰切割道b定義出器件區(qū)a的位置。所述對準區(qū)(參考圖1和圖2)位于切割道b中。
所述第一器件區(qū)用于形成第一鰭式場效應晶體管,所述第二器件區(qū)用于形成第二鰭式場效應晶體管;第一鰭式場效應晶體管的類型和第二鰭式場效應晶體管的類型相反。當?shù)谝祸捠綀鲂w管為p型時,第二鰭式場效應晶體管為n型;當?shù)谝祸捠綀鲂w管為n型時,第二鰭式場效應晶體管為p型。關于第一器件區(qū)和第二器件區(qū)的位置關系根據(jù)具體電路設計來區(qū)分。
本實施例中,所述基底包括半導體襯底100和位于半導體襯底100表面的鰭部;所述鰭部包括位于器件區(qū)的器件鰭部和位于對準區(qū)的第三鰭部123;所述器件鰭部包括位于第一器件區(qū)的第一鰭部121和位于第二器件區(qū)的第二鰭部122。
所述半導體襯底100可以是單晶硅,多晶硅或非晶硅;所述半導體襯底100也可以是硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵等半導體材料;本實施例中,所述半導體襯底100的材料為硅。
所述鰭部通過圖形化所述半導體襯底100而形成;或者是:在半導體襯底100表面形成鰭部材料層(未圖示),然后圖形化所述鰭部材料層,從而在半導體襯底100表面形成第一鰭部121、第二鰭部122和第三鰭部123。
所述基底上具有橫跨所述鰭部的柵極結構,所述柵極結構包括器件柵極結構和第三柵極結構136。所述器件柵極結構橫跨所述器件鰭部;所述第三柵極結構136橫跨所述第三鰭部123,所述第三柵極結構136覆蓋部分第三鰭部123的頂部表面和側壁。
所述器件柵極結構包括第一柵極結構130和第二柵極結構133。所述第一柵極結構130橫跨所述第一鰭部121,所述第二柵極結構133橫跨所述第二鰭部122。所述第一柵極結構130覆蓋部分第一鰭部121的頂部表面和側壁,所述第二柵極結構133覆蓋部分第二鰭部122的頂部表面和側壁。
所述第一柵極結構130包括橫跨所述第一鰭部121的第一柵介質層131和位于第一柵介質層131表面的第一柵極132;所述第二柵極結構133包括橫 跨所述第二鰭部122的第二柵介質層134和位于第二柵介質層134表面的第二柵極135;所述第三柵極結構136包括橫跨所述第三鰭部123的第三柵介質層137和位于第三柵介質層137表面的第三柵極138。其中,第一柵介質層131位于第一器件區(qū)的隔離結構110表面、覆蓋部分第一鰭部121的頂部表面和側壁;第二柵介質層134位于第二器件區(qū)的隔離結構110表面、覆蓋部分第二鰭部122的頂部表面和側壁;第三柵介質層137位于第三器件區(qū)的隔離結構110表面、覆蓋部分第三鰭部123的頂部表面和側壁。
所述第一柵介質層131、第二柵介質層134和第三柵介質層137的材料為氧化硅;所述第一柵極132、第二柵極135和第三柵極138的材料為多晶硅。
形成第一柵極結構130、第二柵極結構133和第三柵極結構136的步驟為:在所述基底表面形成柵介質材料層(未圖示)和位于所述偽柵介質材料層表面的偽柵電極材料層;圖形化所述偽柵介質材料層和偽柵電極材料層,形成第一柵極結構130、第二柵極結構133和第三柵極結構136。
所述半導體襯底100表面還具有隔離結構110,隔離結構110的表面低于第一鰭部121、第二鰭部122和第三鰭部123的頂部表面,隔離結構110用于電學隔離第一鰭部121、第二鰭部122和第三鰭部123。所述隔離結構110的材料包括氧化硅或氮氧化硅。
接著,在所述器件柵極結構側壁形成側墻的同時,在第三柵極結構136的頂部表面形成保護層。
所述保護層包括位于第三柵極結構136頂部表面的第一保護層和位于第一保護層頂部表面的第二保護層;所述側墻包括位于第一柵極結構130側壁的第一側墻和位于第二柵極結構133側壁的第二側墻。
形成所述側墻和保護層的步驟包括:在所述第一柵極結構130側壁形成第一側墻的同時,在第三柵極結構136的頂部表面形成第一保護層;在所述第二柵極結構133側壁形成第二側墻的同時,在第一保護層的頂部表面形成第二保護層。
具體的,形成第一側墻和第一保護層的步驟包括:參考圖4,圖4為在圖2基礎上形成的示意圖,形成覆蓋第一器件區(qū)、第二器件區(qū)和對準區(qū)的第一側 墻材料層140;參考圖4,形成第一側墻材料層140后,形成覆蓋第二器件區(qū)和對準區(qū)的第二阻擋層152;參考圖5,以所述第二阻擋層152為掩膜刻蝕第一側墻材料層140,在第一柵極結構130側壁形成第一側墻161,且在第三柵極結構136的頂部表面形成第一保護層;參考圖6,去除第二阻擋層152(參考圖5)。
形成第一側墻材料層140的工藝為沉積工藝,如等離子體化學氣相沉積工藝、亞大氣壓化學氣相沉積工藝或低壓化學氣相沉積工藝;第一側墻材料層140的材料可以為氮化硅或氮氧化硅。
所述第二阻擋層152的材料為光刻膠。所述第二阻擋層152覆蓋第二器件區(qū)和對準區(qū),且暴露出第一器件區(qū)。
第二阻擋層152的形成過程包括:涂布第二阻擋材料層、采用第二掩膜版對第二阻擋材料層進行曝光,然后對第二阻擋材料層進行顯影,從而形成第二阻擋層152。
第二阻擋層152選擇的光刻膠可以為正光刻膠,也可以為負光刻膠。當?shù)诙钃鯇?52選擇的光刻膠為正光刻膠時,在對第二阻擋材料層進行曝光的過程中,第二掩膜版遮蓋對準區(qū)和第二器件區(qū)且暴露出第一器件區(qū),第一器件區(qū)的第二阻擋材料層感光,然后將第一器件區(qū)的第二阻擋材料層顯影去除,從而形成第二阻擋層152。
當?shù)诙钃鯇?52選擇的光刻膠為負光刻膠時,在對第二阻擋材料層進行曝光的過程中,第二掩膜版遮蓋第一器件區(qū)且暴露出對準區(qū)和第二器件區(qū),對準區(qū)和第二器件區(qū)的第二阻擋材料層感光,然后將第一器件區(qū)的第二阻擋材料層顯影去除,從而形成第二阻擋層152。
以所述第二阻擋層152為掩膜刻蝕第一側墻材料層140的工藝為各向異性干刻工藝,如反應離子刻蝕工藝或者各向異性等離子體刻蝕工藝。
去除所述第二阻擋層152的工藝為干刻工藝或灰化工藝。
由于在形成第一側墻161的過程中,第二阻擋層152覆蓋對準區(qū),使得第三柵極結構136的頂部表面的第一側墻材料層140未被刻蝕,為了方便說明,將第三柵極結構136頂部表面保留的第一側墻材料層140稱為第一保護 層;由于在形成第一側墻161的過程中,第二阻擋層152覆蓋第二器件區(qū),使得第二器件區(qū)的第一側墻材料層140未被刻蝕。
需要說明的是,本實施例中,形成第一側墻161后,第一柵極結構130頂部表面的第一側墻材料層140全部被刻蝕去除;在其它實施例中,可以是:第一柵極結構130頂部表面部分厚度的第一側墻材料層140被去除,從而在第一柵極結構130頂部表面保留部分厚度的第一側墻材料層140。
形成第一側墻161的同時,也將第一柵極結構130兩側的基底表面暴露出,具體的,在本實施例中,將第一柵極結構130兩側的第一鰭部121表面暴露出。
接著,在第一柵極結構130和第一側墻161兩側的基底中形成第一源漏區(qū),具體的,在本實施例中,在第一柵極結構130和第一側墻161兩側的第一鰭部121中形成第一源漏區(qū)(未標示)。
接著,在所述第二柵極結構133側壁形成第二側墻的同時,在第一保護層的頂部表面形成第二保護層。
具體的,形成第二側墻和第二保護層的步驟包括:參考圖7,圖7為在圖6的基礎上形成的示意圖,形成覆蓋第一器件區(qū)、第二器件區(qū)和對準區(qū)的第二側墻材料層141;參考圖7,形成第二側墻材料層141后,形成覆蓋第一器件區(qū)和對準區(qū)的第一阻擋層151;參考圖8,以所述第一阻擋層151為掩膜刻蝕第二側墻材料層141和第一側墻材料層140,在第二柵極結構133側壁形成第二側墻162,且在第一保護層的頂部表面形成第二保護層;參考圖9,去除所述第一阻擋層151(參考圖8)。
形成第二側墻材料層141的工藝為沉積工藝,如等離子體化學氣相沉積工藝、亞大氣壓化學氣相沉積工藝或低壓化學氣相沉積工藝;第二側墻材料層141的材料可以為氮化硅或氮氧化硅。
形成第二側墻材料層141后,在對準區(qū),第二側墻材料層141覆蓋第一側墻材料層140,具體的,第二側墻材料層141覆蓋第一保護層;形成第二側墻材料層141后,在第二器件區(qū),第二側墻材料層141覆蓋第一側墻材料層140。
所述第一阻擋層151的材料為光刻膠。所述第一阻擋層151覆蓋第一器件區(qū)和對準區(qū),且暴露出第二器件區(qū)。
第一阻擋層151的形成過程包括:涂布第一阻擋材料層、采用第一掩膜版對第一阻擋材料層進行曝光,然后對第一阻擋材料層進行顯影,從而形成第一阻擋層151。
第一阻擋層151選擇的光刻膠可以為正光刻膠,也可以為負光刻膠。
當?shù)谝蛔钃鯇?51選擇的光刻膠為正光刻膠時,在對第一阻擋材料層進行曝光的過程中,第一掩膜版遮蓋對準區(qū)和第一器件區(qū)且暴露出第二器件區(qū),第二器件區(qū)的第一阻擋材料層感光,然后將第二器件區(qū)的第一阻擋材料層顯影去除,從而形成第一阻擋層151。
當?shù)谝蛔钃鯇?51選擇的光刻膠為負光刻膠時,在對第一阻擋材料層進行曝光的過程中,第一掩膜版遮蓋第二器件區(qū)且暴露出對準區(qū)和第一器件區(qū),對準區(qū)和第一器件區(qū)的第一阻擋材料層感光,然后將第二器件區(qū)的第一阻擋材料層顯影去除,從而形成第一阻擋層151。
形成第一阻擋層151后,需要以所述第一阻擋層151為掩膜刻蝕第二側墻材料層141和第一側墻材料層140,從而在第二柵極結構133側壁形成第二側墻162。以所述第一阻擋層151為掩膜刻蝕第二側墻材料層141和第一側墻材料層140的工藝為各向異性干刻工藝,如反應離子刻蝕工藝或者各向異性等離子體刻蝕工藝。
去除所述第一阻擋層151的工藝為干刻工藝或灰化工藝。
所述第二側墻162包括第二內(nèi)側墻162a和位于第二內(nèi)側墻162a表面的第二外側墻162b。以所述第一阻擋層151為掩膜刻蝕第二側墻材料層141和第一側墻材料層140后,第二柵極結構133側壁剩余的第一側墻材料層140構成所述第二內(nèi)側墻162a,第二柵極結構133側壁剩余的第二側墻材料層141構成所述第二外側墻162b。
在形成第二側墻162的過程中,第一阻擋層151覆蓋對準區(qū),使得第三柵極結構136的頂部表面的第二側墻材料層141和第一保護層未被刻蝕,為了方便說明,將第三柵極結構136頂部表面保留的第二側墻材料層141稱為 第二保護層,所述第二保護層位于第一保護層的頂部表面,第二保護層和第一保護層構成保護層。
形成第二側墻162的同時,也將第二柵極結構133兩側的基底表面暴露出,具體的,在本實施例中,將第二柵極結構133兩側的第二鰭部122表面暴露出。
接著,在第二柵極結構133和第二側墻162兩側的基底中形成第二源漏區(qū),具體的,在本實施例中,在第二柵極結構133和第二側墻162兩側的第二鰭部122中形成第二源漏區(qū)(未標示)。
本實施例中,形成第二側墻162后,第二柵極結構133頂部表面的第一側墻材料層140和第二側墻材料層141全部被刻蝕去除;在其它實施例中,可以是:第二柵極結構133頂部表面的第一側墻材料層140和第二側墻材料層141中的部分被去除,從而在第二柵極結構133頂部表面保留第一側墻材料層140和第二側墻材料層141中的部分。
需要說明的是,在對準區(qū),在以上兩次刻蝕(包括:形成第一側墻161的過程中進行的刻蝕和形成第二側墻162的過程中進行的刻蝕)的過程中均被覆蓋住,對準區(qū)的第一側墻材料層140和第二側墻材料層141未被刻蝕,形成的保護層的厚度等于第一側墻材料層140和第二側墻材料層141的總厚度。形成第二側墻162后,若第二柵極結構133頂部表面具有剩余的對應的第二材料,所述第二材料為:在以所述第一阻擋層151為掩膜刻蝕第二側墻材料層141和第一側墻材料層140后在第二柵極結構133頂部表面對應剩余的材料,第一柵極結構130的頂部表面具有剩余的對應的第一材料,所述第一材料指的是以所述第二阻擋層152為掩膜刻蝕第一側墻材料層140后在第一柵極結構130頂部表面剩余的材料和第一柵極結構130頂部表面的第二側墻材料層141、或者指的是第一柵極結構130頂部表面的第二側墻材料層141,在此情況下,保護層的厚度大于第一材料的厚度且大于第二材料的厚度;形成第二側墻162后,若第二柵極結構133的頂部表面具有沒有對應的第二材料,第一柵極結構130的頂部表面具有剩余的對應的第一材料,那么保護層的厚度將大于第一材料的厚度。
接著,參考圖10,形成覆蓋器件柵極結構、第三柵極結構136和保護層的層間介質層180。
具體的,形成覆蓋第一柵極結構130、第二柵極結構133、第三柵極結構136、第一保護層和第二保護層的層間介質層180。
所述層間介質層180的材料為氧化硅。形成所述層間介質層180的工藝為沉積工藝,如等離子體化學氣相沉積工藝、亞大氣壓化學氣相沉積工藝或者低壓化學氣相沉積工藝。
本實施例中,所述層間介質層180還覆蓋第一鰭部121、第二鰭部122、第三鰭部123、第一側墻161、第二側墻162、半導體襯底100和隔離結構110。
形成層間介質層180后,所述層間介質層180的整個表面高于第一柵極結構130和第二柵極結構133的頂部表面、且高于保護層的頂部表面。
需要說明的是,本實施例中,以層間介質層180的材料為氧化硅,保護層的材料為氮化硅或者氮氧化硅作為示例,但是層間介質層180的材料和保護層的材料還可以由其它選擇,只需保證在后續(xù)平坦化所述層間介質層180的過程中,對所述保護層的研磨速率小于對所述層間介質層180的研磨速率。
參考圖11,平坦化所述層間介質層180直至暴露出器件柵極結構的頂部表面,且第三柵極結構136的頂部表面至少保留部分厚度的保護層。
具體的,平坦化所述層間介質層180直至暴露出第一柵極結構130和第二柵極結構133的頂部表面,且第三柵極結構136的頂部表面至少保留部分厚度的保護層。
平坦化所述層間介質層180的工藝包括化學機械研磨工藝。
平坦化所述層間介質層180后,第三柵極結構136的頂部表面至少保留部分保護層。在一個實施例中,第三柵極結構136的頂部表面保留部分厚度的保護層;在另一個實施例中,第三柵極結構136的頂部表面保留全部厚度的保護層。
平坦化所述層間介質層180后,第三柵極結構136的頂部表面保留的保護層的厚度為20?!?00埃。選擇此范圍的意義在于:若平坦化所述層間介質 層180后,第三柵極結構136的頂部表面保留的保護層的厚度小于20埃,導致后續(xù)去除第一柵極結構130和第二柵極結構133的過程中,保護層對第三柵極結構136的保護作用降低;若平坦化所述層間介質層180后,第三柵極結構136的頂部表面保留的保護層的厚度大于200埃,意味著需要形成較厚的第二側墻材料層141和第一側墻材料層140,增加了工藝成本。
在平坦化所述層間介質層180的過程中,對所述保護層的研磨速率小于對所述層間介質層180的研磨速率。
所述保護層的厚度具有結果(1):保護層的厚度大于第一材料的厚度且大于第二材料的厚度;或者保護層的厚度具有結果(2)不存在第二材料,且保護層的厚度大于第一材料的厚度。在平坦化所述層間介質層180的過程中,對所述保護層的研磨速率小于對所述層間介質層180的研磨速率。那么使得在平坦化層間介質層直至暴露出第一柵極結構130和第二柵極結構133的頂部表面的臨界時刻,第三柵極結構136頂部表面至少保留部分保護層,從而使得第三柵極結構136不被暴露出來。
參考圖12,以所述保護層為掩膜去除器件柵極結構。
具體的,以所述保護層為掩膜去除第一柵極結構130和第二柵極結構133。
去除第一柵極結構130和第二柵極結構133的方法為濕刻工藝、干刻工藝或者濕法刻蝕和干法刻蝕的組合。
在去除第一柵極結構130和第二柵極結構133的過程中,所述保護層能夠保護第三柵極結構136而使得第三柵極結構136不被去除,從而使得對準區(qū)的第三柵極結構形成對位標記,對比度得到顯著的提高。
去除第一柵極結構130后,在第一器件區(qū)形成第一開口191;去除第二柵極結構133后,在第二器件區(qū)形成第二開口192。所述第一開口191和第二開口192構成開口。第一開口191貫穿第一器件區(qū)的層間介質層180,暴露出部分第一鰭部121的頂部表面和側壁;第二開口192貫穿第二器件區(qū)的層間介質層180,暴露出部分第二鰭部122的頂部表面和側壁。
后續(xù),還包括:在所述第一開口191中形成第一金屬柵極結構,在第二開口192中形成第二金屬柵極結構。
本實施例中,形成的半導體器件,參考圖12,包括:基底,所述基底包括器件區(qū)和對準區(qū)(ⅲ區(qū)域);第三柵極結構136,位于對準區(qū)的基底表面;保護層,位于第三柵極結構136的頂部表面;層間介質層180,位于基底上,覆蓋第三柵極結構136和保護層的側壁;開口,貫穿器件區(qū)的層間介質層180;側墻,位于所述開口的側壁。
所述器件區(qū)包括第一器件區(qū)(i區(qū)域)和第二器件區(qū)(ⅱ區(qū)域);所述保護層包括位于第三柵極結構136頂部表面的第一保護層和位于第一保護層頂部表面的第二保護層;所述開口包括第一開口191和第二開口192,所述第一開口191貫穿第一器件區(qū)的層間介質層180,所述第二開口191貫穿第二器件區(qū)的層間介質層180;所述側墻包括第一側墻161和第二側墻162,所述第一側墻161位于第一開口191的側壁,所述第二側墻162位于第二開口192的側壁。
所述基底包括半導體襯底100和位于半導體襯底100表面的鰭部;所述鰭部包括位于器件區(qū)的器件鰭部和位于對準區(qū)的第三鰭部123。所述器件鰭部包括位于第一器件區(qū)的第一鰭部121和位于第二器件區(qū)的第二鰭部122。
第一開口191貫穿第一器件區(qū)的層間介質層180,暴露出部分第一鰭部121的頂部表面和側壁;第二開口192貫穿第二器件區(qū)的層間介質層180,暴露出部分第二鰭部122的頂部表面和側壁。
所述第三柵極結構136橫跨第三鰭部123,覆蓋部分第三鰭部123的頂部表面和側壁。
所述第一保護層的材料為氮化硅或氮氧化硅;所述第二保護層的材料為氮化硅或氮氧化硅。
所述層間介質層180的材料為氧化硅。
所述保護層的厚度為20?!?00埃。
所述半導體器件還包括:第一源漏區(qū)(未標示),位于第一柵極結構130和第一側墻161兩側基底中;第二源漏區(qū)(未標示),位于第二柵極結構133和第二側墻162兩側的基底中。
需要說明的是,本實施例,以半導體器件為鰭式場效應晶體管為例進行說明的;在其它實施例中,半導體器件可以為平面式的mos晶體管。
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