自對準(zhǔn)的柵極分離方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自對準(zhǔn)的柵極分離方法，其包括：在鰭式場效晶體管的鰭頂端設(shè)置一保護(hù)層，并在所述保護(hù)層上表面設(shè)置一犧牲層；有選擇地在柵極層中一柵極對應(yīng)的柵極層上表面形成一第一光阻層，并對柵極層中另一柵極進(jìn)行刻蝕處理；刻蝕掉柵極層中所述一柵極對應(yīng)的柵極層上表面形成一第一光阻層，并在柵極層上表面形成一第二光阻層；通過刻蝕工藝刻蝕掉所述柵極層中所述一柵極之上的第二光阻層和部分柵極層，并停止于對應(yīng)位置處的保護(hù)層，使所述柵極層中所述一柵極高度降低并裸露；以及去除所述柵極層之上的剩余的第二光阻層。本發(fā)明可以準(zhǔn)確的控制刻蝕的準(zhǔn)確度，避免對結(jié)構(gòu)的損傷，從而可以降低自對準(zhǔn)的難度。
【專利說明】自對準(zhǔn)的柵極分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種自對準(zhǔn)的柵極分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鰭式場效晶體管(FinField-effecttransistor,簡稱FinFET)是一種新的互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體(CMOS)晶體管。是對傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的Fet(晶體管一場效晶體管，F(xiàn)ield-effecttransistor, FET)的改進(jìn)。鰭式場效晶體管FinFET可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)器件的閾值電壓，進(jìn)一步降低靜態(tài)能耗(static powerconsumption)。
[0003]目前，鰭式場效晶體管FinFET包括三端FinFET (3terminal FinFet，簡稱3T_FinFet)、四端 FinFET (4terminal FinFet,簡稱 4T_FinFet)。圖1 為現(xiàn)有技術(shù)中3T-FinFet的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1所示，其包括一個(gè)源極S101、一個(gè)漏極D102，以及一個(gè)柵極G103，共計(jì)三個(gè)端頭?，F(xiàn)有技術(shù)中3T-FinFet的等效電路示意圖如圖2所示。圖3為現(xiàn)有技術(shù)中4T-FinFet的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；如圖3所示,其包括一個(gè)源極S201、一個(gè)漏極D202，以及一個(gè)柵極G1203、另外一個(gè)柵極G2204，共計(jì)4個(gè)端頭?，F(xiàn)有技術(shù)中4T_FinFet的等效電路示意圖如圖4所示。
[0004]其中，對于4T_FinFet來說，為了得到兩個(gè)柵極，現(xiàn)有技術(shù)提供了兩種解決技術(shù)方案:第一種方式是利用化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polishing,簡稱CMP)將鰭Fin300頂端的柵極研磨掉，其研磨前后的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5和圖6所示；第二種方式是增加一道光罩400，將鰭Fin300頂端的柵極刻蝕掉，刻蝕前后的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7和圖8所
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[0005]但是，利用上述工藝形成兩個(gè)柵極時(shí)，如果柵極與源/漏區(qū)域之間存在有間隙的話，則器件工作時(shí)溝道就不能導(dǎo)通，因此，在柵極與源/漏區(qū)域之間需要設(shè)置了一定的重疊覆蓋部分。但是，如果此重疊部分過大、使得柵-源之間和柵-漏之間的寄生電容增大，導(dǎo)致器件的高頻特性變壞。所以，為了使器件能夠?qū)?，而又不致使器件的高頻特性劣化，就要求柵-源之間或柵-漏之間的重疊部分盡量的小，即達(dá)到高精度的對準(zhǔn)，即自對準(zhǔn)。
[0006]但是，發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，由于刻蝕或者研磨，容易造成結(jié)構(gòu)的損傷，進(jìn)一步很難準(zhǔn)確保證在柵極與源/漏區(qū)域之間重疊覆蓋部分，因此，導(dǎo)致自對準(zhǔn)程度難以控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自對準(zhǔn)的柵極分離方法及鰭式場效晶體管半成品結(jié)構(gòu)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于刻蝕或者研磨容易造成結(jié)構(gòu)的損傷，導(dǎo)致自對準(zhǔn)程度難以控制。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自對準(zhǔn)的柵極分離方法，其包括:
[0009]在鰭式場效晶體管的鰭頂端設(shè)置一保護(hù)層，并在所述保護(hù)層上表面設(shè)置一犧牲層；[0010]有選擇地在柵極層中一柵極對應(yīng)的柵極層上表面形成一第一光阻層，并對柵極層中另一柵極進(jìn)行刻蝕處理；
[0011]刻蝕掉柵極層中所述一柵極對應(yīng)的柵極層上表面形成一第一光阻層，并在柵極層上表面形成一第二光阻層；
[0012]通過刻蝕工藝刻蝕掉所述柵極層中所述一柵極之上的第二光阻層和部分柵極層，并停止于對應(yīng)位置處的保護(hù)層，使所述柵極層中所述一柵極高度降低并裸露；
[0013]去除所述柵極層之上的剩余的第二光阻層。
[0014]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鰭式場效晶體管半成品結(jié)構(gòu)，其包括:
[0015]柵極層；
[0016]保護(hù)層，位于鰭式場效晶體管的鰭頂端；
[0017]第一光阻層，有選擇地在柵極層中一柵極對應(yīng)的柵極層上表面。
[0018]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述半成品結(jié)構(gòu)還包括第二光阻層，位于刻蝕掉柵極層中所述一柵極對應(yīng)的柵極層上表面的一第一光阻層之后的柵極層上表面。
[0019]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述保護(hù)層的材料為SiN或SiON。
[0020]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一光阻層和第二光阻層的材料為氧化物材料。
[0021]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述柵極層中的兩個(gè)柵極高度差大于10nm。
[0022]與現(xiàn)有的方案相比，在分離柵極時(shí)，由于在前期結(jié)構(gòu)中增加了第一光阻層和第二光阻層，可以準(zhǔn)確的控制刻蝕的準(zhǔn)確度，避免對結(jié)構(gòu)的損傷，從而可以降低自對準(zhǔn)的難度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中3T - FinFet的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中3T - FinFet的等效電路不意圖；
[0025]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中4T - FinFet的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中4T - FinFet的等效電路不意圖；
[0027]圖5和圖6為現(xiàn)有技術(shù)中晶體管研磨前后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7和圖8為現(xiàn)有技術(shù)中晶體管刻蝕如后的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]圖9為本發(fā)明實(shí)施例一自對準(zhǔn)的柵極分離方法流程示意圖；
[0030]圖10為經(jīng)步驟S901處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖11為經(jīng)步驟S902處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖12為經(jīng)步驟S903處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖13為經(jīng)步驟S904處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖14為經(jīng)步驟S905處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖15為經(jīng)步驟S906處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下將配合圖式及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，藉此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達(dá)成技術(shù)功效的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。[0037]圖9為本發(fā)明實(shí)施例一自對準(zhǔn)的柵極分離方法流程示意圖；如圖9所示，本實(shí)施例中的具體技術(shù)方案可以包括:
[0038]步驟S901、在鰭式場效晶體管中柵極層頂端覆蓋一保護(hù)層；
[0039]圖10為經(jīng)步驟S901處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；如圖10所示,鰭1001和柵極層1002可形成于一埋置氧化層1000 (buried oxide,簡稱BOX)的上表面。換言之帶有埋置氧化層BOX的晶圓不用做淺溝槽隔離(shallow trench isolation,簡稱STI)。本實(shí)施例只以只是埋置氧化層BOX為例，也可以使用體硅晶圓。
[0040]步驟S902、有選擇地在柵極層中一柵極對應(yīng)的柵極層上表面形成一第一光阻層；
[0041]本實(shí)施例中，第一光阻層可以的技術(shù)作用:保護(hù)一部分柵極，通過刻蝕另一部分柵極來形成高低不同的柵極結(jié)構(gòu)。
[0042]具體可以通過沉積的方式形成第一光阻層，其具體工藝參數(shù)可以可以根據(jù)工藝要求靈活設(shè)置。
[0043]步驟S903、對柵極層中另一柵極進(jìn)行刻蝕處理。
[0044]本實(shí)施例中，通過對柵極層中另一柵極進(jìn)行刻蝕處理使其寬度和高度的尺寸變小。
[0045]圖11為經(jīng)步驟S902處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；如圖11所示，柵極層1002中一柵極對應(yīng)的柵極層上表面形成一第一光阻層1003。圖12為經(jīng)步驟S903處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；如圖12所示，柵極層1002中另一柵極的尺寸被刻蝕變小。
[0046]步驟S904、刻蝕掉柵極層中所述一柵極對應(yīng)的柵極層上表面形成一第一光阻層，并在柵極層上表面形成一第二光阻層。
[0047]本實(shí)施例中，第二光阻層起的技術(shù)作用:利用柵極的不同高度，將高的柵極露出并通過刻蝕將柵極的頂部去除。
[0048]本實(shí)施例中，可以先刻蝕掉第一光阻層，之后，在柵極層的上表面形成一第二光阻層。
[0049]本實(shí)施例中，具體的刻蝕工藝參數(shù)可以為:一般用02plasma進(jìn)行刻蝕。
[0050]圖13為經(jīng)步驟S904處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；如圖13所示，在柵極層1002上形成了一第二光阻層1004。
[0051]步驟S905、通過刻蝕工藝刻蝕掉所述柵極層中所述一柵極之上的第二光阻層和部分柵極層，并停止于對應(yīng)位置處的保護(hù)層。
[0052]本實(shí)施例中，如果柵極材料為多晶硅的話，可通過濕法或干法可是去除。
[0053]圖14為經(jīng)步驟S905處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；如圖14所示,柵極層1002中所述一柵極之上的第二光阻層1004和部分柵極層1002去除，使得所述一柵極的高度降低并裸露出來。
[0054]步驟S906、去除所述柵極層之上的剩余的犧牲層。
[0055]本實(shí)施例中，可以通過濕法或干法刻蝕，去除掉剩余的犧牲層，如果一般采用氧化硅為犧牲層，則其具體的工藝參數(shù)可以為:用DHF50:1?500:1去除。
[0056]圖15為經(jīng)步驟S906處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；如圖15所示,所有的犧牲層1003被去除，最終使得晶體管的兩個(gè)柵極分開開來。
[0057]需要說明的是，在上述實(shí)施例中，所述保護(hù)層的材料可以但不局限于為SiN或SiON。所述第一光阻層和第二光阻層的材料可以但不局限于為氧化物材料。
[0058]需要說明的是，在步驟S907處理之后形成的兩個(gè)柵極高度差大于10nm。
[0059]上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自對準(zhǔn)的柵極分離方法，其特征在于，包括: 在鰭式場效晶體管的鰭頂端設(shè)置一保護(hù)層，并在所述保護(hù)層上表面設(shè)置一犧牲層； 有選擇地在柵極層中一柵極對應(yīng)的柵極層上表面形成一第一光阻層，并對柵極層中另一柵極進(jìn)行刻蝕處理； 刻蝕掉柵極層中所述一柵極對應(yīng)的柵極層上表面形成一第一光阻層，并在柵極層上表面形成一第二光阻層； 通過刻蝕工藝刻蝕掉所述柵極層中所述一柵極之上的第二光阻層和部分柵極層，并停止于對應(yīng)位置處的保護(hù)層，使所述柵極層中所述一柵極高度降低并裸露； 去除所述柵極層之上的剩余的第二光阻層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述保護(hù)層的材料為SiN或SiON。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光阻層和第二光阻層的材料為氧化物材料。
4.一種鰭式場效晶體管半成品結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 柵極層； 保護(hù)層，位于鰭式場效晶體管的鰭頂端； 第一光阻層，有選擇地在柵極層中一柵極對應(yīng)的柵極層上表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半成品結(jié)構(gòu)，還包括第二光阻層，位于刻蝕掉柵極層中所述一柵極對應(yīng)的柵極層上表面的一第一光阻層之后的柵極層上表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半成品結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護(hù)層的材料為SiN或SiON。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半成品結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一光阻層和第二光阻層的材料為氧化物材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半成品結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵極層中的兩個(gè)柵極高度差大于10nm。
【文檔編號】H01L29/423GK103943484SQ201410174764
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】鮑宇, 周軍, 朱亞丹, 曾真, 鐘斌, 賀忻 申請人:上海華力微電子有限公司