增加光刻對(duì)準(zhǔn)的柵極分離方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種增加光刻對(duì)準(zhǔn)的柵極分離方法，其包括：在鰭式場效晶體管中鰭頂端設(shè)置一保護(hù)層，并在設(shè)置保護(hù)層的鰭上設(shè)置有柵極層，并在所述柵極層上表面設(shè)置一犧牲層；對(duì)所述柵極層上表面設(shè)置的犧牲層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，并停止于所述鰭的頂端；在化學(xué)機(jī)械研磨后的犧牲層和柵極層的上表面形成一多晶硅層，并有選擇地在柵極層中一柵極對(duì)應(yīng)位置處的多晶硅層上表面形成一光阻；通過刻蝕工藝刻蝕掉所述光阻，并停止于對(duì)應(yīng)位置處的多晶硅層；以及刻蝕掉所述柵極層中另一柵極上的多晶硅層，以裸露所述柵極層中另一柵極；以及去除所述柵極層之上剩余的犧牲層。本發(fā)明降低了自對(duì)準(zhǔn)的難度。
【專利說明】增加光刻對(duì)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，涉及一種增加光刻對(duì)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(duì)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。現(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。現(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(duì)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阻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(duì)準(zhǔn)，即自對(duì)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(duì)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)問題是提供一種增加光刻對(duì)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(duì)準(zhǔn)程度難以控制。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種增加光刻對(duì)準(zhǔn)的柵極分離方法，其包括:
[0009]在鰭式場效晶體管中鰭頂端設(shè)置一保護(hù)層，并在設(shè)置保護(hù)層的鰭上設(shè)置有柵極層，并在所述柵極層上表面設(shè)置一犧牲層；
[0010]對(duì)所述柵極層上表面設(shè)置的犧牲層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，并停止于所述鰭的頂端；
[0011]在化學(xué)機(jī)械研磨后的犧牲層和柵極層的上表面形成一多晶硅層，并有選擇地在柵極層中一柵極對(duì)應(yīng)位置處的多晶娃層上表面形成一光阻；
[0012]通過刻蝕工藝刻蝕掉所述光阻，并停止于對(duì)應(yīng)位置處的多晶硅層；以及刻蝕掉所述柵極層中另一柵極上的多晶硅層，以裸露所述柵極層中另一柵極；
[0013]去除所述柵極層之上剩余的犧牲層。
[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上表面；
[0017]犧牲層，位于所述柵極層上表面。
[0018]根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括多晶硅層，位于經(jīng)化學(xué)機(jī)械研磨后的犧牲層上表面。
[0019]根據(jù)權(quán)利要求5所述的半成品結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多晶硅層的關(guān)鍵尺寸小于柵極層中兩個(gè)柵極之間的寬度。
[0020]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，還包括一光阻，位于在柵極層中一柵極對(duì)應(yīng)位置處的多晶硅層上表面。
[0021]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。
[0022]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述犧牲層的材料為氧化物材料。
[0023]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述柵極層中位于鰭兩側(cè)和頂端的材料不同。
[0024]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)中增加了犧牲層以及多晶硅層，可以準(zhǔn)確的控制刻蝕的準(zhǔn)確度，避免對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷，從而可以降低自對(duì)準(zhǔn)的難度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中3T - FinFet的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中3T - FinFet的等效電路不意圖；
[0027]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中4T - FinFet的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中4T - FinFet的等效電路不意圖；
[0029]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；
[0030]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；
[0031]圖9為本發(fā)明實(shí)施例一增加光刻對(duì)準(zhǔn)的柵極分離方法流程示意圖；
[0032]圖10為經(jīng)步驟S901之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]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；
[0034]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；
[0035]圖13為經(jīng)步驟S904、步驟S905處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖14為經(jīng)步驟S906、S907處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖15為經(jīng)步驟S908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】
[0038]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(duì)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。
[0039]圖9為本發(fā)明實(shí)施例一增加光刻對(duì)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:
[0040]步驟S901、在鰭式場效晶體管中鰭頂端設(shè)置一保護(hù)層；
[0041]圖10為經(jīng)步驟S901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,保護(hù)層圖中未示出。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。
[0042]步驟S902、在設(shè)置保護(hù)層的鰭上設(shè)置一柵極層以及犧牲層；
[0043]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，在柵極層1002上表面形成有一犧牲層1003，以防止在后續(xù)化學(xué)機(jī)械研磨過程中損傷到犧牲層1003下方的結(jié)構(gòu)。具體地，可以通過沉積技術(shù)如化學(xué)氣象沉積將氧化物材料乘積在保護(hù)層的上表面。
[0044]優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，具體的沉積工藝參數(shù)為:溫度400-700C，壓力300-600torr, TEOS 流量 1-5 克 / 分鐘，載氣 He 流量 10000-20000sccm，載氣 N2 流量20000-35000sccm,反應(yīng)氣體 03 流量 20000-40000sccm。
[0045]步驟S903、對(duì)所述柵極層上表面設(shè)置的犧牲層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，并停止于所述鰭的頂端；
[0046]本實(shí)施例中，化學(xué)機(jī)械研磨的具體工藝參數(shù)為:轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速在60_100rpm之間，研磨頭的轉(zhuǎn)速在80-120rpm之間。對(duì)所述研磨頭中央?yún)^(qū)域施加l_5psi之間的下壓力，邊緣區(qū)域施加2-lOpsi之間的下壓力，過研磨時(shí)間設(shè)置為主研磨時(shí)間的20% _50%，提供的研磨液的流量可以設(shè)置在100-500ml/min之間
[0047]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,經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨，使設(shè)置犧牲層1003之后的結(jié)構(gòu)表面平坦化，停止于所述鰭1001的頂端。
[0048]步驟S904、在化學(xué)機(jī)械研磨后的犧牲層和柵極層的上表面形成一多晶硅層。
[0049]本實(shí)施例中，所述多晶硅層的關(guān)鍵尺寸小于柵極層中兩個(gè)柵極之間的寬度。具體地，在所述多晶硅層上還可以形成硬介質(zhì)層(圖中未示出)，用于圖形傳遞，其材料可以但不局限為SiN。
[0050]本實(shí)施例中，所述多晶硅層的關(guān)鍵尺寸小于柵極層中兩個(gè)柵極之間的寬度，所謂關(guān)鍵尺寸(critical dimension,CD) —般是指IOOum以下的圖形線寬或間隔，為表示圖形位置之尺寸值。使得光刻對(duì)準(zhǔn)的window(窗口)更大，不會(huì)因?qū)?zhǔn)問題形成屋檐的結(jié)構(gòu)。
[0051]步驟S905、有選擇地在柵極層中一柵極對(duì)應(yīng)位置處的多晶硅層上表面形成一光阻；
[0052]光阻圖13為經(jīng)步驟S904、步驟S905處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；如圖13所示，在化學(xué)機(jī)械研磨后的犧牲層1003和柵極層1002的上表面形成一多晶硅層1004。在柵極層中一柵極對(duì)應(yīng)位置處的多晶娃層1004上表面形成一光阻1005 (photo resist,簡稱 PR)。[0053]步驟S906、通過刻蝕工藝刻蝕掉所述光阻，并停止于對(duì)應(yīng)位置處的多晶硅層；
[0054]本實(shí)施例中，具體可以通過干法刻蝕或者濕法刻蝕，刻蝕掉光阻1005。
[0055]步驟S907、刻蝕掉所述柵極層中另一柵極上的多晶硅層，以裸露所述柵極層中另一柵極；
[0056]本實(shí)施例中，具體的工藝可以是干法刻蝕。
[0057]圖14為經(jīng)步驟S906、S907處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；如圖14所示,光阻1005被刻蝕掉，與此同時(shí)保留了光阻1005上表面的多晶硅層1004，鰭1001中一柵極上的柵極層1002和多晶硅層1004被去除掉。
[0058]步驟S908、去除所述柵極層之上剩余的犧牲層。
[0059]本實(shí)施例中，可以通過濕法法刻蝕，去除掉剩余的犧牲層，其具體的工藝參數(shù)可以為:DHF50:1-500:1ο
[0060]圖15為經(jīng)步驟S908處理之后的晶體管半成品結(jié)構(gòu)示意圖；如圖15所示,保留了光阻1005上表面的多晶硅層1004的前提下，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。
[0061]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。所述犧牲層的材料可以但不局限于為氧化物材料。
[0062]需要說明的是，所述柵極層中位于鰭兩側(cè)和頂端的材料或不同。
[0063]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(duì)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】
1.一種增加光刻對(duì)準(zhǔn)的柵極分離方法，其特征在于，包括: 在鰭式場效晶體管中鰭頂端設(shè)置一保護(hù)層，并在設(shè)置保護(hù)層的鰭上設(shè)置有柵極層，并在所述柵極層上表面設(shè)置一犧牲層； 對(duì)所述柵極層上表面設(shè)置的犧牲層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，并停止于所述鰭的頂端； 在化學(xué)機(jī)械研磨后的犧牲層和柵極層的上表面形成一多晶硅層，并有選擇地在柵極層中一柵極對(duì)應(yīng)位置處的多晶娃層上表面形成一光阻； 通過刻蝕工藝刻蝕掉所述光阻，并停止于對(duì)應(yīng)位置處的多晶硅層；以及刻蝕掉所述柵極層中另一柵極上的多晶硅層，以裸露所述柵極層中另一柵極； 去除所述柵極層之上剩余的犧牲層。
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，所述犧牲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上表面； 犧牲層，位于所述柵極層上表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括多晶硅層，位于經(jīng)化學(xué)機(jī)械研磨后的犧牲層上表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半成品結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多晶硅層的關(guān)鍵尺寸小于柵極層中兩個(gè)柵極之間的寬度。
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，還包括一光阻，位于在柵極層中一柵極對(duì)應(yīng)位置處的多晶硅層上表面。
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，所述保護(hù)層的材料為SiN或SiON。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半成品結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述犧牲層的材料為氧化物材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半成品結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵極層中位于鰭兩側(cè)和頂端的材料不同。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK103972103SQ201410174488
【公開日】2014年8月6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 申請人:上海華力微電子有限公司