柵電極的形成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柵電極的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底上覆蓋有柵電極材料層；在所述襯底上形成相互平行的連續(xù)的柵條；環(huán)繞所述相互平行的連續(xù)的柵條形成側(cè)墻；在第一預(yù)定區(qū)域電隔離所述相互平行的連續(xù)的柵條，形成隔離的柵電極。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，有源區(qū)硅之間的最小距離進(jìn)一步減小，集成度進(jìn)一步增加，相對于傳統(tǒng)的線條-刻線（line-and-cut）的雙圖案化技術(shù)，本發(fā)明提供的柵電極形成方法改善了柵電極端對端（tip?to?tip）間距。
【專利說明】柵電極的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，更具體地說，涉及一種柵電極的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在CMOS制造工藝中，柵電極的形成是非常重要的環(huán)節(jié)，柵電極的尺寸及質(zhì)量直接影響到最終器件的性能。
[0003]目前，柵電極的圖案化主要采用線條-刻線(line-and-cut)的雙圖案化技術(shù)，在刻蝕柵電極材料層形成柵電極時(shí)，采用先切斷后刻蝕的方法形成柵電極，圖1至圖3示出了采用現(xiàn)有技術(shù)中的鰭型結(jié)構(gòu)襯底的雙圖案化技術(shù)形成柵電極的各個(gè)階段結(jié)構(gòu)的俯視圖。首先，如圖1所示，通過涂覆光刻膠并利用掩模板進(jìn)行第一次曝光，并顯影，形成與后續(xù)形成的柵電極圖案相對應(yīng)的的線條形狀的曝光圖案(以下稱為線條)104，這些線條104相互平行、具有相同的特征尺寸(Critical Dimension, CD)和間距(pitch);而后,如圖2所示,借助切斷掩模板對線條104進(jìn)行第二次曝光，并顯影，進(jìn)而在預(yù)定的區(qū)域?qū)⒕€條104刻斷，從而形成需要形成的柵電極的掩膜圖案106 ;最后，以此掩膜圖案106為掩膜，刻蝕柵電極材料層102形成柵電極102a，并去除掩膜圖案106，形成如圖3中所示的柵電極結(jié)構(gòu)。這種先切斷后刻蝕的雙圖案化方法減少了設(shè)計(jì)規(guī)則的數(shù)量、減少了臨近效應(yīng)、改善了光刻過程中對線寬的控制。
[0004]然而，隨著器件尺寸的不斷減小，卻會(huì)對柵電極端對端(tip to tip)間距帶來影響，而且隨著金屬柵電極和高k工藝的不斷發(fā)展以及特征尺寸的不斷減小，柵電極的圖案化越來越困難，尤其是對于鰭型場效應(yīng)晶體管(FINFET),對線條-刻線(line-and-cut)的雙圖案化技術(shù)變得越來越挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種柵電極的形成方法，改善了柵電極端對端(tip to tip)間距。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案:
[0007]一種柵電極的形成方法，包括:
[0008]提供襯底，所述襯底上覆蓋有柵電極材料層；
[0009]在所述襯底上形成相互平行的連續(xù)的柵條；
[0010]環(huán)繞所述相互平行的連續(xù)的柵條形成側(cè)墻；
[0011]在第一預(yù)定區(qū)域電隔離所述相互平行的連續(xù)的柵條，形成隔離的柵電極。
[0012]優(yōu)選地，所述提供襯底包括:
[0013]提供基底；
[0014]在所述基底上形成相互平行的連續(xù)的鰭線，其中所述鰭線所沿的方向與所述柵條所沿的方向相交；
[0015]在第二預(yù)定區(qū)域電隔離所述相互平行的連續(xù)的鰭線，形成隔離的鰭。[0016]優(yōu)選地，所述提供襯底還包括:
[0017]在所述隔離的鰭外部覆蓋柵電介質(zhì)層。
[0018]優(yōu)選地，所述提供襯底還包括:
[0019]在所述第二預(yù)定區(qū)域切斷所述柵電介質(zhì)層。
[0020]優(yōu)選地，所述在第一預(yù)定區(qū)域電隔離所述相互平行的連續(xù)的柵條，包括:
[0021]在所述第一預(yù)定區(qū)域切斷所述相互平行的連續(xù)的柵條，和/或，
[0022]將所述第一預(yù)定區(qū)域處的柵條轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣材料，使所述柵條電隔離。
[0023]優(yōu)選地，所述環(huán)繞所述相互平行的連續(xù)的柵條形成側(cè)墻后，在第一預(yù)定區(qū)域電隔離所述相互平行的連續(xù)的柵條前，所述方法還包括:
[0024]去除所述連續(xù)的柵條以在所述側(cè)墻內(nèi)側(cè)形成開口槽；在所述開口槽內(nèi)形成替代柵條。
[0025]優(yōu)選地，所述切斷所述相互平行的連續(xù)的柵條包括:
[0026]采用刻蝕、激光束或者電子束的方法切斷所述連續(xù)的柵條。
[0027]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0028]在所述第一預(yù)定區(qū)域兩側(cè)切斷所述相互平行的連續(xù)的柵條兩側(cè)的所述側(cè)墻。
[0029]優(yōu)選地，所述切斷所述相互平行的連續(xù)的柵條前，還包括:
[0030]在所述側(cè)墻的兩側(cè)形成金屬側(cè)壁；
[0031]所述方法還包括:
[0032]在所述第一預(yù)定區(qū)域切斷所述金屬側(cè)壁。
[0033]優(yōu)選地，在切斷連續(xù)的柵條之后，還包括:在柵條兩側(cè)的襯底中形成源漏區(qū)、在柵條兩側(cè)的襯底上形成金屬硅化物層、在側(cè)墻的側(cè)壁上形成源漏區(qū)的金屬接觸和/或在所述襯底及所述柵條上形成應(yīng)力層。
[0034]優(yōu)選地，在形成側(cè)墻之后、切斷相互平行的連續(xù)的柵條之前，還包括:在柵條兩側(cè)的襯底中形成源漏區(qū)、在柵條兩側(cè)的襯底上形成金屬硅化物層和/或在所述襯底及所述柵條上形成應(yīng)力層。
[0035]優(yōu)選地，所述相互平行的柵條之間的距離相同。
[0036]優(yōu)選地，所述相互平行的柵條的寬度相同。
[0037]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在印刷完光刻膠線條圖案之后并不立即使用切割掩模板切斷線條形成開口，而是直接利用線條圖案形成相互平行的連續(xù)的柵條，并且形成環(huán)繞柵條的側(cè)墻，最后借助切斷掩模板在預(yù)定區(qū)域?qū)艞l切斷。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，有源區(qū)硅之間的最小距離進(jìn)一步減小，集成度進(jìn)一步增加，相對于傳統(tǒng)的線條-刻線(line-and-cut)的雙圖案化技術(shù)，本發(fā)明提供的柵電極形成方法改善了柵電極端對端(tip to tip)間距。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0039]圖1至圖3為采用現(xiàn)有技術(shù)中的雙圖案化技術(shù)形成柵電極的各個(gè)階段結(jié)構(gòu)的俯視圖；[0040]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一提供的柵電極的形成方法的流程圖；
[0041]圖5 (a)~圖9 (b)為本發(fā)明實(shí)施例一采用圖4所示的方法制作柵電極的各個(gè)階段的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(b)為與其對應(yīng)的(a)中沿AA’方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖10為本發(fā)明實(shí)施例二提供的柵電極的形成方法的流程圖；
[0043]圖11~圖18 (b)為本發(fā)明實(shí)施例二采用圖10所示的方法制作柵電極的各個(gè)階段的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)和(b)分別為與其對應(yīng)的附圖中沿AA’方向和沿BB’方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖19為本發(fā)明實(shí)施例三提供的柵電極的形成方法的流程圖；
[0045]圖20 (α)圖26 (b)為本發(fā)明實(shí)施例三采用圖19所示的方法制作柵電極的各個(gè)階段的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(b)為與其對應(yīng)的(a)中沿AA’方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]附圖標(biāo)記:
[0047]200-襯底，201-柵介質(zhì)層，201’ -犧牲柵介質(zhì)層，202-柵電極材料層，202’ -柵電極材料層，203-柵條，203’ -犧牲柵條，204-側(cè)墻，204’ -應(yīng)力氮化物襯層205-柵電極，205’ -替代柵電極，206-開口，207-S0I襯底，207-1-基底，207-2-埋氧層，207-3-頂層硅，208-鰭線，208’ -Si3N4 帽層，209-鰭，210-切口，211-金屬側(cè)壁。
【具體實(shí)施方式】
[0048]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0049]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0050]其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0051]現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用印刷-切斷(print-and-cut)的方法并結(jié)合后續(xù)的干刻蝕形成柵電極，這種傳統(tǒng)的印刷-切斷(print-and-cut)方法需要非常精確的端到端(tip-to-tip)間距(spacing),精確的端到端(tip-to-tip)間距的OPC非常復(fù)雜，當(dāng)多晶娃柵減小到22nm邏輯技術(shù)節(jié)點(diǎn)時(shí),端到端(tip-to-tip)間距的一半(half-pitch)需要減小到大約32nm，這樣，切斷掩模板變得非常具有挑戰(zhàn)性。從45nm邏輯技術(shù)節(jié)點(diǎn)開始，采用金屬柵極/高k電介質(zhì),這導(dǎo)致印刷-切斷(print-and-cut)方法更加復(fù)雜。
[0052]為解決上述技術(shù)問題，本申請的發(fā)明人經(jīng)過研究提出了一種柵電極的形成方法。
[0053]實(shí)施例一
[0054]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例一的柵電極的制作方法的流程圖，圖5至圖9 (b)為采用該方法制作柵電極的各個(gè)步驟相關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖，一并參見圖4-圖9 (b):
[0055]步驟S401:提供襯底200，襯底200上覆蓋有柵電極材料層202，參見圖5 (a)、5(b)；
[0056]具體地，該襯底2 00可以采用任何的半導(dǎo)體材料，例如單晶硅、多晶硅、非晶硅、鍺、硅鍺、碳化硅、銻化 銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵、合金半導(dǎo)體或其他化合物半導(dǎo)體材料，襯底的材質(zhì)還可以為疊層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如Si/SiGe、絕緣體上硅(SOI)或絕緣體上硅鍺(SGOI)。另外，襯底還可以為鰭型器件、正常平面型CMOS器件或者納米線溝道器件等。本發(fā)明實(shí)施例一中襯底200僅以采用Si為例，此處僅為示例，本發(fā)明并不限于此。
[0057]柵電極材料層202可以是一層或疊層結(jié)構(gòu)，可以采用金屬材料或半導(dǎo)體材料。此處僅為示例，本發(fā)明對柵電極材料層202的結(jié)構(gòu)、材料和形成方法等沒有限制。
[0058]另外，本發(fā)明實(shí)施例中，襯底200和柵電極材料層202之間還可以具有柵介質(zhì)層201，柵介質(zhì)層201可以采用普通的介質(zhì)材料如SiO2或者高k材料如Hf02、HfSiOx, La203、ZrO2等,此處僅為示例。
[0059]步驟S402:在襯底200上形成相互平行的連續(xù)的柵條203，其中柵條203是在柵電極材料層202中刻蝕去除多余部分所留下的條狀結(jié)構(gòu)，參見圖6 (a)和圖6 (b)，需要指出的是，為簡單起見，圖6 (b)中僅示出了圖6 (a)中的部分柵條203附近的結(jié)構(gòu)，以下圖示類似；
[0060]需要說明的是，步驟S402中不使用切割掩膜板。具體地，本發(fā)明實(shí)施例中的相互平行的連續(xù)的柵條203可以采用如下步驟制作:
[0061]A、在覆蓋有柵電極材料層202的襯底200上印刷用以形成柵條203的相互平行的光刻線203’(此過程中不使用掩膜)，參見圖7 (a)、7 (b)所示；
[0062]B、通過刻蝕相互平行的光刻線203’形成相互平行的柵條203。在刻蝕過程中，可以同時(shí)刻蝕全部的柵介質(zhì)層201、部分的柵介質(zhì)層201或者不刻蝕柵介質(zhì)層201，本發(fā)明實(shí)施例一中的附圖示出了不刻蝕柵介質(zhì)層201的結(jié)構(gòu)。具體地，相互平行的柵條203之間的距離可以相同也可以不相同，另外，柵條203的寬度可以相同也可以不相同。
[0063]此外，在形成柵條203之后，還可以進(jìn)行常規(guī)的工藝步驟，如進(jìn)行離子注入以在柵條203兩側(cè)的襯底中形成源漏區(qū)、在柵條203兩側(cè)的襯底上形成金屬硅化物和/或在襯底200及柵條203上形成雙應(yīng)力襯層等。需要說明的是，這些步驟可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的工藝完成，并不是本發(fā)明的重點(diǎn)，在此不做詳細(xì)描述。
[0064]步驟S403:環(huán)繞相互平行的連續(xù)的柵條203形成側(cè)墻204，參見圖8 Ca)和圖8(b)；
[0065]具體地，可以首先在形成相互平行的連續(xù)的柵條203之后的柵介質(zhì)層201的表面(或者襯底200表面)形成一層或者幾層電介質(zhì)材料層，如可以采用Si02、Si3N4, SiOxNy等中的一種或者幾種形成一層或者幾層電介質(zhì)材料層，然后通過反應(yīng)離子刻蝕(RIE)圍繞柵條203形成側(cè)墻204。
[0066]另外，進(jìn)行離子注入以形成源漏區(qū)、形成金屬硅化物和/或形成雙應(yīng)力襯層等常規(guī)工藝步驟還可以在形成側(cè)墻204之后進(jìn)行，形成側(cè)墻204后進(jìn)行離子注入能夠在側(cè)墻204兩側(cè)的下方形成源漏區(qū)。
[0067]需要說明的是，圖8中柵條203的兩端并沒有示出側(cè)墻204，但是，如果柵條203終止于這兩端，則這兩端同樣形成有側(cè)墻204 ;本發(fā)明中，側(cè)墻204是圍繞柵條203 —周形成的。
[0068]在本發(fā)明實(shí)施例中，還可以在形成側(cè)墻204之后環(huán)繞側(cè)墻204形成金屬側(cè)壁，該步驟將在下一實(shí)施例做詳細(xì)介紹。[0069]步驟S404:在預(yù)定區(qū)域切斷相互平行的連續(xù)的柵條203，形成隔離的柵電極205，如圖9 (a)、9 (b)所示；
[0070]具體地，可以借助切斷掩模板采用刻蝕、激光束或者電子束等方法切斷柵條203。例如，可以在柵介質(zhì)層201上涂覆光刻膠，通過切斷掩模板對光刻膠進(jìn)行構(gòu)圖，使需要形成開口的預(yù)定區(qū)域暴露在外，然后將暴露在外的預(yù)定區(qū)域切斷，形成開口 206，具體地，在切斷柵條203的同時(shí)還可以切斷該預(yù)定區(qū)域兩側(cè)的側(cè)墻204，也可以不切斷該預(yù)定區(qū)域兩側(cè)的側(cè)墻204，鑒于側(cè)墻204采用的電介質(zhì)材料不導(dǎo)電，故不切斷側(cè)墻204也不會(huì)對柵電極造成影響，本發(fā)明實(shí)施例的附圖僅示出了切斷柵條203的同時(shí)切斷側(cè)墻204的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的描述本領(lǐng)域技術(shù)人員容易得到切斷柵條203而不切斷側(cè)墻204的結(jié)構(gòu)。
[0071]本發(fā)明實(shí)施例中的開口 206用于對不同單元的器件進(jìn)行隔離，即起不同器件之間的柵極電隔離的作用，因此，本發(fā)明實(shí)施例的開口 206中還可以填充絕緣材料以實(shí)現(xiàn)對不同柵電極205的電隔離(圖中未示出)?；谠撻_口 206的作用，本發(fā)明實(shí)施例還可以在需要形成開口 206的區(qū)域直接形成絕緣材料，而不切斷，如可以該區(qū)域注入氧使該區(qū)域的柵電極材料轉(zhuǎn)化為絕緣材料，這樣同樣能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的。
[0072]另外，本發(fā)明實(shí)施例在切斷連續(xù)的柵條203形成柵電極205之前或者之后還可以進(jìn)行以下操作:在柵條203的頂部、側(cè)墻204的頂部以及裸露在外的柵介質(zhì)層201的表面覆蓋應(yīng)力氮化物襯層204’ (stress nitride liner)并對該應(yīng)力氮化物襯層204’進(jìn)行平坦化(圖中未示出)。
[0073]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一，在印刷完光刻膠線條圖案之后并不立即使用切割掩模板切斷線條形成開口，而是直接利用線條圖案形成相互平行的連續(xù)的柵條，并且形成環(huán)繞柵條的側(cè)墻，最后借助切斷掩模板在預(yù)定區(qū)域?qū)艞l切斷。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一，有源區(qū)硅之間的最小距離進(jìn)一步減小，集成度進(jìn)一步增加，相對于傳統(tǒng)的線條-刻線(line-and-cut)的雙圖案化技術(shù)，本發(fā)明提供的柵電極形成方法改善了柵電極端對端(tip to tip)間距。
[0074]上述內(nèi)容提到，本發(fā)明實(shí)施例中的襯底200可以是鰭型器件，下述實(shí)施例對襯底200為鰭型器件的柵電極的形成方法做詳細(xì)說明。
[0075]實(shí)施例二
[0076]圖10示出了本發(fā)明實(shí)施例二的柵電極的制作方法的流程圖，圖11至圖18 (b)為采用該方法制作柵電極的各個(gè)步驟相關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖，一并參見圖10-圖18 (b):
[0077]步驟S1001:提供基底 207，如圖 11、11 (a)、11 (b)所示;
[0078]具體地，該基底可以采用任何的半導(dǎo)體材料，例如單晶硅、多晶硅、非晶硅、鍺、硅鍺、碳化硅、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵、合金半導(dǎo)體或其他化合物半導(dǎo)體材料，襯底的材質(zhì)還可以為疊層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如Si/SiGe、絕緣體上硅(SOI)或絕緣體上硅鍺(SGOI)。本發(fā)明實(shí)施例二以基底207采用SOI為例進(jìn)行說明。
[0079]該SOI基底207可以包括背基底207_1、埋氧層207_2和頂層硅207_3。
[0080]步驟S1002:在基底207上形成相互平行的連續(xù)的鰭線208，如圖12、12 (a)、12(b)所示；
[0081]具體地，可以采用如下步驟形成相互平行的連續(xù)的鰭線208:
[0082]A、在頂層硅 207-3 上形成 Si3N4 帽層 208’，如圖 12-1、12-1 (a)、12-1 (b)所示;
[0083]B、以該Si3N4帽層208’為硬掩膜對頂層硅207_3進(jìn)行刻蝕形成鰭線208。本發(fā)明實(shí)施例二中的鰭208采用Si (即頂層硅)，可以理解的，本發(fā)明實(shí)施例中的鰭線208還可以采用其他合適的半導(dǎo)體材料，如Ge、GaN、InP等，即結(jié)構(gòu)207-3可以采用Ge、GaN、InP等。
[0084]本發(fā)明實(shí)施例中，形成鰭線208之后，Si3N4帽層208’可以隨后去除，也可以一直保留，本發(fā)明實(shí)施例二中的附圖僅示出了 Si3N4帽層208’被去除的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的描述本領(lǐng)域技術(shù)人員容易得到Si3N4帽層208’被保留的結(jié)構(gòu)。
[0085]本發(fā)明實(shí)施例中的鰭線208的寬度可以相同也可以不相同，相鄰兩條鰭線208之間的距離可以相等也可以不相等。
[0086]步驟S1003:在預(yù)定位置將相互平行的連續(xù)的鰭線208切斷，形成隔離的鰭209，如圖 13,13 (a)、13 (b)所示；
[0087]具體地可以借助切斷掩模板，在預(yù)定位置將鰭線208切斷，形成隔離的鰭209，并在預(yù)定位置形成切口 210。至此，包括鰭型器件的襯底已經(jīng)形成，下面介紹在該鰭型器件的襯底上制作柵電極的步驟。
[0088]步驟S1004:在鰭209的頂部及外側(cè)壁以及埋氧層207_2的表面覆蓋柵電極材料層202，即在包括鰭型器件的襯底上覆蓋柵電極材料層202，如圖14、14 (a)、14 (b)所示；
[0089]具體地，可以采用濺射或者淀積等本領(lǐng)域常用的方法形成該柵電極材料層202，柵電極材料層202可以采用金屬材料或者半導(dǎo)體材料，需要指出的是，本發(fā)明實(shí)施例中對制作柵電極材料層202的方法和所用的材料不做限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用目前常用或者將來發(fā)展的技術(shù)或工藝制作該柵電極材料層，此處不作詳述。
[0090]另外，本發(fā)明實(shí)施例中，形成柵電極材料層202之前(即執(zhí)行步驟S1004之前)，還可以執(zhí)行以下步驟:
[0091]在鰭209的頂部及外側(cè)壁覆蓋柵介質(zhì)層201，如圖14-1、14-1 (a)、14-1 (b)所示；
[0092]具體地，可以首先在鰭型襯底之上(即埋氧層207-2的表面、鰭209的頂部及外側(cè)壁)通過淀積或者其他成膜方式形成一層?xùn)沤橘|(zhì)層，然后借助掩膜板采用刻蝕等方法將埋氧層207-2表面的柵介質(zhì)層去除，僅留下鰭209頂部及其外側(cè)壁的柵介質(zhì)層201。
[0093]此時(shí)，形成柵電極材料層202的步驟即為在柵介質(zhì)層201之上及埋氧層207_2的表面覆蓋柵電極材料層202。本發(fā)明實(shí)施例二的后續(xù)附圖僅示出了未形成柵介質(zhì)層201的結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易在本發(fā)明實(shí)施例二的基礎(chǔ)上得到形成柵介質(zhì)層201之后制作柵電極的結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。
[0094]步驟S1005:在襯底上形成相互平行的連續(xù)的柵條203，如圖15、15 (a)、15 (b)所示；
[0095]其中，該相互平行的連續(xù)的柵條203與鰭209沿不同的方向延伸，柵條203所沿的方向可以與鰭209所沿的方向相交，具體地，該柵條203可以直接與鰭209相交且位于鰭209的正上方；本發(fā)明實(shí)施例中如果在柵電極材料層202之前形成柵介質(zhì)層201，則柵條203可以通過柵介質(zhì)層201與鰭209相交且位于鰭209的正上方。
[0096]參見本發(fā)明實(shí)施例一中的描述，可以首先在柵電極材料層202沿著與鰭209延伸方向不同的方向印刷光刻膠線條圖案，這些光刻膠線條圖案可以相互平行、寬度可以相同或者不同、間距可以相同或者不同，然后利用該光刻膠線條圖案刻蝕柵電極材料層202以在這些光刻膠線條圖案所在的位置形成柵條203。
[0097]步驟S1006:環(huán)繞柵條203形成側(cè)墻204，如圖16、16 (a)、16 (b)所示；[0098]具體地形成側(cè)墻的方法參見本發(fā)明實(shí)施例一的描述，在此不再贅述。
[0099]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例二中的側(cè)墻204可以覆蓋部分鰭209，還可以覆蓋部分鰭209之間的切口 210，在此，該側(cè)墻204優(yōu)選覆蓋鰭209，而不覆蓋切口 210。
[0100]步驟S1007:在側(cè)墻204的兩側(cè)形成金屬側(cè)壁211，如圖17、17 (a)、17 (b)所示；
[0101]具體地，可以采用與上述形成側(cè)墻204相類似的方法形成金屬側(cè)壁211，該金屬側(cè)壁211可以用于與源/漏區(qū)的接觸材料。這樣可以減少在形成接觸孔的過程中所需要的掩模的數(shù)量。另外，這種接觸孔覆蓋柵極中相對的側(cè)面，相對于現(xiàn)有技術(shù)中利用掩模進(jìn)行局部刻蝕而得到的接觸孔，本發(fā)明實(shí)施例中的接觸孔與襯底的接觸面積將增大，利于減小接觸電阻。
[0102]步驟S1008:在預(yù)定區(qū)域切斷柵條203、側(cè)墻204及金屬側(cè)壁211形成隔離的柵電極 205，如圖 18、18 (a)、18 (b)所示;
[0103]此外，本發(fā)明實(shí)施例二中還可以僅在預(yù)定區(qū)域切斷柵條203形成隔離的柵電極205，而不切斷側(cè)墻，但是同時(shí)切斷金屬側(cè)壁211。
[0104]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例二中切斷柵條203的步驟也可以在形成金屬側(cè)壁211之前進(jìn)行；此外，切斷柵條203還可以在形成側(cè)墻204之后且在形成金屬側(cè)壁211之前的任何步驟進(jìn)行。
[0105]另外，本發(fā)明實(shí)施例在切斷連續(xù)的柵條203形成柵電極205之前或者之后還可以進(jìn)行以下操作:在柵條203的頂部、側(cè)墻204的頂部、金屬側(cè)壁211的頂部以及裸露在外的埋氧層207-2的表面覆蓋應(yīng)力氮化物襯層204’ (stress nitride liner)并對該應(yīng)力氮化物襯層204’進(jìn)行平坦化之后(圖中未示出)。
[0106]至此，完成在鰭型器件的襯底上形成柵電極的步驟。
[0107]需要說明的是，在預(yù)定區(qū)域切斷柵條203形成隔離的柵電極205之前或者之后，本發(fā)明實(shí)施例還可以進(jìn)行以下操作(參見本發(fā)明實(shí)施例一中的描述):
[0108]例如，進(jìn)行離子注入以在柵條203兩側(cè)的襯底中形成源漏區(qū)、在柵條203兩側(cè)的襯底上形成金屬硅化物和/或襯底200及柵條203上形成雙應(yīng)力襯層等。需要說明的是，這些步驟可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的工藝完成，并不是本發(fā)明的重點(diǎn)，在此不做詳細(xì)描述。
[0109]需要指出的是，本發(fā)明實(shí)施例的在鰭型器件的襯底上形成柵電極可以形成雙柵結(jié)構(gòu)也可以形成三柵結(jié)構(gòu)，具體地本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參考本發(fā)明實(shí)施例提供的內(nèi)容和現(xiàn)有技術(shù)中的常用工藝制作，在此不再贅述。
[0110]此外，本發(fā)明實(shí)施例的上述方案還可以與替代柵工藝相兼容，以下僅以襯底為Si襯底為例對本發(fā)明實(shí)施例的上述方案與替代柵工藝相結(jié)合的情況作詳細(xì)說明，通過以下描述本領(lǐng)域技術(shù)人員容易其他類型襯底(例如SOI襯底或者鰭型結(jié)構(gòu)襯底)的結(jié)構(gòu)。
[0111]實(shí)施例三
[0112]本發(fā)明實(shí)施例三與本發(fā)明實(shí)施例一有諸多相同之處，為簡化起見，以下僅對實(shí)施例三與實(shí)施例一的不同之處做重點(diǎn)介紹，其與實(shí)施例一的相同之處可以參考上述實(shí)施例一中的描述獲得，在此不再贅述。
[0113]步驟1901:提供襯底200，襯底200上覆蓋有犧牲柵介質(zhì)層201’和犧牲柵電極材料層202’，如圖20 (a)、20 (b)所示;
[0114]步驟1902:在犧牲柵電極材料202 ’上形成相互平行的連續(xù)的犧牲柵條203 ’，如圖21(a)、21 (b)所示；
[0115]具體地形成犧牲柵條203’的步驟可以參考實(shí)施例一中相應(yīng)的內(nèi)容，在此不做詳述；本發(fā)明實(shí)施例三的附圖中僅示出了形成犧牲柵條203’時(shí)保留了犧牲柵介質(zhì)層201’的結(jié)構(gòu)(即犧牲柵條203’僅由犧牲柵電極材料層202’制作而成)，可以理解，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中在形成柵條203’時(shí)還可以一并去除柵介質(zhì)層201’的多余部分(即犧牲柵條203’可以由犧牲柵介質(zhì)層201’和犧牲柵電極材料層202’共同制作而成)。
[0116]步驟1903:在相互平行的連續(xù)的犧牲柵條203’的兩側(cè)形成側(cè)墻204，如22 (a)、
22(b)所示；
[0117]形成側(cè)墻204的步驟可以參考實(shí)施例一或?qū)嵤├邢鄳?yīng)部分的內(nèi)容。
[0118]步驟1904:去除連續(xù)的犧牲柵條203’以在側(cè)墻204內(nèi)側(cè)形成開口槽212，如圖23(a)、23 (b)所示；
[0119]可以通過刻蝕等方法去除犧牲柵條203’，從而在側(cè)墻204內(nèi)側(cè)形成開口槽212。
[0120]步驟1905:在開口槽212內(nèi)形成替代柵電極205’，如圖24 (a)、24 (b)所示;
[0121]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇淀積方式在開口槽212內(nèi)形成替代柵電極205’。
[0122]步驟1906:環(huán)繞側(cè)墻204的兩側(cè)形成金屬側(cè)壁211，如圖25 (a)、25 (b)所示。
[0123]形成金屬側(cè)壁211的步驟可以參考上述實(shí)施例二的描述。
[0124]需要說明的是，步驟S1906也可以在步驟S1903之后且在步驟1904之前進(jìn)行，可以如上所述在形成開口槽212并在開口槽212內(nèi)形成替代柵電極205’之后再在側(cè)墻204的兩側(cè)形成金屬側(cè)壁211 ;也可以在形成側(cè)墻204后立即在側(cè)墻204的兩側(cè)形成金屬側(cè)壁211，最后再在側(cè)墻204的內(nèi)側(cè)形成開口槽212并在開口槽212內(nèi)形成替代柵電極205’。
[0125]步驟S1907:在預(yù)定區(qū)域切斷替代柵電極205’、側(cè)墻204及金屬側(cè)壁211形成開口206及隔離的柵電極205，如圖26 (a)、27 (b)所示;
[0126]另外，步驟S1907也可以在步驟1903之后并在步驟S1904之前執(zhí)行，即:可以形成側(cè)墻204后立即切斷犧牲柵條203’，然后再在側(cè)墻204內(nèi)側(cè)形成開口槽212并在開口槽212內(nèi)形成替代柵電極205’。
[0127]本發(fā)明實(shí)施例三中上述各步驟的執(zhí)行順序不受限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以依據(jù)具體要求合理地安排上述各步驟的先后順序。
[0128]以上僅對鰭器件的柵電極形成方法進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的柵電極的形成方法并不限于此，還可以應(yīng)用于平面器件柵電極的形成，也可以應(yīng)用于前柵(gate first)或后柵(gate last)工藝集成中。
[0129]需要說明的是，為簡化方案描述，上述實(shí)施例描述中僅介紹了與本申請技術(shù)方案有重要關(guān)系的重要步驟而省略了形成層間介質(zhì)層、平坦化等本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的步驟，但是應(yīng)當(dāng)理解上述簡化并不影響本申請技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)。
[0130]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。
[0131]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種柵電極的形成方法，其特征在于，包括: 提供襯底，所述襯底上覆蓋有柵電極材料層； 在所述襯底上形成相互平行的連續(xù)的柵條； 環(huán)繞所述相互平行的連續(xù)的柵條形成側(cè)墻； 在第一預(yù)定區(qū)域電隔離所述相互平行的連續(xù)的柵條，形成隔離的柵電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述提供襯底包括: 提供基底； 在所述基底上形成相互平行的連續(xù)的鰭線，其中所述鰭線所沿的方向與所述柵條所沿的方向相交； 在第二預(yù)定區(qū)域電隔離所述相互平行的連續(xù)的鰭線，形成隔離的鰭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述提供襯底還包括: 在所述隔離的鰭外部覆蓋柵電介質(zhì)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述提供襯底還包括: 在所述第二預(yù)定區(qū)域切斷所述柵電介質(zhì)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述在第一預(yù)定區(qū)域電隔離所述相互平行的連續(xù)的柵條，包括: 在所述第一預(yù)定區(qū)域切斷所述相互平行的連續(xù)的柵條，和/或， 將所述第一預(yù)定區(qū)域處的柵條轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣材料，使所述柵條電隔離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述環(huán)繞所述相互平行的連續(xù)的柵條形成側(cè)墻后，在第一預(yù)定區(qū)域電隔離所述相互平行的連續(xù)的柵條前，所述方法還包括: 去除所述連續(xù)的柵條以在所述側(cè)墻內(nèi)側(cè)形成開口槽； 在所述開口槽內(nèi)形成替代柵條。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的形成方法，其特征在于，所述切斷所述相互平行的連續(xù)的柵條包括: 采用刻蝕、激光束或者電子束的方法切斷所述連續(xù)的柵條。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的形成方法，其特征在于，所述方法還包括: 在所述第一預(yù)定區(qū)域兩側(cè)切斷所述相互平行的連續(xù)的柵條兩側(cè)的所述側(cè)墻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的形成方法，其特征在于，所述切斷所述相互平行的連續(xù)的柵條前，還包括: 在所述側(cè)墻的兩側(cè)形成金屬側(cè)壁； 所述方法還包括: 在所述第一預(yù)定區(qū)域切斷所述金屬側(cè)壁。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的形成方法，其特征在于，在切斷連續(xù)的柵條之后，還包括:在柵條兩側(cè)的襯底中形成源漏區(qū)、在柵條兩側(cè)的襯底上形成金屬硅化物層、在側(cè)墻的側(cè)壁上形成源漏區(qū)的金屬接觸和/或在所述襯底及所述柵條上形成應(yīng)力層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的形成方法，其特征在于，在形成側(cè)墻之后、切斷相互平行的連續(xù)的柵條之前，還包括:在柵條兩側(cè)的襯底中形成源漏區(qū)、在柵條兩側(cè)的襯底上形成金屬硅化物層和/或在所述襯底及所述柵條上形成應(yīng)力層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的形成方法，其特征在于，所述相互平行的柵條之間的距離相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的形成方法，其特征在于，所述相互平行的柵條的寬度相問。
【文檔編號(hào)】H01L21/28GK103632944SQ201210309498
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月27日
【發(fā)明者】鐘匯才, 梁擎擎, 羅軍, 趙超 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所