一种先切SDBFinFET的制造方法与流程

一种先切sdb finfet的制造方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种先切sdb finfet的制造方法。


背景技术：

2.逻辑标准单元中的逻辑设计是使用标准单元创建的。单元的高度是轨道数乘以金属间距(pitch)，轨道和pitch用金属层2(m2)测量。图1显示为7.5轨道单元示意图，电源(power)和地轨(ground)高度的一半分别位于上面的单元和下面的单元中。
3.单元宽度与多晶硅接触间距(contact poly pitch,cpp)有关，构成单元宽度的cpps数量取决于单元类型以及单元是否具有双扩散间断(ddb)或单扩散间断(sdb)。
4.一个ddb在单元的每侧增加一个半cpp。对于实际的单元，诸如nand栅极和单元扫描触发器，单元宽度上的cpp数目较多，sdb对ddb影响较小。
5.在先切sdb工艺中，ild填充形成并平坦化后，伪栅极将被移除，之后填充hk金属栅堆叠层，这将出现两个问题：1)在sdb周围，外延层至多晶硅之间的间距非常小，而这二者间的相互作用也非常强；2)在伪栅极被移除后，sige或sip压力释放，这将使得器件性能减弱；3)在hk金属栅堆叠层填充凹槽后，金属栅和钨电极压力将反作用于sige或sip压力，这将对pmos或nmos有利，但是会降低二者中另一个的性能；4)考虑到上述问题，根据实际情况，sdb器件在实际电路中会有很大的不同。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种先切sdb finfet的制造方法，用于解决现有技术中sdb先切工艺中，金属栅和钨电极压力反作用于sige或sip压力从而导致器件性能下降的问题。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种先切sdb finfet的制造方法，至少包括：
8.步骤一、提供位于基底，在所述基底上形成沿纵向间隔排列的多个fin结构，所述fin结构的长度方向为与所述纵向垂直的横向；接着在所述fin结构上形成sin层；之后在所述sin层上形成第一硬掩膜层；
9.步骤二、沉积薄型氧化层，所述薄型氧化层覆盖所述基底上表面以及所述fin结构的侧壁；
10.步骤三、在所述fin结构的所述第一硬掩膜层上形成sdb光刻胶图形；
11.步骤四、沿所述sdb光刻胶图形刻蚀所述第一硬掩膜层、sin层以及所述fin结构，形成sdb凹槽；
12.步骤五、在所述基底上沉积介质层覆盖所述基底上表面和所述薄型氧化层，并填充所述sdb凹槽，之后进行退火；
13.步骤六、对所述介质层和所述薄型氧化层进行研磨，并研磨至露出所述sin层上表面为止；
14.步骤七、去除所述sin层；
15.步骤八、刻蚀所述介质层至露出所述fin结构上端的一部分为止，同时所述sdb凹槽的上端一部分也被露出；
16.步骤九、在露出的所述fin结构和所述sdb凹槽表面形成栅氧化层；
17.步骤十、在所述fin结构上以及所述sdb凹槽上形成沿横向间隔排列的多个伪栅极及依附于所述伪栅极的侧墙；
18.步骤十一、在所述sdb凹槽一侧的所述相邻两个所述伪栅极之间的所述fin结构上形成sip外延结构；在所述sdb凹槽另一侧的所述相邻两个所述伪栅极之间的所述fin结构上形成sige外延结构；
19.步骤十二、沉积层间介质层覆盖所述伪栅极并填充所述伪栅极之间空间；之后研磨所述层间介质层至露出所述伪栅极顶部为止；
20.步骤十三、去除除了所述sdb凹槽上的所述伪栅极之外的其他所述伪栅极，形成凹槽；
21.步骤十四、在被去除的所述伪栅极的凹槽中填充hk金属，形成hk金属栅极。
22.优选地，步骤二中沉积在所述基底上表面和所述fin结构侧壁的薄型氧化层的方法为原子层沉积法或原位水汽生成法。
23.优选地，步骤五中沉积所述介质层的方法为fcvd法。
24.优选地，步骤十中所述伪栅极包括多晶硅层、位于所述多晶硅层上的第二硬掩膜层。
25.优选地，步骤十一中在所述sdb凹槽一侧的所述相邻两个伪栅极之间的所述fin结构上形成的所述sip外延结构的个数为两个。
26.优选地，步骤十一中在所述sdb凹槽另一侧的所述相邻两个所述伪栅极之间的所述fin结构上形成的所述sige外延结构的个数为两个。
27.优选地，步骤十三中去除所述伪栅极的部分包括所述多晶硅层和所述第二硬掩膜层，保留所述侧墙。
28.如上所述，本发明的先切sdb finfet的制造方法，具有以下有益效果：本发明中在去除伪栅极中多晶硅的过程中，保留sdb区域的多晶硅，从而sip外延层和sige外延层压力释放风险被降低；hk金属栅并没有填充在sdb凹槽中，因此hkk金属层的压力将不会与外延层压力产生相互作用，器件性能得以提高。
附图说明
29.图1显示为7.5轨道单元示意图；
30.图2显示为本发明中位于基底上的fin结构示意图；
31.图3显示为本发明中沉积薄型氧化层后的结构示意图；
32.图4显示为本发明中在fin结构上形成sdb光刻胶图形后的结构示意图；
33.图5显示为本发明中在fin结构上形成sdb凹槽后的结构示意图；
34.图6显示为本发明中形成介质层后的结构示意图；
35.图7显示为本发明中对介质层和薄型氧化层研磨后的结构示意图；
36.图8显示为本发明中去除sin层后的结构示意图；
37.图9显示为本发明中刻蚀介质层露出fin结构上端部分的结构示意图；
38.图10显示为本发明中在fin结构和sdb凹槽表面形成栅氧化层后的结构示意图；
39.图11显示为本发明中形成伪栅极后的结构示意图；
40.图12显示为本发明中形成sip外延结构和sige外延结构后的结构示意图；
41.图13显示为本发明中形成层间介质层后的结构示意图；
42.图14显示为本发明中去除伪栅极后的结构示意图；
43.图15显示为本发明中形成hk金属栅极后的结构示意图；
44.图16显示为本发明中的先切sdb finfet的制造方法流程图。
具体实施方式
45.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
46.请参阅图2至图16。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
47.本发明提供一种先切sdb finfet的制造方法，如图16所示，图16显示为本发明中的先切sdb finfet的制造方法流程图，至少包括：
48.步骤一、提供位于基底，在所述基底上形成沿纵向间隔排列的多个fin结构，所述fin结构的长度方向为与所述纵向垂直的横向；接着在所述fin结构上形成sin层；之后在所述sin层上形成第一硬掩膜层；如图2所示，图2显示为本发明中位于基底上的fin结构示意图，该步骤一中在所述基底01上形成沿纵向间隔排列的多个fin结构02，所述fin结构02的长度方向为与所述纵向垂直的横向；所述多个fin结构的排列方向为图2中垂直纸面的方向(所述纵向)，所述fin结构的长度方向为图2中的左右方向(所述横向)。在所述fin结构02上形成所述sin层03，之后在所述sin层03上形成所述第一硬掩膜层04。
49.步骤二、沉积薄型氧化层，所述薄型氧化层覆盖所述基底上表面以及所述fin结构的侧壁；
50.如图3所示，图3显示为本发明中沉积薄型氧化层后的结构示意图。该步骤二中所述薄型氧化层05覆盖在所述基底01上表面和所述fin结构02的侧壁。本发明进一步地，本实施例的步骤二中沉积在所述基底上表面和所述fin结构侧壁的薄型氧化层的方法为原子层沉积法或原位水汽生成法。
51.步骤三、在所述fin结构的所述第一硬掩膜层上形成sdb光刻胶图形；如图4所示，图4显示为本发明中在fin结构上形成sdb光刻胶图形后的结构示意图。该步骤三中先在所述fin结构02上的所述第一硬掩膜层04上旋涂光刻胶，之后经过曝光和显影形成所述sdb光刻胶图形06。
52.步骤四、沿所述sdb光刻胶图形刻蚀所述第一硬掩膜层、sin层以及所述fin结构，形成sdb凹槽；如图5所示，图5显示为本发明中在fin结构上形成sdb凹槽后的结构示意图。
该步骤四中沿所述sdb光刻胶图形刻蚀所述第一硬掩膜层04、所述sin层03以及所述fin结构02，形成所述sdb凹槽07。
53.步骤五、在所述基底上沉积介质层覆盖所述基底上表面和所述薄型氧化层，并填充所述sdb凹槽，之后进行退火；如图6所示，图6显示为本发明中形成介质层后的结构示意图。该步骤五中在所述基底01上沉积所述介质层08，所述介质层08覆盖所述基底01上表面和所述薄型氧化层，并填充所述sdb凹槽，之后对整个结构进行退火处理，本发明进一步地，本实施例的步骤五中沉积所述介质层的方法为fcvd法。
54.步骤六、对所述介质层和所述薄型氧化层进行研磨，并研磨至露出所述sin层上表面为止；如图7所示，图7显示为本发明中对介质层和薄型氧化层研磨后的结构示意图。本实施例的该步骤六中采用化学机械研磨的方法对所述薄型氧化层和所述介质层进行研磨，并研磨至露出所述sin层03上表面为止。
55.步骤七、去除所述sin层；如图8所示，图8显示为本发明中去除sin层后的结构示意图。
56.步骤八、刻蚀所述介质层至露出所述fin结构上端的一部分为止，同时所述sdb凹槽的上端一部分也被露出；如图9所示，图9显示为本发明中刻蚀介质层露出fin结构上端部分的结构示意图。该步骤八中刻蚀所述介质层至露出所述fin结构02上端的一部分为止(即将所述多个fin结构的上端部分暴露出)，同时所述sdb凹槽的上端一部分也被露出。
57.步骤九、在露出的所述fin结构和所述sdb凹槽表面形成栅氧化层；如图10所示，图10显示为本发明中在fin结构和sdb凹槽表面形成栅氧化层后的结构示意图。该步骤九在露出的所述fin结构02和所述sdb凹槽08表面形成所述栅氧化层09。
58.步骤十、在所述fin结构上以及所述sdb凹槽上形成沿横向间隔排列的多个伪栅极及依附于所述伪栅极的侧墙；如图11所示，图11显示为本发明中形成伪栅极后的结构示意图，该步骤十中在所述fin结构上以及所述sdb凹槽上形成沿横向(图11所在平面的左右方向)间隔排列的多个伪栅极及依附于所述伪栅极的侧墙12。
59.本发明进一步地，本实施例的步骤十中所述伪栅极包括多晶硅层10、位于所述多晶硅层10上的第二硬掩膜层11。
60.步骤十一、在所述sdb凹槽一侧的所述相邻两个所述伪栅极之间的所述fin结构上形成sip外延结构；在所述sdb凹槽另一侧的所述相邻两个所述伪栅极之间的所述fin结构上形成sige外延结构；如图12所示，图12显示为本发明中形成sip外延结构和sige外延结构后的结构示意图。该步骤十一中在所述sdb凹槽一侧的所述相邻两个所述伪栅极之间的所述fin结构上形成sip外延结构14；在所述sdb凹槽另一侧的所述相邻两个所述伪栅极之间的所述fin结构上形成sige外延结构13。
61.本发明进一步地，本实施例的步骤十一中在所述sdb凹槽一侧的所述相邻两个伪栅极之间的所述fin结构上形成的所述sip外延结构的个数为两个。
62.本发明进一步地，本实施例的步骤十一中在所述sdb凹槽另一侧的所述相邻两个所述伪栅极之间的所述fin结构上形成的所述sige外延结构的个数为两个。
63.步骤十二、沉积层间介质层覆盖所述伪栅极并填充所述伪栅极之间空间；之后研磨所述层间介质层至露出所述伪栅极顶部为止；如图13所示，图13显示为本发明中形成层间介质层后的结构示意图。该步骤十二中沉积层间介质层15覆盖所述伪栅极并填充所述伪
栅极之间空间；之后研磨所述层间介质层至露出所述伪栅极顶部为止。
64.步骤十三、去除除了所述sdb凹槽上的所述伪栅极之外的其他所述伪栅极，形成凹槽；如图14所示，图14显示为本发明中去除伪栅极后的结构示意图。该步骤十三中保留所述sdb凹槽上的所述伪栅极，将其他部分的所述伪栅极全部去除。
65.本发明进一步地，本实施例的步骤十三中去除所述伪栅极的部分包括去除所述多晶硅层10和所述第二硬掩膜层11，保留所述侧墙12。
66.步骤十四、在被去除的所述伪栅极的凹槽中填充hk金属，形成hk金属栅极。如图15所示，如图15所示，图15显示为本发明中形成hk金属栅极后的结构示意图。该步骤十四将去除所述伪栅极后的凹槽内填充所述hk金属，形成所述hk金属栅极16。
67.综上所述，本发明中在去除伪栅极中多晶硅的过程中，保留sdb区域的多晶硅，从而sip外延层和sige外延层压力释放风险被降低；hk金属栅并没有填充在sdb凹槽中，因此hkk金属层的压力将不会与外延层压力产生相互作用，器件性能得以提高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
68.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。