[发明专利]半导体结构及其形成方法

权利要求书

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有栅介质薄膜，在所述栅介质薄膜表面形成保护薄膜，所述保护薄膜表面形成栅极薄膜，所述栅极薄膜表面具有掩膜层，所述掩膜层覆盖部分栅极薄膜表面；

以所述掩膜层为掩膜，刻蚀所述栅极薄膜，直至暴露出保护薄膜为止，形成栅极层；

在所述栅极层的侧壁表面形成覆盖层；

以所述覆盖层和掩膜层为掩膜，刻蚀所述保护薄膜和栅介质薄膜，直至暴露出半导体衬底为止，形成保护层和栅介质层，所述栅介质层的宽度大于栅极层的宽度；

在形成保护层和栅介质层之后，自所述保护层的侧壁表面向内部减薄部分厚度；

在减薄部分厚度的保护层之后，在所述栅介质层、保护层、栅极层和掩膜层两侧的半导体衬底表面形成侧墙。

2.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述覆盖层的材料为氮化硅，厚度为1埃～100埃。

3.如权利要求2所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述覆盖层的形成工艺为氮气处理，工艺参数为：压力2毫托～100毫托，等离子化功率100瓦～1500瓦，偏置电压0伏～50伏，气体包含氮气，气体总流量1标准毫升/分钟～1000标准毫升/分钟，反应时间5秒～200秒。

4.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括：在形成保护层和栅介质层之后，自所述保护层和栅介质层的侧壁表面向内部减薄部分厚度。

5.如权利要求4所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述自所述保护层和栅介质层的侧壁表面向内部减薄部分厚度的工艺为各向同性的湿法刻蚀工艺。

6.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述自所述保护层的侧壁表面向内部减薄部分厚度的工艺为干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺为：刻蚀气体包括溴化氢、氮气和氩气，其中，所述溴化氢与氮气的体积比为0.8:1～1.2:1，所述氮气与氩气的体积比为0.8:1～1.2:1，所述氩气与溴化氢的体积比为0.8:1～1.2:1，所述溴化氢、氮气和氩气的总流量为100标准毫升/分钟～1000标准毫升/分钟，气压小于10毫托，等离子化功率为200瓦～600瓦，偏置电压为0伏～50伏。

7.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述保护层的材料为金属氮化物。

8.如权利要求7所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述保护层的材料为氮化钽或氮化钛。

9.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅介质层的材料为高K介质材料，所述高K介质材料为铪的化合物。

10.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅介质层的材料为高K介质材料，所述高K介质材料为金属氧化物。

11.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述掩膜层的形成工艺为：在所述栅极薄膜表面沉积掩膜薄膜；采用光刻工艺、纳米印刷工艺或分子自组装工艺在所述掩膜薄膜表面形成图形化层；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述掩膜薄膜直至暴露出栅极薄膜为止。

12.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述掩膜层为介质材料层和金属层的一层或多层组合，且当所述掩膜层为介质材料层和金属层的多层组合时，所述掩膜层内还包括多晶硅层。

13.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括：在所述半导体衬底表面形成氧化薄膜，所述氧化薄膜表面形成栅介质薄膜。

14.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅极薄膜的材料为多晶硅。

15.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括：在形成所述栅介质层之后，在所述栅介质层、栅极层和掩膜层两侧的半导体衬底表面形成侧墙；以所述侧墙和掩膜层为掩膜，对半导体衬底进行离子注入，在所述栅极层两侧的半导体衬底内形成源区和漏区；在形成源区和漏区之后，在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层的表面与掩膜层的表面齐平；在形成介质层之后，去除所述掩膜层和栅极层，并形成开口；在所述开口内形成金属栅。