[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：

提供基底，所述基底上形成有层间介质层，所述层间介质层内形成有露出所述基底的开口，所述开口内形成有初始栅极结构，所述初始栅极结构包括位于所述开口底部和侧壁上的初始栅介质层、保形覆盖所述初始栅介质层的初始功函数层以及位于所述初始功函数层露出的剩余所述开口中的初始栅电极层；

刻蚀部分厚度的所述初始栅电极层，剩余所述初始栅电极层作为栅电极层；

形成所述栅电极层后，刻蚀所述开口侧壁上的部分高度的所述初始功函数层和初始栅介质层，剩余所述初始功函数层作为功函数层，剩余所述初始栅介质层作为栅介质层；

在所述栅电极层的顶部形成第一保护层；

在所述功函数层和栅介质层的顶部形成第二保护层。

2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述栅电极层的顶部形成所述第一保护层后，刻蚀所述开口侧壁上的部分高度的初始功函数层和初始栅介质层。

3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述栅电极层的顶部形成第一保护层的步骤中，所述第一保护层露出所述初始功函数层和初始栅介质层的顶部，且所述第一保护层覆盖所述栅电极层露出的初始功函数层侧壁；

以所述第一保护层为掩膜，刻蚀所述开口侧壁上的初始功函数层和初始栅介质层。

4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅介质层、功函数层和栅电极层构成栅极结构，且所述栅极结构与所述第一保护层、层间介质层围成凹槽；

形成所述第二保护层的步骤包括：填充所述凹槽，形成位于所述功函数层和栅介质层的顶部的第二保护层。

5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述栅电极层后，刻蚀所述开口侧壁上的所述初始功函数层和初始栅介质层之前，还包括：在所述栅电极层的顶部上形成牺牲层，所述牺牲层露出所述初始功函数层和初始栅介质层的顶部，且所述牺牲层覆盖所述栅电极层露出的初始功函数层的侧壁；

以所述牺牲层为掩膜，刻蚀所述开口侧壁上的部分高度的初始功函数层和初始栅介质层；

刻蚀所述开口侧壁上的部分高度的所述初始功函数层和初始栅介质层后，所述栅介质层、功函数层和栅电极层构成栅极结构，所述形成方法还包括：去除所述牺牲层，形成由所述栅极结构和层间介质层围成的凹槽；

形成所述第一保护层和第二保护层的步骤包括：填充所述凹槽，形成位于所述栅电极层顶部的所述第一保护层、以及位于所述栅介质层和功函数层顶部的所述第二保护层。

6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述基底包括用于形成第一器件的第一器件区和用于形成第二器件的第二器件区，沿垂直于所述初始栅极结构侧壁的方向，所述第二器件区的初始栅电极层宽度大于所述第一器件区的初始栅电极层宽度。

7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺刻蚀部分厚度的所述初始栅电极层。

8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体包括CF₄和Cl₂。

9.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一保护层的步骤包括：形成覆盖所述栅电极层、初始功函数层和初始栅介质层的第一保护材料层；采用平坦化工艺，去除高于所述初始功函数层和初始栅介质层顶部的第一保护材料层，位于所述栅电极层顶部的剩余所述第一保护材料层作为所述第一保护层。

10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一保护材料层的工艺包括原子层沉积工艺。

11.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述初始功函数层和初始栅介质层。