[发明专利]栅极凹槽的形成方法

说明书

本发明公开了一种栅极凹槽的形成方法，包括：在衬底上形成层间介质层和多个宽度不同的金属栅极，每个金属栅极与层间介质层相邻；形成第一光阻层，使多个宽度不同的金属栅极的顶部表面包括多个暴露区和多个覆盖区，且至少一个金属栅极顶部表面包括暴露区和与暴露区相邻的覆盖区；以第一光阻层为掩膜对暴露区进行第一刻蚀，以形成第一凹槽；形成第二光阻层，以遮蔽第一凹槽，并暴露覆盖区；和以第二光阻层为掩膜对覆盖区进行第二刻蚀，以形成第二凹槽。经过两次刻蚀即可形成栅极凹槽，节省了生产的时间成本与工艺成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种栅极凹槽的形成方法。

背景技术

为了连接金属栅极下方与其上方的半导体部件，通常要在栅极两侧的层间介质层之间形成插塞孔，进而形成金属插塞。一般的，金属插塞呈现上宽下窄的“锥形”结构，这样的结构使得在栅极顶部，金属栅极与金属插塞的距离比较近，容易被电击穿。因此，目前会在金属栅极顶部形成一定深度的凹槽，进而填充介电材料，以隔离金属栅极和金属插塞。

由于金属栅极有多个，而且宽度不尽相同，若同时刻蚀形成凹槽，由于不同宽度金属栅极被刻蚀的速率不同，最终导致凹槽的深度不同。随着半导体器件尺寸的进一步减小，不同深度的凹槽使金属栅极的控制能力减弱。现有技术中，多次形成光阻层，每次同时刻蚀宽度近似相等的金属栅极，这样经过多次的刻蚀，最终形成深度相等的凹槽。但是这样的形成过程工艺繁琐，而且需要很多个光阻层，成本较高。

因此，亟需一种能较少形成光阻层次数进而简化工艺、降低成本地形成栅极凹槽的方法。

发明内容

本发明实施例公开了一种栅极凹槽的形成方法，在栅极顶部形成光阻层，使栅极顶部包括暴露区和/或覆盖区，经过两次刻蚀即可形成栅极凹槽。

本发明公开了一种栅极凹槽的形成方法，包括：在衬底上形成层间介质层和多个宽度不同的金属栅极，每个金属栅极与层间介质层相邻；形成第一光阻层，使多个宽度不同的金属栅极的顶部表面包括多个暴露区和多个覆盖区，且至少一个金属栅极顶部表面包括暴露区和与暴露区相邻的覆盖区；以第一光阻层为掩膜对暴露区进行第一刻蚀，以形成第一凹槽；形成第二光阻层，以遮蔽第一凹槽，并暴露覆盖区；和以第二光阻层为掩膜对覆盖区进行第二刻蚀，以形成第二凹槽。

根据本发明的一个方面，每个金属栅极上方的栅极凹槽包括第一凹槽和/或第二凹槽。

根据本发明的一个方面，暴露区与覆盖区的宽度尺寸分别均匀。

根据本发明的一个方面，暴露区和/或覆盖区的宽度尺寸范围分别为5nm～50nm。

根据本发明的一个方面，多个暴露区之间或多个覆盖区之间的宽度尺寸误差分别小于等于20％。

根据本发明的一个方面，第二凹槽与第一凹槽的深度尺寸相适应。

根据本发明的一个方面，栅极凹槽的深度尺寸范围为20nm～30nm。

根据本发明的一个方面，第二刻蚀的工艺包括等离子体刻蚀工艺。

根据本发明的一个方面，第二刻蚀工艺的参数包括：气源流量Cl₂的范围为5sccm～500sccm和/或BCl₃的范围为10sccm～1000sccm和/或He的范围为100sccm～1000sccm和/或CF₄的范围为10sccm～200sccm，功率的范围为400W～1500W，压力的范围为5mTorr～90mTorr，温度的范围为30℃～120℃，电压的范围为0V～800V。

根据本发明的一个方面，第二刻蚀的纵向与横向的刻蚀速率比的范围为2～10。

根据本发明的一个方面，第二光阻层填充第一凹槽。