[发明专利]一种多尺寸金属栅极的制作方法及装置

说明书

本申请实施例公开了一种多尺寸金属栅极的制作方法及装置，该方法包括：基于多晶硅栅极工艺在衬底结构形成至少两个多晶硅栅极的栅极沟槽，栅极沟槽的原始尺寸大于金属栅极的目标尺寸，目标尺寸是用于填充金属填充物的尺寸；根据目标尺寸在栅极沟槽的内侧壁沉积薄膜层，薄膜层用于填充栅极沟槽，将至少两个栅极沟槽的原始尺寸缩减为目标尺寸，其中，不同的栅极沟槽对应不同的目标尺寸；向至少两个栅极沟槽填充金属填充物，形成目标尺寸的金属栅极。本申请提供的方法，无需生成不同尺寸的多晶硅金属栅极，且可以实现批量生产，提高多尺寸金属栅极的制作效率。

技术领域

本申请实施例涉及半导体技术领域，特别涉及一种多尺寸金属栅极的制作方法及装置。

背景技术

栅极是场效应管中的一个极性，由金属细丝组成的筛网状或螺旋状电极。场效应管在半导体制作工艺中，使用金属栅极(metalgate)工艺可以使场效应管的漏电减少数倍之多，使功耗也能得到很好的控制。而且，如果在相同功耗下，理论上性能可大幅提升。

现有技术中，主要是基于传统的多晶硅栅极(poly gate)工艺，在形成poly gate后再去除多晶硅(poly)，转而填入金属材料制备而成。但传统poly gate工艺无法控制栅极尺寸，先进工艺节点由于光刻工艺限制，栅极的最小尺寸都是按照固定宽度和空间来设计，无法根据不同器件灵活设定。

发明内容

本申请实施例提供了一种多尺寸金属栅极的制作方法及装置。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种多尺寸金属栅极的制作方法，所述方法包括：

基于多晶硅栅极工艺在衬底结构形成至少两个多晶硅栅极的栅极沟槽，所述栅极沟槽的原始尺寸大于所述金属栅极的目标尺寸，所述目标尺寸是用于填充金属填充物的尺寸；

根据所述目标尺寸在所述栅极沟槽的内侧壁沉积薄膜层，所述薄膜层用于填充所述栅极沟槽，将至少两个栅极沟槽的所述原始尺寸缩减为所述目标尺寸，其中，不同的栅极沟槽对应不同的目标尺寸；

向所述至少两个栅极沟槽填充金属填充物，形成所述目标尺寸的所述金属栅极。

具体的，所述衬底结构上包括第一栅极沟槽和第二栅极沟槽，分别用于生成第一金属栅极和第二金属栅极；所述根据所述目标尺寸在所述栅极沟槽的内侧壁沉积薄膜层，包括：

通过原子层沉积技术在所述第一栅极沟槽和所述第二栅极沟槽的内侧壁沉积第一薄膜层；所述第一薄膜层的第一薄膜尺寸为所述原始尺寸与所述第一目标尺寸的差值，所述第一目标尺寸为所述第一金属栅极对应的栅极尺寸；

在所述第一栅极沟槽的第一栅极区生成第一光阻层，所述第一光阻层覆盖区域为第一光阻保护区，所述第一光阻保护区用于保护所述第一栅极区的所述第一薄膜层，其中，未被所述第一光阻层覆盖的所述第二栅极沟槽的第二栅极区为第一光阻保留区；

刻蚀所述第一光阻保留区内的所述第一薄膜层；

通过等离子体灰化技术清除所述第一光阻层；

对所有栅极沟槽进行化学机械抛光处理，并研磨至目标高度，其中，所述衬底结构上的所述金属栅极的具有相同的目标高度。

具体的，所述衬底结构上还包括第三栅极沟槽；所述根据所述目标尺寸在所述栅极沟槽的内侧壁沉积薄膜层，包括：

通过原子层沉积技术在所述第一栅极沟槽、所述第二栅极沟槽以及所述第三栅极沟槽的内侧壁沉积第二薄膜层，所述第二薄膜层的第二薄膜尺寸为所述第一目标尺寸与第二目标尺寸的差值，所述第二目标尺寸为所述第二金属栅极对应的栅极尺寸；

在所述第一栅极沟槽的第一栅极区生成第二光阻层，所述第二光阻层覆盖区域为第二光阻保护区，所述第二光阻保护区用于保护所述第一栅极区的所述第一薄膜层；