[发明专利]金属栅极及MOS晶体管的形成方法

权利要求书

1.一种金属栅极的形成方法，其特征在于，包括：

提供衬底，在所述衬底表面形成替代栅结构，所述替代栅极结构；

在所述衬底上形成层间介质层，所述层间介质层的表面与替代栅极结构顶部齐平；

以层间介质层为掩膜，去除替代栅极结构，形成沟槽；

在层间介质层上、沟槽侧壁和底部形成第一金属层；

在第一金属层上形成掩膜层，所述掩膜层填充满沟槽；

对掩膜层进行回刻蚀至露出第一金属层后，去除沟槽内剩余的掩膜层；

在第一金属层上形成第二金属层，所述第二金属层填充满沟槽；

平坦化第二金属层和第一金属层至露出层间介质层，在沟槽内形成金属栅极。

2.根据权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述第一金属层的材料是Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Ti、TiN、TaN、Ta、TaC、TaSiN、W、WN、WSi中的一种或多种，厚度为10埃～100埃。

3.根据权利要求2所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，形成所述第一金属层的方法是物理气相沉积法。

4.根据权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述掩膜层为抗反射层或非定型碳层。

5.根据权利要求4所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，形成所述掩膜层的方法是旋转涂布工艺或化学气相沉积工艺。

6.根据权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述第二金属层的材料是Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Ti、TiN、TaN、Ta、TaC、TaSiN、W、WN、WSi中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，形成所述第二金属层的方法是物理气相沉积法。

8.根据权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，在形成第一金属层之前，还包括步骤：在沟槽底部的半导体衬底上形成栅介质层。

9.根据权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，对掩膜层进行回刻蚀采用的气体是氯气或氟基气体。

10.根据权利要求9所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述回刻蚀工艺刻蚀掩膜层与第一金属层的速率比为5∶1～10∶1。

11.根据权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，去除沟槽内剩余的掩膜层的方法为灰化法。

12.根据权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述替代极结构包括替代栅电极层，所述替代栅电极层的材料为多晶硅。

13.一种MOS晶体管的形成方法，其特征在于，包括：

提供衬底，在所述衬底表面形成替代栅结构，所述替代栅极结构；

在替代栅极结构两侧形成侧墙；

在替代栅极结构及侧墙两侧的衬底内形成源极、漏极；

在所述衬底上形成层间介质层，所述层间介质层的表面与替代栅极结构顶部齐平；

以层间介质层为掩膜，去除替代栅极结构，形成沟槽；

在层间介质层上、沟槽侧壁和底部形成第一金属层；

在第一金属层上形成掩膜层，所述掩膜层填充满沟槽；

对掩膜层进行回刻蚀至露出第一金属层后，去除沟槽内剩余的掩膜层；

在第一金属层上形成第二金属层，所述第二金属层填充满沟槽；

平坦化第二金属层和第一金属层至露出层间介质层，在沟槽内形成金属栅极。