[发明专利]金属栅极的形成方法以及半导体器件

权利要求书

1.一种金属栅极的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底和层间介质层，所述层间介质层形成于所述半导体衬底上方；

在所述层间介质层中形成第一凹槽；

形成覆盖所述第一凹槽侧壁的侧墙；

形成填充所述第一凹槽的伪栅；

刻蚀除去部分所述侧墙和与所述侧墙相邻的部分所述层间介质层，以在所述伪栅上部的两侧形成第二凹槽，所述第二凹槽的底部表面包括所述侧墙的顶部和部分所述层间介质层，所述第二凹槽形成于所述伪栅上部的两侧，所述第二凹槽的一侧壁包括部分所述伪栅侧壁；形成所述第二凹槽的工艺包括干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀的工艺参数包括：气体CH₃F、O₂，CH₃F的流量范围为10sccm～500sccm，O₂的流量范围为10sccm～500sccm，压力范围为2mtorr～50mtorr，功率范围为100W～2000W；

去除所述伪栅以形成第三凹槽，所述第三凹槽包括所述第一凹槽和所述第二凹槽；

形成覆盖所述第三凹槽内表面的高k介电层，并向所述第三凹槽内填充金属材料，以形成金属栅极，所述金属栅极包括所述高k介电层和所述金属材料；其中，向所述第三凹槽内填充金属材料后，在所述第一凹槽和所述第二凹槽相衔接的位置，形成的所述金属材料与所述高k介电层的纵截面呈“台阶”状；

采用静电吸附方法，利用干法刻蚀工艺刻蚀部分所述金属栅极和/或部分所述层间介质层；和

利用化学机械平坦化工艺研磨，以使所述金属栅极和所述层间介质层的顶部平齐。

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，所述第二凹槽的深度尺寸范围为40nm～100nm。

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，所述伪栅上部的两侧的所述第二凹槽的深度尺寸相等。

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，所述金属栅极和所述层间介质层的顶部平齐后，还包括：

刻蚀除去部分所述金属栅极；和

在余下的所述金属栅极上方形成介电层。

5.一种半导体器件，其特征在于，包括：

半导体衬底；

层间介质层，所述层间介质层形成于所述半导体衬底的上方；

利用根据权利要求1-4中任一项所述的金属栅极的形成方法形成的金属栅极，所述金属栅极形成于所述层间介质层中，所述金属栅极包括高k介电层和金属材料，所述金属栅极包括第一区域和第二区域，所述第二区域设置于所述第一区域上部的两侧；和

侧墙，所述侧墙设置于所述第一区域的两侧，且所述侧墙设置于所述第二区域的下方；

所述第二区域设置于所述侧墙顶部的上方，且所述第二区域的底部表面包括所述侧墙的顶部和部分所述层间介质层。

6.根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述金属栅极的所述第二区域的纵向尺寸范围为40nm～100nm。