[发明专利]金属栅极及其形成方法

权利要求书

1.一种金属栅极的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底和介质层，所述介质层形成于所述半导体衬底表面；在所述介质层中形成凹槽；

形成覆盖所述凹槽侧壁和底部的高k介电层；

形成填充所述凹槽的金属材料；

刻蚀除去部分所述金属材料，且暴露所述凹槽两侧壁的部分所述高k介电层；

形成阻挡结构，所述阻挡结构覆盖余下的所述金属材料；和

刻蚀暴露的所述高k介电层，直至余下的所述高k介电层的顶部与余下的所述金属材料的顶部平齐。

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，在形成所述高k介电层后，形成所述金属材料前，还包括：形成功函数材料层，所述功函数材料层覆盖所述高k介电层的侧壁和底部。

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，刻蚀除去部分所述金属材料时，也同时刻蚀去除部分所述功函数材料层和部分所述高k介电层。

4.根据权利要求3所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，刻蚀去除部分所述功函数材料层和部分所述高k介电层后，余下的所述高k介电层顶部高于余下的所述功函数材料层的顶部和余下的所述金属材料的顶部。

5.根据权利要求3所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述阻挡结构覆盖余下的所述金属材料和余下的所述功函数材料层。

6.根据权利要求5所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，在刻蚀除去部分所述金属材料和部分所述功函数材料层后，形成所述阻挡结构的工艺步骤包括：

形成覆盖余下所述金属材料、余下所述功函数材料层、所述高k介电层和所述介质层的阻挡层；和

刻蚀除去位于所述介质层表面和所述高k介电层表面的所述阻挡层，保留覆盖于余下的所述金属材料和余下的所述功函数材料层的所述阻挡层，以形成阻挡结构。

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，刻蚀除去位于所述介质层表面和所述高k介电层表面的所述阻挡层的工艺步骤包括：

形成覆盖所述阻挡层的盖层；

除去部分所述盖层，保留位于所述凹槽内的所述盖层；

刻蚀除去位于所述介质层表面的阻挡层，并继续刻蚀除去位于所述盖层两侧的所述阻挡层，并暴露所述凹槽两侧壁的所述高k介电层。

8.根据权利要求7所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，暴露所述凹槽两侧壁的所述高k介电层后，还包括：刻蚀所述高k介电层，使剩余的所述高k介电层的顶部与余下的所述金属材料的顶部平齐。

9.根据权利要求8所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，剩余的所述高k介电层的顶部与余下的所述金属材料的顶部平齐后，还包括：除去所述盖层和所述阻挡结构。

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，在除去所述盖层和所述阻挡结构后，还包括：形成覆盖所述金属材料、所述功函数材料层和所述高k介电层的介电材料层。

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，所述阻挡结构的材料包括：TiN、TaN、TiAl中的一种或多种。

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，所述阻挡结构的厚度尺寸范围为

13.根据权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述金属材料包括：W和/或Al。