[发明专利]金属栅及其制造方法

权利要求书

1.一种金属栅，其特征在于：由栅介质层和金属栅叠加形成的栅极结构形成于栅极凹槽中，所述栅极凹槽分成底部凹槽和顶部凹槽；

所述底部凹槽由伪栅极结构的去除区域组成，在所述伪栅极结构的侧面形成有侧墙，在所述侧墙外的半导体衬底表面形成有顶部表面和所述伪栅极结构的顶部表面相平的第零层层间膜，所述伪栅极结构去除后，所述侧墙的内侧面组成所述底部凹槽的侧面，所述底部凹槽的宽度由所述伪栅极结构的宽度定义且所述底部凹槽的宽度设置为栅极关键尺寸；所述底部凹槽的高度由所述第零层层间膜和所述伪栅极结构的平坦化工艺调节，通过降低所述底部凹槽的高度降低所述底部凹槽的高宽比且将所述底部凹槽的高宽比调节到使所述金属栅无空洞的填充所述底部凹槽；

所述顶部凹槽位于所述底部凹槽的正上方，所述顶部凹槽的宽度大于所述底部凹槽的宽度且所述顶部凹槽的侧面分别延伸到所述底部凹槽的侧面的外侧；所述顶部凹槽穿过第一介质层，所述第一介质层形成于所述第零层层间膜表面；所述顶部凹槽的高宽比小于所述底部凹槽的高宽比，使所述金属栅无空洞的填充所述顶部凹槽；所述顶部凹槽的高度用于补偿所述底部凹槽的高度降低，使所述金属栅的厚度增加并从而降低栅极电阻。

2.如权利要求1所述的金属栅，其特征在于：所述栅介质层中包括高介电常数层。

3.如权利要求2所述的金属栅，其特征在于：所述金属栅包括功函数金属层和金属导电材料层。

4.如权利要求2所述的金属栅，其特征在于：在所述高介电常数层和所述半导体衬底表面之间还形成有界面层。

5.如权利要求3所述的金属栅，其特征在于：所述栅极结构形成于NMOS的形成区域中且为第一栅极结构，所述第一栅极结构中，所述功函数金属层为N型功函数金属层；

或者，所述栅极结构形成于PMOS的形成区域中且为第二栅极结构，所述第二栅极结构中，所述功函数金属层为P型功函数金属层。

6.如权利要求5所述的金属栅，其特征在于：所述NMOS和所述PMOS同时集成在同一所述半导体衬底上。

7.如权利要求6所述的金属栅，其特征在于：所述P型功函数金属层仅位于所述PMOS的形成区域中；

所述N型功函数金属层仅位于所述NMOS的形成区域中；或者所述N型功函数金属层也延伸到所述PMOS的形成区域，在所述第二栅极结构中，所述N型功函数金属层叠加在所述P型功函数金属层表面上。

8.如权利要求3所述的金属栅，其特征在于：所述金属导电材料层的材料包括Al。