[发明专利]一种金属栅极及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，包括以下步骤：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上依次形成有牺牲氧化层和多晶硅栅极，所述多晶硅栅极两侧的半导体衬底上具有侧墙；

在所述半导体衬底上形成层间介质层，所述层间介质层的表面与多晶硅栅极及侧墙顶部齐平；

去除部分多晶硅栅极，形成浅沟槽；

去除部分宽度侧墙，增大浅沟槽开口；

去除剩余多晶硅栅极，形成沟槽；

向沟槽内填充满金属层，形成金属栅极。

2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述去除部分宽度侧墙采用的方法为干法刻蚀法或湿法刻蚀法。

3.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述干法刻蚀法为反应离子刻蚀法。

4.根据权利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述反应离子刻蚀法采用的气体为CHF₃、CH₂F₂或CH₃F，刻蚀速率为：100～500埃/分钟，刻蚀氮化硅层与氧化硅层的速率比大于20∶1。

5.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述湿法刻蚀法采用热磷酸，温度120～160℃，浓度为85％，刻蚀速率为40～100埃/分钟，刻蚀氮化硅层与氧化硅层的速率比大于50∶1。

6.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述去除部分多晶硅栅极的去除厚度为30～200埃。

7.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述沟槽开口增大1～10纳米。

8.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述去除部分多晶硅栅极和去除剩余多晶硅栅极的方法为反应离子刻蚀法。

9.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述去除部分多晶硅栅极和去除剩余多晶硅栅极的方法采用四甲基氢氧化铵溶液，浓度为2～4％，温度为50～90℃，刻蚀速率为100～3000埃/分钟，刻蚀多晶硅与氧化硅的速率比大于100∶1。

10.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述金属层的材料是铝、铜、镍、铬、钨、钛、钛钨、钽和镍铂中的一种或其组合。

11.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在形成金属栅极之前还包括：在沟槽内的半导体衬底上形成栅介质层。

12.根据权利要求11所述的形成方法，其特征在于，所述栅介质层的材料为高k材料。

13.根据权利要求12所述的形成方法，其特征在于，所述高k材料为HfSiO、HfO₂、HfZrO和HfLaO中的一种或其组合。

14.一种MOS晶体管的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上依次形成有牺牲氧化层和多晶硅栅极，所述多晶硅栅极两侧的半导体衬底上具有侧墙；

在多晶硅栅极和侧墙两侧形成源/漏极；

在所述半导体衬底上形成层间介质层，所述层间介质层的表面与多晶硅栅极及侧墙顶部齐平；

去除部分多晶硅栅极，形成浅沟槽；

去除部分宽度侧墙，增大浅沟槽开口；

去除剩余多晶硅栅极，形成沟槽；

向沟槽内填充满金属层，形成金属栅极。