[发明专利]具有金属栅极的半导体元件及其制作方法

权利要求书

1.一种具有金属栅极的半导体元件的制作方法，包含有：

提供一基底，该基底表面形成有一第一晶体管与一第二晶体管，该第一晶体管内形成有一第一栅极沟槽(gate trench)，且该第二晶体管内形成有一第二栅极沟槽；

在该第一栅极沟槽内形成一图案化第一功函数金属(work function metal)层；

在该第一栅极沟槽与该第二栅极沟槽内分别形成一第二牺牲掩模层(sacrificialmasking layer)；

进行一蚀刻制作工艺，移除部分该图案化第一功函数金属层，以于该第一栅极沟槽内形成一U形第一功函数金属层；以及

进行一二步骤蚀刻制作工艺，移除该第一栅极沟槽内的该第二牺牲掩模层与部分该U形第一功函数金属层，以于该U形第一功函数金属层的顶部形成一渐尖形顶部，其中该二步骤蚀刻制作工艺包含一剥除(strip)步骤与一湿蚀刻步骤。

2.如权利要求1所述的制作方法，还包含于该第一栅极沟槽内形成该图案化第一功函数金属层之前，该第一栅极沟槽与该第二栅极沟槽内依序形成一高介电常数(high-k)栅极介电层、一底部阻障层、与一蚀刻停止层。

3.如权利要求1所述的制作方法，还包含：

在该第一栅极沟槽与该第二栅极沟槽内形成一第一功函数金属层；以及

移除该第二栅极沟槽内的该第一功函数金属层，以于该第一栅极沟槽内形成该图案化第一功函数金属层。

4.如权利要求1所述的制作方法，还包含：

在形成该图案化第一功函数金属层之后于该第一栅极沟槽与该第二栅极沟槽内形成一第一牺牲掩模层，且该第一牺牲掩模层填满该第一栅极沟槽与该第二栅极沟槽；以及

回蚀刻该第一牺牲掩模层，以于该第一栅极沟槽与该第二栅极沟槽内形成该第二牺牲掩模层，且该第二牺牲掩模层的顶部表面低于该第一栅极沟槽的开口与该第二栅极沟槽的开口。

5.如权利要求4所述的制作方法，其中该第一牺牲掩模层与该第二牺牲掩模层包含一底部抗反射层(bottom anti-reflection coating)或一紫外光吸收氧化物(ultravioletlight absorbing oxide，DUO)材料层。

6.如权利要求1所述的制作方法，其中该剥除步骤进行于一等离子体室内。

7.如权利要求6所述的制作方法，其中该剥除步骤包含一不具轰击力(bombardmentforce)的等离子体。

8.如权利要求6所述的制作方法，其中该剥除步骤还包含加入氢气/氮气(H₂/N₂ gas)。

9.如权利要求1所述的制作方法，其中该湿蚀刻步骤包含稀释氢氟酸(dilute HF，DHF)。

10.如权利要求1所述的制作方法，还包含于进行该二步骤蚀刻制作工艺之后，依序于该第一栅极沟槽与该第二栅极沟槽内形成一第二功函数金属层、一顶部阻障层与一填充金属层。

11.如权利要求10所述的制作方法，还包含进行一平坦化制作工艺，用以移除多余的金属层并形成一第一金属栅极与一第二金属栅极。

12.一种具有金属栅极的半导体元件，包含有：

基底；

第一金属栅极，设置于该基底上的第一栅极沟槽中，该第一金属栅极包含有第一功函数金属层，该第一功函数金属层包含有一渐尖形顶部，且该第一金属栅极还包含有高介电常数栅极介电层、底部阻障层与蚀刻停止层，形成于该第一功函数金属层之下，而且，该高介电常数栅极介电层、该底部阻障层与该蚀刻停止层连续分布在该第一栅极沟槽的底面和侧面；以及

第二金属栅极，设置于该基底上，且该第二金属栅极包含有一第二功函数金属层，且该第一功函数金属层与该第二功函数金属层彼此互补(complementary)。