[发明专利]金属栅MOS晶体管的制造方法

权利要求书

1.一种金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在半导体衬底上完成金属栅的形成工艺，所述金属栅之间的间隔区中形成有第零层层间膜；

步骤二、形成覆盖所述金属栅和所述第零层层间膜的第一介质层；

步骤三、选定第零层金属层的形成区域并对所述第零层金属层的形成区域的所述第一介质层和所述第零层层间膜进行刻蚀并形成第零层金属层的开口；

步骤四、在所述第零层金属层的开口的内侧表面形成第一Ti层和第二TiN层；

步骤五、在所述第零层金属层的开口中填充金属材料形成所述第零层金属层；

在步骤一完成后以及步骤四进行前还包括：

在第一温度下进行第一次退火，所述第一次退火用于调节金属栅MOS晶体管的阈值电压并通过所述第一温度的设置来使金属栅MOS晶体管的阈值电压调节到目标值；

在步骤四完成后以及步骤五进行前还包括：

在第二温度下进行第二次退火，所述第二次退火用于调节所述金属栅MOS晶体管的导通电阻，通过降低所述第二温度来降低所述金属栅MOS晶体管的导通电阻；所述第二温度低于所述第一温度，以保证所述金属栅MOS晶体管的阈值电压由所述第一次退火确定。

2.如权利要求1所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述金属栅采用后栅工艺形成。

3.如权利要求2所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述后栅工艺包括：

去除多晶硅伪栅；

在所述多晶硅伪栅去除区域中形成所述金属栅。

4.如权利要求2所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述金属栅包括依次叠加的金属功函数层和金属导电材料层。

5.如权利要求4所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述金属导电材料层的材料包括钨。

6.如权利要求5所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述第零层金属层的材料包括钨。

7.如权利要求6所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述第一温度为650℃～700℃。

8.如权利要求7所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述第二温度为550℃～600℃。

9.如权利要求5所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述金属栅形成之后，还包括对所述金属导电材料层进行回刻的步骤。

10.如权利要求9所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：步骤二中，

形成所述第一介质层之前还包括形成第二介质层将所述金属导电材料层的回刻区域填充的步骤；

所述第一介质层的材料和所述第零层层间膜的材料相同，所述第二介质层的材料包括氮化硅；

所述第二介质层采用沉积工艺形成，在沉积工艺完成后还包括：采用化学机械研磨工艺进行平坦化。

11.如权利要求4所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述金属栅和所述半导体衬底之间还隔离由栅介质层。

12.如权利要求11所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述栅介质层包括高介电常数层。

13.如权利要求12所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述金属栅MOS晶体管为鳍式晶体管，在所述半导体衬底上形成有鳍体，所述鳍体通过对所述半导体衬底进行图形化形成；

在所述金属栅的形成区域中，所述金属栅覆盖在所述鳍体的顶部表面和侧面。

14.如权利要求13所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：步骤一中，在所述金属栅两侧的所述鳍体中形成有源区和漏区。

15.如权利要求4所述的金属栅MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述金属栅MOS晶体管包括NMOS和PMOS。