金属栅的制造方法与流程

技术特征：
1.一种金属栅的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、完成多晶硅伪栅去除工艺并形成栅极沟槽，所述栅极沟槽的顶部表面和第零层层间膜的顶部表面相平；步骤二、形成第零层tan层，所述第零层tan层覆盖在所述栅极沟槽的底部表面、侧面和所述栅极沟槽外的表面上，所述第零层tan层作为底部阻障层的组成部分；步骤三、在所述第零层tan层的表面依次形成p型功函数金属层和第一层tan层；步骤四、进行第一次图形化刻蚀依次将nmos的形成区域的所述第一层tan层和所述p型功函数金属层去除，pmos的形成区域的所述第一层tan层和所述p型功函数金属层保留；所述第一次图形化刻蚀中，对所述p型功函数金属层的刻蚀停止在所述第零层tan层表面上，所述第一层tan层用于对保留的所述p型功函数金属层进行保护；步骤五、依次形成n型功函数金属层和第二层tan层；在所述nmos的形成区域中，所述n型功函数金属层形成在所述第零层tan层的表面；在所述pmos的形成区域中，所述n型功函数金属层形成在所述第一层tan层的表面；步骤六、进行第二次图形化刻蚀依次将所述pmos的形成区域的所述第二层tan层和所述n型功函数金属层去除，所述nmos的形成区域的所述第二层tan层和所述n型功函数金属层保留；所述第二次图形化刻蚀中，对所述n型功函数金属层的刻蚀停止在所述第一层tan层表面上，所述第二层tan层用于对保留的所述n型功函数金属层进行保护；步骤七、进行第三次图形化刻蚀将所述nmos的形成区域的所述第二层tan层去除；步骤八、形成顶部阻障层；步骤九、形成金属导电材料层将所述栅极沟槽完全填充并进行平坦化。2.如权利要求1所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述多晶硅伪栅和半导体衬底之间还形成有栅介质层，所述多晶硅伪栅去除之后，所述栅极沟槽的底部表面为所述栅介质层的顶部表面。3.如权利要求2所述的金属栅的制造方法，其特征在于：所述半导体衬底包括硅衬底。4.如权利要求2所述的金属栅的制造方法，其特征在于：所述栅介质层包括高介电常数层。5.如权利要求4所述的金属栅的制造方法，其特征在于：在所述高介电常数层和所述半导体衬底之间形成有界面层。6.如权利要求5所述的金属栅的制造方法，其特征在于：在所述高介电常数层和所述第零层tan层之间还形成有第零层tin层，所述底部阻障层由所述第零层tin层和所述第零层tan层叠加而成。7.如权利要求1所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤三中，所述p型功函数金属层的材料包括tin。8.如权利要求1或7所述的金属栅的制造方法，其特征在于，步骤四的所述第一次图形化刻蚀包括如下分步骤：步骤41、涂布第一层抗反射涂层，所述第一层抗反射涂层将所述栅极沟槽完全填充并延伸到所述栅极沟槽外的表面上；步骤42、在所述第一层抗反射涂层表面形成第一层光刻胶；
步骤43、进行第一次光刻工艺形成第一层光刻胶图形，所述第一层光刻胶图形将所述nmos的形成区域打开以及将所述pmos的形成区域覆盖；步骤44、以所述第一层光刻胶图形为掩膜对所述第一层抗反射涂层进行刻蚀并将打开区域所述第一层抗反射涂层都去除；步骤45、以所述第一层光刻胶图形为掩膜对所述第一层tan层进行刻蚀并将打开区域所述第一层tan层都去除；步骤46、以所述第一层光刻胶图形为掩膜对所述p型功函数金属层进行刻蚀并将打开区域所述p型功函数金属层都去除；步骤47、去除剩余的所述第一层光刻胶图形和所述第一层抗反射涂层。9.如权利要求8所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤45中，采用干法刻蚀对所述第一层tan层进行刻蚀。10.如权利要求8所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤46中，采用湿法刻蚀对所述p型功函数金属层进行刻蚀并停止在所述第零层tan层表面上。11.如权利要求1所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤五中，所述n型功函数金属层的材料包括tial。12.如权利要求1或11所述的金属栅的制造方法，其特征在于，步骤六的所述第二次图形化刻蚀包括如下分步骤：步骤61、涂布第二层抗反射涂层，所述第二层抗反射涂层将所述栅极沟槽完全填充并延伸到所述栅极沟槽外的表面上；步骤62、在所述第二层抗反射涂层表面形成第二层光刻胶；步骤63、进行第二次光刻工艺形成第二层光刻胶图形，所述第二层光刻胶图形将所述pmos的形成区域打开以及将所述nmos的形成区域覆盖；步骤64、以所述第二层光刻胶图形为掩膜对所述第二层抗反射涂层进行刻蚀并将打开区域所述第二层抗反射涂层都去除；步骤65、以所述第二层光刻胶图形为掩膜对所述第二层tan层进行刻蚀并将打开区域所述第二层tan层都去除；步骤66、以所述第二层光刻胶图形为掩膜对所述n型功函数金属层进行刻蚀并将打开区域所述n型功函数金属层都去除；步骤67、去除剩余的所述第二层光刻胶图形和所述第二层抗反射涂层。13.如权利要求12所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤65中，采用干法刻蚀对所述第二层tan层进行刻蚀。14.如权利要求12所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤66中，采用湿法刻蚀对所述n型功函数金属层进行刻蚀并停止在所述第一层tan层表面上表面上。15.如权利要求10所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤46中，对所述p型功函数金属层的湿法刻蚀的刻蚀液采用含有盐酸及双氧水的水溶液。16.如权利要求14所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤66中，对所述n型功函数金属层的湿法刻蚀的刻蚀液采用含有氨水及双氧水的水溶液。17.如权利要求1所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤八中，所述顶部阻障层的材料包括tin。
18.如权利要求1所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤九中，所述金属导电材料层的材料包括al。

技术总结
本发明公开了一种金属栅的制造方法，包括：步骤一、完成多晶硅伪栅去除工艺。步骤二、形成第零层TaN层。步骤三、形成P型功函数金属层和第一层TaN层。步骤四、进行第一次图形化刻蚀依次将NMOS的形成区域的第一层TaN层和P型功函数金属层去除。步骤五、形成N型功函数金属层和第二层TaN层。步骤六、进行第二次图形化刻蚀依次将PMOS的形成区域的第二层TaN层和N型功函数金属层去除。步骤七、进行第三次图形化刻蚀将NMOS的形成区域的第二层TaN层去除。步骤八、形成顶部阻障层。步骤九、形成金属导电材料层将栅极沟槽完全填充并进行平坦化。本发明能将PMOS的形成区域中的N型功函数金属层去除并能同时增加PMOS的形成区域中对金属扩散的阻挡作用，能改善器件的性能。能改善器件的性能。能改善器件的性能。


技术研发人员：孙磊 杨建国
受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日：2022.08.30
技术公布日：2022/12/16