一种金属栅器件及制作方法与流程

本发明属于半导体，涉及一种金属栅器件及制作方法。

背景技术：

1、金属栅器件在栅极制作的过程中，需要对金属栅材料层进行化学机械研磨形成器件栅极，针对铝栅极器件，通常采用高选择比研磨液，铝与氧化物的研磨速率比不低于20，对图形密度的负载行为较为敏感，在低图形密度区域的研磨速率低，而在高图形密度区域的研磨速率高，导致高图形密度区域的栅极厚度差异量大，影响器件电学的稳定性。

2、常规技术制备金属栅器件的方法包括以下步骤，下面结合图1a至图1d进行说明：1)如图1a所示，于半导体基底1的器件区100形成第一多晶硅栅极200，于半导体基底1的输入输出区101形成第二多晶硅栅极201，相邻的多晶硅栅极之间填充有介质层3，其中，第二多晶硅栅极201的图形密度大于第一多晶硅栅极200的图形密度；2)如图1b所示，去除第一多晶硅栅极200和第二多晶硅栅极201；3)如图1c所示，形成金属栅材料层8；4)如图1d所示，采用化学机械研磨法去除位于介质层3上方的金属栅材料层8，保留的金属栅材料层8构成金属栅极10，由于第二多晶硅栅极201的图形密度大，化学机械研磨时输入输出区101区域的金属栅材料层8研磨速率快，进而导致输入输出区101的栅极厚度差异大，影响器件电稳定性。

3、因此，如何提供一种金属栅器件及制作方法，以改善输入输出区栅极厚度差异，提高器件电稳定性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

4、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种金属栅器件及制作方法，用于解决现有技术中输入输出区的栅极厚度差异大、器件电稳定性差的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种金属栅器件的制作方法，包括以下步骤：

3、提供半导体基底，所述半导体基底划分为器件区和输入输出区，所述器件区上形成有第一多晶硅栅极，所述输入输出区上形成有第二多晶硅栅极，所述第二多晶硅栅极的图形密度大于所述第一多晶硅栅极的图形密度，其中，相邻的所述第一多晶硅栅极和/或所述第二多晶硅栅极之间形成有介质层；

4、形成覆盖所述第二多晶硅栅极的掩膜层，所述掩膜层显露所述第一多晶硅栅极；

5、去除所述第一多晶硅栅极形成开口，于所述开口中形成金属栅材料层，所述金属栅材料层还形成于所述介质层上方；

6、采用化学机械研磨法去除位于所述介质层上方的所述金属栅材料层，位于所述开口中的所述金属栅材料层构成金属栅极。

7、可选地，所述金属栅材料层的材质包括铝。

8、可选地，所述掩膜层包括自下而上层叠的有机底层、抗反射层和光刻胶层。

9、可选地，去除所述第一多晶硅栅极之后，形成所述金属栅材料层之前，还包括去除所述掩膜层的步骤。

10、可选地，采用灰化法去除所述掩膜层。

11、可选地，形成所述金属栅材料层之前，还包括于所述开口的内壁形成功函数金属层的步骤。

12、可选地，所述第一多晶硅栅极下方形成有功能层，所述功能层包括自下而上层叠的sio2层、hfo2层和tin层。

13、可选地，所述介质层与所述半导体基底之间形成有应力sin层。

14、可选地，所述第一多晶硅栅极和所述第二多晶硅栅极的侧壁均形成有侧墙。

15、本发明还提供一种金属栅器件，所述金属栅器件由上述任一项所述的制作方法制作得到，包括：半导体基底，所述半导体基底划分为器件区和输入输出区，所述器件区上设有金属栅极，所述输入输出区上设有第二多晶硅栅极，所述第二多晶硅栅极的图形密度大于所述金属栅极的图形密度。

16、如上所述，本发明的金属栅器件及制作方法中，通过变更高图形密度栅极的材质，低图形密度栅极采用金属栅，高图形密度栅极采用多晶硅栅，在对金属栅材料层进行研磨时研磨液对多晶硅的研磨速率低，有效的降低高图形密度栅极厚度差异，提高器件电稳定性；并且，多晶硅栅极局限在输入输出区，在器件区仍采用金属栅极，不会降低器件性能。

1.一种金属栅器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的金属栅器件的制作方法，其特征在于：所述金属栅材料层的材质包括铝。

3.根据权利要求1所述的金属栅器件的制作方法，其特征在于：所述掩膜层包括自下而上层叠的有机底层、抗反射层和光刻胶层。

4.根据权利要求1所述的金属栅器件的制作方法，其特征在于：去除所述第一多晶硅栅极之后，形成所述金属栅材料层之前，还包括去除所述掩膜层的步骤。

5.根据权利要求4所述的金属栅器件的制作方法，其特征在于：采用灰化法去除所述掩膜层。

6.根据权利要求1所述的金属栅器件的制作方法，其特征在于：形成所述金属栅材料层之前，还包括于所述开口的内壁形成功函数金属层的步骤。

7.根据权利要求1所述的金属栅器件的制作方法，其特征在于：所述第一多晶硅栅极下方形成有功能层，所述功能层包括自下而上层叠的sio2层、hfo2层和tin层。

8.根据权利要求1所述的金属栅器件的制作方法，其特征在于：所述介质层与所述半导体基底之间形成有应力sin层。

9.根据权利要求1所述的金属栅器件的制作方法，其特征在于：所述第一多晶硅栅极和所述第二多晶硅栅极的侧壁均形成有侧墙。

10.一种金属栅器件，其特征在于，所述金属栅器件由权利要求1-9中任一项所述的制作方法制作得到，包括：半导体基底，所述半导体基底划分为器件区和输入输出区，所述器件区上设有金属栅极，所述输入输出区上设有第二多晶硅栅极，所述第二多晶硅栅极的图形密度大于所述金属栅极的图形密度。