具有不同寬度的柵極結構及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體領域，更具體地，涉及具有不同寬度的柵極結構及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 半導體器件用于諸如個人電腦、手機、數碼相機以及其他電子設備的多種電子應 用。半導體器件通常通過以下方式制造：在半導體襯底上順序沉積絕緣成或介電層、導電層 以及半導體材料層，并利用光刻對各種材料層進行圖案化以在其上形成電路組件和元件。
[0003] 提高計算機性能的一個重要驅動是電路的較高集成度。這是通過在給定芯片上小 型化或縮小器件尺寸來實現的。公差對于在芯片上縮小尺寸發揮著重要作用。
[0004] 在一些集成電路（1C)設計中，隨著技術節點縮小，已期望由金屬柵極取代典型的 多晶硅柵極以在部件尺寸減小的情況下改善器件性能。形成金屬柵極的一種工藝被稱作 "后柵極"工藝。在"后柵極"工藝中，最終金屬柵極在最后進行制造，這能夠減小后續加工 步驟的數目。
[0005] 然而，盡管現有的"后柵極"工藝通常已能夠滿足它們的預期目的，但隨著器件尺 寸的不斷減小，它們已經不能完全滿足各方面的需求。
【發明內容】
[0006] 根據本發明的一方面提供了一種半導體器件結構，包括：襯底；形成在所述襯底 上方的第一金屬柵極結構，其中，所述第一金屬柵極結構具有第一寬度；鄰近所述第一金屬 柵極結構形成的第一接觸件；形成在所述襯底上方的第二金屬柵極結構，其中，所述第二金 屬柵極結構具有小于所述第一寬度的第二寬度；形成在所述第二金屬柵極結構上方的絕緣 層；以及自對準到所述第二金屬柵極結構的第二接觸件。
[0007] 在該半導體器件結構中，所述第一寬度和所述第二寬度的比值在大約2到15的范 圍內。
[0008] 在該半導體器件結構中，所述第一金屬柵極結構具有第一高度，且所述第二窄金 屬柵極結構具有小于所述第一高度的第二高度。
[0009] 在該半導體器件結構中，所述第一高度和所述第二高度的比值在大約4到大約10 的范圍內。
[0010] 在該半導體器件結構中，形成在所述窄金屬柵極結構上方的所述絕緣層具有第三 高度，且所述第二高度和所述第三高度之和基本上等于所述第一高度。
[0011] 在該半導體器件結構中，所述絕緣層形成在所述第二金屬柵極結構上但未形成在 所述第一金屬柵極結構上。
[0012] 在該半導體器件結構中，所述第二接觸件的部分形成在所述絕緣層上。
[0013] 根據本發明的另一方面提供了一種半導體器件結構，包括：襯底；形成在所述襯 底上方的第一金屬柵極結構；鄰近所述第一金屬柵極結構形成的第一接觸件；形成在所述 襯底上方的第二金屬柵極結構；形成在所述第二金屬柵極結構上方的絕緣層；以及自對準 到所述第二金屬柵極結構的第二接觸件，其中，所述第一金屬柵極結構具有第一寬度和第 一高度，且所述第二金屬柵極結構具有第二寬度和小于所述第一高度的第二高度，且所述 第一寬度和所述第二寬度的比值在大約2到大約15的范圍內。
[0014] 在該半導體器件結構中，所述第一高度和所述第二高度的比值在大約4到大約10 的范圍內。
[0015] 在該半導體器件結構中，形成在所述第二金屬柵極結構上方的所述絕緣層具有第 三高度，且所述第二高度和所述第三高度之和基本上等于所述第一高度。
[0016] 在該半導體器件結構中，所述絕緣層形成在所述第二金屬柵極結構上但未形成在 第一金屬柵極結構上。
[0017] 在該半導體器件結構中，所述第二接觸件的部分形成在所述絕緣層上。
[0018] 根據本發明的再一方面提供了一種用于形成半導體器件結構的方法，包括：在襯 底上方的層間介電層（ILD)中形成第一金屬柵極結構和第二金屬柵極結構；在所述第一金 屬柵極結構上形成掩膜結構并露出所述第二金屬柵極結構的上表面；蝕刻所述第二金屬柵 極結構的頂部以縮短所述第二金屬柵極結構；在所述第二金屬柵極結構上形成絕緣層；以 及形成鄰近所述第一金屬柵極結構的第一接觸件以及自對準到所述第二金屬柵極結構的 第二接觸件，其中，所述第一金屬柵極結構具有第一寬度且所述第二金屬柵極結構具有小 于所述第一寬度的第二寬度。
[0019] 在該方法中，進一步包括：在所述第二金屬柵極結構上形成絕緣層之前移除所述 掩膜結構。
[0020] 在該方法中，所述第二接觸件的部分形成在所述絕緣層上并通過所述絕緣層與所 述第二金屬柵極結構分隔開。
[0021 ] 在該方法中，所述掩膜結構包括光刻膠層和底部抗反射涂層。
[0022] 在該方法中，形成所述第一接觸件和所述第二接觸件還包括：在所述襯底上方形 成介電層以覆蓋所述ILD層、所述第一金屬柵極結構和所述第二金屬柵極結構；在所述介 電層上方形成光刻膠層，其中，所述光刻膠層具有第一開口和第二開口；通過所述第一開口 和所述第二開口執行蝕刻工藝以形成第一接觸件溝道和第二接觸件溝道；以及利用導電材 料填充所述第一接觸件溝道和所述第二接觸件溝道以形成所述第一接觸件和所述第二接 觸件。
[0023] 在該方法中，所述絕緣層形成在所述第二金屬柵極結構上但未形成在所述第一金 屬柵極結構上。
[0024] 在該方法中，所述第一寬度和所述第二寬度的比值在大約2到大約15的范圍內。
[0025] 在該方法中，所述第一金屬柵極結構的高度基本上等于所述第二金屬柵極結構的 高度與所述絕緣層的高度之和。
【附圖說明】
[0026] 為了更全面的理解本公開及其優勢，下面將結合附圖進行描述，其中：
[0027] 圖1示出根據一些實施例的半導體器件結構的俯視圖。
[0028] 圖2A至圖2K示出了根據一些實施例形成半導體器件結構的各個階段沿著圖1中 的線A-A'所示出的橫截面圖。
[0029] 圖3示出了根據一些實施例的半導體器件結構沿著圖1中的線B-B'所示出的橫 截面圖。
[0030] 圖4A示出了根據一些實施例的半導體器件結構的俯視圖。
[0031] 圖4B示出了根據一些實施例的半導體器件結構沿著圖4A中的線C-C'所示出的 橫截面圖。
[0032] 圖4C示出了根據一些實施例的半導體器件結構沿著圖4A中的線D-D'所示出的 橫截面圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面詳細地討論本公開的實施例的制作和使用。但是，應該理解的是，這些實施例 可以在多種具體環境中使用。所討論的具體實施例僅僅是示例，而并不限制本公開的范圍。 [0034] 據了解為了實施本公開的不同部件，以下公開提供了許多不同的實施例或示例。 以下描述組件和布置的特定示例以簡化本公開。當然這些僅僅是示例而不打算限定。此外， 在下面的描述中，第一個步驟在第二個步驟之前執行可包括在第一個步驟之后立即進行第 二個步驟的實施例，還可包括在第一個和第二個步驟之間實施附加的步驟的實施例。為了 簡單和清楚，各種部件可隨意按不同比例繪制。而且，在下面的描述中，在第二個部件之上 或上形成第一個部件包括第一個和第二個部件直接接觸形成的實施例，也可包括在第一個 部件和第二個部件之間形成附加部件使得第一個和第二個部件可不直接接觸的實施例。
[0035] 描述了實施例的一些變化。在整個示圖和示例性實施例中，相同的參考標號用于 表示相同的元件。
[0036] 根據本公開的一些實施例，提供了半導體器件結構的實施例。該半導體器件結構 可包括具有多種溝道長度（例如，不同柵極寬度）的多個柵極結構。通常，具有相對小的溝 道長度的柵極結構也往往具有小的間距。然而，當該間距太小時，會增加柵極結構和鄰近該 柵極結構形成的接觸件之間短路的風險。因此，縮短該柵極結構并在該縮短的柵極結構上 方形成絕緣層以防止該柵極結構和該接觸件之間發生短路。此外，該接觸件可以與該柵極 結構自對準。
[0037] 圖1示出了根據一些實施例的半導體器件結構100的俯視圖。半導體器件結構100 包括形成在襯底102上方的寬金屬柵極結構118和縮短的窄金屬柵極結構120'。寬金屬柵 極結構118的寬度大于縮短的窄金屬柵極結構120'的寬度。此外，寬金屬柵極結構118的 高度大于縮短的窄金屬柵極結構120'的高度。
[0038] 另外，第一接觸件132鄰近寬金屬柵極結構118形成，且第二接觸件134鄰近縮短 的窄金屬柵極結構120'形成。在一些實施例中，寬金屬柵極結構118、縮短的窄金屬柵極 結構120'、第一接觸件132以及第二接觸件134在襯底102上方形成，而淺溝槽隔離（STI) 區域204在襯底102中形成。
[0039] 圖2A至圖2K示出了根據一些實施例形成半導體器件結構100的各個階段沿著圖 1中的線A-A'所示出的的橫截面圖。
[0040] 如圖2A中所示，根據