具有不同宽度的栅极结构及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体领域，更具体地，涉及具有不同宽度的栅极结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 半导体器件用于诸如个人电脑、手机、数码相机以及其他电子设备的多种电子应 用。半导体器件通常通过以下方式制造：在半导体衬底上顺序沉积绝缘成或介电层、导电层 以及半导体材料层，并利用光刻对各种材料层进行图案化以在其上形成电路组件和元件。
[0003] 提高计算机性能的一个重要驱动是电路的较高集成度。这是通过在给定芯片上小 型化或缩小器件尺寸来实现的。公差对于在芯片上缩小尺寸发挥着重要作用。
[0004] 在一些集成电路（1C)设计中，随着技术节点缩小，已期望由金属栅极取代典型的 多晶硅栅极以在部件尺寸减小的情况下改善器件性能。形成金属栅极的一种工艺被称作 "后栅极"工艺。在"后栅极"工艺中，最终金属栅极在最后进行制造，这能够减小后续加工 步骤的数目。
[0005] 然而，尽管现有的"后栅极"工艺通常已能够满足它们的预期目的，但随着器件尺 寸的不断减小，它们已经不能完全满足各方面的需求。
【发明内容】
[0006] 根据本发明的一方面提供了一种半导体器件结构，包括：衬底；形成在所述衬底 上方的第一金属栅极结构，其中，所述第一金属栅极结构具有第一宽度；邻近所述第一金属 栅极结构形成的第一接触件；形成在所述衬底上方的第二金属栅极结构，其中，所述第二金 属栅极结构具有小于所述第一宽度的第二宽度；形成在所述第二金属栅极结构上方的绝缘 层；以及自对准到所述第二金属栅极结构的第二接触件。
[0007] 在该半导体器件结构中，所述第一宽度和所述第二宽度的比值在大约2到15的范 围内。
[0008] 在该半导体器件结构中，所述第一金属栅极结构具有第一高度，且所述第二窄金 属栅极结构具有小于所述第一高度的第二高度。
[0009] 在该半导体器件结构中，所述第一高度和所述第二高度的比值在大约4到大约10 的范围内。
[0010] 在该半导体器件结构中，形成在所述窄金属栅极结构上方的所述绝缘层具有第三 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] 在该半导体器件结构中，所述绝缘层形成在所述第二金属栅极结构上但未形成在 所述第一金属栅极结构上。
[0012] 在该半导体器件结构中，所述第二接触件的部分形成在所述绝缘层上。
[0013] 根据本发明的另一方面提供了一种半导体器件结构，包括：衬底；形成在所述衬 底上方的第一金属栅极结构；邻近所述第一金属栅极结构形成的第一接触件；形成在所述 衬底上方的第二金属栅极结构；形成在所述第二金属栅极结构上方的绝缘层；以及自对准 到所述第二金属栅极结构的第二接触件，其中，所述第一金属栅极结构具有第一宽度和第 一高度，且所述第二金属栅极结构具有第二宽度和小于所述第一高度的第二高度，且所述 第一宽度和所述第二宽度的比值在大约2到大约15的范围内。
[0014] 在该半导体器件结构中，所述第一高度和所述第二高度的比值在大约4到大约10 的范围内。
[0015] 在该半导体器件结构中，形成在所述第二金属栅极结构上方的所述绝缘层具有第 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] 在该半导体器件结构中，所述绝缘层形成在所述第二金属栅极结构上但未形成在 第一金属栅极结构上。
[0017] 在该半导体器件结构中，所述第二接触件的部分形成在所述绝缘层上。
[0018] 根据本发明的再一方面提供了一种用于形成半导体器件结构的方法，包括：在衬 底上方的层间介电层（ILD)中形成第一金属栅极结构和第二金属栅极结构；在所述第一金 属栅极结构上形成掩膜结构并露出所述第二金属栅极结构的上表面；蚀刻所述第二金属栅 极结构的顶部以缩短所述第二金属栅极结构；在所述第二金属栅极结构上形成绝缘层；以 及形成邻近所述第一金属栅极结构的第一接触件以及自对准到所述第二金属栅极结构的 第二接触件，其中，所述第一金属栅极结构具有第一宽度且所述第二金属栅极结构具有小 于所述第一宽度的第二宽度。
[0019] 在该方法中，进一步包括：在所述第二金属栅极结构上形成绝缘层之前移除所述 掩膜结构。
[0020] 在该方法中，所述第二接触件的部分形成在所述绝缘层上并通过所述绝缘层与所 述第二金属栅极结构分隔开。
[0021 ] 在该方法中，所述掩膜结构包括光刻胶层和底部抗反射涂层。
[0022] 在该方法中，形成所述第一接触件和所述第二接触件还包括：在所述衬底上方形 成介电层以覆盖所述ILD层、所述第一金属栅极结构和所述第二金属栅极结构；在所述介 电层上方形成光刻胶层，其中，所述光刻胶层具有第一开口和第二开口；通过所述第一开口 和所述第二开口执行蚀刻工艺以形成第一接触件沟道和第二接触件沟道；以及利用导电材 料填充所述第一接触件沟道和所述第二接触件沟道以形成所述第一接触件和所述第二接 触件。
[0023] 在该方法中，所述绝缘层形成在所述第二金属栅极结构上但未形成在所述第一金 属栅极结构上。
[0024] 在该方法中，所述第一宽度和所述第二宽度的比值在大约2到大约15的范围内。
[0025] 在该方法中，所述第一金属栅极结构的高度基本上等于所述第二金属栅极结构的 高度与所述绝缘层的高度之和。
【附图说明】
[0026] 为了更全面的理解本公开及其优势，下面将结合附图进行描述，其中：
[0027] 图1示出根据一些实施例的半导体器件结构的俯视图。
[0028] 图2A至图2K示出了根据一些实施例形成半导体器件结构的各个阶段沿着图1中 的线A-A'所示出的横截面图。
[0029] 图3示出了根据一些实施例的半导体器件结构沿着图1中的线B-B'所示出的横 截面图。
[0030] 图4A示出了根据一些实施例的半导体器件结构的俯视图。
[0031] 图4B示出了根据一些实施例的半导体器件结构沿着图4A中的线C-C'所示出的 横截面图。
[0032] 图4C示出了根据一些实施例的半导体器件结构沿着图4A中的线D-D'所示出的 横截面图。
【具体实施方式】
[0033] 下面详细地讨论本公开的实施例的制作和使用。但是，应该理解的是，这些实施例 可以在多种具体环境中使用。所讨论的具体实施例仅仅是示例，而并不限制本公开的范围。 [0034] 据了解为了实施本公开的不同部件，以下公开提供了许多不同的实施例或示例。 以下描述组件和布置的特定示例以简化本公开。当然这些仅仅是示例而不打算限定。此外， 在下面的描述中，第一个步骤在第二个步骤之前执行可包括在第一个步骤之后立即进行第 二个步骤的实施例，还可包括在第一个和第二个步骤之间实施附加的步骤的实施例。为了 简单和清楚，各种部件可随意按不同比例绘制。而且，在下面的描述中，在第二个部件之上 或上形成第一个部件包括第一个和第二个部件直接接触形成的实施例，也可包括在第一个 部件和第二个部件之间形成附加部件使得第一个和第二个部件可不直接接触的实施例。
[0035] 描述了实施例的一些变化。在整个示图和示例性实施例中，相同的参考标号用于 表示相同的元件。
[0036] 根据本公开的一些实施例，提供了半导体器件结构的实施例。该半导体器件结构 可包括具有多种沟道长度（例如，不同栅极宽度）的多个栅极结构。通常，具有相对小的沟 道长度的栅极结构也往往具有小的间距。然而，当该间距太小时，会增加栅极结构和邻近该 栅极结构形成的接触件之间短路的风险。因此，缩短该栅极结构并在该缩短的栅极结构上 方形成绝缘层以防止该栅极结构和该接触件之间发生短路。此外，该接触件可以与该栅极 结构自对准。
[0037] 图1示出了根据一些实施例的半导体器件结构100的俯视图。半导体器件结构100 包括形成在衬底102上方的宽金属栅极结构118和缩短的窄金属栅极结构120'。宽金属栅 极结构118的宽度大于缩短的窄金属栅极结构120'的宽度。此外，宽金属栅极结构118的 高度大于缩短的窄金属栅极结构120'的高度。
[0038] 另外，第一接触件132邻近宽金属栅极结构118形成，且第二接触件134邻近缩短 的窄金属栅极结构120'形成。在一些实施例中，宽金属栅极结构118、缩短的窄金属栅极 结构120'、第一接触件132以及第二接触件134在衬底102上方形成，而浅沟槽隔离（STI) 区域204在衬底102中形成。
[0039] 图2A至图2K示出了根据一些实施例形成半导体器件结构100的各个阶段沿着图 1中的线A-A'所示出的的横截面图。
[0040] 如图2A中所示，根据