一种多尺寸栅极及其制造方法与流程
本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种多尺寸栅极及其制造方法。
背景技术：
随着半导体技术的发展，先进逻辑芯片工艺已经达到28nm节点以下的工艺制程。栅极工艺作为先进逻辑芯片工艺的核心技术，在进入28nm技术节点以后，栅极工艺由传统的多晶硅栅极转变为高介质常数(hk)栅介质层的金属栅极(mg)，通常简称hkmg。hkmg的形成工艺中，需要先生成多晶硅伪栅形貌(dummygate)，在氧化硅隔离层填充后，再进行多晶硅去除，接着再填充金属，最后形成多尺寸栅极(即gatelast技术)，整个过程很是复杂。
随着芯片尺寸的进一步微缩，例如是在进入14nmfinfet(鳍式场效应晶体管)技术节点后，特别是从12/10nm节点开始，由于多晶硅伪栅形貌图形周期已经超出传统光刻机(例如是193浸没式光刻机)的曝光极限，因此，引进了自对准双重成像技术(sadp：selfaligneddoublepatterning)来定义栅极的线条图形，但是，采用这种技术形成的栅极图形中栅极线条的尺寸单一，必须借助其他的工艺步骤来形成不同尺寸的栅极，以满足芯片各种器件的要求，例如典型的设计方法中，器件区的栅极线宽以及图形周期均为最小的，而逻辑区所需的栅极线宽是器件区的栅极线宽的两倍，逻辑区所需的图形周期同样也会器件区的图形周期的两倍。因此，为了得到不同尺寸的栅极线条，通常在图形密集的器件区用sadp形成氧化硅硬掩膜线条，然后利用有机复合阻挡层(tri-layermask)形成逻辑区有机复合掩模线条图形，再通过干法刻蚀把图形传递到氮化硅硬掩膜层，接着以氮化硅硬掩膜层为掩模形成最终的不同尺寸的栅极线条，最终形成多尺寸栅极。整个过程存在以下问题：
a.工艺步骤较复杂；
b.逻辑区栅极的关键尺寸波动较大，不利于工艺稳定性较差；
c.工艺难度较大，使得栅极图形不能精确的复制，造成整个工艺的工艺窗口很窄，不利于工艺稳定性。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种多尺寸栅极及其制造方法，能够优化工艺，提高逻辑区栅极的关键尺寸的稳定性，降低工艺难度，提高工艺窗口，从而达到降低成本，提高工艺稳定性。
为了解决上述问题，本发明提供了一种多尺寸栅极的制造方法，包括以下步骤：
提供一基底，所述基底包括第一区和第二区，所述基底上形成有栅极膜层、硅材料层和图形化的第一光刻胶层，图形化的所述第一光刻胶层在第一区具有第一图形，在第二区具有第二图形，第一图形具有第一开口，第二图形具有第二开口；
以图形化的所述第一光刻胶层为掩模刻蚀所述硅材料层，并将所述第一图形和第二图形复制至所述硅材料层中；
在所述基底上形成第一硬掩模层，所述第一硬掩模层覆盖了所述硅材料层的表面，以及所述第一开口和第二开口的侧壁，再刻蚀所述硅材料层表面上的所述第一硬掩模层，以形成图形化的第一硬掩模层；
在所述基底上形成图形化的第二光刻胶层，并以图形化的所述第二光刻胶层为掩模，刻蚀去除所述第二开口侧壁上的第一硬掩模层；
在所述基底上形成第二硬掩模层，所述第二硬掩模层覆盖了所述硅材料层的表面，以及所述第一开口和第二开口的侧壁，再刻蚀所述硅材料层表面上的所述第二硬掩模层，以形成图形化的第二硬掩模层；以及
以图形化的第一硬掩模层和图形化的第二硬掩模层为掩模，依次刻蚀所述硅材料层和栅极膜层，并停止在部分深度的所述栅极膜层中，以形成图形化的栅极膜层。
可选的，在所述基底上形成第一硬掩模层，所述第一硬掩模层覆盖了所述硅材料层的表面，以及所述第一开口和第二开口的侧壁，再刻蚀所述硅材料层表面上的所述第一硬掩模层，以形成图形化的第一硬掩模层包括以下步骤：
采用ald原子层沉积工艺在所述基底上沉积均匀厚度的第一硬掩模层，所述第一硬掩模层覆盖了所述硅材料层的表面，以及所述第一开口和第二开口的侧壁；以及
采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硅材料层表面上的所述第一硬掩模层，以形成图形化的第一硬掩模层。
进一步的，在所述基底上形成图形化的第二光刻胶层，并以图形化的所述第二光刻胶层为掩模刻蚀去除所述第二开口侧壁上的第一硬掩模层包括以下步骤：
在所述基底上形成第二光刻胶层
利用krf光刻机使用双次光刻法对所述第二光刻胶层进行光刻，以形成图形化的第二光刻胶层；
以图形化的所述第二光刻胶层为掩模，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除所述第二开口侧壁上的第一硬掩模层；以及
通过灰化方式和清洗工艺去除剩余所述第二光刻胶层。
进一步的，在所述基底上形成第二硬掩模层，所述第二硬掩模层覆盖了所述硅材料层的表面，以及所述第一开口和第二开口的侧壁，再刻蚀所述硅材料层表面上的所述第二硬掩模层，以形成图形化的第二硬掩模层包括以下步骤：
采用ald原子层沉积工艺在所述基底上沉积均匀厚度的第二硬掩模层，所述第二硬掩模层覆盖了所述硅材料层的表面，以及所述第一开口和第二开口的侧壁；以及
采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硅材料层表面上的所述第二硬掩模层，以形成图形化的第二硬掩模层。
进一步的，所述第一硬掩模层的厚度为16nm-20nm；所述第二硬掩模层的厚度为16nm-20nm。
进一步的，所述第一硬掩模层和第二硬掩模层的厚度相同。
进一步的，所述第一硬掩模层的材料包括氧化硅、氮氧化硅；所述第二硬掩模层的材料包括氧化硅、氮氧化硅。
进一步的，所述第一硬掩模层和第二硬掩模层的材料相同。
进一步的，以图形化的第一硬掩模层和图形化的第二硬掩模层为掩模，依次刻蚀所述硅材料层和栅极膜层，并停止在部分深度的所述栅极膜层中，以形成图形化的栅极膜层具体包括：
在所述第一区，以图形化的所述第一硬掩模层和图形化的所述第二硬掩模层为掩模，依次刻蚀所述硅材料层和栅极膜层，并停止在部分深度的所述栅极膜层中；同时，在所述第二区，以图形化的所述第二硬掩模层为掩模，依次刻蚀所述硅材料层和栅极膜层，并停止在部分深度的所述栅极膜层中，形成图形化的栅极膜层。
本发明还提供了一种多尺寸栅极，采用上述的制造方法制备而成。
与现有技术相比存在以下有益效果：
本发明提供的一种多尺寸栅极及其制造方法，在多尺寸栅极的制造方法中，在形成图形化的栅极膜层时，以图形化的第一硬掩模层和图形化的第二硬掩模层为掩模，同时对第一区和第二区进行刻蚀工艺，使得整个刻蚀过程产生的聚合物的材料完全相同，因此，这些聚合物没有对后续形成的栅极的形貌造成影响，降低了工艺难度，提高了工艺稳定性。
进一步的，在多尺寸栅极的制造方法中，第一硬掩模层和第二硬掩模层均通过ald原子层沉积工艺形成，该工艺可以提高第一硬掩模层和第二硬掩模层的均匀性，且在形成图形化的栅极膜层时，第一区以图形化的第一硬掩模层和图形化的第二硬掩模层为掩模进行刻蚀工艺，其中，所述第一硬掩模层和第二硬掩模层的材料相同，其降低了刻蚀工艺的难度，同时，在第一区后续形成的栅极关键尺寸较为稳定，从而提高了工艺品质。另外，图形化的第一光刻胶层通过浸润式光刻曝光系统曝光得到，图形化的第二光刻胶层通过利用krf光刻机使用双次光刻法得到，相较于现有技术中采用两次的浸润式光刻曝光系统曝光工艺相比，其工艺成本较低。
附图说明
图1a-1g为一种多尺寸栅极的制造方法各步骤中的结构示意图；
图2为本发明一实施例的多尺寸栅极的制造方法的流程示意图；
图3a-3j为本发明一实施例的多尺寸栅极的制造方法各步骤中的结构示意图。
附图标记说明：
图1a-1g中：
i-逻辑区；ii-器件区；10-硅衬底；11-第一多晶硅层；12-第一氧化层；13-氮化硅层；14-第二多晶硅层；20-第二氧化层；30-第二复合有机层阻挡层；40-第二光刻胶层；a-开口；
图3a-3j中：
i-第一区；ii-第二区；a-第一开口；b-第二开口；
100-基底；110-栅极膜层；120-初始硬掩模层；130-硅材料层；140-有机复合层；150-第一光刻胶层；
200-第一硬掩模层；
300-第二光刻胶层；
400-第二硬掩模层。
具体实施方式
传统的多尺寸栅极的制造方法包括以下步骤：
步骤s11：请参阅图1a，提供一硅衬底10，所述硅衬底10上依次形成有第一多晶硅层11、第一氧化层12、氮化硅层13、第二多晶硅层14、第一复合有机层阻挡层和图形化的第一光刻胶层，所述硅衬底10包括逻辑区i和器件区ii，图形化的所述第一光刻胶层在所述器件区ii具有第二图形，以图形化的所述第一光刻胶层为掩模，依次刻蚀所述第一复合有机层阻挡层和第二多晶硅层14，将第二图形复制至所述第二多晶硅层14中，以形成图形化的第二多晶硅层14，且图形化的所述第二多晶硅层14在所述器件区ii具有第二图形处具有开口a，且在所述逻辑区i暴露出所述第二多晶硅层14，其中，图形化的所述第一光刻胶使用浸润式光刻曝光系统曝光得到；
步骤s12：请参阅图1b，在所述第二多晶硅层14上形成第二氧化层20，所述第二氧化层20还覆盖了所述开口a的底部和侧壁；
步骤s13：请参阅图1c，依次刻蚀所述第二氧化层20和第二多晶硅层14，并保留所述开口a侧壁上的第二氧化层20，以构成了第二图形，并形成图形化的第二氧化层20；
步骤s14：请参阅图1d，在所述氮化硅层13上形成第二复合有机层阻挡层30，并在逻辑区i的第二复合有机层阻挡层30上形成图形化的第二光刻胶层40，所述第二复合有机层阻挡层30覆盖所述第二氧化层20，图形化的第二光刻胶层40在所述逻辑区i具有第一图形；
步骤s15：请参阅图1e，以图形化的第二光刻胶层40为掩模刻蚀所述第二复合有机层阻挡层30，将第一图形复制至所述第二复合有机层阻挡层30中，以形成图形化的第二复合有机层阻挡层30，同时暴露出所述第一图形，其中，图形化的所述第二光刻胶层40使用浸润式光刻曝光系统曝光得到；
步骤s16：请参阅图1f，在逻辑区i中，以图形化的第二光刻胶层40和第二复合有机层阻挡层30为掩模进一步刻蚀所述氮化硅层13，将所述第二图形复制至所述氮化硅层13中，在器件区ii，以所述第二氧化层20为掩模进一步刻蚀所述氮化硅层13，将所述第一图形复制至所述氮化硅层13中，以形成图形化的氮化硅层13，并暴露所述第一氧化层12，再去除所述第二氧化层20和第二复合有机层阻挡层30；以及
步骤s17：请参阅图1g，以图形化的氮化硅层13为掩模，进一步刻蚀所述第一氧化层12和第一多晶硅层11，并刻蚀停止在所述第一多晶硅层11中，将所述第一图形和第二图形复制至所述第一多晶硅层11中，以形成栅极图形，最终形成多尺寸栅极。
发明人研究发现，在上述的制造方法中，需要经过2次使用浸润式光刻曝光系统曝光工艺，其工艺成本较高。在步骤s16的逻辑区中，以图形化的第二光刻胶层和复合有机层阻挡层为掩模进一步的刻蚀来确定栅极关键尺寸(cd，criticaldimension)，由于其抗刻蚀能力较差，使得侧向的刻蚀速率很容易受到周围环境的影响，造成逻辑区栅极的关键尺寸波动较大，从而造成工艺稳定性较差。同时，在步骤s16的逻辑区中，以图形化的第二光刻胶层和复合有机层阻挡层为掩模进一步的刻蚀过程中，掩模材料为有机材料；器件区中以所述第二氧化层为掩模进一步的刻蚀，该过程掩模材料为氧化物，两个区域在整个刻蚀过程所产生的聚合物的材料完全不同，这些完全不一样的聚合物增加了图形精度传递(包括精确的尺寸和垂直的侧壁形貌)的困难程度，使得栅极图形的尺寸不够精确和/或栅极图形在垂直方向存在倾斜角，造成了整个工艺的工艺窗口很窄，工艺稳定性较差。
基于上述研究，本发明提供的一种多尺寸栅极及其制造方法，本发明的核心思想在于，在多尺寸栅极的制造方法中，在形成图形化的栅极膜层时，以图形化的第一硬掩模层和图形化的第二硬掩模层为掩模，同时对第一区和第二区进行刻蚀工艺，使得整个刻蚀过程产生的聚合物的材料完全相同，因此，这些聚合物没有对后续形成的栅极的形貌造成影响，降低了工艺难度，提高了工艺稳定性。
进一步的，在多尺寸栅极的制造方法中，第一硬掩模层和第二硬掩模层均通过ald原子层沉积工艺形成，该工艺可以提高第一硬掩模层和第二硬掩模层的均匀性，且在形成图形化的栅极膜层时，第一区以图形化的第一硬掩模层和图形化的第二硬掩模层为掩模进行刻蚀工艺，其中，所述第一硬掩模层和第二硬掩模层的材料相同，其降低了刻蚀工艺的难度，同时，在第一区后续形成的栅极关键尺寸较为稳定，从而提高了工艺品质。另外，图形化的第一光刻胶层通过浸润式光刻曝光系统曝光得到，图形化的第二光刻胶层通过利用krf光刻机使用双次光刻法得到，相较于现有技术中采用两次的浸润式光刻曝光系统曝光工艺相比，其工艺成本较低。
以下将对本发明的一种多尺寸栅极及其制造方法作进一步的详细描述。下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本实施例所提供的一种多尺寸栅极的制造方法。图2为本实施例的多尺寸栅极的制造方法的流程示意图。如图2所示，该制造方法包括以下步骤：
步骤s21：提供一基底，所述基底包括第一区和第二区，所述基底上形成有栅极膜层、硅材料层和图形化的第一光刻胶层，图形化的所述第一光刻胶层在第一区具有第一图形，在第二区具有第二图形，第一图形具有第一开口，第二图形具有第二开口；
步骤s22：以图形化的所述第一光刻胶层为掩模，刻蚀所述硅材料层，并将所述第一图形和第二图形复制至所述硅材料层中；
步骤s23：在所述基底上形成第一硬掩模层，所述第一硬掩模层覆盖了所述硅材料层的表面，以及所述第一开口和第二开口的侧壁，再刻蚀所述硅材料层表面上的所述第一硬掩模层，以形成图形化的第一硬掩模层；
步骤s24：在所述基底上形成图形化的第二光刻胶层，并以图形化的所述第二光刻胶层为掩模，刻蚀去除所述第二开口侧壁上的第一硬掩模层；
步骤s25：在所述基底上形成第二硬掩模层，所述第二硬掩模层覆盖了所述硅材料层的表面，以及所述第一开口和第二开口的侧壁，再刻蚀所述硅材料层表面上的所述第二硬掩模层，以形成图形化的第二硬掩模层；以及
步骤s26：以图形化的第一硬掩模层和图形化的第二硬掩模层为掩模，依次刻蚀所述硅材料层和栅极膜层，并停止在部分深度的所述栅极膜层中，以形成图形化的栅极膜层。
下面结合具体实施例和图3a-3j详细说明本发明的多尺寸栅极的制造方法。
如图3a所示，首先执行步骤s21，提供一基底100，所述基底100包括第一区i和第二区ii，所述基底100上形成有栅极膜层110、硅材料层130和图形化的第一光刻胶层150，图形化的所述第一光刻胶层150在第一区i具有第一图形，在第二区ii具有第二图形，第一图形具有第一开口a，第二图形具有第二开口b。所述基底100上还形成有初始硬掩模层120和复合有机层阻挡层140，所述初始硬掩模层120位于所述栅极膜层110、硅材料层130之间，所述复合有机层阻挡层140形成于所述硅材料层130和图形化的第一光刻胶层150之间。
本步骤具体包括以下步骤：
具体的，首先，提供一基底100，在所述基底100上依次形成栅极膜层110、初始硬掩模层120、硅材料层130和有机复合层140。在本实施例中，所述基底100为平面基底，所述基底100的材料为硅衬底、硅锗基底、碳化硅基底、绝缘体上硅(soi)基底、绝缘体上锗(goi)基底、玻璃基底或iii-v族化合物基底(例如氮化镓基底或砷化镓基底等)。在另一实施例中，所述基底包括衬底、以及位于衬底表面的鳍部，还可以包括：位于基底表面的隔离层，所述隔离层覆盖部分鳍部的侧壁，且所述隔离层的表面低于所述鳍部的顶部表面。后续形成的栅极膜覆盖于所述鳍部的顶部表面和侧壁表面，栅极膜还覆盖于隔离层表面。
所述基底100包括若干第一区i和若干第二区ii，所述第一区i例如是图形较为稀疏的逻辑区，所述第二区ii例如是图形较为密集的器件区，例如存储器的存储区等。所述栅极膜层110为后续形成栅极提供工艺基础；所述栅极膜层110的材料为多晶硅或掺杂的多晶硅；所述栅极膜层110采用化学气相沉积法、物理气相沉积法或原子层沉积法形成。所述基底100上还具有栅介质膜(图中未示出)，所述栅介质膜用于后续形成栅介质层；所述栅介质膜的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。所述初始硬掩模层120和硅材料层130为后续形成栅极图形层提供工艺基础。所述初始硬掩模层120的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、碳氮氧化硅或无定形碳中的一种或组合；所述硅材料层130的材料为单晶硅、多晶硅或非晶硅。在本实施例中，所述初始硬掩模层120包括依次形成于栅极膜层110上的氧化硅层和氮化硅层；所述硅材料层130的材料为多晶硅。所述氧化硅层的厚度为
接着，在所述有机复合层140上形成第一光刻胶层150，并使用浸润式光刻曝光系统曝光所述第一光刻胶层150，以形成图形化的第一光刻胶层150。图形化的所述第一光刻胶层150在第一区i具有第一图形，在第二区ii具有第二图形，第一图形具有第一开口a，第二图形具有第二开口b。
其中，所述第一光刻胶层150的厚度为
如图3b所示，接着执行步骤s22，以图形化的所述第一光刻胶层150为掩模，依次刻蚀所述复合有机层阻挡层140和硅材料层130，并将所述第一图形和第二图形复制至所述硅材料层130中。
在本步骤中，图形化的所述硅材料层130暴露出了第一开口a和第二开口b正下方的所述初始硬掩模层120。
接着，通过灰化方式和清洗工艺去除剩余的有机复合层140。
如图3c和图3d所示，接着执行步骤s23，在所述基底100上形成第一硬掩模层200，所述第一硬掩模层200覆盖了所述硅材料层130的表面，以及所述第一开口a和第二开口b的侧壁，再刻蚀所述硅材料层130的表面上的所述第一硬掩模层200，以形成图形化的第一硬掩模层200。
本步骤具体包括以下步骤：
如图3c所示，首先，采用ald(atomiclayerdeposition)原子层沉积工艺在所述基底100上沉积均匀厚度的第一硬掩模层200，即形成的第一硬掩模层200在不同位置上的膜厚偏差较小，例如是小于3％，该工艺可以提高第一硬掩模层200的均匀性，使得后续形成的栅极关键尺寸较为稳定。可知此时，所述第一硬掩模层200不仅覆盖了所述硅材料层130的上表面，还覆盖了所述开口a和第二开口b的侧壁和底部。其中，所述第一硬掩模层200的材料例如是包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、碳氮氧化硅或无定形碳中的一种或组合。所述第一硬掩模层200的厚度为16nm-20nm。
如图3d所示，接着，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硅材料层130表面上的所述第一硬掩模层200，以形成图形化的第一硬掩模层200。
在本步骤中，刻蚀所述硅材料层130表面上的所述第一硬掩模层200，并暴露出所述第一硬掩模层200所覆盖了的硅材料层130表面，还暴露出所述第一开口a和第二开口b槽底的所述初始硬掩模层120，保留了所述第一开口a和第二开口b侧壁上的部分高度的所述第一硬掩模层200。
如图3e和图3f所示，接着执行步骤s24，在所述基底100上形成图形化的第二光刻胶层300，并以图形化的所述第二光刻胶层300为掩模刻蚀所述第二开口b侧壁上的第一硬掩模层200，并保留所述第二区ii的硅材料层130。
本步骤具体包括：
首先，如图3e所示，在所述基底100上形成第二光刻胶层300，所述第二光刻胶层300为krf光刻胶，所述第二光刻胶层300的厚度为
接着，例如是利用krf光刻机使用双次光刻法对所述第二光刻胶层300进行光刻，以形成图形化的第二光刻胶层300，可知，与现有技术中采用浸润式光刻曝光系统曝光工艺相比，其工艺成本较低。此时，图形化的第二光刻胶层300暴露出所述第二区ii，覆盖了所述第一区i。
接着，如图3f所示，以图形化的所述第二光刻胶层300为掩模，例如是使用dhf溶液湿法刻蚀所述第二区ii的第一硬掩模层200，以将第二区ii中第二开口b侧壁上的第一硬掩模层200去除。由于dhf溶液对硅材料层130与初始硬掩模层120几乎没有消耗，第二开口b的形貌几乎没有受到影响。此时，第二区ii的第一硬掩模层200被去除，保留了第一区i的第一硬掩模层200。
接着，通过灰化方式和清洗工艺去除剩余所述第二光刻胶层300。
如图3g和图3h所示，接着执行步骤s25，在所述基底100上形成第二硬掩模层400，所述第二硬掩模层400覆盖了所述硅材料层130的表面，以及所述第一开口a和第二开口b的侧壁，再刻蚀所述硅材料层130表面上的所述第二硬掩模层400，以形成图形化的第二硬掩模层400。
本步骤中，如图3g所示，首先，采用ald(atomiclayerdeposition)原子层沉积工艺在所述基底100上沉积均匀厚度的第二硬掩模层400，该工艺可以提高第二硬掩模层400的均匀性，进一步使得后续形成的栅极关键尺寸较为稳定。可知此时，所述第二硬掩模层400不仅覆盖了所述硅材料层130的上表面，还覆盖了所述开口a和第二开口b的侧壁和底部。其中，所述第二硬掩模层400的材料例如是包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、碳氮氧化硅或无定形碳中的一种或组合。所述第二硬掩模层400的厚度为16nm-20nm。优选的，所述第一硬掩模层200和第二硬掩模层400的厚度相同，使得在所述开口a侧壁上的第一硬掩模层200和第二硬掩模层400的总厚度是所述第二开口b的侧壁上的第二硬掩模层400厚度的2倍，从而在所述开口a侧壁下方形成的栅极线宽是第二开口b侧壁下方形成的栅极线宽的2倍。所述第一硬掩模层200和第二硬掩模层400的材料相同，例如均是氧化硅或氮氧化硅。
接着，如图3h所示，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硅材料层130表面上的所述第二硬掩模层400，以形成图形化的第二硬掩模层400。
在本步骤中，刻蚀所述硅材料层130表面上的所述第二硬掩模层400，并暴露出所述第二硬掩模层400所覆盖了的硅材料层130表面，还暴露出所述第一开口a和第二开口b槽底的所述初始硬掩模层120，保留了所述第一开口a侧壁上的部分高度的所述第一硬掩模层200和第二硬掩模层400，以及所述第二开口b侧壁上的部分高度的所述第二硬掩模层400。
如图3i和图3j所示，接着执行步骤s26，以图形化的所述第一硬掩模层200和图形化的第二硬掩模层400为掩模，刻蚀所述硅材料层130、初始硬掩模层120和栅极膜层110，并停止在部分深度的所述栅极膜层中，以形成图形化的栅极膜层。可知，该步骤由于所述第一硬掩模层200和第二硬掩模层400均为硅材料，这个刻蚀过程中产生的聚合物的材料相同，因此，这些聚合物没有对后续形成的栅极的形貌造成影响，降低了工艺难度，提高了工艺稳定性。
在本步骤中，在所述第一区i，以图形化的所述第一硬掩模层200和图形化的所述第二硬掩模层400为掩模，刻蚀所述硅材料层130、初始硬掩模层120和栅极膜层110；在所述第二区ii，以图形化的所述第二硬掩模层400为掩模，刻蚀所述硅材料层130、初始硬掩模层120和栅极膜层110。
本步骤具体包括：如图3i所示，首先，刻蚀去除所述硅材料层130；如图3j所示，接着，以所述第一硬掩模层200和第二硬掩模层400为掩模，刻蚀所述初始硬掩模层120和栅极膜层110，并停止在部分深度的所述栅极膜层中，以形成图形化的栅极膜层。
本实施例还提供了一种多尺寸栅极，采用上述制造方法制备而成。
综上所述，本发明提供的一种多尺寸栅极及其制造方法，在多尺寸栅极的制造方法中包括以下步骤：提供一基底，所述基底包括第一区和第二区，所述基底上形成有栅极膜层、硅材料层和图形化的第一光刻胶层，图形化的所述第一光刻胶层在第一区具有第一图形，在第二区具有第二图形，第一图形具有第一开口，第二图形具有第二开口；以图形化的所述第一光刻胶层为掩模，刻蚀所述硅材料层，并将所述第一图形和第二图形复制至所述硅材料层中；在所述基底上形成第一硬掩模层，所述第一硬掩模层覆盖了所述硅材料层的表面，以及所述第一开口和第二开口的侧壁，再刻蚀所述硅材料层表面上的所述第一硬掩模层，以形成图形化的第一硬掩模层；在所述基底上形成图形化的第二光刻胶层，并以图形化的所述第二光刻胶层为掩模，刻蚀去除所述第二开口侧壁上的第一硬掩模层；在所述基底上形成第二硬掩模层，所述第二硬掩模层覆盖了所述硅材料层的表面，以及所述第一开口和第二开口的侧壁，再刻蚀所述硅材料层表面上的所述第二硬掩模层，以形成图形化的第二硬掩模层；以及以图形化的第一硬掩模层和图形化的第二硬掩模层为掩模，依次刻蚀所述硅材料层和栅极膜层，并停止在部分深度的所述栅极膜层中，以形成图形化的栅极膜层。本发明通过在形成图形化的栅极膜层时，以图形化的第一硬掩模层和图形化的第二硬掩模层为掩模，同时对第一区和第二区进行刻蚀工艺，使得整个刻蚀过程产生的聚合物的材料完全相同，因此，这些聚合物没有对后续形成的栅极的形貌造成影响，降低了工艺难度，提高了工艺稳定性。
进一步的，在多尺寸栅极的制造方法中，第一硬掩模层和第二硬掩模层均通过ald原子层沉积工艺形成，该工艺可以提高第一硬掩模层和第二硬掩模层的均匀性，且在形成图形化的栅极膜层时，第一区以图形化的第一硬掩模层和图形化的第二硬掩模层为掩模进行刻蚀工艺，其中，所述第一硬掩模层和第二硬掩模层的材料相同，其降低了刻蚀工艺的难度，同时，在第一区后续形成的栅极关键尺寸较为稳定，从而提高了工艺品质。另外，图形化的第一光刻胶层通过浸润式光刻曝光系统曝光得到，图形化的第二光刻胶层通过利用krf光刻机使用双次光刻法得到，相较于现有技术中采用两次的浸润式光刻曝光系统曝光工艺相比，其工艺成本较低。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”等的描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
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