0、A10、HfZr0、HfZr0N、HfLaO, HfS1N, HfS1, LaS1,AlS1, HfTaO, HfT1, (Ba, Sr) T13 (BST)、Al2O3' Si3N4、氮氧化物或者其他適合的材料?？梢圆捎肅VD、ALD或者PVD等適合的工藝形成高K介電層。高K介電層的厚度范圍為10埃至30埃。
[0076]在高K介電層404上形成覆蓋層405，覆蓋層405的材料可以為L(zhǎng)a2O3、AL2O3、Ga2O3、Ir^O^MoO'Pt'RiuTaCNOUrJaC^Mo^WNJiA x或者其他適合的薄膜層。可以采用CVD、ALD或者PVD等適合的工藝形成覆蓋層。覆蓋層的厚度范圍為5埃至20埃。在覆蓋層405上沉積形成阻擋層406，阻擋層的材料可以選擇為但不限于TaN、Ta、TaAl或者其他適合的薄膜層?？梢圆捎肅VD、ALD或者PVD等適合的工藝形成阻擋層。阻擋層的厚度范圍為5埃至20埃。在阻擋層406上形成P型功函數(shù)金屬層407，P型功函數(shù)金屬層為PMOS功函數(shù)金屬可調(diào)層，P型功函數(shù)金屬層(PWF)的材料可以選擇為但不限于TixN1 x，，TaC，MoN，TaN或者其他適合的薄膜層。可以采用CVD、ALD或者PVD等適合的工藝形成P型功函數(shù)金屬層。P型功函數(shù)金屬層的厚度范圍為10埃至580埃。
[0077]接著，在P型功函數(shù)金屬層407上沉積形成犧牲層408，所述犧牲層408的材料可以選底部抗反射涂層，形成的底部抗反射涂層填充完剩余的金屬柵極溝槽，底部抗反射涂層408覆蓋半導(dǎo)體襯底400。底部抗反射涂層有兩種涂層材料:有機(jī)抗反射涂層(Organic)，在石圭片表面旋涂，依靠有機(jī)層直接接收掉入射光線；無(wú)機(jī)抗反射涂層(Inorganic),在娃片表面利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)形成。一般材料為:TiN或SiN。通過(guò)特定波長(zhǎng)相位相消而起作用，最重要的參數(shù)有:材料折射率、薄膜厚度等。
[0078]如圖4B所示，執(zhí)行回刻蝕工藝去除部分的位于NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域中的金屬溝槽頂部附近的P型功函數(shù)金屬407和底部抗反射涂層408以露出部分的阻擋層406，以形成溝槽409?；乜涛g工藝可以采用濕法刻蝕或者干法刻蝕。所述刻蝕工藝具有P型功函數(shù)金屬層407對(duì)低于阻擋層406的高刻蝕選擇比。
[0079]在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，可以采用干法刻蝕執(zhí)行回刻蝕工藝，干法蝕刻工藝包括但不限于:反應(yīng)離子蝕刻(RIE)、離子束蝕刻、等離子體蝕刻或者激光切割。例如采用等離子體刻蝕，刻蝕氣體可以采用基于氧氣(02-based)的氣體。具體的，采用較低的射頻能量并能產(chǎn)生低壓和高密度的等離子體氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)干法刻蝕。作為一個(gè)實(shí)例，采用等離子體刻蝕工藝，采用的刻蝕氣體為基于氧氣(02-based)的氣體，刻蝕氣體的流量范圍可為50立方厘米/分鐘(sccm)?150立方厘米/分鐘(sccm),反應(yīng)室內(nèi)壓力可為5毫托(mTorr)?20毫托(mTorr)。其中，干法刻蝕的刻蝕氣體還可以是溴化氫氣體、四氟化碳?xì)怏w或者三氟化氮?dú)怏w。需要說(shuō)明的是上述蝕刻方法僅僅是示例性的，并不局限與該方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以選用其他常用的方法。
[0080]如圖4C所示，在阻擋層406，溝槽409的底部以及側(cè)壁上形成底部抗反射涂層410和圖案化的光刻膠層411，圖案化的光刻膠層411露出NMOS區(qū)域覆蓋PMOS區(qū)域。將底部抗反射涂層410涂覆在光刻膠411的底部來(lái)減少底部光的反射。
[0081]如圖4D所示，根據(jù)圖案化的光刻膠層411刻蝕去除NMOS區(qū)域中的底部抗反射涂層408、底部抗反射涂層410和PMOS功函數(shù)金屬層407，以露出阻擋層406。去除NMOS區(qū)域中的PMOS功函數(shù)金屬層407以露出阻擋層406的刻蝕工藝可以采用濕法刻蝕或者干法刻蝕，所述刻蝕工藝具有P型功函數(shù)金屬層407對(duì)低于阻擋層406的高刻蝕選擇比。
[0082]在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，以所述被圖形化的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕工藝，在通入氯化硼和氯氣的刻蝕條件下，對(duì)底部抗反射涂層和PMOS功函數(shù)金屬層進(jìn)行刻蝕，反應(yīng)室內(nèi)壓力可為5?20毫托(mTorr);功率:300-800ff ;時(shí)間:5_15s ;所述氯化硼和氯氣的流量范圍可為O?150立方厘米/分鐘(sccm)和50?200立方厘米/分鐘(sccm)。需要說(shuō)明的是上述蝕刻方法僅僅是示例性的，并不局限與該方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以選用其他常用的方法。
[0083]然后，去除底部抗反射涂層和圖案化的光刻膠層，具體的，去除半導(dǎo)體襯底400上的剩余的底部抗反射涂層408、底部抗反射涂層410和圖案化的光刻膠層411，以露出NMOS區(qū)域中的阻擋層406，露出PMOS區(qū)域中的阻擋層406和P型功函數(shù)金屬層407。
[0084]其中，在本發(fā)明的實(shí)施例中，底部抗反射涂層408具有良好的間隙填充能力并且可以選采用干法刻蝕和濕法刻蝕工藝去除底部抗反射涂層408，這樣很容易去除掉底部抗反射涂層208。
[0085]如圖4E所示，在PMOS區(qū)域中的阻擋層406和P型功函數(shù)金屬層407上，以及NMOS區(qū)域中的阻擋層406上依次沉積形成N型功函數(shù)金屬層412和金屬電極層413，NMOS功函數(shù)金屬層412和金屬電極層413覆蓋半導(dǎo)體襯底。N型功函數(shù)金屬層(NWF)為NMOS功函數(shù)金屬可調(diào)層，N型功函數(shù)金屬層的材料可以選擇為但不限于TaC、T1、Al、TixAl1 x或者其他適合的薄膜層。可以采用CVD、ALD或者PVD等適合的工藝形成N型功函數(shù)金屬層。N型功函數(shù)金屬層的厚度范圍為10埃至80埃。金屬電極層的材料可以選擇為但不限于Al、W或者其他適合的薄膜層，金屬電極層的材料可以選W?？梢圆捎肅VD、ALD或者PVD等適合的工藝形成金屬電極層。在采用上述工藝形成金屬電極層的過(guò)程中沒(méi)有空洞的形成。在半導(dǎo)體襯底400中NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)疊層。
[0086]接著，如圖4F所示，執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝或者回刻蝕工藝以平坦化NMOS器件和PMOS器件，去除位于層間介電層402上的高K介電層404、覆蓋層405、阻擋層406、N型功函數(shù)金屬層和金屬電極層，在一個(gè)示例中，采用CMP工藝去除多余的高K介電層404、覆蓋層405、阻擋層406、N型功函數(shù)金屬層和金屬電極層以露出層間介電層，并且使NMOS區(qū)域中的金屬柵極層的頂部、PMOS區(qū)域中的金屬電極層的頂部、柵極間隙壁和層間介電層的頂部齊平，以在NMOS區(qū)域中形成金屬柵極414A，在PMOS區(qū)域中形成金屬柵極414B。
[0087]之后，采用回刻蝕工藝去除部分NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域中的金屬柵極414A、414B，具體的，刻蝕去除金屬柵極414A、414B中的金屬電極層和側(cè)壁金屬層露出高K介電層404,以形成溝槽415A、415B。所述工藝具有P型功函數(shù)金屬層407、阻擋層406、覆蓋層405對(duì)低于高K介電層404的高選擇比，但是，所述工藝具有P型功函數(shù)金屬層407，覆蓋層405和阻擋層206三者之間的低選擇比。在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，采用干法刻蝕或者濕法刻蝕回刻蝕去除部分的金屬柵極414A、414B中，以露出高K介電層404。其中，金屬柵極414A包括阻擋層、覆蓋層、P型功函數(shù)金屬層、N型功函數(shù)金屬層和金屬電極層；金屬柵極414B包括阻擋層、覆蓋層、N型功函數(shù)金屬層和金屬電極層。
[0088]如圖4G所示，在半導(dǎo)體襯底400上沉積形成犧牲層416，所述犧牲層416的材料可以選為底部抗反射涂層，犧牲層416填充溝槽415A、415B，且覆蓋高K介電層404、柵極間隙壁403和層間介電層402。底部抗反射涂層有兩種涂層材料:有機(jī)抗反射涂層(Organic)，在石圭片表面旋涂，依靠有機(jī)層直接接收掉入射光線；無(wú)機(jī)抗反射涂層(Inorganic),在娃片表面利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)形成。一般材料為:TiN或SiN。通過(guò)特定波長(zhǎng)相位相消而起作用，最重要的參數(shù)有:材料折射率、薄膜厚度等。
[0089]如圖4H所示，回刻蝕去除位于層間介電層402上的犧牲層416，以露出層間介電層402，同時(shí)，回刻蝕去除大部分位于溝槽415A、415B中的犧牲層416，以在溝槽415A、415B中形成剩余的犧牲層416’。在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，采用干法刻蝕工藝執(zhí)行所述回刻蝕步驟。剩余的犧牲層416’的頂部低于層間介電層402、高K介電層404、柵極間隙壁403的頂部。
[0090]如圖41所示，接著，采用干法刻蝕或者濕法刻蝕或者干-濕混合的刻蝕方法刻蝕去除部分的高K介電層404和柵極間隙壁403，以使刻蝕后剩余的高K介