本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。

背景技術(shù)：

隨著集成電路(簡(jiǎn)稱(chēng)IC)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是進(jìn)入亞微特征尺寸領(lǐng)域后，傳統(tǒng)集成電路尺寸不斷縮小，而如MOS晶體管中溝道長(zhǎng)度和柵氧化物(一般為SiO₂)厚度按比例縮小后，加劇了多晶硅的損耗、高的柵電阻，以及摻雜物(例如硼)滲透到器件的溝道區(qū)域而引起柵極漏電流增加等缺陷。為此，高K柵介電層與金屬柵電極的柵極疊層結(jié)構(gòu)被引入到MOS晶體管中。

為了提高晶體管的性能，NMOS和PMOS一般采用不同的功函數(shù)調(diào)節(jié)材料，現(xiàn)有具有不同的功函數(shù)調(diào)節(jié)層的NMOS和PMOS晶體管的集成制作工藝為：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域和第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成有若干第一偽柵和第二偽柵；形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、第一偽柵和第二偽柵表面的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的表面與第一偽柵和第二偽柵的頂部表面齊平；去除所述第一偽柵形成第一凹槽，去除所述第二偽柵形成第二凹槽；在所述第一凹槽、第二凹槽和介質(zhì)層的表面形成第一金屬層，所述第一金屬層作為功函數(shù)調(diào)節(jié)層，在所述第一金屬層的表面形成的第二金屬層，所述第二金屬層作為功函數(shù)調(diào)節(jié)層；形成覆蓋所述第二區(qū)域的第二金屬層表面的掩膜層；以所述掩膜層為掩膜，刻蝕去除第一區(qū)域的第二金屬層，暴露出第一金屬層的表面；去除所述掩膜層，在第一區(qū)域的第一金屬層上形成NMOS晶體管的第一金屬柵電極，第一金屬柵電極填充第一凹槽，在第二區(qū)域的第二金屬層上形成PMOS晶體管的第二金屬柵電極，第二金屬柵電極填充第二凹槽。

但是現(xiàn)有的NMOS和PMOS集成工藝形成的NMOS晶體管的性能仍有待提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是怎樣防止NMOS和PMOS集成工藝對(duì)金屬層的刻蝕損傷。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包括NMOS區(qū)和PMOS區(qū)，PMOS區(qū)的半導(dǎo)體襯底上具有若干第一偽柵，NMOS區(qū)的半導(dǎo)體襯底上具有若干第二偽柵，第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上具有若干第三偽柵，所述第一偽柵和第二偽柵的密度大于第三偽柵的密度，所述第一偽柵、第二偽柵以及第三偽柵與半導(dǎo)體襯底之間具有高K介質(zhì)層；形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、第一偽柵、第二偽柵和第三偽柵的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的表面與第一偽柵、第二偽柵和第三偽柵的頂部表面齊平；去除所述第一偽柵、第二偽柵和第三偽柵，形成第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽；在所述高K介質(zhì)層上以及第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽的側(cè)壁表面上形成第一金屬層；在所述第一金屬層上形成第二金屬層；在第二金屬層上形成無(wú)機(jī)填充層，無(wú)機(jī)填充層填充滿第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，且第二區(qū)域的無(wú)機(jī)填充層的厚度大于第一區(qū)域的無(wú)機(jī)填充層的厚度；在所述無(wú)機(jī)填充層上形成可回流的有機(jī)涂層，第二區(qū)域的可回流的有機(jī)涂層的厚度小于第一區(qū)域的可回流的有機(jī)涂層的厚度；在所述可回流的有機(jī)涂層上形成圖形化的光刻膠層，所述圖形化的光刻膠層暴露出第二區(qū)域和第一區(qū)域內(nèi)NMOS區(qū)的可回流的有機(jī)涂層表面；刻蝕去除第二區(qū)域和第一區(qū)域內(nèi)NMOS區(qū)上的可回流的有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)填充層和第二金屬層，暴露出第一金屬層的表面。

可選的，所述無(wú)機(jī)填充層中包括硅元素。

可選的，所述無(wú)機(jī)填充層的形成工藝為旋涂。

可選的，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域無(wú)機(jī)填充層的厚度差異為400～600埃。

可選的，所述可回流的有機(jī)涂層的形成過(guò)程為：采用旋涂工藝在無(wú)機(jī)填充層上形成可回流的抗反射材料層；在第一溫度下對(duì)所述可回流的抗反射材料層進(jìn)行第一熱處理；第一熱處理后，在第二溫度下對(duì)所述可回流的抗反射材料層進(jìn)行第二熱處理，形成可回流的有機(jī)涂層，第二溫度大于第一溫度。

可選的，所述第一溫度高于有機(jī)涂層材料的玻璃化溫度且低于交聯(lián)化溫 度，所述第二溫度高于可回流的有機(jī)涂層材料的交聯(lián)溫度。

可選的，所述第一溫度為50～160攝氏度，第一熱處理的時(shí)間為1min-30min。

可選的，所述第二溫度為180～350攝氏度，第二熱處理的時(shí)間為1min-30min。

可選的，所述無(wú)機(jī)填充層和可回流的有機(jī)涂層的總厚度為500～3000埃。

可選的，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域的無(wú)機(jī)填充層和可回流的有機(jī)涂層的總厚度差異值小于100埃。

可選的，所述第一金屬層與第二金屬層的材料不相同。

可選的，所述第一金屬層的材料為T(mén)i、Ta、TiN、TaN、TiAl、TaC、TaSiN、TiAlN中的一種或幾種。

可選的，所述第二金屬層的材料為T(mén)i、Ta、TiN、TaN、TiAl、TaC、TaSiN、TiAlN中的一種或幾種。

可選的，還包括步驟：去除剩余的可回流的有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)填充層，暴露出PMOS區(qū)上的第二金屬層表面；在PMOS區(qū)上的第二金屬層上形成第一金屬柵電極，第一金屬柵電極填充第一凹槽，在NMOS區(qū)上的第一金屬層上形成第二金屬柵電極，第二金屬柵電極填充第二凹槽，在第二區(qū)域上的第一金屬層上形成第三金屬柵電極，第三金屬柵電極填充滿第三凹槽。

可選的，刻蝕去除第二區(qū)域和NMOS區(qū)上的可回流的有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)填充層和第二金屬層的步驟包括第一刻蝕步驟、第二刻蝕步驟和第三刻蝕步驟，進(jìn)行第一刻蝕步驟，刻蝕去除第二區(qū)域和NMOS區(qū)上的可回流的有機(jī)涂層和部分無(wú)機(jī)填充層；進(jìn)行第二刻蝕步驟，去除第二區(qū)域和NMOS區(qū)上剩余的無(wú)機(jī)填充層，暴露出第二區(qū)域和NMOS區(qū)上的第二金屬層表面；進(jìn)行第三刻蝕步驟，刻蝕去除第二區(qū)域和NMOS區(qū)上的第二金屬層，暴露出第二區(qū)域和NMOS區(qū)上的第一金屬層表面。

可選的，進(jìn)行第一刻蝕步驟后，第二區(qū)域和NMOS區(qū)上剩余的無(wú)機(jī)填充層的厚度≤50埃。

可選的，第一刻蝕步驟為等離子刻蝕工藝，所述等離子刻蝕工藝采用的氣體為碳氟化合物氣體和氧氣。

可選的，第二刻蝕步驟為等離子刻蝕工藝，所述等離子刻蝕工藝采用的氣體為碳氟化合物氣體和氧氣。

可選的，所述第三刻蝕步驟為濕法刻蝕。

可選的，所述濕法刻蝕采用的刻蝕溶液為鹽酸、雙氧水和水的混合溶液。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，在第二金屬層上形成無(wú)機(jī)填充層，無(wú)機(jī)填充層填充滿第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，且第二區(qū)域的無(wú)機(jī)填充層的厚度大于第一區(qū)域的無(wú)機(jī)填充層的厚度；在所述無(wú)機(jī)填充層上形成可回流的有機(jī)涂層，第二區(qū)域的可回流的有機(jī)涂層的厚度小于第一區(qū)域的可回流的有機(jī)涂層的厚度；在所述可回流的有機(jī)涂層上形成圖形化的光刻膠層，所述圖形化的光刻膠層暴露出第二區(qū)域和NMOS區(qū)的可回流的有機(jī)涂層表面；刻蝕去除第二區(qū)域和NMOS區(qū)上的可回流的有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)填充層和第二金屬層，暴露出第一金屬層的表面。在無(wú)機(jī)填充層上形成所述可回流的有機(jī)涂層，一方面可回流的有機(jī)涂層作為后續(xù)對(duì)光刻膠層進(jìn)行曝光工藝時(shí)的有機(jī)涂層；另一方面，所述可回流的有機(jī)涂層用于消除無(wú)機(jī)填充層的第一區(qū)域和第二區(qū)域上的厚度差異，使得無(wú)機(jī)填充層和可回流的有機(jī)涂層構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)具有平坦的表面，即使得第一區(qū)域和第二區(qū)域上的第二金屬層表面上的由無(wú)機(jī)填充層和可回流的有機(jī)涂層構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)的厚度相等或厚度差異很小，在刻蝕去除第二區(qū)域和NMOS區(qū)上的可回流的有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)填充層和第二金屬層時(shí)，第二區(qū)域和NMOS區(qū)上待刻蝕層的厚度相等或厚度差異很小，因而刻蝕過(guò)程不會(huì)對(duì)第二區(qū)域或NMOS區(qū)上的第一金屬層產(chǎn)生刻蝕損傷，使得第三刻蝕步驟后暴露的第二區(qū)域或NMOS區(qū)上的第一金屬層的厚度保持一致。

進(jìn)一步，所述第一溫度為50～160攝氏度，第一熱處理的時(shí)間為1min-30min，所述第二溫度為180～350攝氏度，第二熱處理的時(shí)間為1min-30min，使得形成的可回流的有機(jī)涂層消除無(wú)機(jī)填充層的第一區(qū)域和第二區(qū)域上的厚度差異的效果較好。

附圖說(shuō)明

圖1～圖11為本發(fā)明一實(shí)施例半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如背景技術(shù)所言，現(xiàn)有的NMOS和PMOS集成制作工藝形成的NMOS晶體管的性能仍有待提升。

研究發(fā)現(xiàn)，NMOS和PMOS集成工藝制作工藝中，掩膜層一般采用光刻膠材料，但是由于第一凹槽和第二凹槽的存在，為了使得掩膜層的具有平坦的表面，提高光刻工藝的精度，需要在形成光刻膠掩膜層之前，在所述半導(dǎo)體襯底上形成填充層，填充層的形成工藝為旋涂工藝，然后在填充層表面形成光刻膠掩膜層，接著采用曝光顯影工藝圖形化所述光刻膠掩膜層，在光刻膠掩膜層中形成暴露出第一區(qū)域上的填充層的開(kāi)口，接著沿開(kāi)口刻蝕填充層暴露出第一區(qū)域上的第二金屬層，然后去除第一區(qū)域上的第二金屬層，暴露出第一金屬層。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，由于半導(dǎo)體襯底上的若干晶體管的密度分布存在差異，即相應(yīng)的第一區(qū)域和第二區(qū)域上若干第一凹槽和第二凹槽的密度分布存在差異，以若干第一凹槽的分布為例，包括第一凹槽密區(qū)(單位面積內(nèi)的第一凹槽數(shù)量相對(duì)較多)和第一凹槽疏區(qū)(單位面積內(nèi)的第一凹槽數(shù)量相對(duì)較少)，在形成填充層時(shí)，第一凹槽密區(qū)的第一凹槽數(shù)量大于第一凹槽疏區(qū)的第一凹槽的數(shù)量，填充層在填充第一凹槽密區(qū)的第一凹槽時(shí)的消耗量更大，使得第一凹槽密區(qū)的填充層的厚度會(huì)相對(duì)小于第一凹槽疏區(qū)的填充層的厚度，在以光刻膠掩膜層刻蝕第一區(qū)域上的填充層時(shí)，由于第一凹槽密區(qū)中的填充層厚度較薄，會(huì)先被刻蝕去除從而暴露出第一凹槽內(nèi)的第二金屬層，而隨著對(duì)第一凹槽疏區(qū)中的填充層的繼續(xù)刻蝕，第一凹槽密區(qū)中的第二金屬層會(huì)被過(guò)刻蝕，使得第一凹槽密度中的第二金屬層的厚度會(huì)變薄，后續(xù)在去除第一凹槽疏區(qū)和第一凹槽密區(qū)中的第二金屬層，相應(yīng)的第一凹槽密區(qū)中的第二金屬層會(huì)被先去除，使，在繼續(xù)去除第一凹槽疏區(qū)中的第二金屬層時(shí)，第一凹槽密區(qū)中的第一金屬層會(huì)被過(guò)刻蝕，即在去除第二金屬層后，第一凹槽密區(qū)中的第一金屬層的厚度會(huì)小于第一凹槽疏區(qū)中的第一金屬層的厚度，從而影響后續(xù)形成的晶體管的性能。

為此，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，在晶體管的形成過(guò)程中防止疏區(qū)和密區(qū)的金屬層的刻蝕損傷。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。

圖1～圖11為本發(fā)明一實(shí)施例半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。

參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200包括第一區(qū)域11和第二區(qū)域12，所述第一區(qū)域11包括NMOS區(qū)21和PMOS區(qū)22，PMOS區(qū)22的半導(dǎo)體襯底200上具有若干第一偽柵203，NMOS區(qū)21的半導(dǎo)體襯底200上具有若干第二偽柵204，第二區(qū)域12的半導(dǎo)體襯底200上具有若干第三偽柵205，所述第一偽柵203和第二偽柵204的密度大于第三偽柵205的密度。

所述半導(dǎo)體襯底200的材料為硅(Si)、鍺(Ge)、或硅鍺(GeSi)、碳化硅(SiC)；也可以是絕緣體上硅(SOI)，絕緣體上鍺(GOI)；或者還可以為其它的材料，例如砷化鎵等Ⅲ-Ⅴ族化合物。所述半導(dǎo)體襯底200還可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求注入一定的摻雜離子以改變電學(xué)參數(shù)。

所述半導(dǎo)體襯底200包括第一區(qū)域11和第二區(qū)域12，第一區(qū)域?yàn)閭螙琶芏容^大的區(qū)域，第二區(qū)域?yàn)閭螙琶芏容^小的區(qū)域，偽柵密度為單位面積內(nèi)偽柵的數(shù)量，本實(shí)施例中，第一偽柵和第二偽柵的密度為單位面積內(nèi)第一偽柵和第二偽柵的數(shù)量，第三偽柵的密度為單位面積內(nèi)第三偽柵的數(shù)量。

半導(dǎo)體襯底200上第一區(qū)域11和第二區(qū)域12的數(shù)量可以為1個(gè)或多個(gè)(≥2個(gè))，本實(shí)施例中，以一個(gè)第一區(qū)域11和一個(gè)第二區(qū)域12作為示例。

所述第二區(qū)域12包括NMOS區(qū)21和PMOS區(qū)22，NMOS區(qū)21上后續(xù)形成NMOS晶體管，PMOS區(qū)22上后續(xù)形成PMOS晶體管。所述NMOS區(qū)21和PMOS區(qū)22的數(shù)量可以為1個(gè)或多個(gè)(≥2個(gè))，本實(shí)施例中，以一個(gè)NMOS區(qū)21和一個(gè)PMOS區(qū)22作為示例。

在所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)還形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201用于隔離相鄰的有源區(qū)，防止不同有源區(qū)上形成的晶體管之間電學(xué)連接，本實(shí)施例中，所述NMOS區(qū)21和PMOS區(qū)22之間可以形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述第一區(qū)域11和第二區(qū)域12之間也可以形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。

所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201可以單層或多層(≥2層)堆疊結(jié)構(gòu)。在一實(shí)施例中，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201為單層結(jié)構(gòu)時(shí)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201的材料可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅其中的一種或幾種。在一實(shí)施例中，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)為雙層堆疊結(jié)構(gòu)，包括襯墊氧化層和位于襯墊氧化層上的填充層。

所述第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205作為后續(xù)形成金屬柵電極時(shí)的犧牲層，所述第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205的材料為多晶硅或無(wú)定形碳或其他合適的材料，第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205的形成過(guò)程為：在所述半導(dǎo)體襯底200上形成偽柵材料層；在所述偽柵材料層上形成圖形化的光刻膠層；以所述圖形化的光刻膠層為掩膜刻蝕所述偽柵材料層，在所述半導(dǎo)體襯底200上形成第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205。

本實(shí)施例中，所述第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205與半導(dǎo)體襯底200之間還形成有高K介質(zhì)層209。

所述高K介質(zhì)層209的介電常數(shù)K≥3.5，在一實(shí)施例中，所述高K柵介質(zhì)層209的材料可以為HfO₂、TiO₂、HfZrO、HfSiNO、Ta₂O₅、ZrO₂、ZrSiO₂、Al₂O₃、SrTiO₃或BaSrTiO，或者其他合適的高K介質(zhì)材料。

在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可以在后續(xù)去除第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205形成第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽時(shí)，在所述第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽的側(cè)壁和底部表面形成高K介質(zhì)層。

本實(shí)施例中，所述第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205的尺寸相同。在其他實(shí)施例中，所述第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205的尺寸可以不同。

在一實(shí)施例中，第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205和半導(dǎo)體襯 底200之間還可以形成氧化硅層。

所述第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205的兩側(cè)側(cè)壁上還形成有側(cè)墻，所述側(cè)墻可以為單層或多層(≥2層)堆疊結(jié)構(gòu)。

在一實(shí)施例中，所述側(cè)墻203為雙層堆疊結(jié)構(gòu)，包括位于第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205側(cè)壁表面上的偏移側(cè)墻和位于偏移側(cè)墻上的主側(cè)墻。

所述偏移側(cè)墻的材料為氧化硅或其他合適的材料，偏移側(cè)墻的形成工藝為熱氧化或沉積工藝，所述主側(cè)墻的材料為氮化硅，形成工藝為沉積和刻蝕工藝。

在形成偏移側(cè)墻后，還包括：以所述偽柵和偏移側(cè)墻為掩膜，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行第一離子注入，在所述第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205和偏移側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底上形成淺摻雜區(qū)。

在形成淺摻雜區(qū)后，在所述偏移側(cè)墻的表面上形成主側(cè)墻，所述主側(cè)墻的形成過(guò)程為：形成覆蓋所述第一偽柵203、第二偽柵204、第三偽柵205、偏移側(cè)墻和半導(dǎo)體襯底200表面的側(cè)墻材料層；無(wú)掩膜刻蝕所述側(cè)墻材料層，在偏移側(cè)墻表面形成主側(cè)墻。所述主側(cè)墻可以為單層或多層堆疊結(jié)構(gòu)。

在形成主側(cè)墻后，還包括：以所述主側(cè)墻和偽柵202為掩膜，進(jìn)行第二離子注入，在第一偽柵203、第二偽柵204、第三偽柵205和主側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成深摻雜區(qū)，所述深摻雜區(qū)和淺摻雜區(qū)構(gòu)成晶體管的源區(qū)或漏區(qū)。

所述第一離子注入和第二離子注入注入的雜質(zhì)離子的類(lèi)型相同，所述雜質(zhì)離子包括N型雜質(zhì)離子和P型雜質(zhì)離子，所述N型雜質(zhì)離子為磷離子、砷離子或銻離子，所述P型雜質(zhì)離子為硼離子、鎵離子或銦離子。所述第一離子注入和第二離子注入注入雜質(zhì)離子的類(lèi)型根據(jù)待形成的晶體管的類(lèi)型進(jìn)行選擇，當(dāng)待形成的晶體管為N型晶體管時(shí)，第一離子注入和第二離子注入的雜質(zhì)離子為N型的雜質(zhì)離子，當(dāng)待形成的晶體管為P型晶體管時(shí)，第一離子注入和第二離子注入的雜質(zhì)離子為P型的雜質(zhì)離子。

本實(shí)施例中，在形成第一偽柵203和側(cè)墻后，還包括：以所述第一偽柵 203和側(cè)墻為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底200，在所述第一偽柵203和側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成第一溝槽；然后在第一溝槽中填充第一應(yīng)力層，形成第一應(yīng)力源/漏區(qū)，所述第一應(yīng)力層的材料為硅鍺。

在形成第二偽柵204、第三偽柵205和側(cè)墻后，還包括：以所述第二偽柵204、第三偽柵205和側(cè)墻為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底200，在所述第二偽柵204兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成第二溝槽，在所述第三偽柵205兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成第三溝槽；在所述第二溝槽和第三溝槽中填充第二應(yīng)力層，在第二溝槽中形成第二應(yīng)力源/漏區(qū)，在第三溝槽中形成第三應(yīng)力源/漏區(qū)，所述第二應(yīng)力層的材料為碳化硅。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底200、第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205的介質(zhì)層202，所述介質(zhì)層202的表面與第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205的頂部表面齊平。

所述介質(zhì)層202的材料為氧化硅、氟硅玻璃或其他合適的材料。

所述介質(zhì)層202的形成過(guò)程為：形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底200、第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205的介質(zhì)材料層；平坦化所述介質(zhì)材料層，以第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205的表面作為停止層，形成介質(zhì)層202。

參考圖2，去除所述第一偽柵203(參考圖1)、第二偽柵204(參考圖1)和第三偽柵205(參考圖1)，形成第一凹槽206、第二凹槽207和第三凹槽208。

去除所述第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205采用濕法刻蝕、干法刻蝕、或者濕法刻蝕和干法刻蝕相結(jié)合的工藝。在一實(shí)施例中，采用濕法刻蝕去除所述第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205，濕法刻蝕采用的溶液為KOH或TMAH(四甲基氫氧化銨)或NH₃.H₂O。

去除所述第一偽柵203、第二偽柵204和第三偽柵205后，相應(yīng)的第一區(qū)域11形成的第一凹槽206和第二凹槽207的密度大于第二區(qū)域12形成的第三凹槽208密度。第一凹槽206和第二凹槽207的密度是指單位面積內(nèi)的第一凹槽206和第二凹槽207的的數(shù)量，第三凹槽208的密度是指單位面積內(nèi) 的第三凹槽208的數(shù)量。

參考圖3，在所述高K介質(zhì)層209上以及第一凹槽206、第二凹槽207和第三凹槽208的側(cè)壁和底部表面形成第一金屬層210；在所述第一金屬層210上形成第二金屬層211。

所述第一金屬層210和第二金屬層211用于調(diào)節(jié)晶體管的功函數(shù)，所述第一金屬層210和第二金屬層211的材料不相同。

所述第一金屬層210可以為單層或多層(≥2層)堆疊結(jié)構(gòu)，所述第二金屬層211可以為單層或多層(≥2層)堆疊結(jié)構(gòu)。

在一實(shí)施例中，所述第一金屬層210的材料為T(mén)i、Ta、TiN、TaN、TiAl、TaC、TaSiN、TiAlN中的一種或幾種。所述第二金屬層211的材料為T(mén)i、Ta、TiN、TaN、TiAl、TaC、TaSiN、TiAlN中的一種或幾種。

本實(shí)施例中，所述第一金屬層210的材料為T(mén)aN，所述第二金屬層211的材料為T(mén)iN，第一金屬層210和第二金屬層211的厚度為60～200埃，第一金屬層210和第二金屬層211的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝或?yàn)R射。

參考圖4，在第二金屬層211上形成無(wú)機(jī)填充層212，無(wú)機(jī)填充層212填充滿第一凹槽206(參考圖3)、第二凹槽207(參考圖3)和第三凹槽208(參考圖3)，且第二區(qū)域12的無(wú)機(jī)填充層212的厚度大于第一區(qū)域11的無(wú)機(jī)填充層212的厚度。

所述無(wú)機(jī)填充層212中包括硅元素，所述無(wú)機(jī)填充層212的形成工藝為旋涂。

采用旋涂工藝形成無(wú)機(jī)填充層212時(shí)，由于第一區(qū)域11形成的第一凹槽206和第二凹槽207的密度大于第二區(qū)域12形成的第三凹槽208密度，旋涂時(shí)，填充第一凹槽206和第二凹槽207消耗的有機(jī)填充材料會(huì)大于填充第三凹槽208消耗的有機(jī)填充材料，使得形成的第二區(qū)域12的無(wú)機(jī)填充層212的厚度大于第一區(qū)域11的無(wú)機(jī)填充層212的厚度。在一實(shí)施例中，所述第一區(qū)域11和第二區(qū)域12無(wú)機(jī)填充層212的厚度差異為400～600埃。

參考圖5，在所述無(wú)機(jī)填充層212上形成可回流的有機(jī)涂層213，第二區(qū) 域12的可回流的有機(jī)涂層213的厚度小于第一區(qū)域11的可回流的有機(jī)涂層213的厚度。

所述可回流的有機(jī)涂層213一方面作為后續(xù)對(duì)光刻膠層進(jìn)行曝光工藝時(shí)的抗反射涂層；另一方面，所述可回流的有機(jī)涂層213用于消除無(wú)機(jī)填充層212的第一區(qū)域11和第二區(qū)域12上的厚度差異，使得無(wú)機(jī)填充層212和可回流的有機(jī)涂層213構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)具有平坦的表面，即使得第一區(qū)域11和第二區(qū)域12上的第二金屬層212表面上的由無(wú)機(jī)填充層212和可回流的有機(jī)涂層213構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)的厚度相等或厚度差異很小，后續(xù)在進(jìn)行刻蝕步驟時(shí)，使得第一區(qū)域內(nèi)的NMOS區(qū)21上和第二區(qū)域12上剩余的無(wú)機(jī)填充層的厚度相等或厚度差異很小。

所述可回流的有機(jī)涂層213的形成過(guò)程為：采用旋涂工藝在無(wú)機(jī)填充層212上形成可回流的抗反射材料層213；在第一溫度下對(duì)所述可回流的抗反射材料層進(jìn)行第一熱處理；第一熱處理后，在第二溫度下對(duì)所述可回流的抗反射材料層進(jìn)行第二熱處理，形成可回流的有機(jī)涂層213，第二溫度大于第一溫度。

所述第一溫度高于有機(jī)涂層材料的玻璃化溫度且低于交聯(lián)化溫度，在第一溫度下，有機(jī)涂層材料可以自由移動(dòng)，在重力的作用下，有機(jī)涂層材料會(huì)從高度較高地方(第二區(qū)域12的無(wú)機(jī)填充層212表面)向高度較低(第一區(qū)域11的無(wú)機(jī)填充層212表面)的地方移動(dòng)，直至第一區(qū)域11和第二區(qū)域12上的有機(jī)涂層的頂部表面高度齊平或高度差異很小，所述第二溫度高于可回流的有機(jī)涂層材料的交聯(lián)溫度，所述可回流的有機(jī)涂層材料會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的不可移動(dòng)的有機(jī)涂層。

在一實(shí)施例中，所述第一溫度為50～160攝氏度，第一熱處理的時(shí)間為1min-30min，所述第二溫度為180～350攝氏度，第二熱處理的時(shí)間為1min-30min，使得形成的可回流的有機(jī)涂層消除無(wú)機(jī)填充層212的第一區(qū)域11和第二區(qū)域12上的厚度差異的效果較好，并且不會(huì)影響抗反射的性能。

在一實(shí)施例中，所述無(wú)機(jī)填充層212和可回流的有機(jī)涂層213的總厚度為500～3000埃，所述第一區(qū)域11和第二區(qū)域12的無(wú)機(jī)填充層212和可回流 的有機(jī)涂層213的總厚度差異值小于100埃。

參考圖6和圖7，在所述可回流的有機(jī)涂層213上形成圖形化的光刻膠層214，所述圖形化的光刻膠層214暴露出第二區(qū)域12和第一區(qū)域內(nèi)的NMOS區(qū)12的可回流的有機(jī)涂層213表面。

圖形化的光刻膠層214的形成過(guò)程為：采用旋涂工藝在所述可回流的有機(jī)涂層213上形成光刻膠材料層225；采用曝光和顯影工藝圖形化所述光刻膠材料層225，形成圖形化的光刻膠層214。

結(jié)合參考圖8～圖10，以所述圖形化的光刻膠層214為掩膜，刻蝕去除第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上的可回流的有機(jī)涂層213、無(wú)機(jī)填充層212和第二金屬層211，暴露出第一金屬層210的表面。

刻蝕去除第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上的可回流的有機(jī)涂層213、無(wú)機(jī)填充層212和第二金屬層211的步驟包括第一刻蝕步驟、第二刻蝕步驟和第三刻蝕步驟：請(qǐng)參考圖8，進(jìn)行第一刻蝕步驟，刻蝕去除第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上的可回流的有機(jī)涂層213和部分無(wú)機(jī)填充層212；請(qǐng)參考圖9，進(jìn)行第二刻蝕步驟，去除第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上剩余的無(wú)機(jī)填充層212(參考圖8)，暴露出第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上的第二金屬層211的表面；參考圖10，進(jìn)行第三刻蝕步驟，刻蝕去除第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上的第二金屬層211，暴露出第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上的第一金屬層210的表面。

所述第一刻蝕步驟為等離子刻蝕工藝，所述等離子刻蝕工藝采用的氣體為碳氟化合物氣體和氧氣(O₂)，所述碳氟化合物氣體為CF₄、C₂F₆、C₃F₈、C₄F₈中的一種或幾種，碳氟化合物氣體的流量為20～200sccm，O₂的流量為5～20sccm，腔室壓力為5～30mTorr，射頻源的功率為100瓦～1000瓦，偏置源的功率為50瓦～300瓦。

進(jìn)行第一刻蝕步驟后，第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上剩余部分厚度的無(wú)機(jī)填充層212的目的是，防止第一刻蝕步驟對(duì)第二金屬層210的過(guò)刻蝕或損傷，造成第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21的厚度不一致，不利于厚度刻蝕工藝過(guò)程的控制。在一實(shí)施例中，第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上剩余的無(wú)機(jī)填充層212的厚度≤50埃，在防止第一刻蝕步驟對(duì)第二金屬層210的過(guò)刻蝕或損傷 的同時(shí)，減小第二刻蝕步驟的工藝難度。

第二刻蝕步驟為等離子刻蝕工藝，所述等離子刻蝕工藝采用的氣體為碳氟化合物氣體，所述碳氟化合物氣體為CF₄、C₂F₆、C₃F₈、C₄F₈中的一種或幾種，碳氟化合物氣體的流量為10～100sccm，腔室壓力為5～30mTorr，射頻源的功率為100瓦～800瓦，偏置源的功率為20瓦～150瓦，使得去除剩余的無(wú)機(jī)填充層212的過(guò)程較為緩和，減小對(duì)底部的第二金屬層211的損傷，使得第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上的暴露的第二金屬層211的厚度相同或差異很小。

所述第三刻蝕步驟為濕法刻蝕，所述濕法刻蝕采用的刻蝕溶液為鹽酸、雙氧水和水的混合溶液，在一實(shí)施例中，所述混合溶液中鹽酸、雙氧水和水的體積比為1:1:5～2:5:30，在干凈的去除第二金屬層的同時(shí)，防止刻蝕過(guò)程對(duì)第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上暴露的第一金屬層210造成損傷。

本實(shí)施例中，在刻蝕之前，由于第一區(qū)域11和第二區(qū)域12上的第二金屬層212表面上的由無(wú)機(jī)填充層212和可回流的有機(jī)涂層213構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)的厚度相等或厚度差異很小，在進(jìn)行第一刻蝕步驟后，第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上剩余的無(wú)機(jī)填充層212厚度相等或厚度差異很小，因而在進(jìn)行第二刻蝕步驟時(shí)，第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上剩余的無(wú)機(jī)填充層212去除的時(shí)間是相同的或時(shí)間差異很小，即去除第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上剩余的無(wú)機(jī)填充層212不存在去除先后的時(shí)間差異，因而在進(jìn)行第三刻蝕步驟時(shí)，去除第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上的第二金屬層211的時(shí)間是相同的或時(shí)間差異很小，即去除第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上第二金屬層211不存在去除先后的時(shí)間差異，使得第三刻蝕步驟不會(huì)對(duì)第二區(qū)域12或NMOS區(qū)21上的第一金屬層210產(chǎn)生刻蝕損傷，使得第三刻蝕步驟后暴露的第二區(qū)域12或NMOS區(qū)21上的第一金屬層211的厚度保持一致，最終在第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21上形成的晶體管的金屬層對(duì)功函數(shù)的調(diào)節(jié)性能保持一致。

參考圖10，去除剩余的圖形化的光刻膠層214(參考圖9)、可回流的有機(jī)涂層213(參考圖9)、無(wú)機(jī)填充層212(參考圖9)，暴露出PMOS區(qū)22上的第二金屬層211表面。

去除剩余的圖形化的光刻膠層214、可回流的有機(jī)涂層213、無(wú)機(jī)填充層212可以采用濕法刻蝕或干法刻蝕工藝。

參考圖11，在PMOS區(qū)22上的第二金屬層210上形成第一金屬柵電極215，第一金屬柵電極215填充第一凹槽206(參考圖10)，在NMOS區(qū)21上的第一金屬層210上形成第二金屬柵電極217，第二金屬柵電極217填充第二凹槽207(參考圖10)，在第二區(qū)域12上的第一金屬層210上形成第三金屬柵電極220，第三金屬柵電極220填充滿第三凹槽208(參考圖10)。

所述第一金屬柵電極215、第二金屬柵電極217和第三金屬柵電極219的形成過(guò)程為：形成覆蓋所述第二區(qū)域12和NMOS區(qū)21的第一金屬層210表面以及PMOS區(qū)22的第二金屬層211表面的金屬層，所述金屬層填充滿第一凹槽206、第二凹槽207、第三凹槽208；采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝去除所述介質(zhì)層202表面的金屬層、第二金屬層211和第一金屬層210，在第一凹槽206中形成第一金屬柵電極215，在第二凹槽207中形成第二金屬柵電極217，在第三凹槽208中形成第三金屬柵電極220。

在一實(shí)施例中，所述金屬層的材料為W、Al、Cu或其他合適的金屬。

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