质层薄膜 的工艺为干法刻蚀，刻蚀气体为BCI3、皿r、Cl2、SFe、NFs、〇2、Ar、He、CH2F2和CHFs中一种或 几种，混合气体的流量为50sccm~500sccm，偏压为50V~600V，功率为200W~600W，温度 为 30〇C ~60〇C。
[0064] 所述第一介质层104的材料为氮化娃、氮氧化娃或者碳氧化娃。所述第二介质层 105的材料为氧化娃。
[0065] 形成所述介质层的步骤，包括：形成覆盖伪栅极结构顶面、侧壁及未被伪栅极结构 覆盖的半导体衬底100表面的第一介质层薄膜；形成覆盖第一介质层薄膜的第二介质层薄 膜，所述第二介质层薄膜表面的最低处高于伪栅层103顶面；W伪栅层103为停止层，对所 述第一介质层薄膜和第二介质层薄膜进行化学机械抛光。
[0066] 形成所述第一介质层薄膜的工艺为物理气相沉积、化学气相沉积或者原子层沉 积。
[0067] 形成所述第二介质层薄膜的工艺为化学气相沉积。
[0068] 参考图5, W所述介质层为掩模去除所述伪栅层103 (参考图4)，形成暴露出保护 金属层102表面的沟槽106。
[0069] 去除所述伪栅层103的工艺为干法刻蚀，作为一个实施例，所述干法刻蚀的刻蚀 气体为皿r、化、SFe、NFs、〇2、Ar、He、化、CH2F2、CHFs和CH3F中一种或几种，刻蚀气体的流量 为20sccm~700sccm，偏压为50V~600V，功率为100W~600W，温度为30°C~70°C。
[0070] 为了将伪栅层103完全去除，需要对伪栅层103 -定量的过刻蚀，具体实施方法为 调整刻蚀气体中的气体流量比例，提高对保护金属层102的刻蚀选择比，在去除伪栅层103 材料的同时尽量少的消耗保护金属层102。作为一个实施例，皿r、Cl2、化、CF4XH2F2和CHsF 的流量比例可W为20:12:7:3:1:1，在所述气体流量的情况下，多晶娃的伪栅层103对保护 金属层102的刻蚀选择比超过15:1。
[007U 所述干法刻蚀采用了 50V~600V的偏压、100W~600W的功率W及3(TC~7(TC 的反应温度，在所述条件下，等离子体状态的刻蚀气体具有足够的速度和能量与伪栅层103 反应并将其去除，但同时等离子体的刻蚀气体也将C、Br、C1和0元素渗杂进入了保护金属 层102,尤其是在上述的对伪栅层103过刻蚀阶段中更容易发生所述渗杂过程。保护金属 层102中杂质元素 C、化和C1含量升高将会影响了器件电学性能，0元素的渗杂则导致保 护金属层102的电阻值增大，进而导致了器件能耗高、电学性能不稳定甚至失效。
[0072] 参考图6,对暴露出的保护金属层102 (参考图5)进行等离子体改性，形成改性的 保护金属层1〇2曰。
[0073] 图6中的阴影区域I即为所述等离子体，所述等离子体为气体环境且没有实际边 界，因此在图中W虚线示出。作为一个实施例，所述等离子体改性的工艺包括；采用&和 〇2的混合气体，混合气体的流量为20sccm~20slm，压力为lOmTorr~SOOmTorr，功率为 50W~1500W，偏压为0V，温度为20°C~700。工艺时间5砂~300砂。其中，&与化的流 量比例为9:1~99. 9:0. 1,?流量远大于化流量。
[0074] 在所述等离子体改性工艺下，混合气体中的电被电离形成了 &的等离子体、且被 赋予一定的能量，当所述&的等离子体接触保护金属层表面时，带有能量的&等离子体会 有很大的几率与保护金属层中的渗杂元素 C、Br、C1和0发生反应，生成易挥发的C0气体、 C〇2气体、皿r气体、肥1气体和&0气体，从而还原保护金属层，降低了其中的C、Br、C1和 0元素含量。混合气体中流量比例较低的〇2同样也被电离形成了 〇2的等离子体，在此步骤 中化的等离子体适于将保护金属层的表面轻微氧化，避免生成的皿r、肥1和&0再次与保 护金属层发生反应，由于所述等离子改性工艺中的偏压为0V，〇2的等离子体不具有垂直于 保护金属层的速度，因此无法深入保护金属层内部、仅能将保护金属层的表层轻微氧化，所 述表层纯化的深度小于.5及。所述&与〇2的流量比例选择9:1~99. 9:0. 1也是为了在轻微 氧化保护金属层表层的同时，尽量降低化等离子体对保护金属层的电阻及性能影响。
[00巧]进一步地，所述等离子体改性工艺中的&及〇2等离子体具有的能量较低且没有垂 直于半导体衬底100表面的速度，因此仅适于通过还原反应降低保护金属层102内的C、化、 C1和0兀素的含量，不会由于等离子体轰击而对保护金属层102表面产生大的物理损伤，也 不会对被保护金属层102覆盖的栅介质层101造成影响。
[0076] 请参考图8,图8所示的是等离子体改性前后保护金属层C1原子数百分比浓度随 深度的变化曲线图。在本实施例中，W C1原子数百分比浓度随深度的变化曲线图作示范性 说明，C和化的原子数百分比浓度随深度的变化趋势与C1原子相同，因此未作图示出。所 述深度的方向为从介质层表面即保护金属层表面指向半导体衬底100方向，深度Onm处即 为保护金属层顶面。曲线301为改性前保护金属层102中C1原子数百分比浓度，曲线302 为改性的保护金属层102a中C1原子数百分比浓度，为了便于区别，所述曲线301 W虚线示 出，所述曲线302 W实线示出。从图8中可W看出，与未改性的保护金属层102相比较，改 性的保护金属层102a中，从顶面到4nm左右深度的范围中，C1原子数的百分比浓度降低了 1至2个数量级，因此所述等离子体改性的工艺能够降低保护金属层中C1元素的含量。
[0077] 请参考图9,图9所示的是改性前后保护金属层表面X射线光电能谱图，曲线303 为改性前保护金属层102表面X射线光电能谱，曲线304为改性的保护金属层102a表面X 射线光电能谱，为了便于区别，所述曲线303 W虚线示出，所述曲线304 W实线示出。从图 9中可W看出，曲线303的Ti-0峰W及Ti-N峰的强度较高，表示改性前的保护金属层102 表面Ti-0键W及Ti-N键较多，即改性前的保护金属层102中TiN被0原子氧化严重，产生 了大量Ti-0键。曲线304与曲线303相比较，Ti-0峰的强度较低、峰形不明显，Ti-N峰的 强度与曲线303相接近，表明通过所述等离子体改性的保护金属层102a中0元素的含量有 了明显的降低，TiN材料本身并没有受到等离子体改性的影响。0元素的含量减低后，所述 等离子体改性的保护金属层102a电阻值也获得了改善，在本实施例中，所述改性的保护金 属层102a的电阻值，与改性前的电阻值相比较降低了 5%~30%。
[0078] 参考图7,形成填充满所述沟槽106 (参考图6)的金属栅极，所述金属栅极与介质 层顶面齐平。
[0079] 所述金属栅极包括覆盖沟槽106 (参考图6)侧面及底面的功能层107,和覆盖所述 功能层107的栅极金属层108。
[0080] 形成所述金属栅极的步骤，包括：形成覆盖介质层及沟槽106 (参考图6)侧面、底 面的功能层薄膜；形成覆盖所述功能层薄膜的栅极金属层薄膜，所述栅极金属层薄膜填充 满沟槽剩余部分；