整合具有不同功函数之金属以形成具有高Ｋ闸极介电及相关结构之互补金氧半导体闸极的方法

主权项

一种形成CMOS电晶体之方法，包括下述步骤：沈积(150)介电层(204)在基板(202)之NMOS区域(210)与PMOS区域(212)上；沈积(150)第一金属层(206)在该介电层(204)上；植入(152)氮于该基板(202)之该NMOS区域(210)中；转化(154)该第一金属层(206)之第一部份成金属氧化物层(220)以及转化该第一金属层(206)之第二部份成金属氮化物层(218)；形成(156)NMOS闸极(226)与PMOS闸极(228)，该NMOS闸极(226)包括设置于该金属氮化物层(218)之区段(234)上的N型多晶矽层且该PMOS闸极(228)包括设置于该金属氧化物层(220)之区段(242)的P型多晶矽层。如申请专利范围第1项之方法，其中，该转化(154)该第一金属层(206)之该第一部份成该金属氧化物层(220)之步骤包括利用高温退火。一种形成CMOS电晶体之方法，包括沈积(150)介电层(204)在基板(202)之NMOS区域(210)与PMOS区域(212)上、沈积(150)第一金属层(206)在该介电层(204)上之步骤，该方法之特征在于：植入(152)氮于该基板(202)之该NMOS区域(210)中，转化(154)该第一金属层(206)之第一部份成金属氧化物层(220)以及转化该第一金属层(206)之第二部份成金属氮化物层(218)，形成NMOS闸极(226)与PMOS闸极(228)，该NMOS闸极(226)包括该金属氮化物层(218)之区段(234)且该PMOS闸极(228)包括该金属氧化物层(220)之区段(242)。如申请专利范围第3项之方法，其中，该转化(154)该第一金属层之该第一部份成该金属氧化物层(220)之步骤包括利用高温退火。如申请专利范围第3项之方法，复包括在该转化(154)该第一金属层(206)之该第一部份的步骤之后及在该形成(158)该NMOS闸极(226)及该PMOS闸极(228)的步骤之前，将P型掺杂物植入(156)该基板(202)之该PMOS区域(212)中之步骤。如申请专利范围第3项之方法，复包括在该沈积(150)该第一金属层(206)的步骤之后及在该植入(152)该氮于该NMOS区域(210)中的步骤之前，沈积(150)第二金属层(208)在该第一金属层(206)上之步骤。如申请专利范围第3项之方法，其中，该植入(152)该氮于该NMOS区域(210)中之步骤包括植入该氮于该第一金属层(206)之该第二部份中而没有将该氮植入该第一金属层(206)之该第一部份中。如申请专利范围第6项之方法，其中，该PMOS闸极(228)之闸极电极包括该第二金属层(208)之闸极电极(238)且该NMOS闸极(226)之闸极电极包括该金属氮化物层(218)之该区段(234)。如申请专利范围第3项之方法，其中，该第一金属层(206)系选自由铪、锆、及钽所组成之组群者。一种互补金氧半导体(CMOS)装置，包括：基板(202)，该基板(202)包括NMOS区域(210)与PMOS区域(212)；NMOS闸极电极堆叠(stack)(230)，系位于该NMOS区域(210)中之该基板(202)上，该NMOS闸极电极堆叠(230)包括金属氮化物层(218)之区段(234)；PMOS闸极介电堆叠(240)，系位于该PMOS区域(212)中之该基板(202)上，该PMOS闸极介电堆叠(240)包括金属氧化物层(220)之区段(242)、但不包括该金属氮化物层(218)；其中，该金属氮化物层(218)之该区段(234)系由第一金属层(206)之第一部份所形成且该金属氧化物层(220)之该区段(242)系由该第一金属层(206)之第二部份所形成。