[发明专利]CMOS半导体装置及其制造方法

权利要求书

1、一种包括nMOS区域和pMOS区域的CMOS半导体装置，所述CMOS半导体装置包括：

栅极，在所述nMOS区域和pMOS区域中，包括多晶硅覆盖层和形成在所述多晶硅覆盖层之下的金属氮化物层；

栅极绝缘层，在所述栅极中的至少一个栅极之下，

其中，所述nMOS区域和pMOS区域的金属氮化物层由相同类型的材料形成，并根据掺杂物密度之间的差异而具有不同的逸出功。

2、如权利要求1所述的CMOS半导体装置，其中，所述栅极绝缘层由HfO₂形成。

3、如权利要求2所述的CMOS半导体装置，其中，所述金属氮化物层包含掺杂物，所述掺杂物包括C、Cl、F、N和O中的至少一种。

4、如权利要求1所述的CMOS半导体装置，其中，所述金属氮化物层包含掺杂物，所述掺杂物包括C、Cl、F、N和O中的至少一种。

5、如权利要求1所述的CMOS半导体装置，其中，所述金属氮化物层包含N以及Ti、Ta、W、Mo、Al、Hf和Zr中的至少一种。

6、如权利要求5所述的CMOS半导体装置，其中，所述金属氮化物层由TiN形成。

7、如权利要求5所述的CMOS半导体装置，其中，所述nMOS区域的金属氮化物层和所述pMOS区域的金属氮化物层具有不同的厚度，所述nMOS区域的金属氮化物层和所述pMOS区域的金属氮化物层中的至少一个包括多个单位金属氮化物层。

8、如权利要求1所述的CMOS半导体装置，所述nMOS区域的金属氮化物层和所述pMOS区域的金属氮化物层具有不同的厚度，所述nMOS区域的金属氮化物层和所述pMOS区域的金属氮化物层中的至少一个包括多个单位金属氮化物层。

9、如权利要求8所述的CMOS半导体装置，其中，较厚的金属氮化物层的所述多个单位金属氮化物层包括不同密度的掺杂物。

10、如权利要求1所述的CMOS半导体装置，其中，较厚的金属氮化物层的所述多个单位金属氮化物层包括不同密度的掺杂物。

11、如权利要求1所述的CMOS半导体装置，其中，所述nMOS区域的金属氮化物层的厚度小于所述pMOS区域的金属氮化物层的厚度，并且所述nMOS区域的金属氮化物层的逸出功低于所述pMOS区域的金属氮化物层的逸出功。

12、一种制造CMOS半导体装置的方法，所述方法的步骤包括：

在包括nMOS区域和pMOS区域的硅基底上形成栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上形成栅极，其中，所述栅极包括与所述nMOS区域和pMOS区域相对应的金属氮化物层以及形成在所述金属氮化物层上的多晶硅覆盖层，

其中，所述nMOS区域和pMOS区域的金属氮化物层由相同类型的材料形成，并调节所述金属氮化物层之间的掺杂物差异使得所述金属氮化物层具有不同的逸出功。

13、如权利要求12所述的方法，其中，通过调节所述金属氮化物层的沉积温度来调节所述金属氮化物层之间的掺杂物差异。

14、如权利要求12所述的方法，其中，所述pMOS区域的金属氮化物层厚于所述nMOS区域的金属氮化物层，并且所述pMOS区域的金属氮化物层的逸出功高于所述nMOS区域的金属氮化物层的逸出功。

15、如权利要求12所述的方法，其中，形成栅极的步骤包括：

在所述栅极绝缘层上形成第一金属氮化物层；

从所述第一金属氮化物层去除与所述nMOS区域相对应的部分；

在所述第一金属氮化物层和nMOS区域上形成第二金属氮化物层；

在所述第二金属氮化物层上形成多晶硅覆盖层；

将在所述栅极绝缘层上堆叠的层图案化，以在所述硅基底上形成与nMOS区域和pMOS区域相对应的栅极。

16、如权利要求15所述的方法，其中，所述第一金属氮化物层和所述第二金属氮化物层在不同的处理温度下形成。

17、如权利要求16所述的方法，其中，所述第一金属氮化物层的处理温度比所述第二金属氮化物层的处理温度低大约100℃或更低。