[发明专利]具有双金属栅的CMOS器件及其制造方法

权利要求书

1.一种具有双金属栅的CMOS器件，包括：

半导体衬底；

包括第一栅堆叠的第一类型MOS器件和导电类型相反的、包括第二栅堆叠的第二类型MOS器件，所述第一类型MOS器件和第二类型MOS器件形成在衬底上；

其中所述第一栅堆叠由第一栅绝缘层和在所述第一栅绝缘层上形成的、适用于第一类型MOS器件的第一功函数调节层以及被所述第一功函数调节层从底部和侧面围绕的第一填充金属层构成，并且所述第二栅堆叠由第二栅绝缘层和在所述第二栅绝缘层上形成的、适用于第二类型MOS器件的第二功函数调节层以及被所述第二功函数调节层从底部和侧面围绕的第二填充金属构成。

2.如权利要求1所述的CMOS器件，其中所述第一栅堆叠还包括第一功函数调节层和第一填充金属层之间形成的第一阻挡层，并且所述第二栅堆叠还包括第二功函数调节层和第二填充金属层之间形成的第二阻挡层。

3.如权利要求1或2所述的CMOS器件，其中所述第一类型器件为NMOS,第二类型器件为PMOS。

4.如权利要求3所述的CMOS器件，其中第一功函数调节层由导带金属形成，并且第二功函数调节层由价带金属形成。

5.如权利要求4所述的CMOS器件，其中所述导带金属的功函数≤4.5eV，并且所述价带金属的功函数≥4.5eV。

6.如权利要求5所述的CMOS器件，其中所述导带金属为Ti,Ta,TiN,TaN,Si,TiSi,TaSi,Mo,MoSi,TiSiN,TaSiN之一和/或其组合和/或其多层结构，并且价带金属为Ni,Pt,Ir,Ru,富Ti的TiN,富Ta的TaN,Mo,MoN之一和/或其组合和/或其多层结构。

7.如权利要求1所述的CMOS器件，其中所述填充金属层的材料为Al，W，Cu之一或其组合物。

8.如权利要求2所述的CMOS器件，其中所述阻挡层的材料为TiN，TaN，WN之一或其组合物。

9.一种具有双金属栅的CMOS器件的制造方法，包括步骤：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成包括第一栅堆叠的第一类型MOS器件和导电类型相反的、包括第二栅堆叠的第二类型MOS器件，其中所述第一栅堆叠由第一栅绝缘层和在所述第一栅绝缘层上形成的第一牺牲栅构成，并且所述第二栅堆叠由第二栅绝缘层和在所述第二栅绝缘层上形成的第二牺牲栅构成；

去除第一牺牲栅和第二牺牲栅；

使用掩膜掩蔽第二类型MOS器件；

沉积适用于第一类型MOS器件的第一功函数调节层；

去除所述掩膜，从而所述掩膜上的第一功函数调节层被剥离；

使用另一掩膜掩蔽第一类型MOS器件；

沉积适用于第二类型MOS器件的第二功函数调节层；

去除所述另一掩膜，从而所述掩膜上的第二功函数调节层被剥离；以及

沉积填充金属层并平坦化。

10.如权利要求9所述的方法，还包括在第一功函数调节层和第一填充金属层之间形成第一阻挡层以及在第二功函数调节层和第二填充金属层之间形成第二阻挡层。

11.如权利要求9或10所述的CMOS器件，其中所述第一类型器件为NMOS,第二类型器件为PMOS。

12.如权利要求11所述的CMOS器件，其中第一功函数调节层由导带金属形成，并且第二功函数调节层由价带金属形成。

13.如权利要求12所述的CMOS器件，其中利用低温CVD、低温PECVD或低温ALD形成所述导带金属，使其功函数≤4.5eV，并且形成所述价带金属，使其功函数≥4.5eV。

14.如权利要求13所述的CMOS器件，其中导带金属为Ti,Ta,TiN,TaN,Si,TiSi,TaSi,Mo,MoSi,TiSiN,TaSiN之一和/或其组合和/或其多层结构，并且价带金属为Ni,Pt,Ir,Ru,富Ti的TiN,富Ta的TaN,Mo,MoN之一和/或其组合和/或其多层结构。

15.如权利要求9所述的CMOS器件，其中所述填充金属层的材料为Al，W，Cu之一或其组合物。

16.如权利要求10所述的CMOS器件，其中所述阻挡层的材料为TiN，TaN，WN之一或其组合物。