[发明专利]形成半导体装置的栅极电极的方法、半导体装置用的栅极电极结构及相符的半导体装置结构

权利要求书

1.一种形成半导体装置的栅极电极用的方法，该方法包含：

在半导体衬底的第一主动区上方形成第一高k介电层；

在该第一高k介电层上形成第一含金属材料；

进行第一退火程序；

移除该第一含金属材料以供曝露该第一高k介电层；以及

于进行该第一退火程序后，在该第一介电层上形成第二高k介电层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一高k介电层经形成具有范围介于0.5纳米与2纳米之间的厚度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二高k介电层经形成具有范围介于0.7纳米与2纳米之间的厚度。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包含在该半导体衬底的第二主动区上方形成第三高k介电层、在该第三高k介电层上形成第二含金属材料、进行第二退火程序、移除该第二含金属材料以供曝露该第三高k介电层，以及于进行该第二退火程序后，在该第三高k介电层上形成第四高k介电层。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，形成该第四高k介电层包含在具有第一厚度大于该第四高k介电层所需目标厚度的该第三高k介电层上沉积该第四高k介电层，以及后续进行蚀刻程序以得到具有该目标厚度的该第四高k介电层。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，该第一厚度大于2纳米以及该目标厚度介于0.5纳米与2纳米的范围内。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，该第一高k介电层和该第三高k介电层予以连续形成，及/或该第一与第二退火程序予以连续进行，及/或该第一与第二含金属材料的该移除予以连续进行。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，该第一高k介电层与该第三高k介电层形成自相同材料，及/或该第一与第二含金属材料相同，及/或该第二与第四高k介电层形成自相同材料。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，该第一高k介电层与该第二高k介电层包含相同的介电材料。

10.一种用于半导体装置的栅极电极结构，该栅极电极结构包含：

位于半导体衬底的第一主动区上方的第一高k介电层；

位于该第一介电层上的第二高k介电层；

其中，该第一高k介电层具有加入于其中的金属物种以供调整该第一高k介电层的功函数。

11.根据权利要求10所述的栅极电极结构，其中，该第一高k介电层具有范围介于0.5纳米与2纳米之间的厚度。

12.根据权利要求11所述的栅极电极结构，其中，该第二高k介电层具有范围介于0.7与2纳米之间的厚度。

13.根据权利要求10所述的栅极电极结构，其中，该第一高k介电层与该第二高k介电层具有不同的介电材料。

14.一种半导体装置结构，包含：

形成于半导体衬底中的第一主动区与第二主动区；

形成于该第一主动区上方的第一栅极电极结构以及形成于该第二主动区上方的第二栅极电极结构；

其中，该第一栅极电极结构包含第一高k介电层与第二高k介电层，该第一介电材料具有加入于其中的第一金属物种以供对该第一栅极电极结构调整第一功函数；

其中，该第二栅极电极包含第三高k介电层与第四高k介电层，该第三介电材料具有加入于其中的第二金属物种以供对第二栅极电极结构调整第二功函数。

15.根据权利要求14所述的半导体装置结构，其中，该第一高k介电层与该第三高k介电层形成自相同材料，及/或该第一与第二含金属材料相同，及/或该第二与第四高k介电层形成自相同材料。

16.根据权利要求14所述的半导体装置结构，其中，该第一高k介电层与该第二高k介电层包含相同的介电材料。

17.根据权利要求14所述的半导体装置结构，其中，该第一高k介电层的厚度小于该第二高k介电层的厚度及/或小于该第三高k介电层的厚度。

18.根据权利要求14所述的半导体装置结构，其中，该第三高k介电层的厚度小于该第四高k介电层的厚度及/或小于该第二高k介电层的厚度。