[发明专利]半导体装置及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体装置制造方法，其特征在于，包括：

(a)提供衬底结构，所述衬底结构包括半导体衬底以及半导体衬底上的层间电介质层，所述层间电介质层包括用于半导体装置的多个沟槽，所述多个沟槽在底部露出所述半导体衬底的部分表面，所述多个沟槽至少包括用于PMOS装置的第一沟槽和用于NMOS装置的第二沟槽；

(b)在所述多个沟槽的底部的衬底表面上形成界面层；

(c)在所述界面层以及在所述多个沟槽的侧壁上依次形成高k电介质层、盖层和阻挡层；

(d)去除所述第一沟槽内的盖层和阻挡层以露出高k电介质层；

(e)在步骤(d)之后，在所述多个沟槽中形成第一功函数调节层；

(f)在步骤(e)之后，在所述多个沟槽中形成第二功函数调节层；以及

(g)在步骤(f)之后，在所述多个沟槽中形成金属电极层；

其中第一功函数调节层用于调节PMOS装置的栅极结构的功函数，而第二功函数调节层用于调节NMOS装置的栅极结构的功函数；

所述层间电介质层还包括用于PMOS装置的第三沟槽和用于NMOS装置的第四沟槽，所述第三沟槽和第四沟槽在底部露出所述半导体衬底的部分表面；

步骤(e)还包括：在所述第三沟槽中在阻挡层上以及在所述第四沟槽中在阻挡层上形成第一功函数调节层；

所述方法在步骤(e)之后并且在步骤(f)之前还包括步骤(h)：去除所述第三沟槽和所述第四沟槽中的第一功函数调节层；

其中，所述第一沟槽用于形成高阈值电压UHV PMOS器件的栅极结构，所述第二沟槽用于形成UHV NMOS器件的栅极结构，所述第三沟槽用于形成标准阈值电压SVT PMOS器件的栅极结构，所述第四沟槽用于形成SVT NMOS器件的栅极结构。

2.根据权利要求1所述半导体装置制造方法，其特征在于，

所述层间电介质层还包括用于PMOS装置的第五沟槽和用于NMOS装置的第六沟槽，所述第五沟槽和第六沟槽在底部露出所述半导体衬底的部分表面；

步骤(d)还包括：去除所述第六沟槽内的盖层和阻挡层以露出高k电介质层；

步骤(e)还包括：在所述第五沟槽中在阻挡层上以及在所述第六沟槽中在高k电介质层上形成第一功函数调节层；

步骤(h)还包括：去除所述第六沟槽内的第一功函数调节层。

3.根据权利要求1所述半导体装置制造方法，其特征在于，

去除盖层和阻挡层的步骤包括：

利用臭氧对盖层和阻挡层执行氧化处理；

利用H₂O₂和NH₃OH或者H₂O₂和HCl对氧化后的盖层和阻挡层执行刻蚀处理，直至露出高k电介质层；

其中，所述H₂O₂和NH₃OH的化学比为4至6，所述H₂O₂和HCl的化学比为4至6。

4.根据权利要求1所述半导体装置制造方法，其特征在于，

所述界面层的材料包括：氧化物；

所述高k电介质层的材料包括：LaO、AlO、BaZrO、HfZrO、HfZrON、HfLaO、HfSiO、HfSiON、LaSiO、AlSiO、HfTaO、HfTiO、(Ba，Sr)TiO₃、Al₂O₃、Si₃N₄或氮氧化物；

所述盖层的材料包括：Ti_xN_1-x；

所述阻挡层的材料包括：TaN；

所述第一功函数调节层的材料包括：Ti_xN_1-x、TaC、MoN或TaN；

所述第二功函数调节层的材料包括：TaC、Ti、Al或Ti_xAl_1-x。

5.根据权利要求1所述半导体装置制造方法，其特征在于，利用图案化的第一掩模去除所述第一沟槽内的盖层和阻挡层以露出高k电介质层，所述方法还包括：去除所述第一掩模。