[发明专利]具不同型式与厚度的栅极绝缘层的CMOS器件及其形成方法

权利要求书

1.一种用于形成栅极绝缘层的方法，包括：

形成第一晶体管(350n)，其具有位于第一器件区域(305n)之上的 第一栅极电极结构(310)及第一源极/漏极区域；

形成第二晶体管(350p)，其具有位于第二器件区域(305p)之上的 第二栅极电极结构(310)及第二源极/漏极区域；

至少在每一个该第一及第二栅极电极结构(310)及该第一及第二 晶体管(350n、350p)的每一个该第一及第二源极/漏极区域之上形成 蚀刻停止层(320)；

在该蚀刻停止层(320)之上形成牺牲层(319)；

在形成该蚀刻停止层(320)和该牺牲层(319)之后，暴露每一个该 第一及第二栅极电极结构(310)的栅极电极材料(312)；

以第一替换栅极电极结构(310N)替换该第一栅极电极结构 (310)，同时利用掩膜(321)覆盖该第二晶体管(350p)，该第一替换栅 极电极结构包括高k介电材料(323)及第一含金属栅极电极材料 (324)；

基于选择性蚀刻工艺(325)，去除该第二栅极电极结构(310)，同 时该第一替换栅极电极结构(310N)也暴露于该选择性蚀刻工艺 (325)；

形成第二替换栅极电极结构(310P)，其包括高k材料(329)及第二 含金属栅极电极材料(326)；以及

当替换该第一栅极电极结构(310)与去除该第二栅极电极结构 (310)时，在第三器件区域(305D)之上形成具有第三栅极电极结构 (310)的第三晶体管(350D)，并保持该第三栅极电极结构(350D)的 栅极电极材料(312)的至少一部分。

2.如权利要求1所述的方法，其中，暴露每一个该第一及第二栅极电 极结构(310)的栅极电极材料(312)包括在替换该第一栅极电极结构(310) 之前，使用该牺牲层(319)仅去除每一个该第一及第二栅极电极结构 (310)的上方部分。

3.如权利要求2所述的方法，其中，替换该第一栅极电极结构(310) 包括在去除每一个该第一栅极电极结构的该上方部分之后，执行第二 选择性蚀刻工艺(322)以选择性蚀刻该第一栅极电极结构(310)的栅极电 极材料(312)，以暴露介电栅极绝缘材料(313)，以及去除该介电栅极绝 缘材料(313)并形成包含该高k材料(323)的介电替换栅极绝缘材料。

4.如权利要求3所述的方法，其中，形成该介电替换栅极绝缘材料包 括形成第一介电材料(313A)以及在该第一介电材料(313A)上形成该高 k介电材料(323)。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括选择性地去除该第一及第二 替换栅极电极结构(310N、310P)的材料，以在该第一及第二替换栅极 电极结构中形成凹槽，并以第三含金属栅极电极材料(330)再填充该凹 槽。

6.如权利要求1所述的方法，其中，该第一含金属栅极电极材料(324) 具有第一功函数，而该第二含金属栅极电极材料(326)具有与该第一功 函数不同的第二功函数。

7.如权利要求1所述的方法，其中，形成该第一、第二及第三晶体管 (350n、350p、350D)包括形成用于该第一、第二及第三晶体管(350n、 350p、350D)的栅极绝缘层(313)，以使得具有形成该第三晶体管(350D) 所需要的特质。

8.如权利要求1所述的方法，其中，暴露每一个该第一及第二栅极电 极结构(310)的栅极电极材料(312)包括基于该蚀刻停止层(320)，通过执 行第一化学机械研磨工艺去除该牺牲层(319)的多余材料。

9.如权利要求8所述的方法，进一步包括执行第二化学机械研磨工艺， 以去除每一个该牺牲层及蚀刻停止层(319、320)的至少一部分，以及仅 去除每一个该第一及第二栅极电极结构(310)的上方部分。