[发明专利]一种半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件，包括：

具有NMOS区域和PMOS区域的半导体衬底，其中所述NMOS区域与所述PMOS区域由隔离区相互隔离；

形成于所述NMOS区域上的第一栅堆叠和形成于所述PMOS区域上的第二栅堆叠；

其中，所述第一栅堆叠包括：第一界面层；在所述第一界面层上的第一高k栅介质层；在所述第一高k栅介质层上的第一金属栅极层；

所述第二栅堆叠包括：第二界面层；在所述第二界面层上的第二高k栅介质层；在所述第二高k栅介质层上的第二金属栅极层；

其中所述第一和第二高k栅介质层采用含有n型金属的氧化物材料形成，所述n型金属的氧化物的介电常数高于SiO₂。

2.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一高k栅介质层包含稀土和类稀土金属元素，所述第一高k栅介质层从包含下列元素的组中选择元素来形成：La₂O₃、HfLaO_x、HfLaON_x、HfLaSiO_x、Y₂O₃和Sc₂O₃，及其它们的组合。

3.根据权利要求1所述的器件，其中所述第二高k栅介质层包含除稀土和类稀土金属元素以外的其他活性金属元素，所述第二高k栅介质层从包含下列元素的组中选择元素来形成：Al₂O₃、HfAlO_x、MgO₂、TiO₂、HfTiO_x、HfSiTiO_x和HfMgO_x，及其它们的组合。

4.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一和第二高k栅介质层的厚度为大约1至10纳米，优选为大约1至5纳米，最优为大约1至3纳米。

5.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一金属栅极层和第二金属栅极层具有相同的材料。

6.根据权利要求5所述的器件，其中所述第一和第二金属栅极层从包含下列元素的组中选择元素来形成：TiN、TaN、MoN、HfN、HfC、TaC、TiC、MoC、TiAlN、TaAlN、HfAlN、HfTbN、TaTbN、TaErN、TaYbN、TaSiN、TaHfN、TiHfN、HfSiN、MoSiN、MoAlN、RuTa_x、NiTa_x、多晶硅和金属硅化物，及其它们的组合。

7.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：

提供具有NMOS区域和PMOS区域的半导体衬底，其中所述NMOS区域与所述PMOS区域由隔离区相互隔离；

在所述半导体衬底上，形成属于NMOS区域的第一界面层、假栅及其侧墙，形成属于PMOS区域的第二界面层、假栅及其侧墙，以及在所述半导体衬底中分别形成属于NMOS区域和PMOS区域的源极区和漏极区，并覆盖所述NMOS和PMOS区域的源极区、漏极区以及NMOS区域和PMOS区域的隔离区形成内层介电层；

去除所述NMOS区域和PMOS区域的假栅，以形成第一开口和第二开口；

在所述第一开口中形成覆盖所述第一界面层的第一高k栅介质层，并在所述第二开口中形成覆盖所述第二界面层的第二高k栅介质层，其中所述第一和第二高k栅介质层采用含有n型金属的氧化物材料形成，所述n型金属的氧化物的介电常数高于SiO₂；

在所述第一高k栅介质层上形成第一金属栅极层，在第二高k栅介质层上形成第二金属栅极层；

对所述器件进行加工，以分别形成属于NMOS区域的第一栅堆叠和属于PMOS区域的第二栅堆叠。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一高k栅介质层包含稀土和类稀土金属元素，所述第一高k栅介质层从包含下列元素的组中选择元素来形成：La₂O₃、HfLaO_x、HfLaON_x、HfLaSiO_x、Y₂O₃和Sc₂O₃，及其它们的组合。