[发明专利]双功函数半导体装置及其制造方法

权利要求书

1.一种双功函数半导体装置的制造方法，该双功函数半导体装置具有一衬底与具有一沉积当时的初始功函数的一栅极堆叠结构，该双功函数半导体装置的制造方法包含：

形成一栅介电层于一衬底的一第一区与一第二区上、形成一介电顶盖层于该栅介电层上、与形成一金属栅极于该介电顶盖层上，借此而形成一金属-介电质界面；以及

选择性地将多个元素至少引入该介电顶盖层位于该第二区上的一部分，该部分邻接于该金属-介电质界面，选择所述多个元素以修改刚沉积的该栅极堆叠结构的功函数，并同时图形化未引入所述多个元素的该第一区与引入所述多个元素的该第二区上的该栅极堆叠结构。

2.如权利要求1所述的双功函数半导体装置的制造方法，其中选择性地将多个元素至少引入该介电顶盖层位于该第二区上的一部分，还包含：

沉积包含一个或多个元素的材料于该第一区与该第二区上的该金属栅极之上，所述多个元素的选择是用以修改刚沉积的该栅极堆叠结构的功函数；

选择性地从该第一区移除该材料；以及

施以一热处理而将所述多个元素借助扩散进入该第二区上的该金属栅极与至少进入该介电顶盖层的一部分，该部分邻接于该金属-介电质界面。

3.如权利要求1或2所述的双功函数半导体装置的制造方法，其中该第一区为一N型金属氧化物半导体NMOS区或一P型金属氧化物半导体PMOS区中的一个，该第二区为该N型金属氧化物半导体NMOS区或该P型金属氧化物半导体PMOS区中的另一个。

4.如权利要求1至3任一项所述的双功函数半导体装置的制造方法，其中所述多个元素是选自下列所组成的族群：铝、氧、碳、氮、氟、与上述的组合。

5.如权利要求2所述的双功函数半导体装置的制造方法，其中该材料是选自下列所组成的族群：AlN、TiAlN、TaAlN、TaAlC、与上述的组合。

6.如权利要求1至5任一项所述的双功函数半导体装置的制造方法，其中所述多个元素是选自镧系元素的族群。

7.如权利要求1至6任一项所述双功函数半导体装置的制造方法，其中该金属栅极为TaCx、TiCx或HfCx，其中x为实数且0＜x≦1。

8.一种双功函数半导体装置，包含：

一衬底，具有一第一区与一第二区；

一第一晶体管于该第一区上，其具有一第一栅介电层、一第一介电顶盖层、与一第一金属栅极，且具有一第一功函数，该第一功函数即沉积当时的初始功函数；以及

一第二晶体管于该第二区上，其具有一第二栅介电层、一第二介电顶盖层、与一第二金属栅极，且具有一第二功函数；其中

该第一栅介电层与该第二栅介电层是由相同材料所形成；

该第二介电顶盖层与该第一介电顶盖层具有相同的材料，但是该第二介电顶盖层还包含一个或多个元素，而所述多个元素的选择是使功函数值从该第一功函数变成该第二功函数，该第一功函数即沉积当时的初始功函数；

该第二金属栅极与该第一金属栅极具有相同的材料，但是该第二金属栅极还包含一个或多个元素，而所述多个元素的选择是使功函数值从该第一功函数变成该第二功函数，该第一功函数即沉积当时的初始功函数；以及

其中包含所述一个或多个元素的该第二金属栅及未包含所述一个或多个元素的该第一金属栅是同时图形化而形成的，且包含所述一个或多个元素的该第二介电顶盖层与未包含所述一个或多个元素的该第一介电顶盖层是同时图形化而形成的。

9.如权利要求8所述的双功函数半导体装置，其中该第一区为一N型金属氧化物半导体NMOS区或一P型金属氧化物半导体PMOS区中的一个，该第二区为该N型金属氧化物半导体NMOS区或该P型金属氧化物半导体PMOS区中的另一个。

10.如权利要求8所述的双功函数半导体装置，其中该第一金属栅极为TaCx、TiCx或HfCx，其中x为实数且0＜x≦1。