[發明專利]CMOS半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 200810080578.7
• 申請日: 2008-02-22
• 公開（公告）號: CN101257023A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 丁英洙;丁炯碩;許成;白賢錫
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;H01L21/8238
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭鴻禧;馮敏

1、一種包括nMOS區域和pMOS區域的CMOS半導體裝置，所述CMOS半導體裝置包括：

柵極，在所述nMOS區域和pMOS區域中，包括多晶硅覆蓋層和形成在所述多晶硅覆蓋層之下的金屬氮化物層；

柵極絕緣層，在所述柵極中的至少一個柵極之下，

其中，所述nMOS區域和pMOS區域的金屬氮化物層由相同類型的材料形成，并根據摻雜物密度之間的差異而具有不同的逸出功。

2、如權利要求1所述的CMOS半導體裝置，其中，所述柵極絕緣層由HfO₂形成。

3、如權利要求2所述的CMOS半導體裝置，其中，所述金屬氮化物層包含摻雜物，所述摻雜物包括C、Cl、F、N和O中的至少一種。

4、如權利要求1所述的CMOS半導體裝置，其中，所述金屬氮化物層包含摻雜物，所述摻雜物包括C、Cl、F、N和O中的至少一種。

5、如權利要求1所述的CMOS半導體裝置，其中，所述金屬氮化物層包含N以及Ti、Ta、W、Mo、Al、Hf和Zr中的至少一種。

6、如權利要求5所述的CMOS半導體裝置，其中，所述金屬氮化物層由TiN形成。

7、如權利要求5所述的CMOS半導體裝置，其中，所述nMOS區域的金屬氮化物層和所述pMOS區域的金屬氮化物層具有不同的厚度，所述nMOS區域的金屬氮化物層和所述pMOS區域的金屬氮化物層中的至少一個包括多個單位金屬氮化物層。

8、如權利要求1所述的CMOS半導體裝置，所述nMOS區域的金屬氮化物層和所述pMOS區域的金屬氮化物層具有不同的厚度，所述nMOS區域的金屬氮化物層和所述pMOS區域的金屬氮化物層中的至少一個包括多個單位金屬氮化物層。

9、如權利要求8所述的CMOS半導體裝置，其中，較厚的金屬氮化物層的所述多個單位金屬氮化物層包括不同密度的摻雜物。

10、如權利要求1所述的CMOS半導體裝置，其中，較厚的金屬氮化物層的所述多個單位金屬氮化物層包括不同密度的摻雜物。

11、如權利要求1所述的CMOS半導體裝置，其中，所述nMOS區域的金屬氮化物層的厚度小于所述pMOS區域的金屬氮化物層的厚度，并且所述nMOS區域的金屬氮化物層的逸出功低于所述pMOS區域的金屬氮化物層的逸出功。

12、一種制造CMOS半導體裝置的方法，所述方法的步驟包括：

在包括nMOS區域和pMOS區域的硅基底上形成柵極絕緣層；

在所述柵極絕緣層上形成柵極，其中，所述柵極包括與所述nMOS區域和pMOS區域相對應的金屬氮化物層以及形成在所述金屬氮化物層上的多晶硅覆蓋層，

其中，所述nMOS區域和pMOS區域的金屬氮化物層由相同類型的材料形成，并調節所述金屬氮化物層之間的摻雜物差異使得所述金屬氮化物層具有不同的逸出功。

13、如權利要求12所述的方法，其中，通過調節所述金屬氮化物層的沉積溫度來調節所述金屬氮化物層之間的摻雜物差異。

14、如權利要求12所述的方法，其中，所述pMOS區域的金屬氮化物層厚于所述nMOS區域的金屬氮化物層，并且所述pMOS區域的金屬氮化物層的逸出功高于所述nMOS區域的金屬氮化物層的逸出功。

15、如權利要求12所述的方法，其中，形成柵極的步驟包括：

在所述柵極絕緣層上形成第一金屬氮化物層；

從所述第一金屬氮化物層去除與所述nMOS區域相對應的部分；

在所述第一金屬氮化物層和nMOS區域上形成第二金屬氮化物層；

在所述第二金屬氮化物層上形成多晶硅覆蓋層；

將在所述柵極絕緣層上堆疊的層圖案化，以在所述硅基底上形成與nMOS區域和pMOS區域相對應的柵極。

16、如權利要求15所述的方法，其中，所述第一金屬氮化物層和所述第二金屬氮化物層在不同的處理溫度下形成。

17、如權利要求16所述的方法，其中，所述第一金屬氮化物層的處理溫度比所述第二金屬氮化物層的處理溫度低大約100℃或更低。