[发明专利]具有高k栅电介质和金属栅电极的半导体器件

权利要求书

1.一种半导体器件，包括：

高k栅电介质，所述高k栅电介质包括从由氧化铪、氧化铪硅、氧化镧、氧化镧铝、氧化锆、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛、氧化钇、氧化铝、氧化铅钪钽以及铌酸铅锌构成的组中选择的材料；

金属栅电极，其形成在栅电介质上，其包括具有成分M_xAl_y的铝化物，其中M是过渡金属；

形成在铝化物上的填充金属；以及

PMOS金属栅电极，其布置在所述高k栅电介质上，所述PMOS金属栅电极不包括铝化物。

2.如权利要求1所述的半导体器件，其中M包括从由锆、钨、钽、铪和钛构成的组中选择的元素。

3.如权利要求1所述的半导体器件，其中金属栅电极具有低于4.3eV的功函数。

4.如权利要求1所述的半导体器件，其中金属栅电极在400℃是热稳定的。

5.一种半导体器件，包括：

高k栅电介质，所述高k栅电介质包括从由氧化铪、氧化铪硅、氧化镧、氧化镧铝、氧化锆、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛、氧化钇、氧化铝、氧化铅钪钽以及铌酸铅锌构成的组中选择的材料；

NMOS金属栅电极，其包括具有成分M_xAl_y的铝化物，其中M为过渡金属；和

PMOS金属栅电极，其布置在所述高k栅电介质上，所述PMOS金属栅电极不包括铝化物。

6.如权利要求5所述的半导体器件，其中：

M包括从由锆、钨、钽、铪和钛构成的组中选择的元素。

7.如权利要求5所述的半导体器件，其中NMOS金属栅电极具有在3.9eV和4.3eV之间的功函数，并且在400℃是热稳定的。

8.如权利要求5所述的半导体器件，其中NMOS金属栅电极进一步包括形成在铝化物上的填充金属。

9.如权利要求8所述的半导体器件，其中填充金属是从由氮化钛、钨、钛、铝、钽、氮化钽、钴、铜以及镍构成的组中选择的。

10.一种CMOS半导体器件，包括：

高k栅电介质，所述高k栅电介质包括从由氧化铪、氧化锆以及氧化铝构成的组中选择的材料；

NMOS金属栅电极，其包括具有成分M_xAl_y的铝化物，其中M为过渡金属；以及

PMOS金属栅电极，其布置在所述高k栅电介质上，所述PMOS金属栅电极不包括铝化物。

11.如权利要求10所述的CMOS半导体器件，其中：

M包括从由锆、钨、钽、铪和钛构成的组中选择的元素；以及

PMOS金属栅电极包括从由钌、钯、铂、钴、镍以及导电的金属氧化物构成的组中选择的材料。

12.如权利要求10所述的CMOS半导体器件，其中NMOS金属栅电极具有在3.9eV和4.3eV之间的功函数，并且PMOS金属栅电极具有在4.9eV和5.2eV之间的功函数。

13.如权利要求10所述的CMOS半导体器件，其中铝化物具有成分M_xAl_y，其中M是过渡金属，x在1和4之间并且y在1和4之间。

14.如权利要求13所述的CMOS半导体器件，其中铝化物是从由ZrAl、ZrAl₂、ZrAl₃、WAl₄、TaAl、HfAl、TiAl、TiAl₂、TiAl₃以及Ti₃Al构成的组中选择的。

15.如权利要求10所述的CMOS半导体器件，其中NMOS金属栅电极进一步包括形成在铝化物上的填充金属。

16.如权利要求15所述的CMOS半导体器件，其中填充金属是从由氮化钛、钨、钛、铝、钽、氮化钽、钴、铜以及镍构成的组中选择的。

17.如权利要求10所述的CMOS半导体器件，其中：

高k栅电介质是利用原子层化学汽相沉积工艺形成的，并且厚度在5埃和40埃之间，以及

铝化物的厚度在100埃和300埃之间。

18.如权利要求10所述的CMOS半导体器件，其中NMOS金属栅电极和PMOS金属栅电极在400℃都是热稳定的。