[发明专利]用于高k和金属栅极堆叠件的器件和方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，本发明涉及一种用于高k和金属栅极堆叠件的器件和方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)工业经历了迅速的发展。IC材料和设计的技术发展产生出多代IC，每个新一代IC都具有比前一代更小但更复杂的电路。在IC的发展过程中，通常增大了功能密度(即，每个芯片区域的互连器件数量)，而减小了几何尺寸(即，使用制造工艺可以产生的最小部件)。然而，这些发展增加了IC的加工和制造的复杂性，并且为了实现这些发展，IC的加工和制造也需要类似的发展。这种按比例缩小的工艺的优点在于提高了生产效率并且降低了相关费用。这种按比例缩小也增加了处理和制造IC的复杂性，为了实现这些进步，需要在IC处理和制造方面有类似的发展。

场效应晶体管(FET)已被使用在传统的IC设计中。由于缩小了技术节点，高k(HK)的介电材料和金属经常被考虑用于形成FET的栅极堆叠件。当在单个IC芯片上形成多个HK/金属栅极(MG)FET(诸如，p型的FET核心，n型FET核心，输入/输出nFET，输入/输出pFET的HK/MG，以及高电阻器)时，存在集成的问题。因此，需要一种为制造多个HK/MG结构提供灵活性和稳定性的工艺。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，包括：半导体衬底；隔离部件，用于分隔所述衬底上的不同区域；所述衬底上的p型场效应晶体管(pFET)核心区域，具有第一栅极堆叠件，所述第一栅极堆叠件包括界面层、位于所述界面层上的由第一材料构成的保护层和位于由所述第一材料构成的保护层上的的高k(HK)介电层；所述衬底上的输入/输出pFET(pFET IO)区域，具有第二栅极堆叠件，所述第二栅极堆叠件包括介电层、位于所述介电层上的界面层、位于所述界面层上的由所述第一材料构成的保护层和位于由所述第一材料构成的保护层上的HK介电层；所述衬底上的n型场效应晶体管(nFET)核心区域，具有第三栅极堆叠件，所述第三栅极堆叠件包括界面层、位于所述界面层上的由第二材料构成的保护层和位于由所述第二材料构成的保护层上的HK介电层；所述衬底上的输入/输出nFET(nFET IO)区域，具有第四栅极堆叠件，所述第四栅极堆叠件包括介电层、位于所述介电层上的界面层、位于所述界面层上的由所述第二材料构成的保护层和位于由所述第二材料构成的保护层上的HK介电层；以及高电阻器区域，具有第五栅极堆叠件，所述第五栅极堆叠件包括界面层、位于所述界面层上的由所述第二材料构成的保护层和位于由所述第二材料构成的保护层上的HK介电层。

在所述器件中，所述第一栅极堆叠件和所述第二栅极堆叠件还包括位于由所述第一材料构成的保护层上方的由所述第二材料构成的保护层。

在所述器件中，所述HK介电层位于由所述第二材料构成的保护层上方。

在所述器件中，所述第一材料包括p型功函数金属或p型金属氧化物，并且所述第二材料包括n型功函数金属或n型金属氧化物。

在所述器件中，所述p型金属氧化物包括A1₂O₃、MgO、CaO或它们的混合物，所述n型金属氧化物包括La₂O₃、Sc₂O₃、Y₂O₃、SrO、BaO、Ta₂O₅、TiO₂、LaAlO₃、ZrO₂、Gd₂O₃或它们的混合物。

在所述器件中，由所述第一材料构成的保护层和由所述第二材料构成的保护层的厚度小于50埃。