[发明专利]形成具有多重功函数栅极结构的方法及所产生的产品

权利要求书

1.一种方法，用以形成NMOS晶体管和PMOS晶体管的替代栅极结构，该方法包含︰

执行至少一个蚀刻工艺，以去除该NMOS晶体管的牺牲栅极结构和该PMOS晶体管的牺牲栅极结构，从而定义NMOS栅极腔和PMOS栅极腔；

在该NMOS栅极腔和该PMOS栅极腔中形成高k栅极绝缘层；

在该高k栅极绝缘层上形成位于该NMOS和PMOS栅极腔内的镧系材料层；

执行至少一个加热工艺，以从该镧系材料层将材料驱入该高k栅极绝缘层，从而在每个该NMOS和该PMOS栅极腔内形成含镧高k栅极绝缘层；以及

执行至少一个工艺操作，以在该NMOS栅极腔中的该含镧高k栅极绝缘层上方形成第一栅极电极结构、以及在该PMOS栅极腔中的该含镧高k栅极绝缘层上方形成第二栅极电极结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该镧系材料层包含金属、氧化物、卤化物、碳化物或氮化物的一者。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，执行该至少一个加热工艺包含于500-1200℃执行该至少一个加热工艺达不大于三秒的期间。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，该镧系材料层是氧化镧层，而该高k栅极绝缘层是氧化铪层。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，该含镧高k栅极绝缘层是铪镧氧化物(HfLa_xO_y)层。

6.一种方法，用以形成NMOS晶体管和PMOS晶体管的替代栅极结构，该方法包含︰

执行至少一个蚀刻工艺，以去除该NMOS晶体管的牺牲栅极结构和该PMOS晶体管的牺牲栅极结构，从而定义NMOS栅极腔和PMOS栅极腔；

在该NMOS栅极腔和该PMOS栅极腔中形成包含氧化铪的高k栅极绝缘层；

在该高k栅极绝缘层上形成位于该NMOS和PMOS栅极腔内的镧系材料层；

执行至少一个加热工艺，以从该氧化镧层将镧驱入该高k栅极绝缘层，从而在每个该NMOS和该PMOS栅极腔内形成铪镧氧化物栅极绝缘层；以及

执行至少一个工艺操作，以在该NMOS栅极腔中的该铪镧氧化物栅极绝缘层上形成第一栅极电极结构、以及在该PMOS栅极腔中的该铪镧氧化物栅极绝缘层上形成第二栅极电极结构。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，执行该至少一个加热工艺包含于500-1200℃执行该至少一个加热工艺达不大于三秒的期间。

8.一种方法，用以形成NMOS晶体管装置和第一及第二PMOS晶体管装置的替代栅极结构，该方法包含︰

执行至少一个蚀刻工艺，以去除该NMOS晶体管的牺牲栅极结构和该第一及第二PMOS晶体管的牺牲栅极结构，从而定义NMOS栅极腔和第一及第二PMOS栅极腔；

在每个该NMOS栅极腔和该第一及第二PMOS栅极腔中形成高k栅极绝缘层；

形成图案化的硬遮罩层，以覆盖该第一PMOS栅极腔内的该高k栅极绝缘层，但暴露该NMOS栅极腔及该第二PMOS栅极腔内的该高k栅极绝缘层；

在该NMOS栅极腔中的该暴露的高k栅极绝缘层上、该第二PMOS栅极腔中的该暴露的高k栅极绝缘层上、及该图案化的硬遮罩层上方形成镧系材料层；

执行至少一个加热工艺，以从该镧系元素层将材料驱入该NMOS栅极腔中的该高k栅极绝缘层及该第二PMOS栅极腔中的该高k栅极绝缘层，从而在该NMOS栅极腔中形成第一含镧高k栅极绝缘层、及在该第二PMOS栅极腔中形成第二含镧高k栅极绝缘层；

执行至少一个蚀刻工艺，以去除该镧系材料层和该图案化的硬遮罩层；以及

执行至少一个工艺操作，以形成︰

第一栅极电极结构在该NMOS栅极腔中的该第一含镧高k栅极绝缘层上；

第二栅极电极结构在该第二PMOS栅极腔中的该第二含镧高k栅极绝缘层上；以及

第三栅极电极结构在该第一PMOS栅极腔中的该高k栅极绝缘层上。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，该镧系元素层包含金属、氧化物、卤化物、碳化物或氮化物的一者。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，执行该至少一个加热工艺包含于500-1200℃执行该至少一个加热工艺达不大于三秒的期间。