[发明专利]半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：

在半导体衬底上形成具有高介电常数的栅极电介质层，其中所述栅极电介质层至少表面经过了氮化处理或者氧化处理；以及

在栅极电介质层的经氮化处理的表面上形成金属栅极，从而形成NMOS晶体管；或者

在栅极电介质层的经氧化处理的表面上形成金属栅极，从而形成PMOS晶体管；

其中，所述半导体器件包括所述PMOS晶体管和所述NMOS晶体管两者，并且所述NMOS晶体管的栅极电介质层至少表面经过了氮化处理，所述PMOS晶体管的栅极电介质层至少表面经过了氧化处理，其中所述NMOS晶体管的金属栅极和所述PMOS晶体管的金属栅极由相同的金属材料形成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述栅极电介质层的整个层都经过了氮化处理。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在半导体衬底上形成具有高介电常数的栅极电介质层的步骤包括：

在半导体衬底上沉积具有高介电常数的电介质材料层，以及

对电介质材料层的至少表面进行氮化处理或者氧化处理，从而形成所述栅极电介质层。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述氮化处理包括解耦合等离子体氮化或在氨气环境中快速热退火；或者

所述氧化处理包括在含氧环境中快速热退火、解耦合等离子体氧化或臭氧处理。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述氮化处理的温度低于750℃；或者

所述氧化处理的温度低于400℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在半导体衬底上形成具有高介电常数的栅极电介质层的步骤包括：

在半导体衬底上沉积具有高介电常数的电介质材料层，其中在所述沉积过程中，对电介质材料层的至少表面掺杂氮或氧以实行氮化处理或者氧化处理，从而形成所述栅极电介质层。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述栅极电介质层包括HfO₂或TiO₂。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属材料为带隙居中的金属材料。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述金属材料包括TiN或TaN。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成栅极电介质层的步骤以及形成金属栅极的步骤包括：

在半导体衬底上沉积具有高介电常数的电介质材料层；

对整个电介质材料层进行氮化处理；

在经氮化的电介质材料层上形成PMOS晶体管的第一伪栅和NMOS晶体管的第二伪栅；

在第一和第二伪栅的两侧、在半导体衬底中分别形成PMOS晶体管和NMOS晶体管的源极区和漏极区；

去除第一伪栅，然后对电介质材料层的位于第一伪栅下方的部分的至少表面进行氧化处理，从而形成PMOS晶体管的至少表面经氧化处理的栅极电介质层；

在PMOS晶体管的栅极电介质层上形成用于PMOS晶体管的金属栅极；

去除第二伪栅，电介质材料层的位于第二伪栅下方的部分即为NMOS晶体管的栅极电介质层；

在NMOS晶体管的栅极电介质层上形成用于NMOS晶体管的金属栅极。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在电介质材料层与第一伪栅之间形成有厚度不超过的帽层，并且去除第一伪栅、然后对电介质材料层的位于第一伪栅下方的部分的至少表面进行氧化处理的步骤包括：

去除第一伪栅，以露出帽层；

透过帽层对电介质材料层的位于第一伪栅下方的部分的至少表面执行氧化处理。