[发明专利]具有变化阈值电压的半导体装置及其制造方法

权利要求书

1.一种制造半导体装置的方法，该方法包括：

设置结构，该结构具有至少一个区域并包括设于衬底上方的介电层，其中，该至少一个区域存在于开口中，该开口位于设置在该衬底上的层间介电材料中；

在该介电层上方形成包括阈值电压调整层的多层堆叠结构，该多层堆叠结构包括位于该至少一个区域的第一区域中的第一阈值电压调整层、以及位于该至少一个区域的第二区域中的第二阈值电压调整层，其中，该第一区域及该第二区域被该层间介电材料隔开；以及

退火该结构以定义该至少一个区域的变化阈值电压，该退火促进至少一个阈值电压调整种类自该第一阈值电压调整层及该第二阈值电压调整层扩散进入该介电层中，其中，该第一区域的阈值电压独立于该第二区域的阈值电压，

其中，该第一区域的该阈值电压及该第二区域的该阈值电压为0mV至200mV，并且

其中，该至少一个区域包括第三区域，该第三区域的阈值电压比该第一区域及该第二区域的该阈值电压高50mV至200mV的量级。

2.如权利要求1所述的方法，其中，该多层堆叠结构包括牺牲功函数层，且该阈值电压调整层设于该牺牲功函数层上方，其中，所述形成该多层堆叠结构包括设定该牺牲功函数层的厚度，以定义该至少一个区域的该变化阈值电压。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述形成包括设定该牺牲功函数层在该第一区域中的第一厚度以及在该第二区域中的第二厚度，该第二厚度小于该第一厚度。

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述形成包括设定该牺牲功函数层的厚度，以使该牺牲功函数层在该第二区域中不存在。

5.如权利要求1所述的方法，其中，该多层堆叠结构包括位于该第一区域中的第一多层堆叠结构、以及位于该第二区域中的第二多层堆叠结构，该第一多层堆叠结构不同于该第二多层堆叠结构。

6.如权利要求5所述的方法，其中，该第一多层堆叠结构包括第一牺牲功函数层、设于该第一牺牲功函数层上方的该第一阈值电压调整层、以及设于该第一阈值电压调整层上方的第二牺牲功函数层，以及其中，该第一阈值电压调整层包括定义该第一区域的该阈值电压的阈值电压调整种类。

7.如权利要求6所述的方法，其中，该第一区域的该阈值电压包括p型场效应晶体管(pFET)装置的阈值电压，其中，该第一阈值电压调整层的该阈值电压调整种类包括铝(Al)、氧化铝(Al₂O₃)、锗(Ge)或氧化锗(GeO₂)的至少其中一种，以及其中，该第一区域的有效功函数为5.0eV。

8.如权利要求5所述的方法，其中，该第二多层堆叠结构包括该第二阈值电压调整层、设于该第二阈值电压调整层上方的覆盖层、以及设于该覆盖层上方的牺牲栅极材料，其中，该第二阈值电压调整层包括定义该第二区域的该阈值电压的阈值电压调整种类。

9.如权利要求8所述的方法，其中，该第二区域的该阈值电压包括n型场效应晶体管(nFET)装置的阈值电压，其中，该第二阈值电压调整层的该阈值电压调整种类包括含稀土金属材料或含碱土金属材料的至少其中一种，以及其中，该第二区域的有效功函数为4.1eV至4.5eV。

10.如权利要求1所述的方法，其中，该第三区域具有n型场效应晶体管(nFET)装置或p型场效应晶体管(pFET)装置的至少其中一种的阈值电压，该第三区域的该阈值电压独立于该第一区域及该第二区域的该阈值电压。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述形成包括：

在该第一区域、该第二区域及该第三区域中的该介电层上方形成牺牲功函数层；

在该第一区域中选择性移除该牺牲功函数层，而不影响该第二区域或该第三区域；以及

在该第一区域、该第二区域及该第三区域上方形成额外牺牲功函数层。