[发明专利]用于形成取代金属栅极的方法及相关装置

权利要求书

1.一种方法，其包含：

形成虚拟栅极于一衬底的p型通道场效应晶体管(PFET)区及n型通道场效应晶体管(NFET)区上面，各个虚拟栅极具有形成于该虚拟栅极的相对两侧上的间隔体，以及在形成于该衬底中的源极/漏极(S/D)区上面的一层间电介质(ILD)，填充在所述间隔体之间的空间；

移除所述栅极的虚拟栅极材料，形成一空腔于每一对间隔体之间；

形成一高k介电层于该ILD及所述间隔体上面且于所述空腔中；

形成一金属覆盖层于该高k介电层上面；

形成一第一功函数金属层于该金属覆盖层上面；

移除该PFET区的该第一功函数金属层；

形成一第二功函数金属层于在该PFET区中的该金属覆盖层上面及于在该NFET区中的该第一功函数金属层上面；以及

形成一金属层于该第二功函数金属层上面，填充所述空腔，以及形成数个取代金属栅极(RMG)。

2.如权利要求1所述的方法，更包含：

向下平坦化该ILD的一上表面，移除多余的金属层、第一功函数金属层及第二功函数金属层和高k介电层，以及暴露所述侧面间隔体及ILD的上表面。

3.如权利要求2所述的方法，其包含：

用化学机械抛光(CMP)进行平坦化。

4.如权利要求1所述的方法，其包含：形成氮化钛(TiN)的该金属覆盖层。

5.如权利要求1所述的方法，其包含：

形成掺铝碳化钛(TiAlC)的该第一功函数金属层。

6.如权利要求5所述的方法，其中，该TiAlC是用于一n型装置。

7.如权利要求1所述的方法，其包含：

形成TiN的该第二功函数金属层用于一p型装置。

8.如权利要求1所述的方法，其包含：

形成钨(W)、铝(Al)或彼等的合金的该金属层。

9.如权利要求8所述的方法，其包含：

形成该金属层于在该PFET区上面的一空腔中，其中，在该PFET区中的该空腔比在该NFET区中的宽。

10.如权利要求1所述的方法，其包含：

形成多晶硅的所述虚拟栅极；以及

移除该多晶硅以形成所述空腔于所述间隔体之间。

11.一种装置，其包含：

形成于一衬底上面的一层间电介质(ILD)，该衬底具有形成于该衬底的p型通道场效应晶体管(PFET)区及n型通道场效应晶体管(NFET)区上面的空腔，以及在各空腔的相对两侧形成于该衬底中的源极/漏极(S/D)区；

在各空腔的侧壁上的间隔体；

在各空腔中的所述间隔体之间的取代金属栅极(RMG)，

其中，各RMG包含：

在该空腔的侧面及底面上的一高k介电层；

在该高k介电层上面的一金属覆盖层；

在该NFET区中的该金属覆盖层上面的一第一功函数金属层；

在该PFET区中的该金属覆盖层上面且在该NFET区中的该第一功函数金属层上面的一第二功函数金属层；以及

在该第二功函数金属层上面的一金属层。

12.如权利要求11所述的装置，其中，该金属覆盖层包含氮化钛(TiN)。

13.如权利要求11所述的装置，其中，该第一功函数金属层包含掺铝碳化钛(TiAlC)。

14.如权利要求13所述的装置，其中，该TiAlC是用于一n型装置。

15.如权利要求11所述的装置，其中，该第二功函数金属层包含用于一p型装置的TiN。