[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 200910265276.1
• 申請日: 2009-12-28
• 公開（公告）號: CN101771048A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 大西和博;塚本和宏
• 申請（專利權）人: 株式會社瑞薩科技
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088;H01L29/51;H01L29/78;H01L21/82;H01L27/11;H01L21/8244
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及一種半導體器件及其制造方法。特別涉及一種具有 不同閾值電壓的多個金屬絕緣體半導體(MIS：Metal?Insulator -Semiconductor)晶體管的半導體器件及其制造方法。

背景技術

為適應半導體器件的細微化要求而進行柵極絕緣膜的薄膜化， 引發了柵極絕緣膜出現漏電流的問題。為了克服柵極絕緣膜的漏電 流問題，曾研究探討過導入高介電常數膜(高k膜)作為柵極絕緣膜的 構成材料。但是在導入時也有可能面臨金屬絕緣體半導體晶體管的 閾值電壓的釘扎(pinning)現象的問題。例如，為解決此問題日本 公開特許公報特開2007-329237號(專利文獻1)記述了在鉿系高介電 常數膜和柵電極之間的界面插入鋁系絕緣膜的內容。

例如，根據日本公開特許公報特開2006-13092號(專利文獻2)， 為控制具有高介電常數膜的金屬絕緣體半導體晶體管的閾值電壓， 而調節金屬絕緣體半導體晶體管的溝道區域的雜質濃度。

《專利文獻1》

日本公開特許公報特開2007-329237號

《專利文獻2》

日本公開特許公報特開2006-13092號

根據半導體器件的用途，有時候需要在同一半導體襯底上混裝 多個閾值電壓的絕對值互異的金屬絕緣體半導體晶體管。為通過調 節雜質濃度而提高閾值電壓的絕對值，就需要提高溝道區域的雜質 濃度。但是，如果溝道區域的雜質濃度提高，遷移率就會由于雜質 散射而下降。因此，存在著多個金屬絕緣體半導體晶體管中閾值電 壓的絕對值大的金屬絕緣體半導體晶體管的驅動電流下降的問題。

發明內容

鑒于上述問題，進行了本案研究。目的在于：提供一種半導體器 件及其制造方法，在使用閾值電壓的絕對值互異的多個金屬絕緣體 半導體晶體管的情況下，可抑制閾值電壓的絕對值較大的金屬絕緣 體半導體晶體管的驅動電流的下降。

本發明一實施方式中的半導體器件包括：具有第一n型金屬絕緣 體半導體閾值電壓的第一n型金屬絕緣體半導體晶體管和具有第二n 型金屬絕緣體半導體閾值電壓的第二n型金屬絕緣體半導體晶體管。 第一n型金屬絕緣體半導體晶體管具有第一n型金屬絕緣體半導體溝 道區域、第一n型金屬絕緣體半導體高介電常數膜以及第一n型金屬 絕緣體半導體金屬電極。第一n型金屬絕緣體半導體溝道區域設在半 導體襯底上。第一n型金屬絕緣體半導體高介電常數膜設在第一n型 金屬絕緣體半導體溝道區域上且至少含有鑭與鎂中的一種金屬。第 一n型金屬絕緣體半導體金屬電極設在第一n型金屬絕緣體半導體高 介電常數膜上。第二n型金屬絕緣體半導體晶體管具有第二n型金屬 絕緣體半導體溝道區域、第二n型金屬絕緣體半導體高介電常數膜以 及第二n型金屬絕緣體半導體金屬電極。第二n型金屬絕緣體半導體 溝道區域設在半導體襯底上。第二n型金屬絕緣體半導體高介電常數 膜設在第二n型金屬絕緣體半導體溝道區域上。第二n型金屬絕緣體 半導體金屬電極設在第二n型金屬絕緣體半導體高介電常數膜上。第 二n型金屬絕緣體半導體閾值電壓的絕對值大于第一n型金屬絕緣體 半導體閾值電壓的絕對值，第二n型金屬絕緣體半導體高介電常數膜 中的鑭原子濃度與鎂原子濃度之和小于第一n型金屬絕緣體半導體 高介電常數膜中的鑭原子濃度與鎂原子濃度之和。