[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811096774.3
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109585565B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吉田哲也
• 申請（專利權(quán)）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/49;H01L21/336
• 代理公司: 中國貿(mào)促會專利商標事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 歐陽帆

本公開涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。提供具有改進的可靠性的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件在其具有半導(dǎo)體襯底、絕緣層和半導(dǎo)體層的SOI襯底上具有有著絕緣膜和高介電常數(shù)膜的柵極絕緣膜。高介電常數(shù)膜具有比硅氧化物膜高的介電常數(shù)，并且包括第一金屬和第二金屬。在高介電常數(shù)膜中，第一金屬的原子數(shù)與第一金屬和第二金屬的原子總數(shù)之比等于或大于75％且小于100％。

相關(guān)申請的交叉引用

2017年9月28日提交的日本專利申請No.2017-187976的公開內(nèi)容(包括說明書、附圖和摘要)通過引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法，例如，在應(yīng)用于使用SOI襯底的半導(dǎo)體器件時有效的技術(shù)。

背景技術(shù)

作為用于低功耗的半導(dǎo)體器件，存在在SOI(絕緣體上硅)襯底上形成MISFET(金屬絕緣體半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的技術(shù)。隨著MISFET的小型化，正在研究使用稱為“高k膜”的高介電常數(shù)膜以獲得就硅氧化物而言具有改進的厚度的柵極絕緣膜。

例如，專利文獻1公開了使用鉿氧化物(HfO₂)等作為高介電常數(shù)膜以用于在SOI襯底上形成的MISFET的柵極絕緣膜的技術(shù)。

專利文獻2公開了一種在MISFET的柵極絕緣膜和柵電極之間的界面上設(shè)置由鉿(Hf)或鋯(Zr)制成的金屬層的技術(shù)。

專利文獻1：日本未審查專利申請公開No.2016-18936

專利文獻2：日本未審查專利申請公開No.2007-318012

發(fā)明內(nèi)容

作為在SOI襯底上形成的MISFET的閾值調(diào)整方法之一，存在一種通過包含在高介電常數(shù)膜中的金屬的功函數(shù)來控制閾值的方法。已知這種高介電常數(shù)膜具有比硅氧化物膜更多的陷阱能級，并且MISFET可能具有劣化的可靠性，這取決于高介電常數(shù)膜中包含的金屬的比例。

根據(jù)本文的描述和附圖，其他問題和新特征將是清楚的。

根據(jù)一個實施例，半導(dǎo)體器件具有半導(dǎo)體襯底、形成在半導(dǎo)體襯底上的絕緣層、形成在絕緣層上的半導(dǎo)體層、包括形成在半導(dǎo)體層上的第一絕緣膜和形成在第一絕緣層上的高介電常數(shù)膜的第一柵極絕緣膜以及形成在第一柵極絕緣膜上的第一柵電極。在該器件中，高介電常數(shù)膜是具有比硅氧化物膜高的介電常數(shù)并且同時包含第一金屬和第二金屬的膜。在高介電常數(shù)膜中，第一金屬的原子數(shù)與第一金屬和第二金屬的原子總數(shù)之比等于或大于75％且小于100％。

根據(jù)另一實施例，制造半導(dǎo)體器件的方法具有：(a)設(shè)置半導(dǎo)體襯底、形成在半導(dǎo)體襯底上的絕緣層和形成在絕緣層上的半導(dǎo)體層的步驟；(b)在半導(dǎo)體層上形成第一絕緣膜的步驟；(c)在第一絕緣膜上沉積金屬膜的步驟；以及(d)熱處理金屬膜。在該方法中，金屬膜包含第一金屬和第二金屬，并且第一金屬的原子數(shù)與第一金屬和第二金屬的原子總數(shù)之比等于或大于75％且小于100％。

根據(jù)又一實施例，制造半導(dǎo)體器件的方法具有：(a)設(shè)置半導(dǎo)體襯底、形成在半導(dǎo)體襯底上的絕緣層和形成在絕緣層上的半導(dǎo)體層的步驟；(b)在半導(dǎo)體層上形成第一絕緣膜的步驟；(c)在第一絕緣膜上形成第一金屬膜和第二金屬膜的步驟；以及(d)熱處理第一金屬膜和第二金屬膜。

根據(jù)上述實施例，可以提供具有改進的可靠性的半導(dǎo)體器件。

附圖說明

圖1是示出第一實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖；

圖2示出本發(fā)明人獲得的實驗數(shù)據(jù)；

圖3是示出第一實施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的截面圖；

圖4是示出圖3之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的截面圖；

圖5是示出圖4之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的截面圖；