[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體器件的制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011073451.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN112736089A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 津田是文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瑞薩電子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L27/12
• 分類號(hào): H01L27/12;H01L29/36;H01L29/423;H01L29/51;H01L21/77;H01L27/11;H01L21/8244
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 李輝

本公開的實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體器件的制造方法。第一柵極絕緣膜是由氧化硅制成并且被添加鉿(Hf)而未添加鋁(Al)的絕緣膜。而且，第二柵極絕緣膜是由氧化硅制成并且被添加鋁而未添加鉿的絕緣膜。第三柵極絕緣膜是由氧化硅制成并且被添加鋁的絕緣膜。進(jìn)一步地，第四柵極絕緣膜是由氧化硅制成并且被添加鉿的絕緣膜。因此，可以降低半導(dǎo)體器件的功耗。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

于2019年10月10日提交的日本專利申請(qǐng)No.2019-186897的公開包括說(shuō)明書、附圖和摘要，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體器件的制造方法，并且本發(fā)明可以適當(dāng)?shù)乇挥糜诎雽?dǎo)體器件以及例如使用SOI襯底制造半導(dǎo)體器件的方法。

以下列出了所公開的技術(shù)：

[專利文獻(xiàn)1]日本未審查專利申請(qǐng)公開No.2013-219181

[專利文獻(xiàn)2]日本未審查專利申請(qǐng)公開No.2016-18936

[專利文獻(xiàn)3]日本未審查專利申請(qǐng)公開No.2019-62170

作為一種使用SOI襯底的半導(dǎo)體器件，該SOI襯底具有半導(dǎo)體襯底(半導(dǎo)體基底材料)、形成在半導(dǎo)體襯底上的BOX膜(絕緣層)以及形成在該BOX膜上的硅層(SOI層，半導(dǎo)體層)，例如專利文獻(xiàn)1中所示，存在具謂的混合結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，該混合結(jié)構(gòu)包括在SOI襯底的SOI區(qū)(這是具有BOX膜和硅層的區(qū))中形成的n溝道型(或p溝道型)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及在SOI襯底的塊狀硅區(qū)(這是沒(méi)有BOX膜和硅層的區(qū))中形成的n溝道型(或p溝道型)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

如專利文獻(xiàn)2中所示，作為一種使用SOI襯底的半導(dǎo)體器件，存在一種包括具有柵極絕緣膜的n溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管和具有柵極絕緣膜的p溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件。而且，鉿(Hf)被添加至每個(gè)柵極絕緣膜，鉿在柵極絕緣膜表面的每單位面積濃度為1×10¹³cm²或更大。在這種情況下，可以使n溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管和p溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)的柵極電極的功函數(shù)更小。即，可以降低n溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓，同時(shí)可以增大p溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓。

此外，如專利文獻(xiàn)3的第一實(shí)施例中所示，作為一種應(yīng)對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓被改變的BTI(偏差溫度不穩(wěn)定性)的p溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的NBTI(負(fù)偏差溫度不穩(wěn)定性)的措施，存在一種使用SOI襯底的半導(dǎo)體器件，其n溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管和p溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)的柵極絕緣膜中的鉿原子的數(shù)目與鋁原子和鉿原子總數(shù)的比率為75％或更大且小于100％。而且，如專利文獻(xiàn)3的第二實(shí)施例中所示，作為一種使用SOI襯底的半導(dǎo)體器件，存在一種半導(dǎo)體器件，包括：具有被添加鋁(Al)而未添加鉿(Hf)的柵極絕緣膜的n溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管；和具有被添加鉿(Hf)而未添加鋁(Al)的柵極絕緣膜的p溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在這種情形下，可以抑制由于鋁(Al)而導(dǎo)致的p溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓的減小。

發(fā)明內(nèi)容

如專利文獻(xiàn)2或?qū)＠墨I(xiàn)3中所示，優(yōu)選地向組成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極絕緣膜添加諸如鋁(Al)或鉿(Hf)之類的金屬，以便調(diào)節(jié)該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓。而且，可以通過(guò)采用所謂的高介電常數(shù)絕緣膜而抑制柵極泄漏電流的發(fā)生，高介電常數(shù)絕緣膜是向其添加了諸如鋁(Al)或鉿(Hf)之類的金屬的柵極絕緣膜。即，通過(guò)采用高介電常數(shù)絕緣膜，還可以在不減小柵極絕緣膜的物理厚度的情況下增大該柵極絕緣膜的電容。

另一方面，近年來(lái)需要進(jìn)一步降低半導(dǎo)體器件的功耗和/或改進(jìn)半導(dǎo)體器件的操作速度。為了以高速操作場(chǎng)效應(yīng)晶體管，也就是為了增加流過(guò)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)的ON電流，雖然被施加在該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電壓值(驅(qū)動(dòng)電壓)減小，但可想到的是該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓更低。