[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法。特别涉及一种具有 不同阈值电压的多个金属绝缘体半导体(MIS：Metal Insulator -Semiconductor)晶体管的半导体器件及其制造方法。

背景技术

为适应半导体器件的细微化要求而进行栅极绝缘膜的薄膜化， 引发了栅极绝缘膜出现漏电流的问题。为了克服栅极绝缘膜的漏电 流问题，曾研究探讨过导入高介电常数膜(高k膜)作为栅极绝缘膜的 构成材料。但是在导入时也有可能面临金属绝缘体半导体晶体管的 阈值电压的钉扎(pinning)现象的问题。例如，为解决此问题日本 公开特许公报特开2007-329237号(专利文献1)记述了在铪系高介电 常数膜和栅电极之间的界面插入铝系绝缘膜的内容。

例如，根据日本公开特许公报特开2006-13092号(专利文献2)， 为控制具有高介电常数膜的金属绝缘体半导体晶体管的阈值电压， 而调节金属绝缘体半导体晶体管的沟道区域的杂质浓度。

《专利文献1》

日本公开特许公报特开2007-329237号

《专利文献2》

日本公开特许公报特开2006-13092号

根据半导体器件的用途，有时候需要在同一半导体衬底上混装 多个阈值电压的绝对值互异的金属绝缘体半导体晶体管。为通过调 节杂质浓度而提高阈值电压的绝对值，就需要提高沟道区域的杂质 浓度。但是，如果沟道区域的杂质浓度提高，迁移率就会由于杂质 散射而下降。因此，存在着多个金属绝缘体半导体晶体管中阈值电 压的绝对值大的金属绝缘体半导体晶体管的驱动电流下降的问题。

发明内容

鉴于上述问题，进行了本案研究。目的在于：提供一种半导体器 件及其制造方法，在使用阈值电压的绝对值互异的多个金属绝缘体 半导体晶体管的情况下，可抑制阈值电压的绝对值较大的金属绝缘 体半导体晶体管的驱动电流的下降。

本发明一实施方式中的半导体器件包括：具有第一n型金属绝缘 体半导体阈值电压的第一n型金属绝缘体半导体晶体管和具有第二n 型金属绝缘体半导体阈值电压的第二n型金属绝缘体半导体晶体管。 第一n型金属绝缘体半导体晶体管具有第一n型金属绝缘体半导体沟 道区域、第一n型金属绝缘体半导体高介电常数膜以及第一n型金属 绝缘体半导体金属电极。第一n型金属绝缘体半导体沟道区域设在半 导体衬底上。第一n型金属绝缘体半导体高介电常数膜设在第一n型 金属绝缘体半导体沟道区域上且至少含有镧与镁中的一种金属。第 一n型金属绝缘体半导体金属电极设在第一n型金属绝缘体半导体高 介电常数膜上。第二n型金属绝缘体半导体晶体管具有第二n型金属 绝缘体半导体沟道区域、第二n型金属绝缘体半导体高介电常数膜以 及第二n型金属绝缘体半导体金属电极。第二n型金属绝缘体半导体 沟道区域设在半导体衬底上。第二n型金属绝缘体半导体高介电常数 膜设在第二n型金属绝缘体半导体沟道区域上。第二n型金属绝缘体 半导体金属电极设在第二n型金属绝缘体半导体高介电常数膜上。第 二n型金属绝缘体半导体阈值电压的绝对值大于第一n型金属绝缘体 半导体阈值电压的绝对值，第二n型金属绝缘体半导体高介电常数膜 中的镧原子浓度与镁原子浓度之和小于第一n型金属绝缘体半导体 高介电常数膜中的镧原子浓度与镁原子浓度之和。