半导体器件及其制造方法技术

一种半导体器件，包括：半导体基板，包括第一区和第二区；分别在第一区和第二区上的第一晶体管和第二晶体管，其中第一晶体管包括第一栅绝缘层图案，第二晶体管包括第二栅绝缘层图案，第一晶体管和第二晶体管两者都包括功函数调整膜图案和栅金属图案，其中第一晶体管的功函数调整膜图案包括与第二晶体管的功函数调整膜图案相同的材料，第一晶体管的栅金属图案包括与第二晶体管的栅金属图案相同的材料，包含在第一栅绝缘层图案中用于调节第一晶体管的阈值电压的金属的浓度不同于包含在第二栅绝缘层图案中用于调节第二晶体管的阈值电压的金属的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种半导体器件，包括：半导体基板，包括第一区和第二区；分别在第一区和第二区上的第一晶体管和第二晶体管，其中第一晶体管包括第一栅绝缘层图案，第二晶体管包括第二栅绝缘层图案，第一晶体管和第二晶体管两者都包括功函数调整膜图案和栅金属图案，其中第一晶体管的功函数调整膜图案包括与第二晶体管的功函数调整膜图案相同的材料，第一晶体管的栅金属图案包括与第二晶体管的栅金属图案相同的材料，包含在第一栅绝缘层图案中用于调节第一晶体管的阈值电压的金属的浓度不同于包含在第二栅绝缘层图案中用于调节第二晶体管的阈值电压的金属的浓度。【专利说明】
本专利技术构思涉及。
技术介绍
随着晶体管的特征尺寸减小，栅极和形成在栅极下面的沟道变得更短。因此，正在开发用于增大栅极和沟道之间的电容以及改善晶体管的操作特性的方法。这些方法中的一个包括通过控制晶体管的功函数来调节阈值电压(Vt)。通过例如将离子注入到晶体管的沟道区中可控制晶体管的功函数。然而，由于晶体管的特征尺寸减小以及晶体管的形状变成三维，所以变得难以控制注入的离子的分布。
技术实现思路
本专利技术构思的方面提供了一种半导体器件，在其中可以容易地调节晶体管的阈值电压(Vt)。本专利技术构思的方面还提供了一种制造半导体器件的方法，在该半导体器件中可以容易地调节晶体管的阈值电压。然而，本专利技术构思的方面不限于这里阐述的内容。对本专利技术构思所属领域的一般技术人员而言，通过参考下文给出的本专利技术构思的详细描述，本专利技术构思的上述和其他方面将变得更明显。根据本专利技术构思的一方面，提供了一种半导体器件，包括:半导体基板，包括第一区和第二区；分别在第一区和第二区上的第一晶体管和第二晶体管，其中第一晶体管包括第一栅绝缘层图案，第二晶体管包括第二栅绝缘层图案，第一晶体管和第二晶体管两者都包括功函数调整膜图案和栅金属图案，其中第一晶体管的功函数调整膜图案包括与第二晶体管的功函数调整膜图案相同的材料，第一晶体管的栅金属图案包括与第二晶体管的栅金属图案相同的材料，包含在第一栅绝缘层图案中用于调节第一晶体管的阈值电压的金属的浓度不同于包含在第二栅绝缘层图案中用于调节第二晶体管的阈值电压的金属的浓度。在一些实施方式中，金属包括La或Al。在一些实施方式中，金属不存在于第一栅绝缘层图案中而存在于第二栅绝缘层图案中。在一些实施方式中，第一晶体管和第二晶体管的功函数调整膜图案包括金属氮化物。在一些实施方式中，金属氮化物包括TiN。在一些实施方式中，第一晶体管的功函数调整膜图案接触第一晶体管的第一栅绝缘层图案和栅金属图案，第二晶体管的功函数调整膜图案接触第二晶体管的第二栅绝缘层图案和栅金属图案。在一些实施方式中，第一晶体管和第二晶体管具有不同的导电类型。在一些实施方式中，第一晶体管和第二晶体管具有相同的阈值电压。在一些实施方式中，第一晶体管和第二晶体管具有相同的导电类型，第二晶体管的阈值电压比第一晶体管的阈值电压高。在一些实施方式中，第一栅绝缘层图案比第二栅绝缘层图案薄。在一些实施方式中，第一和第二晶体管的栅金属图案包括导电图案和阻挡图案。在一些实施方式中，导电图案包括Al。在一些实施方式中，半导体器件还包括形成在第一区中的第一鳍部和形成在第二区中的第二鳍部，其中第一晶体管和第二晶体管分别在第一鳍部和第二鳍部上。根据本专利技术构思的另一方面，提供了一种半导体器件，包括:半导体基板，包括第一区和第二区；和第一晶体管和第二晶体管，具有相同的导电类型并且分别在第一区和第二区上，其中第一晶体管包括顺序地形成在半导体基板上的第一栅绝缘层图案、第一功函数调整膜图案和第一栅金属图案，第二晶体管包括顺序地形成在半导体基板上的第二栅绝缘层图案、第二功函数调整膜图案和第二栅金属图案，其中第一栅绝缘层图案和第二栅绝缘层图案具有不同的厚度。在一些实施方式中，包含在第一栅绝缘层图案中用于调节第一晶体管的阈值电压的金属的浓度不同于包含在第二栅绝缘层图案中用于调节第二晶体管的阈值电压的金属的浓度。在一些实施方式中，半导体器件还包括在半导体基板的第三区上的第三晶体管，其中第三晶体管包括顺序地形成在半导体基板上的第三栅绝缘层图案、第三功函数调整膜图案和第三栅金属图案，其中第三栅绝缘层图案的厚度不同于第一栅绝缘层图案和第二栅绝缘层图案的厚度。在一些实施方式中，包含在第三栅绝缘层图案中用于调节第三晶体管的阈值电压的金属的浓度不同于包含在第一和第二栅绝缘层图案的每个中用于调节第一和第二晶体管的每个的阈值电压的金属的浓度。在一些实施方式中，第三晶体管的导电类型与第一和第二晶体管的导电类型相同，第三晶体管的阈值电压比第二晶体管的阈值电压高，第二晶体管的阈值电压比第一晶体管的阈值电压高。在一些实施方式中，第三晶体管的导电类型不同于第一和第二晶体管的导电类型，第三晶体管的阈值电压与第二晶体管的阈值电压相同，第二晶体管的阈值电压比第一晶体管的阈值电压闻。根据本专利技术构思的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，该方法包括:提供半导体基板，其包括第一区、第二区和第三区以及分别在第一区、第二区和第三区上的第一栅绝缘层、第二栅绝缘层和第三栅绝缘层；在半导体基板上形成第一扩散防止膜，该第一扩散防止膜暴露出第二栅绝缘层和第三栅绝缘层；在半导体基板上顺序地形成第一扩散膜和第一保护膜，该第一扩散膜包括金属氧化物；通过在半导体基板上执行第一热处理工艺，将包含在第一扩散膜中的金属扩散到第二栅绝缘层和第三栅绝缘层；去除第一扩散膜、第一保护膜和第一扩散防止膜；在半导体基板上形成第二扩散防止膜，该第二扩散防止膜暴露出第三栅绝缘层；在半导体基板上顺序地形成第二扩散膜和第二保护膜，该第二扩散膜包括金属氧化物；以及通过在半导体基板上执行第二热处理工艺，将包含在第二扩散膜中的金属扩散到第三栅绝缘层。在一些实施方式中，第一扩散防止膜和第二扩散防止膜包括金属氮化物。在一些实施方式中，金属氮化物包括TiN。在一些实施方式中，第一保护膜和第二保护膜在第一热处理工艺和第二热处理工艺期间防止第一扩散膜和第二扩散膜的氧化。根据本专利技术构思的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，该方法包括:提供半导体基板，其包括第一区、第二区和第三区以及分别在第一区、第二区和第三区上的第一栅绝缘层、第二栅绝缘层和第三栅绝缘层；在半导体基板上形成扩散防止膜，该扩散防止膜暴露出第二栅绝缘层和第三栅绝缘层；在半导体基板上顺序地形成扩散膜和保护膜，该扩散膜包括金属氧化物；以及通过热处理半导体基板，将包含在扩散膜中的金属扩散到第二栅绝缘层和第三栅绝缘层，其中扩散膜在第二栅绝缘层上的第一厚度不同于扩散膜在第三栅绝缘层上的第二厚度。在一些实施方式中，第二厚度大于第一厚度。在一些实施方式中，扩散到第二栅绝缘层的金属的浓度小于扩散到第三栅绝缘层的金属的浓度。根据本专利技术构思的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，该方法包括:提供第一晶体管，其包括第一栅绝缘层图案、第一功函数调整膜图案和第一栅金属图案并且具有第一阈值电压；提供第二晶体管，其包括第二栅绝缘层图案、第二功函数调整膜图案和第二栅金属图案；确定应当扩散到第二栅绝缘层图案的金属的量，以调节第二晶体管的阈值电压；以及通过掩蔽第一栅绝缘层图案、然后通过热处理工艺将确定量的金属仅扩散到第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括:半导体基板，包括第一区和第二区；在所述第一区上的第一晶体管；和在所述第二区上的第二晶体管，其中所述第一晶体管包括第一栅绝缘层图案，所述第二晶体管包括第二栅绝缘层图案，所述第一晶体管和所述第二晶体管两者都包括功函数调整膜图案和栅金属图案，其中所述第一晶体管的功函数调整膜图案包括与所述第二晶体管的功函数调整膜图案相同的材料，所述第一晶体管的栅金属图案包括与所述第二晶体管的栅金属图案相同的材料，包含在所述第一栅绝缘层图案中用于调节所述第一晶体管的阈值电压的金属的浓度不同于包含在所述第二栅绝缘层图案中用于调节所述第二晶体管的阈值电压的金属的浓度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金柱然，前田茂伸，金峰奭，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR