[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

该申请基于日本专利申请No.2008-179601，其内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件和制造该半导体器件的方法。

背景技术

近年来，已经研究出利用称作高k的高介电常数膜作为构成半导体器件的材料。高k材料的代表性示例可以包括包含Zr和Hf的氧化物。如果将这些材料用于MOSFET的栅绝缘膜，则可以实现高速晶体管。日本未经审查的专利公布No.2002-280461公开了一种包括使用高k材料的nMOSFET和pMOSFET的CMOS器件。

另外，可以采用在形成源/漏之后形成栅电极的后栅(镶嵌栅极)工艺，作为形成金属栅的方法。日本未经审查的专利公布No.2007-134674、No.2007-123551、No.2002-270797和NO.2002-184958公开了金属栅的结构。如果使用该工艺，则难以进行构图的金属材料可以用作电极材料。

本发明的发明人已经认识到以下事实。存在构成例如动态随机存取存储器(DRAM)的一种晶体管。在这种晶体管中，可以优选的是维持优良的保持特性而不是具有高速特性。因此，在这种晶体管中，可以优选的是使用厚的氧化硅膜作为栅电介质膜，而不是使用高k介电常数膜作为栅电介质膜。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种半导体器件，该半导体器件包括：第一晶体管，形成在衬底上，并且包括作为其栅绝缘膜的含Hf膜；以及第二晶体管，形成在衬底上，并且具有与第一晶体管的导电类型相同的导电类型，第二晶体管包括氧化硅膜并且不包括含Hf膜作为其栅绝缘膜。

根据该构造，可以使需要高速特性的晶体管和需要保持特性或高电压特性而不需要高速特性的晶体管中的每个具有可优选的特性。即，可以使用包括含Hf膜作为栅绝缘膜的第一晶体管作为需要高速特性的晶体管，所述含Hf膜是高介电常数膜。同时，可以使用包括氧化硅膜作为栅绝缘膜的第二晶体管，作为需要保持特性或高电压特性而不需要高速特性的晶体管。

在另一个实施例中，提供了一种制造半导体器件的方法，所述半导体器件包括在衬底上形成并且具有相同的导电类型的第一晶体管和第二晶体管，所述方法包括：在要形成第一晶体管的第一区域中选择性地形成含Hf膜；在第一区域和形成第二晶体管的第二区域中，形成由多晶硅制成的虚拟栅电极，并且在使用虚拟栅电极作为掩模，第一区域中的含Hf膜被蚀刻成栅极形状；使用虚拟栅电极作为掩模，将杂质注入衬底中，并且执行热处理以形成源/漏区；形成绝缘膜，以将虚拟栅电极掩埋在衬底上；对绝缘膜进行平坦化并且暴露虚拟栅电极的顶表面；通过使用覆盖除了第二区域之外的区域的第一掩模，去除第二区域的虚拟栅电极，在绝缘膜中形成第二沟槽，以使衬底暴露于第二沟槽的底部；在去除第一掩模之后，在第二区域中，在衬底的暴露表面上形成氧化硅膜；通过使用覆盖除了第一区域之外的区域的第二掩模，去除第一区域的虚拟栅电极，在绝缘膜中形成第一沟槽，使得含Hf膜保留在第一沟槽的底部；在去除第二掩模之后，在衬底的整个表面上形成金属膜，以用金属膜掩埋第一沟槽和第二沟槽；以及使用化学机械抛光工艺，去除暴露于第一沟槽和第二沟槽外部的金属膜，以在第一沟槽和第二沟槽中的每个中形成栅电极。

根据本发明的发明人的检查结果，当执行将衬底暴露于第二沟槽底部的工艺时，如果在衬底上形成含Hf膜，则难以通过蚀刻去除含Hf膜并且暴露衬底。这样的原因如下。由于当杂质注入到衬底中以形成源/漏区时执行热处理，因此在含Hf膜中进行Hf的结晶，并且变得难以通过蚀刻去含Hf膜。具体地来说，当含Hf膜不包括Si时，蚀刻变得困难。在以上的构造中，在执行形成源/漏区的工艺时，由于在第二区域中没有形成含Hf膜，因此在将衬底暴露于第二沟槽底部的工艺中，可以容易地暴露衬底的表面。同时，由于第一晶体管被构造成包括含Hf膜，因此当需要高速特性时，可以通过使用第一晶体管来得到期望的特性。

另外，可以包括根据本发明实施例的方法和器件的各个构造的任意组合或各种修改和变化作为本发明的多个方面。

根据本发明，即使晶体管具有相同的导电类型，也可以使晶体管根据使用目的而具有可优选的特性。

附图说明

根据下面结合附图的对某些实施例进行的描述，使本发明的以上和其他目的、优点和特征更加清楚，在附图中：

图1是示出根据本发明实施例的半导体器件构造的横截面图；

图2A和图2B是示出制造根据本发明实施例的半导体器件的次序的工艺横截面图；

图3A和图3B是示出制造根据本发明实施例的半导体器件的次序的工艺横截面图；