半導(dǎo)體器件以及制造半導(dǎo)體器件的方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年12月27日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng) No. 10-2013-0165541的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的公開以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0004] 半導(dǎo)體器件可包括分別具有不同的閾值電壓的晶體管。具有不同的閾值電壓的晶 體管的示例可包括各種晶體管中的邏輯晶體管、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM)晶體管或動(dòng) 態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM)晶體管的組合。而且，已經(jīng)研究了對(duì)包括在半導(dǎo)體器件中的晶體 管的閾值電壓進(jìn)行控制的各種方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明構(gòu)思的各個(gè)實(shí)施例可提供一種半導(dǎo)體器件，其中可相對(duì)容易地控制多個(gè)晶 體管的閾值電壓。而且，本發(fā)明的構(gòu)思的各個(gè)實(shí)施例可提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其 中可采用該方法以相對(duì)低的成本相對(duì)容易地制造具有不同的對(duì)應(yīng)閾值電壓的多個(gè)晶體管。 然而，本發(fā)明的構(gòu)思的各方面不限于本文闡述的特定實(shí)施例。通過參照下面給出的本發(fā)明 構(gòu)思的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明構(gòu)思的以上和其它方面對(duì)于本發(fā)明構(gòu)思所屬領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員變得更加清楚。
[0006] 本發(fā)明的構(gòu)思的各個(gè)實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件可包括具有第 一區(qū)域至第四區(qū)域的襯底。半導(dǎo)體器件可包括分別位于襯底的第一區(qū)域至第四區(qū)域上的第 一柵極絕緣層至第四柵極絕緣層。半導(dǎo)體器件可包括分別位于第一柵極絕緣層至第四柵極 絕緣層上的第一功函數(shù)層至第四功函數(shù)層。而且，半導(dǎo)體器件可包括分別位于第一功函數(shù) 層至第四功函數(shù)層上的第一柵極金屬至第四柵極金屬。第一柵極絕緣層和第二柵極絕緣層 各自的第一氮濃度和第二氮濃度可高于第三柵極絕緣層和第四柵極絕緣層各自的第三氮 濃度和第四氮濃度。另外，第一柵極絕緣層和第三柵極絕緣層各自的第一厚度和第二厚度 可比第二柵極絕緣層和第四柵極絕緣層各自的第三厚度和第四厚度更厚。
[0007] 在各個(gè)實(shí)施例中，第三氮濃度和第四氮濃度可為零。在一些實(shí)施例中，第一氮濃度 和第二氮濃度可為相等的氮濃度。而且，第一柵極絕緣層至第四柵極絕緣層可包括各自的 第一界面層至第四界面層以及各自的第一高k層至第四高k層。
[0008] 根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，第一厚度和第二厚度可彼此一樣厚，第三厚度和第四厚度可彼 此一樣厚。在一些實(shí)施例中，第一柵極絕緣層至第四柵極絕緣層包括分別為第一量的功函 數(shù)控制材料至第四量的功函數(shù)控制材料，并且第一量和第二量可與第三量和第四量不等。 而且，功函數(shù)控制材料可包括鑭。作為另外一種選擇，功函數(shù)控制材料可包括鋁。
[0009] 在各個(gè)實(shí)施例中，第一柵極絕緣層至第四柵極絕緣層、第一功函數(shù)層至第四功函 數(shù)層、以及第一柵極金屬至第四柵極金屬可分別限定第一晶體管至第四晶體管。而且，第一 晶體管至第四晶體管可具有各自不同的第一閾值電壓至第四閾值電壓。在一些實(shí)施例中， 第二閾值電壓可高于第三閾值電壓。在一些實(shí)施例中，第四閾值電壓可低于第一閾值電壓。 [0010] 根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，襯底可包括第五區(qū)域至第八區(qū)域。而且，半導(dǎo)體器件還可包括分 別位于第五區(qū)域至第八區(qū)域上的第五柵極絕緣層至第八柵極絕緣層。半導(dǎo)體器件還可包括 分別位于第五柵極絕緣層至第八柵極絕緣層上的第五功函數(shù)層至第八功函數(shù)層。另外，半 導(dǎo)體器件可包括分別位于第五功函數(shù)層至第八功函數(shù)層上的第五柵極金屬至第八柵極金 屬。在一些實(shí)施例中，第五柵極絕緣層和第六柵極絕緣層各自的第五氮濃度和第六氮濃度 可高于第七柵極絕緣層和第八柵極絕緣層各自的第七氮濃度和第八氮濃度。而且，第五柵 極絕緣層和第七柵極絕緣層各自的第五厚度和第六厚度可比第六柵極絕緣層和第八柵極 絕緣層各自的第七厚度和第八厚度更厚。
[0011] 在各個(gè)實(shí)施例中，第一柵極絕緣層至第八柵極絕緣層、第一功函數(shù)層至第八功函 數(shù)層、以及第一柵極金屬至第八柵極金屬可分別限定第一晶體管至第八晶體管。第一晶體 管至第八晶體管可分別具有第一閾值電壓至第八閾值電壓。第一閾值電壓可高于第四閾值 電壓，并且第五閾值電壓可低于第八閾值電壓。作為另外一種選擇，第一閾值電壓可高于第 四閾值電壓，并且第五閾值電壓可高于第八閾值電壓。
[0012] 可提供一種根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法可包括：在襯底的 第一區(qū)域至第四區(qū)域上形成柵極絕緣層。所述方法可包括以下步驟：將第一濃度的氮化物 提供至形成在襯底的第一區(qū)域和第二區(qū)域上的那部分柵極絕緣層；以及將第二濃度的氮化 物提供至形成在襯底的第三區(qū)域和第四區(qū)域上的那部分柵極絕緣層。氮化物的第二濃度可 為與氮化物的第一濃度不同的濃度。所述方法可包括：在襯底的第一區(qū)域至第四區(qū)域上形 成功函數(shù)控制材料提供層。所述方法可包括：在功函數(shù)控制材料提供層上形成覆蓋層。覆 蓋層可在襯底的第一區(qū)域和第三區(qū)域上形成為第一厚度，以及在襯底的第二區(qū)域和第四區(qū) 域上形成為與第一厚度不同的第二厚度。而且，所述方法可包括將襯底退火。
[0013] 在各個(gè)實(shí)施例中，向柵極絕緣層提供第一濃度和第二濃度的氮化物的步驟可包 括：在襯底的第三區(qū)域和第四區(qū)域上形成掩模，以及隨后對(duì)形成在第一區(qū)域至第四區(qū)域上 的那部分柵極絕緣層進(jìn)行氮化。
[0014] 根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，形成覆蓋層的步驟可包括：形成按順序堆疊的第一覆蓋層和第 二覆蓋層。第一覆蓋層可包括不同的第一厚度和第二厚度。而且，第二覆蓋層可在襯底的 第一區(qū)域和第三區(qū)域上形成為第三厚度，所述第三厚度與在襯底的第二區(qū)域和第四區(qū)域上 的第二覆蓋層的第四厚度一樣厚。在一些實(shí)施例中，第一覆蓋層和第二覆蓋層可分別包括 氮化物層和半導(dǎo)體材料。在一些實(shí)施例中，第一覆蓋層和第二覆蓋層（例如，氮化物層和半 導(dǎo)體材料）可分別包括氮化鈦（TiN)和硅（Si)。
[0015] 在各個(gè)實(shí)施例中，形成覆蓋層的步驟可包括：形成按順序堆疊的第一覆蓋層和第 二覆蓋層。形成在襯底的第一區(qū)域和第三區(qū)域上的那部分第一覆蓋層的第三厚度可與形 成在襯底的第二區(qū)域和第四區(qū)域上的那部分第一覆蓋層的第四厚度一樣厚。而且，所述方 法可包括：從襯底的第一區(qū)域和第三區(qū)域而不從襯底的第二區(qū)域和第四區(qū)域去除第二覆蓋 層。
[0016] 根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，功函數(shù)控制材料提供層可包括功函數(shù)控制材料。功函數(shù)控制材 料可包括鑭和鋁中的任一個(gè)。在一些實(shí)施例中，形成柵極絕緣層的步驟可包括：在襯底的第 一區(qū)域至第四區(qū)域上分別形成第一柵極絕緣層至第四柵極絕緣層。而且，在將襯底退火之 后，第一柵極絕緣層和第二柵極絕緣層的每一個(gè)中的第一量的功函數(shù)控制材料可與第三柵 極絕緣層和第四柵極絕緣層的每一個(gè)中的第二量的功函數(shù)控制材料不等。另外，第一柵極 絕緣層和第三柵極絕緣層各自的第三厚度和第四厚度可與第二柵極絕緣層和第四柵極絕 緣層各自的第五厚度和第六厚度不等。
[0017] 在各個(gè)實(shí)施例中，在第一區(qū)域至第四區(qū)域上形成柵極絕緣層的步驟可包括：形成 包括分別形成在第一區(qū)域至第四區(qū)域上的第一溝槽至第四溝槽的層間絕緣膜。而且，形成 柵極絕緣層的步驟可包括：在第一溝槽至第四溝槽中形成柵極絕緣層。
[0018] 根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件可包括具有第一區(qū)域至第四區(qū)域的襯底。半導(dǎo)體器 件可包括分別位于第一區(qū)域至第四區(qū)域上的第一柵極絕緣層至第四柵極絕緣層。半導(dǎo)體器 件可包括分別位于第一柵極絕緣層至第四柵極絕緣層上的第一功函數(shù)層至第四功函數(shù)層。 而且，半導(dǎo)體器件可包括分別位于第一功函數(shù)層至第四功函數(shù)層上的第一柵極金屬至第四 柵極金屬?？砂ǖ氖堑谝粬艠O絕緣層和第二柵極絕緣層而非第三柵極絕緣層和第四柵 極絕緣層。另外，第一柵極絕緣層和第三柵極絕緣層分別包括不等的第一量的功函數(shù)控制 材料和第二量的功函數(shù)控制材料。
[0019] 根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法可包括：在襯底的第一區(qū)域至第四區(qū)域 上形成柵極絕緣層。所述方法可包括：將第一濃度的氮化物提供至形成在襯底的第一區(qū)域 和第二區(qū)域上的那部分柵極絕緣層，并將第二濃度的氮化物提供至形成在襯底的第三區(qū)域 和第四區(qū)域上的那部分柵極絕緣層。氮化物的第二濃度可包括與氮化物的第一濃度不同的 濃度。所述方法可包括在柵極絕緣層上形成阻擋層。所述方法可包括從襯底的第二區(qū)域和 第四區(qū)域而不從襯底的第一區(qū)域和第三區(qū)域去除阻擋層。所述方法可包括在襯底的第一區(qū)