[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及制造半導(dǎo)體器件的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810374912.3
• 申請(qǐng)日: 2018-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN108735759A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿部真一郎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瑞薩電子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L27/11563
• 分類號(hào): H01L27/11563;H01L27/11568
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 李輝

構(gòu)成存儲(chǔ)單元的柵極絕緣膜的最上層的絕緣膜包含氧化硅膜，并且是添加金屬或金屬氧化物的層。絕緣膜的形成步驟包括以下步驟：形成氧化硅膜；以及通過(guò)濺射工藝將金屬或金屬氧化物以原子或分子狀態(tài)添加到氧化硅膜上。金屬的氧化物的介電常數(shù)高于氧化硅的介電常數(shù)，并且金屬氧化物的介電常數(shù)高于氧化硅的介電常數(shù)。高K添加層因此用作構(gòu)成存儲(chǔ)單元的柵極絕緣膜的絕緣膜，從而可以保持閾值電壓的高飽和水平同時(shí)減小驅(qū)動(dòng)電壓(用于擦除或?qū)懭氲氖┘与妷?，這帶來(lái)存儲(chǔ)單元的可靠性的提高。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

通過(guò)引用將2017年4月25日提交的日本專利申請(qǐng)No.2017-086339的包括說(shuō)明書、附圖和摘要的公開內(nèi)容整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件以及制造半導(dǎo)體器件的方法。例如，本發(fā)明優(yōu)選應(yīng)用于包括非易失性存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

電可擦除和可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)被廣泛用作電可寫和可擦除的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。以目前廣泛使用的快閃存儲(chǔ)器為代表的這種存儲(chǔ)器件均具有被位于MISFET的柵極電極下方的氧化膜圍繞的俘獲絕緣膜，其中俘獲絕緣膜中的電荷存儲(chǔ)狀態(tài)被用作存儲(chǔ)信息，并被讀取作為晶體管的閾值。

例如，日本未審查專利申請(qǐng)公開No.2016-072470公開了一種非易失性存儲(chǔ)器，其具有由絕緣膜、電荷存儲(chǔ)部分以及作為俘獲絕緣膜的絕緣膜構(gòu)成的堆疊膜。電荷存儲(chǔ)部分包括由氮化硅膜、使用含水處理液形成的氧化硅膜以及氮化硅膜構(gòu)成的堆疊膜。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明人致力于研究和開發(fā)包括非易失性存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體器件，并且對(duì)半導(dǎo)體器件的特性改進(jìn)進(jìn)行了認(rèn)真的研究。具體而言，盡管構(gòu)成非易失性存儲(chǔ)器的俘獲絕緣膜是影響非易失性存儲(chǔ)器的操作特性的重要成分，然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在非易失性存儲(chǔ)器的寫入/擦除電壓的降低與可靠性之間存在折衷關(guān)系。因此期望研究在降低非易失性存儲(chǔ)器的寫入/擦除電壓的同時(shí)提高可靠性的技術(shù)。

通過(guò)本說(shuō)明書和附圖的描述，將闡明其他對(duì)象和新特征。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括用于存儲(chǔ)器單元的柵極絕緣膜的第一絕緣膜，第一絕緣膜包括：第一膜，具有在半導(dǎo)體襯底上形成的氧化硅膜；第二膜，包括形成在第一膜上的氮化硅膜并用作電荷存儲(chǔ)部分；以及第三膜，包括形成在第二膜上的氧化硅膜。第三膜包括氧化硅膜和以原子或分子狀態(tài)添加到氧化硅膜上的金屬或金屬氧化物。金屬的氧化物具有比氧化硅的介電常數(shù)高的介電常數(shù)，并且金屬氧化物具有比高于氧化硅的介電常數(shù)高的介電常數(shù)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，制造半導(dǎo)體器件的方法包括用于存儲(chǔ)器單元的柵極絕緣膜的第一絕緣膜的形成步驟。形成步驟包括：(b1)在半導(dǎo)體襯底之上形成包含氧化硅膜的第一膜；(b2)在第一膜之上形成第二膜，第二膜包含氮化硅膜并用作電荷存儲(chǔ)部分；以及(b3)在第二膜上形成第三膜，第三膜包含氧化硅膜，該氧化硅膜作為添加金屬或金屬氧化物的層。步驟(b3)包括以下步驟：(b3-1)在第二膜之上形成氧化硅膜；以及(b3-2)通過(guò)濺射工藝將金屬或金屬氧化物以原子態(tài)或分子態(tài)添加到氧化硅膜上。金屬的氧化物具有比氧化硅的介電常數(shù)高的介電常數(shù)，并且金屬氧化物具有比氧化硅的介電常數(shù)高的介電常數(shù)。

根據(jù)上述各個(gè)實(shí)施例，可以一起改善半導(dǎo)體器件的特性和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1A和圖1B均是第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的主要部分截面圖；

圖2是示意性示出微小量的金屬或金屬氧化物堆積在氧化硅膜上的狀態(tài)的局部放大截面圖；

圖3A至圖3C是示出第一比較例、第二比較例和第一實(shí)施例的各個(gè)半導(dǎo)體器件的閾值電壓與偏置時(shí)間的變化特性的曲線圖；

圖4是第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件在半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中的主要部分截面圖；