專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，特別涉及具有高介電柵極絕緣膜的MISFET或者M(jìn)IS電容器的制造方法。
然而，在利用濺射法沉積高介電膜(具體而言，為高介電金屬氧化膜)的時(shí)候，要么在含有氬及氫的氣體環(huán)境中使用金屬靶進(jìn)行濺射，要么在氬氣環(huán)境中使用金屬氧化物靶進(jìn)行濺射。換句話說，不管進(jìn)行哪種濺射，在金屬氧化膜的沉積過程中，不僅會(huì)出現(xiàn)已激活的氧化種(species)，硅襯底(沉積金屬氧化膜時(shí)的底層)還會(huì)被上述氧化種氧化。因?yàn)楣璩练e一被氧化，就會(huì)在介電常數(shù)較高的金屬氧化膜的底層形成介電常數(shù)較低的氧化硅膜，故電容器結(jié)構(gòu)下的電容值就會(huì)減小。因此，有必要在利用濺射法沉積高介電金屬氧化膜的時(shí)候，抑制由于活性氧等引起的襯底的氧化。
于是，為抑制硅襯底氧化，有人提出了以下方法，即在沉積高介電金屬氧化膜(具體而言為氧化鉿膜)之前，沉積由種類和該金屬氧化膜中所含的金屬一樣的金屬制成的金屬膜(具體而言為鉿金屬膜)(參考例如ByoungHun lee等，Ultrathin Hafnium Oxide with Low Leakage andExcellent Reliabilitv for Alternative Gate Dielectric Application，IEDMl999，P133～136)。還有人提出了這樣的一種方法，即在沉積高介電金屬氧化膜之前，沉積氧組成比較低的金屬氧化膜(參考例如Shui-Hsiang Su等，A Two-Step Deposition Technology for HighDielectric Constant HfO2Thin Films，Electrochemical andSolid-State Letters 4(9)F18-F19(2001))。這些方法是這樣的，通過在高介電金屬氧化膜和硅襯底之間沉積金屬層或者低氧濃度的金屬氧化物層，而讓上述金屬層等吸收要從高介電金屬氧化膜一側(cè)擴(kuò)散到硅襯底一側(cè)的氧，由此來抑制硅襯底氧化。
在沉積高介電膜的過程中，上述金屬膜等作氧吸收層是非常好的。但是，若在高介電膜沉積結(jié)束的那一時(shí)刻，上述金屬膜等沒有充分地被氧化，由于該金屬膜等氧化而形成的金屬氧化膜中就會(huì)缺氧。若金屬氧化膜中缺氧，就會(huì)形成金屬的懸空鏈，而出現(xiàn)電容器結(jié)構(gòu)中的漏電流增加，難以調(diào)整平帶電壓或者閾值電壓等問題。因此，在用金屬膜等作氧吸收層的情況下，必須將該金屬膜等的厚度，設(shè)在既能抑制硅襯底氧化又能保證在高介電膜的沉積結(jié)束的那一時(shí)刻不殘留下金屬的未氧化部分這樣的一個(gè)厚度上。換句話說，對作為氧吸收層的金屬膜等的厚度的設(shè)定條件要求得是非常嚴(yán)的。
需提一下，在形成高介電柵極絕緣膜的時(shí)候，使用濺射法以外的其他方法，也會(huì)出現(xiàn)柵極絕緣膜的電容值由于硅襯底的氧化而減小的問題。在利用例如CVD法沉積高介電金屬氧化膜的時(shí)候，一方面，有必要抑制硅襯底的氧化，另一方面，因一般是在氧化環(huán)境中利用CVD法沉積金屬氧化膜，故硅襯底的氧化是難以避免的。但是，和利用濺射法時(shí)相此，利用CVD法沉積金屬氧化膜時(shí)，所產(chǎn)生的活性氧等的量減少，硅襯底的氧化量也多少減少了一些，但電容值的減少確仍是不可避免的。
如上所述，在象濺射法及其他方法那樣，邊將硅襯底暴露在氧環(huán)境中邊沉積高介電膜的方法下，很難防止硅襯底氧化，這是沉積金屬氧化膜時(shí)的本質(zhì)問題。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體器件，含有具有由氧化鋯膜和形成在氧化鋯膜上且由鋯以外的金屬的氧化物制成的高介電膜構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)的柵極絕緣膜。
換句話說，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，含有為疊層結(jié)構(gòu)的柵極絕緣膜，該疊層結(jié)構(gòu)由由吸氧性較高的第1金屬的氧化物制成的第1高介電膜、形成在第1高介電膜上且由吸氧性較低的第2金屬的氧化物制成的第2高介電膜構(gòu)成。
這樣的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在硅區(qū)域上沉積鋯金屬膜的工序；在鋯金屬膜上沉積由鋯以外的金屬的氧化物制成的高介電膜的工序；以及在高介電膜上形成導(dǎo)電膜以后，再將導(dǎo)電膜圖案化以形成電極的工序。
換句話說，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的特征為，包括在硅區(qū)域上沉積由吸氧性較高的第1金屬制成的金屬膜的工序；在金屬膜上沉積由吸氧性較低的第2金屬的氧化物制成的高介電膜的工序；以及在高介電膜上形成導(dǎo)電膜以后，再通過將導(dǎo)電膜圖案化而形成電極的工序。
根據(jù)本發(fā)明，例如在用氧氣環(huán)境中的濺射法或者CVD法沉積高介電膜的工序或者在形成該高介電膜后的熱處理工序中，夾在硅襯底等硅區(qū)域和高介電膜之間的鋯金屬膜起吸氧層之作用。換句話說，要從高介電膜一側(cè)透到硅襯底一側(cè)的氧被鋯金屬膜吸收，由此而形成氧化鋯膜。硅襯底中的硅和鋯金屬膜中的鋯相互擴(kuò)散并同時(shí)被氧化，由此而在硅襯底和鋯金屬膜的界面形成硅酸鋯層。因此，在高介電膜的沉積工序等中所產(chǎn)生的氧化種消耗在鋯金屬膜的氧化上，即消耗在氧化鋯膜或者硅酸鋯層的形成上。故硅襯底本身難以被氧化。結(jié)果是，至少可以抑制具有氧化鋯膜和由鋯以外的金屬的氧化物制成的高介電膜的疊層結(jié)構(gòu)的柵極絕緣膜中的電容值減小。
還有，根據(jù)本發(fā)明，因金屬鋯的吸氧性比構(gòu)成高介電膜的其他金屬例如金屬鉿的吸氧性高，所以與在沉積高介電膜之前沉積氧化鉿膜等來代替沉積鋯金屬膜那樣的情況相比，能更進(jìn)一步地抑制硅襯底的氧化。結(jié)果是，因柵極絕緣膜的電容值增大了，故可使柵極絕緣膜的氧化硅換算膜厚薄一些。
還有，根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)殇喸拥脑影霃奖葮?gòu)成高介電膜的其他金屬原子(例如鉿原子)的原子半徑小，故鋯原子很容易擴(kuò)散到高介電膜(例如氧化鉿膜)中。此時(shí)，擴(kuò)散到氧化鉿膜等高介電膜中的鋯原子補(bǔ)償該高介電膜中的缺陷。結(jié)果是，能夠使該高介電絕緣膜中的漏電流密度減小。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在利用例如濺射法或者CVD法等形成高介電柵極絕緣膜時(shí)，既能抑制該柵極絕緣膜中缺氧，又能防止硅襯底氧化。結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)氧化硅膜換算厚度既薄、漏電流也小的高介電柵極絕緣膜。
根據(jù)本發(fā)明，在硅襯底等硅區(qū)域上形成高介電膜(例如氧化鉿膜)之前，先沉積好吸氧性較高的鋯金屬膜。因此，即使由于沉積氧化鉿膜或者熱處理而引入了氧化種，也僅有鋯金屬膜被氧化，硅襯底則不會(huì)被氧化。這樣就能防止高介柵極絕緣膜的介電常數(shù)下降，也就能得到具有較薄的氧化硅換算膜厚的柵極絕緣膜。再就是，因原子半徑較小的金屬鋯在氧化鉿膜等高介電膜中擴(kuò)散，該高介電膜中的懸空鏈被終端，也就能使高介電柵極絕緣膜的漏電流減少。
圖2(a)～圖2(c)為表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制造方法中的各個(gè)工序的剖面圖。
圖3(a)及圖3(b)為表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制造方法中的各個(gè)工序的剖面圖。
圖4(a)及圖4(b)為表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制造方法中的各個(gè)工序的剖面圖。
(符號(hào)之說明)101硅襯底；107氧化鋯膜；102元件隔離絕緣膜；108硅酸鋯膜；103自然氧化膜；109氮化鈦膜；104氮化硅膜； 109A柵極電極；105鋯金屬膜； 110側(cè)壁。
106氧化鉿膜；


圖1(a)～圖1(d)、圖2(a)～圖2(c)及圖3(a)、圖3(b)為顯示本實(shí)施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制連方法中的每一個(gè)工序的剖面圖。
首先，如圖1(a)所示，在硅襯底101上形成例如具有STI(shallowtrench isolation)結(jié)構(gòu)的元件隔離絕緣膜102，由此而將活性區(qū)域和非活性區(qū)域隔離開來。此時(shí)，在形成了元件隔離絕緣膜102之后的活性區(qū)域表面上形成了自然氧化膜103。
接著，如圖1(b)所示，利用例如稀釋氟酸(HF∶H2O(體積比)＝1∶200)進(jìn)行蝕刻，而除去自然氧化膜103，由此而讓位于活性區(qū)域的硅襯底101的表面露出來。之后，先用純水清洗硅襯底101，再用例如氮?dú)獯碉L(fēng)等進(jìn)行干燥，而得到由氫作終端的清潔的硅表面。需提一下，作為硅襯底101的干燥方法，可采用先用異丙基乙醇代替純水后再在低壓環(huán)境中使硅襯底101干燥這一方法來代替氮?dú)獯碉L(fēng)。
接著，如圖1(c)所示，通過進(jìn)行例如在氨環(huán)境中或者氮等離子體環(huán)境中的急速熱處理，而將硅襯底101氮化形成氮化硅膜104。該氮化硅膜104的作用為抑制在硅襯底101和在其后的工序中沉積在硅襯底101上的膜之間起反應(yīng)。由此而抑制在硅襯底101的表面上形成硅氧化膜。
需提一下，在本實(shí)施例中，將氮化硅膜104的厚度設(shè)定在1nm以下。具體而言，通過急速熱處理形成氮化硅膜104的條件是溫度60℃左右、熱處理時(shí)間30秒左右、壓力1×105Pa以下。還有，在本實(shí)施例中，形成氮化硅膜104時(shí)進(jìn)行了急速熱處理，不僅如此，還可進(jìn)行使用了爐子的熱處理或者等離子體氮化處理。再就是，在本實(shí)施例中形成了氮化硅膜104，不僅如此，還可形成氧化氮化硅膜。
接著，如圖1(d)所示，在已形成了氮化硅膜104的硅襯底101上，用例如濺射法等形成鋯金屬膜105。需提一下，在本實(shí)施例中，將鋯金屬膜105的厚度設(shè)在3nm以下(最好是在0.5nm以上1.5nm以下)。具體而言，利用濺射法形成鋯金屬膜105的條件為使用方式為DC濺射法、濺射靶為金屬鋯、容器壓力為0.4kPa左右、濺射功率為100W左右、氬氣流量在20ml/min左右。再就是，在本實(shí)施例中使用的是DC濺射法，不僅如此，還可用磁控管(magnetron)濺射法等其他方式來代替它。
接著，如圖2(a)所示，利用例如濺射法等在鋯金屬膜105上形成氧化鉿膜106。需提一下，在本實(shí)施例中，將氧化鉿膜106的厚度設(shè)在10nm以下(最好是1.0nm以上5.0nm以下)。具體而言，利用濺射法形成氧化鉿膜106的條件為使用方式為DC反應(yīng)性濺射法、濺射靶為金屬鉿、容器壓力在0.4kPa左右、濺射功率在200W左右、氬氣流量在10ml/min左右、氧氣流量在10ml/min左右。還可用氧化鉿作濺射靶在氬氣環(huán)境中進(jìn)行濺射，由此沉積氧化鉿膜106。還可用磁控管濺射法等其他方式來代替DC濺射法。
然而，沉積氧化鉿膜106時(shí)所導(dǎo)入的氧氣擴(kuò)散到氧化鉿膜106中并到達(dá)了鋯金屬膜105。此時(shí)，如圖2(a)所示，鋯金屬膜105的一部分(上部)被氧化而形成氧化鋯膜107。再就是，氮化硅膜104中所含的硅和鋯金屬膜105中所含的鋯相互擴(kuò)散并同時(shí)被氧化，由此而形成硅酸鋯膜108。
接著，如圖2(b)所示，在例如氮?dú)猸h(huán)境中，對氧化鉿膜106、氧化鋯膜107及硅酸鋯膜108進(jìn)行熱處理，通過加熱除去每一層膜中的雜質(zhì)(碳或者氫等)，同時(shí)使每一層膜致密化。該致密化熱處理的條件是，熱處理溫度400℃以上、熱處理時(shí)間30秒以上。之所以這時(shí)的熱處理溫度在400℃以上，是因?yàn)樯鲜鲭s質(zhì)的脫離溫度在400℃以上之故。
需提一下，在進(jìn)行致密化熱處理的時(shí)候，氧化鉿膜106等中所含的氧朝著硅襯底101擴(kuò)散，但在本實(shí)施例中，因在氧化鉿膜106的下側(cè)存在著鋯金屬膜105，所以氧不會(huì)擴(kuò)散到硅襯底10l。然而，因?yàn)樵诔练e氧化鉿膜106時(shí)及進(jìn)行致密化熱處理時(shí)，氧都擴(kuò)散到鋯金屬膜105中，故如圖2(b)所示，在該致密化熱處理結(jié)束的那一個(gè)時(shí)刻，鋯金屬膜105完全被氧化，整體成為氧化鋯膜107。于是，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的高介電柵極絕緣膜，就具有由沉積的氧化鉿膜106、氧化形成的氧化鋯膜107及擴(kuò)散形成的硅酸鋯膜108組成的疊層結(jié)構(gòu)。
其次，如圖2(c)所示，利用例如CVD法，在氧化鉿膜106上沉積成為柵極的氮化鈦膜109。需提一下，在本實(shí)施例中，將氮化鈦膜109的厚度設(shè)定在30nm以上100nm以下。具體而言，氮化鈦膜109的沉積條件為沉積溫度650℃左右、壓力30Pa左右、原料氣體為四氯化鈦及氨等、四氯化鈦的流量在20ml/min左右、氨的流量在400ml/min左右、為四氯化鈦的載體氣體(carrier gas)的氮?dú)獾牧髁吭?0ml/min左右。
接著，如圖3(a)所示，利用眾人已知的光刻技術(shù)及干蝕刻技術(shù)將氮化鈦膜109圖案化而形成柵極電極109A。于是就形成了柵極電容器結(jié)構(gòu)。換句話說，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，在形成了氮化硅膜104的硅襯底101上形成了柵極電極109A，其間夾著擁有硅酸鋯膜108、氧化鋯膜107及氧化鉿膜106之疊層結(jié)構(gòu)的高介電柵極絕緣膜。
最后，如圖3(b)所示，照著通常的MIS型晶體管的制造工序制成具有高介電柵極絕緣膜的MIS型晶體管。具體而言，在硅襯底101上形成低濃度雜質(zhì)擴(kuò)散層(省略圖示)以后，在柵極電極109A的側(cè)面形成絕緣性側(cè)壁110，之后，再在硅襯底101上形成將成為源極區(qū)域及漏極區(qū)域的高濃度雜質(zhì)擴(kuò)散層(圖示省略)，這樣來制成上述晶體管。
根據(jù)本實(shí)施例，在硅襯底101上沉積將成為高介電柵極絕緣膜的氧化鉿膜106之前，事先沉積好鋯金屬膜105。因此，在沉積氧化鉿膜106時(shí)或者在沉積好氧化鉿膜106后進(jìn)行熱處理時(shí)有氧化種的情況下，在氧化鉿膜106等中擴(kuò)散的氧到達(dá)硅襯底101之前，該氧被鋯金屬膜105的氧化消耗掉了。于是，因?yàn)楣枰r底10l不會(huì)被氧化，故可防止電容器構(gòu)造中的電容值減小。
還有，根據(jù)本實(shí)施例，因金屬鋯的吸氧性此金屬鉿的吸氧性高，所以與在沉積氧化鉿膜106之前沉積氧化鉿膜來代替沉積鋯金屬膜105那樣的情況相比，能更進(jìn)一步地抑制硅襯底101的氧化。結(jié)果是，可使電容值減小的幅度更小。
還有，根據(jù)本實(shí)施例，由于金屬鋯的高吸氧性，而很容易讓氧化鋯膜107(或者硅酸鋯膜108)中的金屬懸空鏈以氧終結(jié)。于是，因能夠抑制在該膜中出現(xiàn)電荷陷阱(trap)，故可減小高介電柵極絕緣膜中的漏電流。
還有，根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)榻饘黉喌脑影霃奖冉饘巽x的原子半徑小，故鋯原子很容易擴(kuò)散到氧化鉿膜106中。此時(shí)，擴(kuò)散到氧化鉿膜106中的鋯原子補(bǔ)償氧化鉿膜106中的缺陷。具體而言，由于氧化鉿膜106中的懸空鏈由鋯原子終結(jié)而使電荷陷阱得以修復(fù)。結(jié)果是，可使高介電柵極絕緣膜中的漏電流減小。
還有，根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)檠趸x膜106和氧化鋯膜107具有含有同族元素的相同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，故即使將氧化鉿膜106和氧化鋯膜107疊起來，膜的質(zhì)量也不會(huì)下降。
從上述理由來看，根據(jù)本實(shí)施例，在利用例如濺射法或者CVD法等形成高介電柵極絕緣膜時(shí)，既能抑制該柵極絕緣膜中缺氧，又能防止硅襯底101氧化。結(jié)果是，實(shí)現(xiàn)了氧化硅膜換算厚度薄、漏電流也小的高介電柵極絕緣膜。
需提一下，在本實(shí)施例中，沉積鋯金屬膜105時(shí)使用的是濺射法，不僅如此，還可用CVD法來代替它。在利用CVD法進(jìn)行沉積的情況下，可使用例如含四個(gè)二乙基氨鋯(tetrakis(diethylamino)zirconium)但不含氧的原料氣體，在容器壓力在30Pa左右、沉積溫度在400℃左右的條件下，通過熱CVD等法沉積鋯金屬膜105。
還有，在本實(shí)施例中，可形成氮化鋯膜(或者是含氮的鋯金屬膜)代替鋯金屬膜105。在利用濺射法沉積氮化鋯膜的情況下，例如可在氬和氮的混合氣體環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)性濺射而沉積好氮化鋯膜。還有，在利用CVD法沉積氮化鋯膜的情況下，例如可利用含四個(gè)二乙基氨鋯(tetrakis(diethylamino)zirconium)但不含氧的原料氣體形成氮化鋯膜。還可在沉積完鋯金屬膜以后，再在氮?dú)猸h(huán)境中或者氨氣環(huán)境中對鋯金屬膜進(jìn)行熱處理，而沉積出氮化鋯膜。但無論是形成鋯金屬膜105的時(shí)候，還是形成氮化鋯膜的時(shí)候，在本發(fā)明中最重要的是，鋯金屬膜105及氮化鋯膜為實(shí)質(zhì)上不含氧的膜。
還有，在本實(shí)施例中，沉積氧化鉿膜106時(shí)使用的是濺射法，不僅如此，還可用CVD法來代替它。在用CVD法沉積氧化鉿膜106的時(shí)候，可使用含鉿的金屬有機(jī)原料(例如，tetrakis(tertiary-butyl)hafnium、tetrakis-1，1，dimethyl-2propoxyhafnium、tetrakis(diethylamino)hafnium、tetrakis(dimethylamino)hafnium或者是它們的混合物)、含鉿的鹵化物原料等。具體而言，可使用這些含鉿的原料氣體，在容器壓力在30Pa左右、沉積溫度在400℃左右的條件下，通過熱CVD法沉積出氧化鉿膜106。
還有，在本實(shí)施例中，可形成其他的高介電膜來代替氧化鉿膜106，這些高介電膜例如為硅酸鉿膜、鋁酸鉿膜。而且，氧化鉿膜106或者是為其代替物的高介電膜中可含有氮。
還有，在本實(shí)施例中，可用同一個(gè)容器連續(xù)形成鋯金屬膜105及氧化鉿膜106?；蛘呤?，在一個(gè)容器中，先形成鋯金屬膜105，再將這個(gè)容器在空氣中打開將晶片(硅襯底101)搬送到其他容器中，在那一其他容器中形成氧化鉿膜106。此時(shí)，在真空狀態(tài)下將晶片從一個(gè)容器中搬送到另一個(gè)容器中也是可以的。
還有，在本實(shí)施例中，對氧化鉿膜106等進(jìn)行的致密化熱處理(參考圖2(b))為急速熱處理，不僅如此，還可進(jìn)行使用了爐子的熱處理來代替急速熱處理。而且，也可進(jìn)行遠(yuǎn)等離子體氧化處理這樣的致密化熱處理，或者是在含有用紫外線照射氧氣等而得到的活性氧等的環(huán)境中進(jìn)行致密化熱處理。
還有，在本實(shí)施例中，對氧化鉿膜106等的致密化熱處理是在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行的，不僅如此，既可在例如至少含有氮、氧、氧化氮、氬及氮中之一的環(huán)境中進(jìn)行致密化熱處理，又可在由例如至少含有氧、臭氧及氧化氮中之一的氣體形成的等離子體環(huán)境中進(jìn)行致密化熱處理，還可在至少含受紫外線照射的氧、臭氧及氧化氮中之一的環(huán)境中進(jìn)行致密化熱處理。
還有，在本實(shí)施例中，沉積完氧化鉿膜106以后才進(jìn)行致密化熱處理(參考圖2(b))，不僅如此，還可在沉積完氮化鈦膜109之后進(jìn)行致密化熱處理來代替它。在這種情況下，可用同一個(gè)容器連續(xù)形成氧化鉿膜106及氮化鈦膜109。也可在一個(gè)容器中，先形成氧化鉿膜106，之后再將這個(gè)容器打開將晶片(硅襯底101)搬送到其他容器中，在那一其他容器中形成氮化鈦膜109。此時(shí)，在真空狀態(tài)下將晶片從一個(gè)容器中搬送到另一個(gè)容器中也是可以的。
還有，在本實(shí)施例中，沉積氮化鈦膜109時(shí)使用的是CVD法，不僅如此，還可用濺射法來代替CVD法。而且，還可沉積由其他材料制成的導(dǎo)電性膜來代替沉積氮化鈦膜109。
還有，在本實(shí)施例中，在圖案化而形成柵極電極109A圖案化之時(shí)(參考圖3(a))，將氧化鉿膜106及氧化鋯膜107都圖案化了，之后，再在柵極電極109A的側(cè)面及已經(jīng)圖案化了的氧化鉿膜106及氧化鋯膜107各自的側(cè)面形成了側(cè)壁110(參考圖3(b))。但可代替此，如圖4(a)所示，在圖案化而形成柵極電極109A之時(shí)，先將氧化鉿膜106、氧化鋯膜107、硅酸鋯膜108及氮化硅膜104圖案化，之后，再如圖4(b)所示，在柵極電極109A的側(cè)面、已經(jīng)圖案化了的氧化鉿膜106、氧化鋯膜107、硅酸鋯膜108及氮化硅膜104各自的側(cè)面上形成側(cè)壁110。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其中含有具有由氧化鋯膜和形成在所述氧化鋯膜上且由鋯以外的金屬的氧化物制成的高介電膜構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)的柵極絕緣膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述高介電膜，為氧化鉿膜、硅酸鉿膜或者鋁酸鉿膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述高介電膜中含有氮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述柵極絕緣膜，擁有形成在所述氧化鋯膜之下的硅酸鋯膜。
5.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其中包括在硅區(qū)域上沉積鋯金屬膜的工序；在所述鋯金屬膜上，沉積由鋯以外的金屬的氧化物制成的高介電膜的工序；以及在所述高介電膜上形成導(dǎo)電膜以后，再將所述導(dǎo)電膜圖案化以形成電極的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述鋯金屬膜中含有氮。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述鋯金屬膜的沉積時(shí)的厚度在0.5nm以上1.5nm以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述高介電膜，為氧化鉿膜、硅酸鉿膜或者鋁酸鉿膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述高介電膜中含有氮。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述高介電膜的沉積時(shí)的厚度在1.0nm以上且5.0nm以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中還包括對所述高介電膜進(jìn)行熱處理的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中還包括在所述沉積鋯金屬膜的工序之前，在所述硅區(qū)域上形成氮化硅膜的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述形成氮化硅膜的工序中，包括在氨氣環(huán)境中或者氨等離子體環(huán)境中對所述硅區(qū)域進(jìn)行熱處理的工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中在所述沉積鋯金屬膜的工序中，使用濺射法或者CVD法。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中在所述沉積高介電膜的工序中，使用濺射法或者CVD法。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述對高介電膜進(jìn)行熱處理的工序，在由至少含有氧、臭氧及氧化氮中之一的氣體形成的等離子體環(huán)境中進(jìn)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述對高介電膜進(jìn)行熱處理的工序，在至少含有受紫外線照射的氧、臭氧及氧化氮中之一的環(huán)境中進(jìn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述對高介電膜進(jìn)行熱處理的工序，在至少含有氮、氧、氧化氮、氨及氫中之一的環(huán)境中進(jìn)行。
19.一種半導(dǎo)體器件，其中含有為疊層結(jié)構(gòu)的柵極絕緣膜，該疊層結(jié)構(gòu)由由吸氧性較高第1金屬的氧化物制成的第1高介電膜、形成在所述第1高介電膜上且由吸氧性較低的第2金屬的氧化物制成的第2高介電膜構(gòu)成。
20.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其中包括在硅區(qū)域上沉積由吸氧性較高的第1金屬制成的金屬膜的工序；在所述金屬膜上沉積由吸氧性較低的第2金屬的氧化物制成的高介電膜的工序；以及在所述高介電膜上形成導(dǎo)電膜以后，再通過將所述導(dǎo)電膜圖案化而形成電極的工序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，其目的在于在硅襯底上形成高介電柵極絕緣膜的時(shí)候，既能抑制該柵極絕緣膜中缺氧，又能防止硅襯底氧化。在硅襯底101上沉積鋯金屬膜105以后，再在鋯金屬膜105上沉積氧化鉿膜106，最后在氧化鉿膜106上形成將成為柵電極的氮化鈦膜109。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1469490SQ03148938
公開日2004年1月21日 申請日期2003年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月2日
發(fā)明者山本和彥 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社