一种栅极绝缘膜３，由作为主要材料的绝缘无机材料形成，该绝缘无机材料包含硅和氧。栅极绝缘薄３包含氢原子。当在室温下利用傅立叶变换红外光谱测量从未受到电场作用的绝缘膜时，波数在８３０ｃｍ↑［－１］至９００ｃｍ↑［－１］范围内的红外线辐射吸光率的一部分小于波数为８３０ｃｍ↑［－１］的红外线辐射吸光率和波数为９００ｃｍ↑［－１］的红外线辐射吸光率。此外，在波数为８３０ｃｍ↑［－１］的红外线辐射吸光率与波数为７７０ｃｍ↑［－１］的红外线辐射吸光率之间差值的绝对值定义为Ａ，而波数为９００ｃｍ↑［－１］的红外线辐射吸光率与波数为９９０ｃｍ↑［－１］的红外线辐射吸光率之间差值的绝对值定义为Ｂ的情况下，则Ａ和Ｂ满足关系：Ａ／Ｂ是１．８或大于１．８。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体器件、电子器件及电子设备。
技术介绍
近来，在含有半导体集成电路的器件中，为了提高其高集成度，每个元件的尺寸趋向于日益小型化。例如，在金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中，例如，栅极绝缘膜(栅极绝缘层)的厚度变为小于10nm，因此，难以确保绝缘膜的抗电介质击穿性。栅极绝缘膜的电介质击穿包括时间零点电介质击穿(Time ZeroDielectric Breakdown，TZDB)和时间相关电介质击穿(Time-Dependent Dielectric Breakdown，TDDB)。TZDB是栅极绝缘膜的初始失效，表示在电介质应力(如电压应力、电流应力或类似应力)作用的时刻，大量泄漏电流流入绝缘膜的电介质击穿。另一方面，TDDB是，从电介质应力作用时起已经过去了一段时间，而不是在电介质应力正好作用在栅极绝缘膜的时刻，在栅极绝缘膜中发生的电介质击穿的现象。此外，TDDB被分为硬击穿(HBD)和软击穿(SBD)。HBD是众所周知的电介质击穿，击穿后，大量的泄漏电流流入绝缘膜。另一方面，SBD是流过的泄漏电流大于初始绝缘状态，但小于HBD发生以后的一种状态。HBD是相对高的电介质应力作用于绝缘膜时所发生的电介质击穿。一旦HBD发生时泄漏电流流过，即使绝缘膜仍然保留且此后不再有电介质应力作用其上，其绝缘特性也不能恢复。另一方面，SBD是低电介质应力作用其上时所经常发生的电介质击穿。其绝缘特性可以恢复的情况是，如果绝缘膜被保留，且泄漏电流发生后不再有电介质应力作用其上。因此，其中发生有SBD的MOSFET可以起到半导体器件(半导体元件)的作用，尽管其绝缘特性变得不稳定。而且，随着时间的推移，SBD可能转变为HBD。此外，还有称作应力感应泄漏电流(SILC)的低电场泄漏电流，如电介质应力作用之后的退化一样。除了在绝缘膜上增加泄漏电流的效果以外，SILC还作为TDDB的前体来吸引人们的注意。就此而言，即使已经进行了各种检测，每个SILC和SBD还是存在很多不清楚之处。SBD还被称为“B模式SILC(B-mode)”，因此，SILC和SBD之间的区别不清楚。在绝缘膜的这些退化模式中，SBD和SILC在使栅极绝缘膜变薄的方面存在特别的问题。在栅极绝缘膜(栅极氧化膜)的厚度等于或小于10nm的情况下，在10MV/cm或更小的低电场强度范围内(即电场强度是10MV/cm或更小范围的低电压范围)，经常发生退化，而这变为阻碍栅极绝缘膜变薄的主要原因。例如，日本公开专利申请No.2002-299612公开了一种半导体器件的绝缘膜(栅极绝缘膜)，其中，为了防止SILC的发生，氢原子密度降到一预定值。但是，上述的专利申请主要针对防止SILC的发生，因此，在此申请中，既没有检测也没有讨论SBD的发生。就此而言，绝缘膜中的每个氢原子以分子氢的状态存在，或者以与绝缘膜中的任一组成元素连接的状态而存在。但是，此专利申请只限定了氢原子的总数。根据本专利技术人的意见，可以认为，仅通过降低绝缘膜中的氢原子总数来阻止SBD的发生是有困难的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种包括绝缘膜的半导体器件，该绝缘膜即使是在绝缘膜变薄的情况下也可以防止SBD或SILC发生，而且具有高的抗诸如SILC、TZDB、或TDDB的电介质击穿性(即可以提高对于SILC、TZDB、或TDDB的绝缘特性)。本专利技术的另一目的是提供高度可靠的包含上述半导体器件的电子器件和电子设备。为了达到上述目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术针对含有绝缘膜的半导体器件。绝缘膜是由作为主要材料的绝缘无机材料形成，而该绝缘无机材料包含硅和氧。绝缘膜还包含氢原子。半导体器件具有这样的特性，当在室温下利用傅立叶变换红外光谱来测量从未受电场作用的绝缘膜时，波数在830cm-1至900cm-1范围内的红外线辐射的至少一部分吸光率(absorbance，吸收率)既小于波数为830cm-1的红外线辐射吸光率又小于波数为900cm-1的红外线辐射吸光率，而且，如果波数为830cm-1的红外线辐射吸光率与波数为770cm-1的红外线辐射吸光率之间的差值的绝对值定义为A，而波数为900cm-1的红外线辐射吸光率与波数为990cm-1的红外线辐射吸光率之间的差值的绝对值定义为B，则A和B满足下面的关系A/B是1.8或大于1.8。这就使得，即使在绝缘膜变薄的情况下也可能防止SBD或SILC的发生，而且可能具有高的抗诸如SILC、TZDB、或TDDB的电介质击穿性(即可能会提高对于SILC、TZDB、或TDDB的绝缘特性)。在本专利技术的半导体器件中，优选地，除了硅和氧以外，绝缘无机材料还包括氮、铪、锆、和铝中的至少一种。这使得有可能提高绝缘膜的紧密性、稳定性及介电常数。在本专利技术的半导体器件中，优选地，至少部分氢原子中的每个氢原子被氘原子所替代。这使得有可能提高绝缘膜的抗电介质击穿性。在本专利技术的半导体器件中，优选地，绝缘膜的平均厚度为10nm或小于10nm。根据本专利技术，有可能显著地提高膜厚度在上述范围内的绝缘膜的抗电介质击穿性。在本专利技术的半导体器件中，优选地，半导体器件包括栅电极及用于绝缘栅电极的栅极绝缘膜，而且栅极绝缘膜是绝缘膜形成。这使得有可能防止栅极绝缘膜的电介质击穿，因此有可能提高本专利技术的半导体器件的特性。在本专利技术的半导体器件中，优选地，半导体器件适于在栅电压作用于栅电极的情况下使用，这样，绝缘膜中的电场强度为10MV/cm或小于10MV/cm。根据本专利技术，有可能显著提高半导体器件中的绝缘膜的抗电介质击穿性，该半导体是在这样的应用电压下使用的。在本专利技术的半导体器件中，优选地，沿膜厚度方向流过栅极绝缘膜的泄漏电流是9×10-9A/cm2或小于9×10-9A/cm2，该泄漏电流是在栅电压作用于栅电极的状态下测量的，这样，绝缘膜中的电场强度是5MV/cm或小于5MV/cm。这使得在使用本专利技术的半导体器件时，有可能进一步防止栅极绝缘膜的电介质击穿。在本专利技术的半导体器件中，优选地，在绝缘膜中发生软击穿之前，沿膜厚度方向流过栅极绝缘膜的电荷总量是40C/cm2或大于40C/cm2。这使得在使用本专利技术的半导体器件时，有可能进一步防止栅极绝缘膜的电介质击穿。在本专利技术的半导体器件中，优选地，在绝缘膜中发生硬击穿之前，沿膜厚度方向流过栅极绝缘膜的电荷总量是100C/cm2或大于100C/cm2。这使得在使用本专利技术的半导体器件时，有可能进一步防止栅极绝缘膜的电介质击穿。在本专利技术的半导体器件中，优选地，傅立叶变换红外光谱是多反射衰减全反射方法(Multi-Reflection Attenuated Total ReflectionMethod)。这使得有可能测量具有高灵敏度的红外线辐射的吸光率。此外，在本专利技术的另一方面，本专利技术是针对电子器件的。本专利技术的电子器件包括上述的半导体器件。这使得有可能获得具有高可靠性的电子器件。而且，在本专利技术的再一方面上，本专利技术针对电子设备。本专利技术的电子设备包括上述的电子器件。这使得有可能获得具有高可靠性的电子设备。附图说明参考附图，从下面的本专利技术优选实施例的详细描述中，本专利技术的上述及其他目的、特性及优点将变得显而易见。图1是显示了根据本专利技术的一实施例的包含绝缘膜的半导体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件，包括绝缘膜，所述绝缘膜由作为主要材料的绝缘无机材料形成，所述绝缘无机材料包含硅和氧，并且所述绝缘膜包含氢原子，其中，当在室温下利用傅立叶变换红外光谱测量从未受到电场作用的所述绝缘膜时，波数在８３０ｃｍ↑［－１］至９０ ０ｃｍ↑［－１］范围内的红外线辐射吸光率的至少一部分小于波数为８３０ｃｍ↑［－１］的红外线辐射吸光率和波数为９００ｃｍ↑［－１］的红外线辐射吸光率，其中，在波数为８３０ｃｍ↑［－１］的红外线辐射吸光率与波数为７７０ｃｍ↑［－１］的红 外线辐射吸光率之间差值的绝对值定义为Ａ，而波数为９００ｃｍ↑［－１］的红外线辐射吸光率与波数为９９０ｃｍ↑［－１］的红外线辐射吸光率之间差值的绝对值定义为Ｂ的情况下，则Ａ和Ｂ满足关系：Ａ／Ｂ是１．８或大于１．８。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-12-18 421655/2003;JP 2004-7-27 219192/20041.一种半导体器件，包括绝缘膜，所述绝缘膜由作为主要材料的绝缘无机材料形成，所述绝缘无机材料包含硅和氧，并且所述绝缘膜包含氢原子，其中，当在室温下利用傅立叶变换红外光谱测量从未受到电场作用的所述绝缘膜时，波数在830cm-1至900cm-1范围内的红外线辐射吸光率的至少一部分小于波数为830cm-1的红外线辐射吸光率和波数为900cm-1的红外线辐射吸光率，其中，在波数为830cm-1的红外线辐射吸光率与波数为770cm-1的红外线辐射吸光率之间差值的绝对值定义为A，而波数为900cm-1的红外线辐射吸光率与波数为990cm-1的红外线辐射吸光率之间差值的绝对值定义为B的情况下，则A和B满足关系A/B是1.8或大于1.8。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，除了硅和氧以外，所述绝缘无机材料还包括氮、铪、锆、和铝中的至少一种。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，至少部分所述氢原子中的每个氢原子被氘原子代替。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述绝缘膜的平均厚...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫田正靖，上原正光，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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