半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

一种半导体装置及其制造方法，在硅基板（１０）上，介有栅极绝缘膜（１１）地形成栅极电极（１２）。栅极绝缘膜（１１）具有由含硅的铪氧化物构成的高介电常数膜（１１ａ），以及形成在高介电常数膜（１１ａ）的下侧的、由含铪的硅氮化氧化膜所构成的下部屏障膜（１１ｂ）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是涉及用于栅极绝缘膜的高介电常数膜。
技术介绍
伴随着近年来对于半导体装置中高集成化与高速化的技术进展，MOSFET也向微细化进展。当伴随着微细化而使栅极绝缘膜薄膜化时，使由隧道电流使栅漏电流增大等问题也变得显著。为了解决这一问题，进行了一种通过使用氧化铪(HfO2)、氧化锆(ZrO2)等高介电常数材料的栅极绝缘膜(以下称为high-k栅极绝缘膜)实现薄的SiO2换算膜厚(以下称为EOT)的同时，使物理膜厚增大的方法的研究。采用了如下的例如USP6013553中所记载的现有的high-k栅极绝缘膜的形成方法。首先，在硅基板上形成SiO2层等氧化物层之后，在该氧化物层上，用溅射法或等离子体CVD法等方法，蒸镀由锆或铪所构成的金属膜。其后，对该金属膜实行例如使用NO等气体的氧氮化处理，形成由氧氮化锆(ZrOxNy)或氧氮化铪(HfOxNy)所构成的high-k栅极绝缘膜。然而，现有技术的high-k栅极绝缘膜，在经历了由制造工艺中的高温处理的热后，构成栅极绝缘膜的高介电常数材料就会发生结晶化，结果是会发生由于通过晶界或缺陷水准的电传导而引起漏电流的增大等问题。即，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于：具有形成在基板上的栅极绝缘膜、和形成在所述栅极绝缘膜上的栅极电极，所述栅极绝缘膜具有包含有一种金属、氧、及硅的高介电常数膜、和形成在该高介电常数膜的下侧的，包含所述一种金属、氧、硅、及氮的下部屏障膜。

【技术特征摘要】
US 2001-6-21 60/299,478;JP 2001-12-27 395734/01;US1.一种半导体装置，其特征在于具有形成在基板上的栅极绝缘膜、和形成在所述栅极绝缘膜上的栅极电极，所述栅极绝缘膜具有包含有一种金属、氧、及硅的高介电常数膜、和形成在该高介电常数膜的下侧的，包含所述一种金属、氧、硅、及氮的下部屏障膜。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于所述栅极绝缘膜具有形成在所述高介电常数膜的上侧的上部屏障膜，所述上部屏障膜包含所述一种金属、氧、及氮。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于当把所述一种金属、氧、及硅分别记作M、O、及Si，把所述高介电常数膜的成分表示为MxSiyO(其中x＞0，且y＞0)时，则0.23≤y/(x+y)≤0.90。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于当把所述一种金属、氧、及硅分别记作M、O、及Si，把所述高介电常数膜的成分表示为MxSiyO(其中x＞0，且y＞0)时，则0.23≤y/(x+y)≤0.30。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于所述一种金属为铪或锆，当把所述一种金属、氧、硅、及氮分别记作M、O、Si、及N，把所述下部屏障膜的成分表示为MxSiyON(其中x＞0，且y＞0)时，则x/(x+y)≥0.10。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于所述栅极电极为金属栅极电极。7.一种半导体装置的制造方法，其特征在于包括在基板上形成包含有一种金属、氧、及所定物质的高介电常数膜的工序；通过对所述高介电常数膜进行热处理，使硅从所述基板一侧向所述高介电常数膜扩散，而形成含硅高介电常数膜的工序；以及在所述含硅高介电常数膜上形成作为栅极电极的导电膜的工序。8.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于所述所定的物质为氢。9.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于所述一种金属为铪或锆。10.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于在形成所述高介电常数膜的工序之前，设置有在所述基板上形成含有硅、氮、及所述所定物质的绝缘膜的工序，对所述高介电常数膜进行热处理的工序，包括使所述绝缘膜中的硅扩散到所述高介电常数膜的工序；和通过使所述高介电常数膜中的所述一种金属扩散到所述绝缘膜，而形成下部屏障膜的工序。11.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于形成所述高介电常数膜的工序，包括通过使用含有所述一种金属和所述所定的物质的前体源的CVD法而形成所述高介电常数膜的工序。12.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于形成所述高介电常数膜的工序，包括通过使用含有所述一种金属的前体源和含有所述所定的物质的气源的CVD法而形成所述高介电常数膜的工序。13.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于形成所述高介电常数膜的工序，包括在含有所述所定物质的气氛中，通过使用含有所述一种金属的靶材的PVD法而形成所述高介电常数膜的工序。14. 根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于在对所述高介电常数膜进行热处理的工序与形成所述导电膜的工序之间，设置有通过对所述含硅的高介电常数膜的表面进行氮化处理，从而形成上部屏障膜的工序。15.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于在形成所述高介电常数膜的工序与对所述高介电常数膜进行热处理的工序之间，设置有通过对所述含硅的高介电常数膜的表面进行氮化处理，从而...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田佳尚，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]