半导体器件及其制造方法技术

本公开涉及半导体器件及其制造方法。该半导体器件包括半导体衬底、绝缘膜、铁电膜、第一种子层和控制栅极电极。半导体衬底包括形成在半导体衬底的主表面上的源极区和漏极区。绝缘膜形成在半导体衬底的主表面上，使得绝缘膜在平面图中位于源极区与漏极区之间。铁电膜形成在绝缘膜上并且包括铪和氧。第一种子层形成在铁电膜上。控制栅极电极形成在铁电膜上。第一种子层的材料包括铁电膜的至少一种材料和第一导电膜的至少一种材料。一导电膜的至少一种材料。一导电膜的至少一种材料。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法


[0001]本公开涉及半导体器件和制造该半导体器件的方法，例如，包括铁电膜的半导体器件和制造该半导体器件的方法。

技术介绍

[0002]下面列出一种公开的技术。
[0003][专利文献1]日本未审查专利申请公开号2019
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121633
[0004]包括铁电膜的铁电存储器被称为在低电压下操作的存储元件。在铁电存储器中，写入状态和擦除状态根据铁电膜的极化方向来确定。
[0005]专利文献1中描述的半导体器件包括半导体衬底、形成在半导体衬底上的顺电膜、形成在顺电膜上的铁电膜、形成在铁电膜上的金属膜和形成在金属膜上的控制栅极电极。专利文献1中描述的铁电体膜是通过热处理使包括铪(Hf)的非晶态的高k膜结晶化而形成的。

技术实现思路

[0006]然而，在常规半导体器件中，从提高特性的角度出发，还有改进的余地。
[0007]本实施例的问题是改进半导体器件的特性。根据说明书和附图的描述，其他问题和新颖特征将变得清楚。
[0008]根据实施例的一种半导体器件包括：半导体衬底，半导体衬底包括形成在半导体衬底的主表面上的源极区和漏极区；形成在半导体衬底的主表面上的绝缘膜，使得绝缘膜在平面图中位于源极区与漏极区之间；形成在绝缘膜上的铁电膜，该铁电膜包括铪和氧；形成在铁电膜上的第一种子层，以及形成在铁电膜上的控制栅极电极。第一种子层的材料包括铁电膜的至少一种材料和第一导电膜的至少一种材料。
[0009]根据实施例的一种制造半导体器件的方法包括：在绝缘膜上形成非晶膜、在非晶膜上形成导电膜、在第一温度下对非晶膜和导电膜执行热处理以在非晶膜与导电膜之间形成种子层、在第一温度下执行热处理之后，在高于第一温度的第二温度下对非晶膜执行热处理以形成铁电膜。第一种子层的材料包括铁电膜的至少一种材料和第一导电膜的至少一种材料。
[0010]通过根据实施例的半导体器件和制造半导体器件的方法，可以改善半导体器件的特性。
附图说明
[0011]图1是示出根据第一实施例的半导体器件的主要部分的示例性构造的平面图；
[0012]图2是示出根据第一实施例的半导体器件的主要部分的示例性构造的截面图；
[0013]图3是示出在写入操作、擦除操作和读取操作中的每个中施加到根据第一实施例的半导体器件的相应部分的示例性电压的表；
[0014]图4是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0015]图5是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0016]图6是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0017]图7是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0018]图8是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0019]图9是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0020]图10是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0021]图11是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0022]图12是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0023]图13是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0024]图14是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0025]图15是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0026]图16是示出根据第一实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0027]图17是示意性地示出在形成第一种子层和结晶化时的温度序列的图；
[0028]图18是示出非晶膜的加热温度、从非晶膜解吸的水的解吸量和从非晶膜解吸的氢的解吸量之间的关系的图；
[0029]图19是示出根据第一实施例的修改的半导体器件的主要部分的示例性构造的平面图；
[0030]图20是示出根据第一实施例的修改的制造半导体器件的方法中包括的去除第一导电膜的示例性步骤的截面图；
[0031]图21是示出根据第二实施例的半导体器件的主要部分的示例性构造的平面图；
[0032]图22是示出根据第二实施例的半导体器件的主要部分的示例性构造的截面图；
[0033]图23是示出根据第二实施例的半导体器件的主要部分的等效电路的电路图；
[0034]图24是示出在写入操作、擦除操作和读取操作中的每个中施加到根据第二实施例的半导体器件的相应部分的示例性电压的表；
[0035]图25是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截
面图；
[0036]图26是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0037]图27是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0038]图28是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0039]图29是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0040]图30是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0041]图31是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0042]图32是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0043]图33是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0044]图34是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0045]图35是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0046]图36是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0047]图37是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0048]图38是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；
[0049]图39是示出根据第二实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；以及
[0050]图40是示出根据第三实施例的半导体器件的主要部分的示例性构造的截面图。
具体实施方式
[0051]在下文中，将参考附图详细描述根据实施例的半导体器件。在说明书和附图中，相同或相当的元素由相同的附图标记或阴影表示，并且省略其重复描述。在附图中，为了便于描述，可以省略或简化构造。此外，从可见性的观点出发，截本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括形成在所述半导体衬底的主表面上的源极区和漏极区；绝缘膜，形成在所述半导体衬底的所述主表面上，使得所述绝缘膜在平面图中位于所述源极区与所述漏极区之间；铁电膜，形成在所述绝缘膜上，所述铁电膜包括铪和氧；第一种子层，形成在所述铁电膜上；以及控制栅极电极，形成在所述铁电膜上，其中所述第一种子层的材料包括所述铁电膜的至少一种材料和所述第一导电膜的至少一种材料。2.根据权利要求1所述的半导体器件，包括形成在所述第一种子层上的第一导电膜。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述第一种子层的厚度比所述铁电膜和所述第一导电膜中的每一者的厚度小。4.根据权利要求2所述的半导体器件，包括：第二导电膜，形成在所述绝缘膜与所述铁电膜之间；以及第二种子层，形成在所述第二导电膜与所述铁电膜之间。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中所述第二导电膜从所述铁电膜露出。6.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述第一种子层的所述材料包括钛、氧和氮，并且其中所述第一导电膜的所述材料包括钛和氮。7.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口直，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：