JP2008210969A - 半導体装置およびその製造方法並びに半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板1表面の所定の位置に形成されるゲート絶縁膜11とゲート電極12の積層体を含むゲート構造10と、ゲート構造10の線幅方向両側の半導体基板1表面に形成されるソース/ドレイン領域21と、を備え、ゲート絶縁膜11は、Zr濃度が200ppm以下であるHfO2膜からなることを特徴とする。
【選択図】 図5
Description
図5は、この発明にかかる半導体装置の実施の形態1の構造を模式的に示す断面図である。この半導体装置は、シリコン基板などの半導体基板1上の所定の位置にMOSトランジスタが形成される構造を有する。このMOSトランジスタは、半導体基板1上の素子分離絶縁膜2で素子分離された領域内の所定の位置にゲート構造10が形成され、ゲート構造10の下部のチャネル領域を挟んだ半導体基板1表面には、所定の導電型の不純物原子が高濃度に拡散された拡散層からなるソース/ドレイン領域21が形成される。ゲート構造10は、半導体基板1上に上述したZr濃度が200ppm以下となるHfO2膜からなるゲート絶縁膜11と、ポリシリコンなどからなるゲート電極12と、を含む。
図7は、この発明にかかる半導体記憶装置の実施の形態2の構造を模式的に示す断面図である。この半導体記憶装置は、スタックゲート型の電界効果型トランジスタであり、実施の形態1の図5のゲート構造10が、半導体基板1上に、トンネル絶縁膜31、フローティングゲート32、絶縁膜33、コントロールゲート34が順に積層されたスタックゲート構造30となっている。ここで、コントロールゲート34とフローティングゲート32は、ポリシリコン膜などからなり、絶縁膜33は、下から順に第1酸化膜と、窒化膜と、第2酸化膜との積層構造を有するONO(Oxide-Nitride-Oxide)膜などからなる。そして、この実施の形態2では、トンネル絶縁膜31を、Zr不純物濃度が200ppm以下であるHfO2膜で構成することを特徴とする。なお、その他の構成は、実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。
図8は、この発明にかかる半導体記憶装置の実施の形態3の構造を模式的に示す断面図である。この半導体記憶装置は、実施の形態2と同様にスタックゲート型の電界効果型トランジスタであるが、実施の形態2では、トンネル絶縁膜31をHfO2膜としたのに対し、この実施の形態3では、絶縁膜33をHfO2膜としている点が異なる。つまり、コントロールゲート34とフローティングゲート32は、ポリシリコン膜などからなり、トンネル絶縁膜31は、SiO2膜やSiON膜などからなる。そして、絶縁膜33を、Zr不純物濃度が200ppm以下であるHfO2膜を含む絶縁膜で構成することを特徴とする。たとえば、絶縁膜33をHfO2膜のみで構成してもよいし、OHO(SiO2/HfO2/SiO2)、OH(SiO2/HfO2)、あるいはHO(HfO2/SiO2)構造としてもよい。なお、その他の構成は、実施の形態1,2と同様であるので、その説明を省略する。
2 素子分離絶縁膜
10 ゲート構造
11 ゲート絶縁膜
12 ゲート電極
21 ソース/ドレイン領域
30 スタックゲート構造
31 トンネル絶縁膜
32 フローティングゲート
33 絶縁膜
34 コントロールゲート
Claims (8)
- 半導体基板表面の所定の位置に形成されるゲート絶縁膜とゲート電極の積層体を含むゲート構造と、
前記ゲート構造の線幅方向両側の前記半導体基板表面に形成されるソース/ドレイン領域と、
を備え、
前記ゲート絶縁膜は、Zr濃度が200ppm以下であるHfO2膜からなることを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板表面の所定の位置に順に積層されるトンネル絶縁膜、フローティングゲート、絶縁膜およびコントロールゲートの積層体を含むスタックゲート構造と、
前記スタックゲート構造の線幅方向両側の前記半導体基板表面に形成されるソース/ドレイン領域と、
を備え、
前記トンネル絶縁膜は、Zr濃度が200ppm以下であるHfO2膜からなることを特徴とする半導体記憶装置。 - 半導体基板表面の所定の位置に順に積層されるトンネル絶縁膜、フローティングゲート、絶縁膜およびコントロールゲートの積層体を含むスタックゲート構造と、
前記スタックゲート構造の線幅方向両側の前記半導体基板表面に形成されるソース/ドレイン領域と、
を備え、
前記絶縁膜は、Zr濃度が200ppm以下であるHfO2膜を含む絶縁膜からなることを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記トンネル絶縁膜は、Zr濃度が200ppm以下であるHfO2膜からなることを特徴とする請求項3に記載の半導体記憶装置。
- 半導体基板上の全面に、膜中のZr濃度が200ppm以下となるようにトンネル絶縁膜となるHfO2膜を形成するHfO2膜形成工程と、
前記HfO2膜上の全面にゲート電極となる電極材料膜を形成し、所定の形状にパターニングしたゲート絶縁膜とゲート電極との積層体を含むゲート構造を形成するゲート構造形成工程と、
前記ゲート構造をマスクとして、前記半導体基板の所定の領域に、所定の導電型の不純物を導入した拡散層からなるソース/ドレイン領域を形成するソース/ドレイン領域形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板上の全面に、膜中のZr濃度が200ppm以下となるようにトンネル絶縁膜となるHfO2膜を形成するHfO2膜形成工程と、
前記HfO2膜上の全面に、フローティングゲートとなる第1の電極材料膜を形成する第1の電極材料形成工程と、
前記第1の電極材料膜上の全面に、絶縁膜と、コントロールゲートとなる第2の電極材料膜と、を順に形成する第2の電極材料形成工程と、
前記HfO2膜、前記第1の電極材料膜、前記絶縁膜および前記第2の電極材料膜を所定の形状にパターニングして、スタックゲート構造を形成するスタックゲート構造形成工程と、
前記スタックゲート構造をマスクとして、前記半導体基板の所定の領域に、所定の導電型の不純物を導入した拡散層からなるソース/ドレイン領域を形成するソース/ドレイン領域形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。 - 半導体基板上の全面に、トンネル絶縁膜となる第1の絶縁膜と、フローティングゲートとなる第1の電極材料膜と、を形成する第1の電極材料形成工程と、
前記第1の電極材料膜上の全面に、膜中のZr濃度が200ppm以下となるようにHfO2膜を含む第2の絶縁膜を形成するHfO2膜形成工程と、
前記第2の絶縁膜上に、コントロールゲートとなる第2の電極材料膜を形成する第2の電極材料形成工程と、
前記第1の絶縁膜、前記第1の電極材料膜、前記第2の絶縁膜および前記第2の電極材料膜を所定の形状にパターニングして、スタックゲート構造を形成するスタックゲート構造形成工程と、
前記スタックゲート構造をマスクとして、前記半導体基板の所定の領域に、所定の導電型の不純物を導入した拡散層からなるソース/ドレイン領域を形成するソース/ドレイン領域形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。 - 前記第1の電極材料形成工程において、前記第1の絶縁膜として、膜中のZr濃度が200ppm以下となるようにHfO2膜を形成することを特徴とする請求項7に記載の半導体記憶装置の製造方法。
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