半導體器件及其制造方法與流程

本發明涉及半導體器件及其制造方法，并且特別地涉及包括鐵電膜的半導體器件及其制造方法。

背景技術：

1、近年來，已經開發了各自使用鐵電膜的鐵電存儲器單元作為各自在低壓處操作的半導體存儲元件。鐵電存儲器單元是非易失性存儲器，其中信息的寫入狀態和擦除狀態通過對于鐵電膜的極化方向的控制來改變。

2、公開了以下列出的技術。

3、【專利文件1】日本未審查專利申請公開號2021-22602

4、專利文件1公開了包括鐵電膜和形成在鐵電膜上的金屬膜的鐵電存儲器單元。金屬膜由氮化鈦或其他制成，并且具有等于或大于10nm的厚度。結晶鐵電膜由在金屬膜與非晶鐵電膜接觸的狀態下的熱處理形成。在這種情況下，鐵電膜的晶體取向可以由從金屬膜生成的應力均一化。

技術實現思路

1、已知在熱力學上，為了形成鐵電相需要大的應力。氮化鈦膜、鎢膜或其他被用作形成在鐵電膜上的金屬膜。通常，這種金屬膜具有約10nm的厚度，并且是結晶的。到目前為止，金屬膜的特性與應力之間的關系還沒有被充分地指明。

2、本申請的主要目的是提供能夠將大應力施加到鐵電膜上的金屬膜，以改進鐵電存儲器單元的性能并且改進半導體器件的性能。根據本說明書和附圖的描述，其他目的和新穎的特征將變得顯而易見。

3、在本申請中公開的實施例的典型方面的概要將在以下被簡要描述。

4、根據實施例的半導體器件包括：柵極絕緣膜，被形成在半導體襯底上；柵極電極，被形成在柵極絕緣膜上；以及鐵電膜和第一金屬膜，被形成在柵極絕緣膜與柵極電極之間。第一金屬膜的厚度比鐵電膜的厚度小，并且第一金屬膜是非晶的。

5、根據實施例的制造半導體器件的方法包括：步驟(a)形成柵極絕緣膜；步驟(b)在柵極絕緣膜上形成第一非晶膜；步驟(c)在柵極絕緣膜上形成第一金屬膜；步驟(d)，在步驟(b)和步驟(c)之后，通過在第一金屬膜與第一非晶膜接觸的狀態下執行熱處理來使第一非晶膜結晶以形成正交晶系鐵電膜；和步驟(e)，在步驟(d)之后，在鐵電膜和第一金屬膜上形成用于柵極電極的導電膜。第一金屬膜的厚度比鐵電膜的厚度小，并且在步驟(d)中的第一金屬膜是非晶的。

6、根據實施例，可以改進半導體器件的性能。

技術特征：

1.一種半導體器件，包括：

2.根據權利要求1所述的半導體器件，

3.根據權利要求2所述的半導體器件，

4.根據權利要求2所述的半導體器件，

5.根據權利要求4所述的半導體器件，

6.根據權利要求1所述的半導體器件，

7.根據權利要求1所述的半導體器件，

8.根據權利要求7所述的半導體器件，還包括：

9.根據權利要求1所述的半導體器件，

10.一種制造半導體器件的方法，包括以下步驟：

11.根據權利要求10所述的制造半導體器件的方法，

12.根據權利要求11所述的制造半導體器件的方法，

13.根據權利要求11所述的制造半導體器件的方法，

14.根據權利要求13所述的制造半導體器件的方法，

15.根據權利要求14所述的制造半導體器件的方法，

16.根據權利要求10所述的制造半導體器件的方法，

17.根據權利要求10所述的制造半導體器件的方法，

18.根據權利要求17所述的制造半導體器件的方法，還包括以下步驟：

19.根據權利要求10所述的制造半導體器件的方法，

技術總結
本公開的各實施例涉及半導體器件及其制造方法。改進了半導體器件的性能。柵極絕緣膜被形成在半導體襯底上。柵極電極被形成在柵極絕緣膜上。鐵電膜和金屬膜被形成在柵極絕緣膜與柵極電極之間。金屬膜的厚度比鐵電膜的厚度小。金屬膜是非晶的。

技術研發人員：山口直
受保護的技術使用者：瑞薩電子株式會社
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21