半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。為了控制層疊多晶硅膜的晶粒生長，提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括：在襯底上（10）形成第一多晶硅膜（21）；在第一多晶硅膜（21）的表面上形成層間氧化物層（22）；在第一多晶硅膜（21）上方形成與層間氧化物層（22）接觸的第二多晶硅膜（23）；以及在形成第二多晶硅膜（23）之后，在包含氮的氣體氣氛下，在高于第一和第二多晶硅膜的膜形成溫度的溫度下執(zhí)行退火。
【專利說明】半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，用于大體上處于28至22nm的技術(shù)節(jié)點(diǎn)的LSI(大規(guī)模集成電路)產(chǎn)品的邏輯電路的MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管已被量產(chǎn)作為先進(jìn)的器件。在IOOnm以下的技術(shù)節(jié)點(diǎn)下，線寬變成等于用作柵電極的多晶硅電極的晶粒尺寸。對微加工技術(shù)的不利影響，諸如由晶粒造成的平面粗糙度而導(dǎo)致的光刻精度的劣化，以及干蝕刻之后產(chǎn)生的線邊界粗糙度不能再忽略不計(jì)。
[0003]日本未審專利申請公布N0.2006-120734以及2001-210593公開了一種制造包括多晶硅膜的半導(dǎo)體器件的方法。日本未審專利申請公布N0.2006-120734以及2001-210593公開了一種在多個(gè)部分中形成多晶硅膜的方法。根據(jù)日本未審專利申請公布N0.2006-120734中公開的制造方法，在形成第一多晶硅膜的步驟和形成第二多晶硅膜的步驟之間的過程中提供含氧氣體。通過使氧與第一多晶硅膜接觸，停止多晶硅膜的晶體生長。采用O2氣體、NO2氣體或NO氣體作為含氧氣體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以下問題。眾所周知，在多晶硅膜形成之后執(zhí)行的退火步驟會進(jìn)一步促進(jìn)晶粒生長。因此，需要在膜形成階段形成具有小晶粒尺寸的多晶硅膜且其中由于后續(xù)步驟中的退火而抑制晶粒生長的方法，或者需要抑制晶粒生長的退火方法。日本未審專利申請公布N0.2006-120734以及2001-210593中公開的制造方法不能充分抑制晶粒生長。
[0005]本申請的下述說明書和附圖將使其他問題和新的特征變得顯而易見。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在第二多晶硅膜的形成之后，在包含氮的氣體氛圍下執(zhí)行退火。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，可以抑制多晶硅膜的晶粒生長。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]結(jié)合附圖，某些實(shí)施例的下述說明將使上述和其他方面、優(yōu)點(diǎn)和特征變得更加顯而易見，其中:
[0009]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的示意圖；
[0010]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造方法的流程圖。
[0011]圖3A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造方法的制造工藝截面圖；
[0012]圖3B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造方法的制造工藝截面圖；
[0013]圖3C是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造方法的制造工藝截面圖；
[0014]圖3D是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造方法的制造工藝截面圖；[0015]圖3E是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造方法的制造工藝截面圖；
[0016]圖3F是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造方法的制造工藝截面圖；
[0017]圖3G是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造方法的制造工藝截面圖；
[0018]圖4是示出在退火氣氛下的多晶硅膜的晶粒尺寸的差異的曲線圖；
[0019]圖5是示出在晶粒尺寸和硅比例之間相互關(guān)系的曲線圖；
[0020]圖6是圖5的放大曲線圖；
[0021]圖7是示出在沉積之后立即獲得的多晶硅膜的SMS形貌圖；
[0022]圖8是不出退火之后獲得的多晶娃I旲的SIMS形貌圖；
[0023]圖9是示出取決于退火氣氛的氮分布差異的曲線圖；
[0024]圖10是示出浮柵型存儲器的晶體管構(gòu)造的示意圖；以及
[0025]圖11是示出分裂柵捕獲型存儲器的晶體管構(gòu)造的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]出于容易解釋的目的，以下說明書和附圖被適當(dāng)簡寫和簡化。在附圖中，相同的元件由相同附圖標(biāo)記表示，并且根據(jù)需要省略重復(fù)的解釋。
[0027]第一實(shí)施例
[0028]圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意圖。圖1的上部示出半導(dǎo)體器件的截面圖，并且圖1的下部示出半導(dǎo)體器件的平面圖。根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件包括晶體管100，其中柵電極由層疊多晶硅膜形成。在假設(shè)半導(dǎo)體器件是NMOS或PMOS晶體管100的情況下進(jìn)行以下說明。但是，半導(dǎo)體器件不限于MOS晶體管。半導(dǎo)體器件可以具有任何構(gòu)造，只要半導(dǎo)體器件包括多個(gè)多晶硅膜即可。
[0029]晶體管100包括襯底10、柵極20、源/漏擴(kuò)散層11以及柵極絕緣膜13。襯底10例如是硅襯底。源/漏擴(kuò)散層11形成在襯底10中。源/漏擴(kuò)散層11例如通過將諸如B(硼)或P (磷)的雜質(zhì)(摻雜劑)擴(kuò)散進(jìn)入襯底10而形成。柵極絕緣膜13形成在襯底10上。柵極20設(shè)置在柵極絕緣膜13上。側(cè)壁絕緣膜16設(shè)置在柵極絕緣膜13和柵極20的側(cè)表面上。換言之，側(cè)壁絕緣膜16覆蓋柵極20的側(cè)表面。圖1中雖未示出，但是隔離氧化物膜形成在源/漏擴(kuò)散層11的外部。
[0030]柵極20包括多個(gè)多晶硅膜。具體而言，第一多晶硅膜21設(shè)置在柵極絕緣膜13上。層間氧化物層22設(shè)置在第一多晶硅膜21上。第二多晶硅膜23設(shè)置在層間氧化物層22上。SP，層間氧化物層22插入在第一多晶硅膜21和第二多晶硅膜23之間。層間氧化物層22的上表面與第二多晶硅膜23接觸。層間氧化物層22是包含氮的氧化硅膜。雖然圖1示出兩個(gè)多晶硅膜，即，第一多晶硅膜21和第二多晶硅膜23，但是可以形成三個(gè)以上的多晶硅膜。在這種情況下，期望的是在各個(gè)多晶硅膜之間形成層間氧化物層22。換言之，優(yōu)選的是形成兩個(gè)或更多層間氧化物層22。
[0031]以下，將參考圖2和3A至3G說明半導(dǎo)體器件的制造方法。圖2是示出半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖。圖3A至3G是示出半導(dǎo)體器件的制造工藝的工藝截面圖。
[0032]首先參考圖3A，通過諸如STI (淺溝槽隔離)的技術(shù)在襯底10中形成各個(gè)隔離氧化物膜14，并且隨后在襯底10的各個(gè)有源區(qū)中形成柵極絕緣膜13(步驟SI)。柵極絕緣膜13例如是氧化硅膜。在步驟SI中，可以通過等離子體氮化工藝將氮引入柵極絕緣膜13中。[0033]隨后，將層疊多晶硅膜沉積在柵極絕緣膜13以及隔離氧化物膜(隔離區(qū))14上(步驟S2)。因此，首先沉積第一多晶硅膜21以便覆蓋柵極絕緣膜13和隔離氧化物膜14。此后，氧化第一多晶硅膜21的表面。因此，如圖3B中所示，薄的層間氧化物層22形成在第一多晶硅膜21的表面上。不特別限定形成第一多晶硅膜21和層間氧化物層22的方法。例如，可以采用日本未審專利申請公布N0.2006-120734中公開的方法或日本未審專利申請公布N0.2001-210593中公開的方法。具體而言，可以通過低壓CVD (化學(xué)氣相沉積)形成第一多晶娃膜21。通過將第一多晶娃膜21的表面暴露至含氧氣體,可以在第一多晶娃膜21的表面上形成層間氧化物層22。
[0034]在第一多晶硅膜21的表面上形成層間氧化物層22之后，在層間氧化物層22上沉積第二多晶硅膜23。如圖3C中所示，這允許第二多晶硅膜23覆蓋層間氧化物層22。以與第一多晶硅膜21相同的方式通過低壓CVD形成第二多晶硅膜23。層疊多晶硅膜24形成在柵極絕緣膜13上。假設(shè)層疊多晶硅膜24的厚度是lOOnm，第一多晶硅膜21的厚度以及第二多晶硅膜23的厚度分別優(yōu)選為50nm。注意到膜的厚度分布可以取決于柵極工藝條件等來調(diào)整。通過類似于第一多晶硅膜21的方法形成第二多晶硅膜23。雖然日本未審專利申請公布N0.2006-120734中公開的技術(shù)的層間氧化物層22處于亞單原子層的厚度范圍內(nèi)，但是層間氧化物層22可以處于若干層的厚度范圍。
[0035]隨后，在包含氮的氣氛下執(zhí)行退火(步驟S3)。因此，如圖3D中所示，包含氮的氣體的分子30從第二多晶硅膜23的表面引入第二多晶硅膜23中。在這種情況下，在諸如NO氣體或N2O氣體的氮氧化物氣體氛圍下，在約1000°C的高溫下執(zhí)行退火。這允許氮氧化物氣體擴(kuò)散進(jìn)形成在上層中的第二多晶硅膜23的晶粒邊界中，并且堆積在層間氧化物層22上。注意到可以使用氮?dú)馓娲趸餁怏w。替代地，可以采用氮氧化物氣體和氮?dú)獾幕旌蠚怏w。另外一種替代是可以采用氮氧化物氣體或氮?dú)庖约傲硪环N氣體的混合氣體。
[0036]在步驟S3中，在形成第二多晶硅膜23之后立即執(zhí)行退火。因此，在層疊多晶硅膜24的晶粒生長之如，可以將氣引入層置多晶娃I旲24。在步驟S3中，可以在聞于步驟S2中的第一多晶硅膜21和第二多晶硅膜23的膜形成溫度的溫度下執(zhí)行退火。而且，在步驟S3中，可以在高于步驟S2中的層間氧化物層22的膜形成溫度的溫度下執(zhí)行退火。例如，步驟S3中的退火溫度優(yōu)選為900°C或更高，并且更優(yōu)選為1000°C或更高。這允許NO穿過第二多晶硅膜23并且引入到層間氧化物層22中。此外，在退火過程中的壓力優(yōu)選是正常壓力。退火過程中的壓力可以是大氣壓或更高，即760Torr (1.0X IO5Pa)或更高。
[0037]隨后，為了減小層疊多晶硅膜24的電阻，將摻雜劑引入層疊多晶硅膜24中(步驟S4)。例如，如圖3E中所示，將諸如P或B的摻雜劑31通過采用離子注入技術(shù)等從第二多晶硅膜23上方注入。此時(shí)，如果摻雜劑31穿透柵極絕緣膜13，則會破壞柵極絕緣膜13，導(dǎo)致其可靠性退化。為了避免柵極絕緣膜13的可靠性的退化，將離子注入的注入能量設(shè)定在低水平，并且摻雜劑分布在層疊多晶硅膜24的表面附近的淺部分中。在先進(jìn)的邏輯器件中，N型摻雜劑(諸如磷或砷)以及P型摻雜劑(諸如硼或銦)可以借助抗蝕劑掩模而分別被離子注入，從而制造CMOS。
[0038]在摻雜劑31的引入之后，執(zhí)行用于活化摻雜劑的活化退火(步驟S5)。在這種情況下，為了活化引入第二多晶硅膜23的摻雜劑31，在約700°C至1000°C的合適溫度下對襯底10進(jìn)行退火。此時(shí)，即使在層疊多晶硅膜具有小晶粒尺寸的情況下也會發(fā)生晶粒再生長。在步驟S5的活化退火中，優(yōu)選的是在低于步驟S3的退火溫度的溫度下執(zhí)行退火。步驟S3中的退火溫度優(yōu)選是在形成第二多晶硅膜23之后的退火溫度中最高的溫度。但是，即使在步驟S5中的退火溫度高于步驟S3中的退火溫度時(shí)，也可以通過將氮引入層間氧化物層22的效果來控制晶粒生長。
[0039]隨后，形成用于柵極20的圖案化的光刻膠。通過典型光刻工藝涂布光刻膠、暴露于光并且將其顯影。因此，如圖3F中所示，光刻膠圖案32形成在第二多晶硅膜23上。在這種情況下，圖案化光刻膠32以便光刻膠圖案32保留在形成柵極的各個(gè)區(qū)域中。如日本未審專利申請公布N0.2001-210593中所述，多晶硅表面的粗糙度反映晶粒尺寸。因此，如果發(fā)生晶粒再生長，則會增大表面粗糙度，這會導(dǎo)致光刻精度的劣化。
[0040]在形成光刻膠32之后，加工多晶硅電極(步驟S7)。在這種情況下，借助光刻膠32作為掩模而蝕刻第二多晶硅膜23、層間氧化物層22、第一多晶硅膜21、柵極絕緣膜13等等。例如，可以采用干蝕刻技術(shù)。蝕刻之后，移除形成在第二多晶硅膜23上的抗蝕劑32，由此獲得圖3G中所示的構(gòu)造。在從抗蝕劑32暴露的部分中，蝕刻第二多晶硅膜23、層間氧化物層22以及第一多晶硅膜21，因此形成柵極20。柵極20是層疊多晶硅電極。
[0041]光刻精度的劣化導(dǎo)致柵極長度的變化。另一問題是隨著晶粒尺寸增大，會增大柵極側(cè)表面的不規(guī)則性(線邊緣粗糙度)。溝道長度中的這種宏觀和微觀的變化會導(dǎo)致MOS晶體管的閾值電壓的變化，這對LSI器件的性能和良率產(chǎn)生非常不利的影響。在步驟S7之后，執(zhí)行延伸注入、間隔物形成以及深源/漏注入。以此方式，完成包括由層疊多晶硅膜形成的柵極20的晶體管100。
[0042]圖4是不出在通過將退火氣氛改變?yōu)镹0、N2以及O2而退火層置多晶娃I旲時(shí)的晶粒尺寸的比較的曲線圖。在圖4中，縱軸代表通過橢圓光度測量法測量并用作晶粒尺寸的指標(biāo)的硅比例。在1050°C和60秒的條件下執(zhí)行退火。
[0043]圖5是示出通過TEG (試驗(yàn)元件組)獲得的硅比例和晶粒尺寸之間的相互關(guān)系的曲線圖。圖6是圖5的放大曲線圖。在圖5和6中，橫軸代表多晶硅的晶粒尺寸，并且縱軸代表硅比例。如圖5和6中所示，硅比例和晶粒尺寸之間的關(guān)系的是正相關(guān)。因此，可以根據(jù)圖5中所示的曲線圖獲得各個(gè)退火中的多晶硅的晶粒尺寸。
[0044]如圖4中所示，當(dāng)在NO氣體氣氛中執(zhí)行退火時(shí)，晶粒尺寸小于在N2氣體氣氛中執(zhí)行退火時(shí)的晶粒尺寸以及在O2氣體氣氛中執(zhí)行退火時(shí)的晶粒尺寸。當(dāng)在N2氣體氣氛中執(zhí)行退火時(shí)，晶粒尺寸小于在O2氣體氣氛中執(zhí)行退火時(shí)的晶粒尺寸。例如，當(dāng)在NO氣體氣氛中執(zhí)行退火時(shí)，多晶娃的晶粒尺寸是53nm。當(dāng)在N2氣體氣氛中執(zhí)行退火時(shí)，多晶娃的晶粒尺寸是55nm。當(dāng)在O2氣體氣氛中執(zhí)行退火時(shí),多晶娃的晶粒尺寸是6lnm。以此方式,與在氧氣氣氛中的退火相比，在包含氮的氣體中的退火使得能夠減小晶粒尺寸。
[0045]圖7和8示出對在NO氣體氣氛中退火的樣本進(jìn)行的SMS (次級離子質(zhì)譜法)分析的結(jié)果，以便分析獲得上述晶粒尺寸的原因。圖7是緊接在層疊多晶硅膜的形成之后的氧和氮在膜中的分布曲線。圖8示出在NO氣氛中退火之后的氧和氮在膜中的分布曲線。
[0046]從圖7中可以看出，在退火之前，分別在多晶硅層之間的中間層中和柵極絕緣膜13中觀測到氧峰值。氮僅存在于柵極絕緣膜中。通過在柵極絕緣膜13的形成過程中的等離子體氮化引入這種氮。當(dāng)在NO氣氛中執(zhí)行退火時(shí)，如圖8中所示，在多晶硅層之間的中間層中觀測到清晰的氮峰值。具體而言，通過在包含氮的氣體氣氛中退火而將氮引入第一多晶硅膜21和第二多晶硅膜23之間的層間氧化物層22中。在這種情況下，在柵極絕緣膜13中的氮峰值的高度發(fā)生小改變。這指示獲得了中間層中包含的氮，因此NO擴(kuò)散進(jìn)入多晶娃層并堆積。
[0047]層間氧化物層22中的氧濃度優(yōu)選為2X IO21原子/cm3或更大，并且更優(yōu)選為2至3X IO21原子/cm3或更大。層間氧化物層22中的氮濃度優(yōu)選是3X 102°原子/cm3或更大。在層間氧化物層22中，氮濃度優(yōu)選等于或大于氧濃度的1/10。在層間氧化物層22中，氮濃度可以被設(shè)定為低于氧濃度。
[0048]圖9示出取決于退火氣氛的氮分布曲線的差異。橫軸代表對應(yīng)于深度的時(shí)間，并且縱軸代表對應(yīng)于密度的計(jì)數(shù)。圖9示出在NO氣氛中退火的樣本的氮分布曲線、在N2氣氛中退火的樣本的氮分布曲線、在O2氣氛中退火的樣本的氮分布曲線，以及在沒有退火的情況下的樣本的氮分布曲線。在1050°C以及60秒的條件下執(zhí)行退火。在O2氣氣氛中的退火中，沒有氮被引入多晶硅膜。另一方面，當(dāng)在諸如N2氣或NO氣的包含氮的氣體氣氛中執(zhí)行退火處理時(shí)，在第一多晶硅膜21和第二多晶硅膜23之間的中間層中觀測到氮峰值。
[0049]認(rèn)為在第一多晶硅膜21和第二多晶硅膜23之間的中間層中包含的氮導(dǎo)致第一多晶硅膜21和層間氧化物層22之間的晶粒生長的差異。多晶硅的晶粒生長是一部分晶粒生長并且一部分晶粒由于退火過程中處于晶粒邊界的硅原子的轉(zhuǎn)移而消失的現(xiàn)象。推測氮具有防止硅原子轉(zhuǎn)移的效果。
[0050]如第一實(shí)施例中所述，在形成層疊多晶硅膜的最上層多晶硅膜之后，在包含氮的氣體氣氛下執(zhí)行退火。步驟S3中的退火溫度被設(shè)定為高于多晶硅膜的膜形成溫度。這使得能夠?qū)⒌雽娱g氧化物層22，并且抑制晶粒生長。而且，在步驟3中，在約大氣壓的壓力下執(zhí)行退火，或在等于或高于大氣壓的壓力下執(zhí)行退火。約大氣壓的壓力的實(shí)例包括從eOOTorr至大氣壓的微減壓條件。退火過程中的壓力的下限不限于600TOrr。這使得能將氮引入層間氧化物層22并抑制晶粒生長。而且，采用包括第一多晶硅膜21、層間氧化物層22以及第二多晶硅膜23的層疊多晶硅膜形成各個(gè)電極可以抑制制造變化。這致使生產(chǎn)率的提高。采用層疊多晶硅膜作為MOS的柵極20使得能夠改善晶體管100的性能。
[0051]在使用NO氣或N2O氣退火的情況下，即使在表面氧化物膜形成在第二多晶硅膜23的表面上時(shí)，氮氧化物也能穿過表面氧化物膜并到達(dá)層間氧化物層22。這就使得即使在第二多晶硅膜23的表面上形成表面氧化物膜之后執(zhí)行退火時(shí)也能抑制晶粒生長。而且，在步驟S3中，在不包含氧的氣體氣氛下退火可以抑制晶粒生長。
[0052]在形成第二多晶硅膜23之后首先將溫度設(shè)定為高于膜形成溫度的退火步驟被認(rèn)為是步驟S3中的退火步驟。具體而言，在形成第二多晶硅膜23之后，當(dāng)襯底溫度首次變得高于第二多晶硅膜23的膜形成溫度時(shí)，采用包含氮的氣體氣氛。例如，在用于擴(kuò)散注入在柵極20中的雜質(zhì)的退火步驟之前執(zhí)行的退火步驟在包含氮的氣體氣氛下執(zhí)行。這允許氮在晶粒生長的同時(shí)被引入層疊多晶硅膜。因此，層間氧化物層22包含能抑制晶粒生長的氮。
[0053]在形成作為最上層的第二多晶硅膜23之后，在獲得最大溫度的步驟中供應(yīng)包含氮的氣體。具體而言，在第二多晶硅膜23形成之后，在獲得最大溫度的退火步驟中采用包含氮的氣體氣氛。在從用于擴(kuò)散摻雜劑的第二多晶硅膜23的形成直至源極和漏極的形成期間，獲得最大溫度的步驟對應(yīng)于步驟S3中的退火步驟。因此，步驟S5中的退火溫度低于步驟S3中的退火溫度。這允許氮在晶粒生長的同時(shí)被引入層疊多晶硅膜。因此，層間氧化物層22包含能抑制晶粒生長的氮。而且，在形成第二多晶硅膜23之后，第一退火步驟和在最大溫度下的退火步驟優(yōu)選在包含氮的氣體氣氛中執(zhí)行。在將層間絕緣膜形成在柵極20上之前執(zhí)行在包含氮的氣體氣氛下的退火。
[0054]層間氧化物層22包含大致與氧原子的量相同量的氮原子。例如，層間氧化物層22包含氧原子數(shù)量的1/10或更多的氮原子。這抑制了晶粒生長。
[0055]第二實(shí)施例
[0056]將參考圖10說明根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。圖10的上部示出晶體管100的截面圖，并且圖10的下部示出晶體管100的平面圖。根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件是浮柵型非易失性存儲器。半導(dǎo)體器件的基本構(gòu)造類似于第一實(shí)施例，因此省略其說明。
[0057]在第二實(shí)施例中，晶體管100是浮柵型晶體管并包括控制柵202和浮柵201。浮柵201設(shè)置在柵極絕緣膜13上。而且，控制柵202通過電極間絕緣膜17設(shè)置在浮柵201上方。換言之，層疊浮柵201和控制柵202。電極間絕緣膜17插入浮柵201和控制柵202之間。
[0058]在這種情況下，浮柵201和控制柵202的相應(yīng)電極都由層疊多晶硅膜形成。因此，浮柵201和控制柵202每一個(gè)包括第一多晶硅膜21、層間氧化物層22以及第二多晶硅膜23。制造包括第一多晶硅膜21、層間氧化物層22以及第二多晶硅膜23的層疊多晶硅膜的方法類似于第一實(shí)施例。具體而言，緊接在形成浮柵201的第二多晶硅膜23之后，在包含氮的氣體氣氛下執(zhí)行退火。而且，緊接在形成控制柵202的第二多晶硅膜23之后，在包含氮的氣體氣氛下執(zhí)行退火。
[0059]這種構(gòu)造能以與第一實(shí)施例相同的方式抑制晶粒生長。因此，可以改善晶體管100的性能并且可以實(shí)現(xiàn)高性能存儲器。在上述說明書中，控制柵202和浮柵201的各個(gè)電極都由包括第一多晶硅膜21、層間氧化物層22以及第二多晶硅膜23的層疊多晶硅膜形成。但是，控制柵202和浮柵201中的僅一個(gè)可以由層疊多晶硅膜形成。
[0060]第三實(shí)施例
[0061]將參考圖11說明根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。圖11的上部示出半導(dǎo)體器件的截面圖，并且圖11的下部示出半導(dǎo)體器件的平面圖。根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件是分裂柵型非易失性存儲器。半導(dǎo)體器件的基本構(gòu)造類似于第一實(shí)施例，因此省略其說明。
[0062]在第三實(shí)施例中，晶體管100是分裂柵型晶體管并且包括控制柵203和存儲柵204。絕緣膜18插入控制柵203和存儲柵204之間?？刂茤?03由層疊多晶硅膜形成。如上所述，晶體管100的控制柵203由包括第一多晶硅膜21、層間氧化物層22以及第二多晶硅膜23的層疊多晶硅膜形成。這種構(gòu)造與第一實(shí)施例一樣能抑制晶粒生長。因此，可以改善晶體管100的性能。
[0063]根據(jù)第三實(shí)施例的層疊多晶硅膜不限于晶體管100的柵極20，且還可以用于其他電極。
[0064]第一和第二實(shí)施例可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)需要進(jìn)行組合。
[0065]雖然已經(jīng)根據(jù)若干實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到本發(fā)明可以通過在隨附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)的各種變型來實(shí)施，并且本發(fā)明不限于上述實(shí)例。[0066]而且，權(quán)利要求的范圍不由上述實(shí)施例限制。
[0067]而且，注意到即使在后續(xù)程序中進(jìn)行修改， 申請人:的意圖也是涵蓋所有要求保護(hù)的元素的等同物。
【權(quán)利要求】
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括: 在襯底上形成第一多晶娃膜； 在所述第一多晶硅膜的表面上形成氧化物層； 在所述第一多晶硅膜上方形成第二多晶硅膜，所述第二多晶硅膜與所述氧化物層接觸；以及 在形成所述第二多晶硅膜之后，在包含氮的氣體氣氛下，在比所述第一多晶硅膜和所述第二多晶硅膜的膜形成溫度高的溫度下執(zhí)行退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在等于或高于大氣壓的壓力下執(zhí)行在所述包含氮的氣體氣氛下的退火。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在形成所述第二多晶硅膜之后的第一退火步驟中執(zhí)行在所述包含氮的氣體氣氛下的退火。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在所述包含氮的氣體氣氛下的退火的步驟是以在形成所述第二多晶硅膜之后的最高溫度來執(zhí)行的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 在所述包含氮的氣體氣氛下的退火之后，將雜質(zhì)引入到所述第二多晶硅膜中，并且 的所述第二多晶硅膜退火。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 在比執(zhí)行在所述包含氮的氣體氣氛下的退火的溫度低的溫度下執(zhí)行對引入了所述雜質(zhì)的所述第二多晶硅膜的退火。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，所述包含氮的氣體包括N2氣體、NO氣體以及N2O氣體中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 所述第一多晶硅膜形成在柵極絕緣膜上，并且 包括所述第一多晶硅膜和所述第二多晶硅膜的層疊多晶硅膜用作晶體管的柵極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 所述半導(dǎo)體器件是浮柵型晶體管，并且 所述浮柵型晶體管的控制柵和浮柵中的至少一個(gè)包括所述層疊多晶硅膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 所述半導(dǎo)體器件是分裂柵型晶體管，并且 所述分裂柵型晶體管的控制柵包括所述層疊多晶硅膜。
11.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括: 在襯底上形成第一多晶娃膜； 在所述第一多晶硅膜的表面上形成氧化物層； 在所述第一多晶硅膜上方形成第二多晶硅膜，所述第二多晶硅膜與所述氧化物層接觸；以及 在形成所述第二多晶硅膜之后，在等于或高于大氣壓的壓力下，在包含氮的氣體氣氛下將所述第一多晶硅膜和所述第二多晶硅膜退火。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在形成所述第二多晶硅膜之后的第一退火步驟中執(zhí)行在所述包含氮的氣體氣氛下的退火。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在比所述第二多晶硅膜的膜形成溫度高的溫度下執(zhí)行在所述包含氮的氣體氣氛下的退火。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 在所述包含氮的氣體氣氛下的退火之后，將雜質(zhì)引入到所述第二多晶硅膜中，并且 將引入了所述雜質(zhì)的所述第二多晶硅膜退火。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在比執(zhí)行在所述包含氮的氣體氣氛下的退火的溫度低的溫度下執(zhí)行對引入了所述雜質(zhì)的所述第二多晶硅膜的退火。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，所述包含氮的氣體包括N2氣體、NO氣體以及N2O氣體中的一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 所述第一多晶硅膜形成在柵極絕緣膜上，并且 包括所述第一多晶硅膜和所述第二多晶硅膜的層疊多晶硅膜用作晶體管的柵極。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 所述半導(dǎo)體器件是浮柵型晶體管，并且 所述浮柵型晶體管的控制柵和浮柵中的至少一個(gè)包括所述層疊多晶硅膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 所述半導(dǎo)體器件是分 裂柵型晶體管，并且 所述分裂柵型晶體管的控制柵包括所述層疊多晶硅膜。
20.—種半導(dǎo)體器件，包括: 襯底； 第一多晶娃膜，所述第一多晶娃膜形成在所述襯底上并且在其表面中包括包含氮的氧化物層；以及 第二多晶硅膜，所述第二多晶硅膜形成在所述第一多晶硅膜上方并且與所述氧化物層接觸。
【文檔編號】H01L21/8239GK104009037SQ201410067215
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月26日
【發(fā)明者】井上真雄, 丸山祥輝, 西田彰男, 國宗依信, 舟山幸太 申請人:瑞薩電子株式會社