[发明专利]半导体存储器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体存储器件及其制造方法，特别是，涉及一种通过在纳米点(nano-dot)或纳米粒子等上聚集电荷而存储信息的半导体存储器件及制造方法。

背景技术

近年来，所谓纳米技术的技术领域被世人所关注。该技术领域是涉及一种利用纳米级的物质或微粒，且利用宏观状态下未曾观察到的现象、或者不可能发生的现象的技术领域。在这样的背景下，提出了通过在纳米点或纳米粒子上聚集电荷来存储信息的装置。

作为采用纳米点或纳米粒子的主流的存储器件，使用了硅纳米晶体的存储器件被人们所关注。使用了硅纳米晶体的存储器件，在硅基板上的绝缘膜中形成硅微粒，并通过在该微粒中聚集电荷的方法实现存储工作。

例如，在专利文献1～3中记载有使用纳米点或纳米粒子的存储器件。

专利文献1：JP特开平11—040809号公报

专利文献2：JP特开2000—022005号公报

专利文献3：JP特开2004—111734号公报

发明内容

发明要解决的课题

可是，硅纳米晶体的微粒尺寸最小也有6～10nm左右，而且面密度也是1×10¹²cm^-2左右为极限。若利用这种程度的大小及面密度，则每一个单元(1位)所对应的点(dot)数会减少，从而无法满足今后对器件的微细化要求。例如在45nm代产品的器件中，若根据上述面密度来换算，则每一个单元所对应的点数为20个。此时，假如由于工艺上的偏差而点数例如变化了2个，那么聚集电荷量就会变化10％，从而就很快达到微细化的极限。

本发明的目的，涉及一种通过在纳米点或纳米粒子等电荷聚集体上聚集电荷而存储信息的半导体存储器件及其制造方法，而且提供一种作为电荷聚集体而具有微粒的半导体存储器件以及制造这种半导体存储器件的制造方法，其中，上述微粒以高的面密度形成得极其微细。

解决课题的方法

根据本发明的一个观点，则能够提供一种半导体存储器件，具有：电荷聚集层，其形成在半导体基板上，而且在绝缘膜中具有作为电荷聚集体的多个微粒；栅电极，其形成在上述电荷聚集层上，其特征在于，上述微粒由金属氧化物或者金属氮化物构成。

另外，根据本发明的其他观点，则能够提供一种半导体存储器件的制造方法，其特征在于，包括：在半导体基板上，形成第一绝缘膜的工序；在上述第一绝缘膜上，形成金属化合物膜的工序，其中，该金属化合物膜由金属氧化物或者金属氮化物构成；通过热处理使上述金属化合物膜自身内聚，从而形成多个微粒的工序，其中，该多个微粒由上述金属氧化物或者上述金属氮化物构成；在形成有上述微粒的上述第一绝缘膜上，形成第二绝缘膜的工序；在上述第二绝缘膜上，形成栅电极的工序。

另外，根据本发明的另外的其它观点，则提供一种半导体存储器件的制造方法，其特征在于，包括：在半导体基板上，形成第一绝缘膜的工序；在上述第一绝缘膜上，形成金属化合物膜的工序，其中，该金属化合物膜由金属氧化物或者金属氮化物构成；在上述金属化合物膜上，形成第二绝缘膜的工序；通过热处理使上述金属氧化物膜自身内聚，从而形成多个微粒的工序，其中，该多个微粒由上述金属氧化物或者上述金属氮化物构成；在上述第二绝缘膜上，形成栅电极的工序。

本发明提供一种半导体存储器件，其特征在于，具有电荷聚集层和形成在上述电荷聚集层上的栅电极，上述电荷聚集层具有：第一绝缘膜，形成在半导体基板上，第一微粒层，形成在上述第一绝缘膜上，而且包括由金属氧化物或金属氮化物构成的作为电荷聚集体的多个微粒，第二绝缘膜，形成在形成有上述第一微粒层的上述第一绝缘膜上，第二微粒层，形成在上述第二绝缘膜上，而且包括由金属氧化物或金属氮化物构成的作为电荷聚集体的多个微粒，第三绝缘膜，形成在形成有上述第二微粒层的上述第二绝缘膜上。

本发明一种半导体存储器件的制造方法，其特征在于，包括：在半导体基板上，形成第一绝缘膜的工序；在上述第一绝缘膜上，形成金属化合物膜的工序，其中，该金属化合物膜包括氧化铪、氮化铪、氧化锆、氮化锆、氧化钽、氮化钽、氧化钛或氮化钛；通过热处理使上述金属化合物膜自身内聚，从而形成多个微粒的工序，其中，该多个微粒由氧化铪、氮化铪、氧化锆、氮化锆、氧化钽、氮化钽、氧化钛或氮化钛构成；在形成有上述微粒的上述第一绝缘膜上，形成第二绝缘膜的工序；在上述第二绝缘膜上，形成栅电极的工序。