[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及具有存储器元件的半导体器件及其制造方法。

注意本发明中的半导体器件指的是具有包括半导体元件(诸如晶体管 和二极管)的电路的器件。

背景技术

在使用了许多电子设备的当今社会中，正在产生和使用多种类型的数 据。为存储这些数据，必须使用存储器元件(以下也称为“存储器”)。 现在制造和使用的多种类型的存储器具有优点和缺点，从而根据要使用和 存储于其中的数据的类型来选用它们。

存储器可粗分成两类，即易失性存储器和非易失性存储器。易失性存 储器是只要断电其存储内容就丢失的存储器。非易失性存储器是即使断电 也能保持其存储内容的存储器。易失性存储器的示例包括DRAM(动态随 机存取存储器)和SRAM(静态随机存取存储器)。易失性存储器的用途 非常有限，因为它的存储内容一断电就丢失；然而，易失性存储器用作计 算机等等的高速缓存，因为它具有存取时间短的优点。DRAM具有小存储 单元而且能具有高容量；然而，控制DRAM的方法是复杂的，从而导致高 功耗。同时，因为SRAM具有由CMOS构造的存储单元，所以它的制造和 控制方法简单；然而，因为SRAM的每个存储单元需要六个晶体管，所以 它难以具有高容量。

即使断电也能保持存储内容的存储器——非易失性存储器能被粗分成 三类，即可重写存储器、一次写入存储器以及掩模型ROM(只读存储器)。 可重写存储器的数据能被改写有限次。一次写入存储器的数据仅能被用户 写入一次。掩模型ROM的数据内容在制造期间确定，而且该数据内容不能 被重写。

可重写非易失性存储器的示例包括EPROM、闪存以及铁电存储器。 EPROM的数据能被容易地改写，而且它具有相对低的每比特单位成本。然 而，EPROM需要用于写入和擦除数据的专用的编程和擦除设备。同时，闪 存和铁电存储器的数据能在正在使用的衬底上被改写，而且它们具有短存 取时间和低功耗。

作为闪存的结构的示例，已知其中隧穿绝缘膜、浮置栅极、栅绝缘膜 以及控制栅极在有源层上形成的结构(参见参考文献1：日本公开专利申请 No.2006-13481)。在这样的浮置栅极型非易失性存储器中，电荷通过在有 源层中形成的沟道形成区上的隧穿绝缘膜被注入浮置栅极，因此电荷被保 持在该存储器中。

发明内容

当用例如钛膜的金属膜形成浮置栅极时，取决于制造过程期间应用的 热处理的温度，钛原子有可能扩散到隧穿绝缘膜中。钛原子向隧穿绝缘膜 中的扩散将导致隧穿绝缘膜的厚度减小。因此会出现无法控制隧穿绝缘膜 的厚度的问题。

因此，所关心的是可能会降低存储器元件本身的可靠性。因此，本发 明的目的是解决上述问题。

在本发明中，在浮置栅极与隧穿绝缘膜之间形成了含浮置栅极的材料 的氧化膜。因此，由于氧化膜的存在，即使浮置栅极中包括的元素被热扩 散，它也不会扩散到隧穿绝缘膜中。因为氧化膜原始包含浮置栅极中所包 括的元素，所以当浮置栅极中所包括的元素扩散到氧化膜中时不会出现问 题。

此外，当在浮置栅极与栅绝缘膜之间还形成了含有浮置栅极的材料的 另一氧化膜时，浮置栅极中所包括的元素将不会扩散到栅绝缘膜中。因此， 能提供具有更高可靠性的存储器元件。

本发明涉及以下非易失性半导体存储器器件和存储器元件以及它们的 制造方法。

本发明涉及一种半导体器件，该半导体器件具有：岛状半导体膜，该 岛状半导体膜在绝缘表面上形成，且包括沟道形成区和高浓度杂质区；在 岛状半导体膜上形成的隧穿绝缘膜；在隧穿绝缘膜上形成的浮置栅极；在 浮置栅极上形成的栅绝缘膜；在栅绝缘膜上形成的控制栅极；以及在隧穿 绝缘膜与浮置栅极之间形成的第一绝缘膜。第一绝缘膜由浮置栅极的材料 的氧化膜形成，因此防止了浮置栅极的材料扩散到隧穿绝缘膜中。

在本发明的一个方面中，在浮置栅极与栅绝缘膜之间形成了第二绝缘 膜，而且该第二绝缘膜由浮置栅极的材料的氧化膜形成，因此防止了浮置 栅极的材料扩散到栅绝缘膜中。

在本发明的一个方面中，浮置栅极由钛形成，而第一绝缘膜由氧化钛 组成。

在本发明的一个方面中，浮置栅极由钛形成，而第二绝缘膜由氧化钛 组成。

在本发明的一个方面中，岛状半导体膜由单晶半导体层形成。