[发明专利]制造半导体器件的方法

说明书

本公开涉及制造半导体器件的方法。为了使主要由Hf和Zr中的至少一种以及O组成的金属氧化物膜显示出铁电特性。在经由绝缘膜在半导体衬底上沉积氧化铪膜之后，半导体衬底被暴露给微波以选择性地加热氧化铪膜。这使得可以在氧化铪膜的晶体中形成更多数量的正交晶体。因此，如此得到的氧化铪膜可以显示出铁电特性，而不需向其中添加诸如Si的杂质。这意味着具有反向尺寸效应的氧化铪膜可用作铁电存储单元的铁电膜，并且有助于小型化的铁电存储单元的制造。

相关申请的交叉参考

2017年5月19日提交的日本专利申请第2017-100274号的包括说明书、附图和摘要的公开通过参考而被整体结合于此。

技术领域

本发明涉及制造半导体器件的方法，例如将主要由氧(O)以及铪(Hf)和锆(Zr)中的至少一种组成的金属氧化物膜用作铁电膜来制造半导体器件的技术。

背景技术

例如，专利文献1描述了制造具有铁电存储单元的集成电路的方法。其公开了以下技术：沉积包含氧化铪、氧化锆或者Hf和Zr的混合氧化物的非晶层，在非晶层上沉积包含介电质、导体的氧化物或金属的覆盖层，然后加热和结晶化非晶层。该专利文献1还描述了为非晶层添加硅等有助于结晶化为具有铁电特性的状态。

[专利文献]

[专利文献1]美国未审查专利申请公开第2009/0261395号

发明内容

主要由Hf和Zr中的至少一种以及O组成的金属氧化物膜即使较薄也显示出铁电特性，使得可以通过将该金属氧化物膜用作铁电存储器等的铁电膜来最小化铁电存储器。因此，存在使主要由Hf和Zr中的至少一种以及O组成的金属氧化物膜显示出铁电特性的需要。

另一个问题和新颖特征将从本文的描述和附图中变得明显。

在一个方面中，一种制造半导体器件的方法包括以下步骤：在半导体衬底上沉积主要由Hf和Zr中的至少一种以及O组成的金属氧化物膜，然后用微波选择性地加热金属氧化物膜。

在另一方面中，一种制造半导体器件的方法包括以下步骤：在半导体衬底上沉积主要由Hf和Zr中的至少一种以及O组成的金属氧化物膜，在金属氧化物膜上沉积导体膜，然后用微波选择性地加热金属氧化物膜。

在又一方面中，一种制造半导体器件的方法包括以下步骤：在第一导体膜上沉积主要由Hf和Zr中的至少一种以及O组成的金属氧化物膜，然后用微波选择性地加热金属氧化物膜。

在又一方面中，一种制造半导体器件的方法包括以下步骤：在第一导体膜上沉积主要由Hf和Zr中的至少一种以及O组成的金属氧化物膜，在金属氧化物膜上沉积第二导体膜，然后用微波选择性地加热金属氧化物膜。

上述方面使得可以使主要由Hf和Zr中的至少一种以及O组成的金属氧化物膜显示出铁电特性。

附图说明

图1是形成氧化铪膜的步骤期间的半导体衬底的部分截面图；

图2是氧化铪膜的微波热处理期间的半导体衬底的部分截面图；

图3是示出在微波热处理之后分析氧化铪的晶体的结果的曲线图；

图4是在氧化铪膜上沉积盖导体膜之后的半导体衬底的部分截面图；

图5是在沉积图4中的盖绝缘膜的步骤之后的用微波加热氧化铪膜期间的半导体衬底的部分截面图；

图6是示出在沉积盖导体膜时和没有沉积盖导体膜时之间的微波加热之后的氧化铪膜的晶体的分析结果的比较的曲线图；

图7是示出在每种加热条件下(温度和时间)的微波加热之后的氧化铪膜的晶体中的正交晶体的X射线强度的曲线图；