專利名稱：包括高介電常數(shù)絕緣層的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種包括高介電常數(shù)(高k)絕緣層的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的發(fā)展集中于增加信息存儲(chǔ)容量以及信息記錄和擦除的速度。這樣的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括大量的以電路相互連接的單位存儲(chǔ)單元。
例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)DRAM的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的每個(gè)單位單元包括晶體管和電容器。DRAM是能夠快速進(jìn)行存取但對(duì)于存儲(chǔ)的信號(hào)具有短的維持時(shí)間的易失性存儲(chǔ)器件。
易失性存儲(chǔ)器件的典型例子是閃存。已經(jīng)發(fā)展出各種其他類型的易失性存儲(chǔ)器件，例如硅-氮化物-氧化物半導(dǎo)體(silicon-nitride-oxide，SNOS)存儲(chǔ)器件、MRAM、PRAM等。閃存器件、SNOS存儲(chǔ)器件和浮置柵極型存儲(chǔ)器件通常使用具有高介電常數(shù)(高k)的材料。
圖1A和1B是示出制造具有高k材料的常規(guī)SNOS存儲(chǔ)器件的工藝的截面圖。參照?qǐng)D1A，隧穿氧化物層13、電荷俘獲層14、阻隔氧化物層15和柵電極層16依次形成在半導(dǎo)體襯底11上。隧穿氧化物層13可以由SiO2形成為約30厚度，電荷俘獲層14可以由HfO2形成，且阻隔氧化物層15可以由Al2O3形成為約100厚度。
接著，隧穿氧化物層13、電荷俘獲層14、阻隔氧化物層15和柵電極層16的每個(gè)的兩側(cè)均被除去以形成柵極。結(jié)果，在柵極兩側(cè)暴露出半導(dǎo)體襯底11的上表面。
參照?qǐng)D1B，通過離子注入法，柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底11的上表面被例如硼(B)或磷(P)的摻雜劑摻雜。此處，根據(jù)半導(dǎo)體襯底11的摻雜類型選擇摻雜劑。換句話說，如果半導(dǎo)體襯底11是n型襯底，第一和第二摻雜區(qū)12a和12b被注入屬于III族的材料以摻雜p型摻雜劑。如果半導(dǎo)體襯底11是p型襯底，第一和第二摻雜區(qū)12a和12b被注入屬于V族的材料以摻雜n型摻雜劑。
在半導(dǎo)體襯底11如圖1B所示被注入摻雜劑后，進(jìn)行退火工藝以激活第一和第二摻雜區(qū)12a和12b，如圖1C所示。為此，第一和第二摻雜區(qū)12a和12b在約900℃與1000℃之間的高溫被加熱。第一和第二摻雜區(qū)12a和12b被此高溫退火工藝結(jié)晶化，變?yōu)榈谝缓偷诙诫s區(qū)12a’和12b’。
然而，上述高溫退火工藝也可能引起通常用在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的柵結(jié)構(gòu)中的高k材料變得結(jié)晶。通常，在高k材料在初始淀積狀態(tài)中是非晶的情況下，在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件工作過程中，高k材料必須與柵電極層16絕緣。然而，在用于阻隔氧化物層15的材料被高溫退火工藝結(jié)晶化的情況下，可能通過晶粒邊界區(qū)產(chǎn)生漏電流，且可能對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的特性具有不利影響。
例如，圖2A和2B示出了圖1A-1C所示的采用上述高溫退火工藝制造的存儲(chǔ)器件的特性。
圖2A示出了在氧氣氛下，在700℃、800℃和900℃的溫度退火的常規(guī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電流-電壓(I-V)特性。參照?qǐng)D2A，當(dāng)電壓接近0V時(shí)，電流密度逐漸減小。然而，電流密度仍然接近大于零的值。具體地，當(dāng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件在900℃的更高溫度被退火時(shí)，電流密度具有更大值。
圖2B是示出根據(jù)上述圖1A和1B所示的工藝制造的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件在700℃、800℃、900℃、950℃和1000℃的溫度退火后所測(cè)量的X射線衍射(XRD)圖。參照?qǐng)D2B，可以看出隨著退火溫度增加，Al2O3峰在約68°變得顯著。此峰顯示結(jié)晶已經(jīng)發(fā)生。換句話說，隨著退火溫度增加，結(jié)晶更容易發(fā)生。
圖2C是示出根據(jù)圖1A和1B所述的工藝制造的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的維持特性相對(duì)于退火溫度的曲線圖。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件在800℃或以下的退火溫度下具有小于或等于“0.2”的高維持值，但在900℃的退火溫度下具有低維持值。
因此，可以看出，由高溫退火工藝引起的高k材料的結(jié)晶對(duì)常規(guī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的特性具有不利影響。
本發(fā)明的實(shí)施例解決了常規(guī)技術(shù)的這些及其他缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其包括例如硅酸鉿(Hf)、硅酸鋯(Zr)、硅酸釔(Y)或鑭系金屬硅酸鹽的高k材料，使得即使在用于激活第一和第二摻雜區(qū)的高溫退火工藝中也保持熱穩(wěn)定，以及制造該半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法。


通過參照附圖對(duì)本發(fā)明示范性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述及其他特定和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯。
圖1A到1C是示出制造SNOS半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的常規(guī)方法的截面圖。
圖2A是示出圖1A-1C的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電學(xué)特性的曲線圖。
圖2B是示出圖1A-1C的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的XRD的曲線圖。
圖2C是示出圖1A到1C所示的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的維持特性相對(duì)于退火溫度的曲線圖。
圖3A到3D是示出用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造包括高k絕緣層的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法的截面圖。
圖4是示出Zr或Hf硅酸鹽的介電常數(shù)相對(duì)于Zr或Hf硅酸鹽的原子百分比的曲線圖。
圖5A是示出具有66∶33的原子百分比的ZrO2和SiO2化合物的XRD的曲線圖。
圖5B是示出具有45∶55的原子百分比的ZrO2和SiO2化合物的XRD的曲線圖。
圖5C是示出具有17∶83的原子百分比的ZrO2和SiO2化合物的XRD的曲線圖。
圖6A是示出具有82∶18的原子百分比的HfO2和SiO2化合物的XRD的曲線圖。
圖6B是示出具有57∶43的原子百分比的HfO2和SiO2化合物的XRD的曲線圖。
圖6C是示出具有26∶73的原子百分比的HfO2和SiO2化合物的XRD的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包括高k絕緣層的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及制造該半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法。
圖3A到3D是示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的包括高k絕緣層的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的制造方法的截面圖。在附圖中，為了清楚而夸大了層和區(qū)域的厚度。在示出的實(shí)施例中，以SONOS存儲(chǔ)器件作為例子進(jìn)行描述。然而，應(yīng)該理解，包括在示出的實(shí)施例中的本發(fā)明的原理可以應(yīng)用到其他包括高k材料的存儲(chǔ)器件中，例如閃存器件、浮置柵極型存儲(chǔ)器等。
參照?qǐng)D3A，第一氧化物層33、電荷俘獲層34、第二氧化物層35和柵電極層36依次形成在半導(dǎo)體襯底31上。通常，第一氧化物層33、電荷俘獲層34和第二氧化物層35由介電材料形成，并具有絕緣體的性質(zhì)。此處，在SONOS存儲(chǔ)器件的情況中，第一氧化物層33可以稱為隧穿氧化物層，且第二氧化物層35可以稱為阻隔氧化物層。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，介電層包括高k介電材料。高k介電材料可以包括硅酸鉿(Hf)、硅酸鋯(Zr)、硅酸釔(Y)或鑭(Ln)系金屬硅酸鹽的一種或多種，其中Ln通常用于稱鑭系金屬中的十五種元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu)中的任意一種。
具體地，高k介電材料包括((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(SiO2)1-x， 其中x在0.03與0.26之間的范圍內(nèi)(0.03≤x≤0.26)。換句話說，添加到硅酸鹽的Hf、Zr、Y或Ln的量可以在3％的原子百分比與26％的原子百分比的范圍之間選擇性地調(diào)整。因此，如同在下面將詳細(xì)描述的，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件可以在制造該半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件工藝中的高溫退火工藝中保持熱穩(wěn)定。在一些實(shí)施例中，例如鋁(Al)或氮(N)的材料可以添加到((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(SiO2)1-x中，以保證熱穩(wěn)定性。
在可選實(shí)施例中，Al可以取代硅(Si)使用為高k介電材料。在這種情況下，高k介電材料的化學(xué)式為((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(Al2O3)1-x，其中(0.03≤x≤0.26)。
參照?qǐng)D3B，隧穿氧化物層33、電荷俘獲層34、阻隔氧化物層35和柵電極層36的每個(gè)的兩側(cè)被依次蝕刻，以限定預(yù)定寬度的柵極區(qū)域。結(jié)果，暴露出柵極區(qū)域兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底31的上表面。圖3A和3B所示的所得結(jié)構(gòu)可以通過通常公知的半導(dǎo)體工藝容易地制造。
參照?qǐng)D3C，采用離子注入工藝等對(duì)半導(dǎo)體襯底31的暴露的上表面摻雜摻雜劑。此處，摻雜劑可以根據(jù)半導(dǎo)體襯底31的摻雜狀態(tài)而選擇性地使用。如果半導(dǎo)體襯底31是p型襯底，半導(dǎo)體襯底31的上表面可以摻雜屬于V族的材料以形成第一和第二摻雜區(qū)32a和32b。如果半導(dǎo)體襯底31是n型襯底，半導(dǎo)體襯底31的上表面可以摻雜屬于III族的材料，以形成第一和第二摻雜區(qū)32a和32b。
參照?qǐng)D3D，在約950℃與1000℃之間的溫度下進(jìn)行退火工藝。如果退火工藝進(jìn)行幾秒到幾分鐘，可以形成被激活的即結(jié)晶的第一和第二摻雜區(qū)32a’和32b’。退火工藝應(yīng)該在900℃或以上的溫度下進(jìn)行，以如上所述激活第一和第二摻雜區(qū)32a和32b。
如上面所解釋的，如果溫度高于或等于高k材料被重結(jié)晶(re-crystallized)的溫度，高k材料從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)。因此，在常規(guī)SONOS存儲(chǔ)器件的情況，在阻隔氧化物層35中，由于晶粒邊界而產(chǎn)生不希望的電流泄漏。因此，俘獲在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中的電荷很可能移動(dòng)，且器件的維持特性劣化。
然而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)高k絕緣層包括Hf、Zr、Y或鑭系金屬的硅酸鹽或由其組成時(shí)，高k絕緣層即使在高溫退火工藝中也保持在穩(wěn)定的非晶態(tài)。這防止了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電特性的劣化。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高k絕緣層的特性將參照附圖進(jìn)一步描述。具體地，將描述Zr硅酸鹽或Hf硅酸鹽絕緣層。
圖4是示出Zr硅酸鹽或Hf硅酸鹽的介電常數(shù)相對(duì)于硅酸鹽中的Zr或Hf的原子百分比的圖。參照?qǐng)D4，介電常數(shù)隨著Zr或Hf相對(duì)于Si的原子百分比的增加而增加。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如果Zr或Hf添加到SiO2，Zr或Hf的原子百分比可以為26％或更小。在這種情況下，Zr硅酸鹽或Hf硅酸鹽的介電常數(shù)稍小于十(10)。這樣，Zr或Hf硅酸鹽是具有比SiO2的介電常數(shù)大的、約3.9的介電常數(shù)的高k材料。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，高k材料的介電常數(shù)位于3.9與10之間的范圍內(nèi)(3.9＜k＜10)。
圖5A到圖5C是示出相對(duì)于添加到硅酸鹽的Zr量的XRD的曲線圖。
圖5A是示出在具有66∶33的原子百分比的ZrO2和SiO2樣品被制造并在600℃、800℃、900℃和1000℃溫度下退火后測(cè)量的XRD圖。參照?qǐng)D5A，當(dāng)退火溫度高時(shí)，觀察到了結(jié)晶特征的峰。具體地，在約30°觀察到了ZrO晶體特征峰。因此，可以確定樣品已經(jīng)結(jié)晶。
圖5B是示出在具有45∶55的原子百分比的ZrO2和SiO2樣品被制造且然后在600℃、800℃、900℃和1000℃溫度下退火后測(cè)量的XRD圖。參照?qǐng)D5B，當(dāng)退火溫度高時(shí)，觀察到了結(jié)晶特征的峰。從在900℃和1000℃溫度下退火的樣品中在約30°觀察到了ZrO晶體特征峰。結(jié)果，可以確定高k材料已經(jīng)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的制造工藝中結(jié)晶，在該工藝中在900℃或以上的溫度下進(jìn)行退火。
圖5C是示出在具有17∶83的原子百分比的ZrO2和SiO2樣品被制造且然后在600℃、800℃、900℃和1000℃溫度下退火后測(cè)量的XRD圖。參照?qǐng)D5C，可以看到，即使在高的退火溫度下，也沒有觀測(cè)到存在約30°處的ZrO晶體特征峰。在約57°觀察到的特征峰是Si襯底的特征峰。因此，當(dāng)進(jìn)行高溫退火時(shí)，具有由本發(fā)明實(shí)施例所教導(dǎo)的范圍內(nèi)的原子百分比的Zr硅酸鹽不結(jié)晶，而是保持非晶。
圖6A到6C是示出相對(duì)于添加到硅酸鹽的Hf的原子百分比的XRD的曲線圖。
圖6A是示出在具有82∶18的原子百分比的HfO2和SiO2的樣品制造并隨后在600℃、800℃、900℃和1000℃溫度下退火后測(cè)量的XRD圖。參照?qǐng)D6A，當(dāng)退火溫度高時(shí)，在約30°清楚地觀察到了HfO2的結(jié)晶特征峰。因此，可以確定結(jié)晶已經(jīng)進(jìn)行。
圖6B是示出在具有57∶43的原子百分比的HfO2和SiO2樣品制造并隨后在600℃、800℃、900℃和1000℃溫度下退火后測(cè)量的XRD圖。參照?qǐng)D6B，在600℃和800℃溫度未觀察到特征峰。因此，可以確定，非晶態(tài)被保持了。然而，在900℃和1000℃的溫度下，在約30°觀察到了HfO2特征峰。因此，可以確定，在這些溫度結(jié)晶已經(jīng)進(jìn)行了。結(jié)果，高k材料在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的制造工藝中被結(jié)晶，在該工藝中，退火在900℃或更高的溫度下進(jìn)行。
圖6C是示出在具有26∶73的原子百分比的HfO2和SiO2樣品制造并隨后在600℃、800℃、900℃和1000℃溫度下退火后測(cè)量的XRD圖。參照?qǐng)D6C，在600℃和800℃溫度未觀察到特征峰。因此，可以確定，非晶態(tài)被保持了。然而，在900℃和1000℃的溫度下，在約30°觀察到了HfO2特征峰。因此，在這些溫度結(jié)晶已經(jīng)進(jìn)行了。結(jié)果，高k材料在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的制造工藝中被結(jié)晶，在該工藝中，退火在900℃或更高的溫度下進(jìn)行。
因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有小于或等于26％的原子百分比的組分比的Zr或Hf硅酸鹽在900℃或以上的溫度下進(jìn)行的高溫退火工藝中是熱穩(wěn)定的。因此，Zr或Hf硅酸鹽不是被結(jié)晶而是保持為非晶。此處，Zr或Hf硅酸鹽的介電常數(shù)保持在“10”或以下。即使在Y硅酸鹽或鑭族金屬(Ln)硅酸鹽用作介電層的情況中，也可以觀察到這些特征。在這種情況下，建立了化學(xué)式“((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(SiO2)1-x(0.03≤x≤0.26)”。而且，Al可以取代Si用在該化學(xué)式中。在這種情況下，可以表述為化學(xué)式“((Hf、Zr、 Y或Ln)O2)x(Al2O3)1-x(0.03≤x≤0.26)”。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，Zr或Hf硅酸鹽可以用作閃存器件、SONOS存儲(chǔ)器件、浮置柵型存儲(chǔ)器件、或電荷俘獲存儲(chǔ)器中的高k材料。因此，可以防止高k材料(鐵電層)的結(jié)晶化，以避免由于高溫退火工藝而對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件特性的不利影響。漏電流可以減少，且半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的維持特性也可以改進(jìn)。同時(shí)，盡管根據(jù)上述的發(fā)明原理進(jìn)行了改進(jìn)，仍可以采用通常公知的用于制造半導(dǎo)體器件的制造工藝。
本發(fā)明可以實(shí)施為許多方式。下面是對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施例的示范性、非限制性的描述。
根據(jù)一些實(shí)施例，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括形成在半導(dǎo)體襯底中的第一和第二摻雜區(qū)；形成在該半導(dǎo)體襯底上以接觸第一和第二摻雜區(qū)的絕緣層，該絕緣層包括Hf硅酸鹽、Zr硅酸鹽、Y硅酸鹽、或鑭系金屬硅酸鹽；以及形成在該絕緣層上的柵電極層。
絕緣層可以具有((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(SiO2)1-x(0.03≤x≤0.26)的組分和小于或等于十(10)的介電常數(shù)。
絕緣層可以包括依次形成的隧穿氧化物層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層和阻隔氧化物層，其中隧穿氧化物層和阻隔氧化物層之一是具有“((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(SiO2)1-x(0.03≤x≤0.26)”的化學(xué)式的介電層。
絕緣層可以包括Al或N。
根據(jù)一些實(shí)施例，制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成包括Hf硅酸鹽、Zr硅酸鹽、Y硅酸鹽或鑭系金屬硅酸鹽的絕緣層；在絕緣層上形成柵電極層；除去絕緣層和柵電極層的每個(gè)的兩側(cè)以形成柵極區(qū)，并暴露柵極區(qū)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底的上表面；用摻雜劑摻雜半導(dǎo)體襯底的暴露的上表面以形成第一和第二摻雜區(qū)，以及進(jìn)行退火從而激活第一和第二摻雜區(qū)。
絕緣層可以通過在半導(dǎo)體襯底上依次淀積隧穿氧化物層、電荷俘獲層和阻隔氧化物層而形成。此處，隧穿氧化物層或阻隔氧化物層可以是具有化學(xué)式“((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(SiO2)1-x(0.03≤x≤0.26)”的介電層。
絕緣層可以具有小于或等于十(10)的介電常數(shù)，且絕緣層可以包括Al或N。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括形成在半導(dǎo)體襯底上的第一和第二摻雜區(qū)、形成在半導(dǎo)體襯底上以接觸第一和第二摻雜區(qū)并具有((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(Al2O3)1-x(0.03≤x≤0.26)的組分的絕緣層、和形成在絕緣層上的柵電極層。
上述優(yōu)選實(shí)施例應(yīng)該理解為包含在優(yōu)選實(shí)施例中的本發(fā)明的原理的示范性的和說明性的，而不是對(duì)本發(fā)明范疇的限制。例如，雖然在SONOS存儲(chǔ)器件的情況下描述了優(yōu)選實(shí)施例，但包含在這些優(yōu)選實(shí)施例中的發(fā)明原理可以應(yīng)用到使用高k材料的其他存儲(chǔ)器件，例如閃存器件、浮置柵型存儲(chǔ)器件、或電荷俘獲存儲(chǔ)器。因此，本發(fā)明的范疇不是由發(fā)明的詳細(xì)描述限定，而是由權(quán)利要求限定。
此外，對(duì)于本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述說明書包含一個(gè)或多個(gè)參考，每個(gè)具體實(shí)施例用于示出一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明所教導(dǎo)的發(fā)明原理。應(yīng)該理解，所有的實(shí)施例包括至少一個(gè)上述發(fā)明原理，且這些實(shí)施例可以包括多于一個(gè)所示的發(fā)明原理。
本申請(qǐng)要求2005年1月18日向韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)第10-2005-0004455號(hào)的優(yōu)先權(quán)。韓國專利申請(qǐng)第10-2005-0004455號(hào)全文引用在此處作為參考。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中；絕緣層，設(shè)置得與所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)接觸，所述絕緣層包括Hf硅酸鹽、Zr硅酸鹽、Y硅酸鹽和Ln硅酸鹽中的至少一種；和柵電極層，設(shè)置在所述絕緣層上。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，所述絕緣層包括一材料，該材料具有化學(xué)式((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(SiO2)1-x，其中0.03≤x≤0.26，所述材料具有大于3.9且小于或等于10的介電常數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，所述絕緣層包括隧穿氧化物層，設(shè)置得與所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)接觸；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，設(shè)置在所述隧穿氧化物層上；和阻隔氧化物層，設(shè)置在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層上，所述隧穿氧化物層和所述阻隔氧化物層之一由化學(xué)式為((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(SiO2)1-x的介電層構(gòu)成，其中0.03≤x≤0.26。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，所述絕緣層包括Al和N之一。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，所述絕緣層包括Hf硅酸鹽。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，所述絕緣層包括Zr硅酸鹽。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，所述絕緣層包括Y硅酸鹽。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，所述絕緣層包括Ln硅酸鹽。
9.一種制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成絕緣層，所述絕緣層包括從包括Hf、Zr、Y和Ln的組中選擇的至少一種；在所述絕緣層上形成柵電極層；除去一部分所述絕緣層和一部分所述柵電極層，以限定柵極，并暴露位于柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底的上表面；用摻雜劑摻雜所述半導(dǎo)體襯底的所述上表面，以形成第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)；和退火所述半導(dǎo)體襯底的所述上表面以激活所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中形成所述絕緣層包括在所述半導(dǎo)體襯底上淀積隧穿氧化物層；在所述隧穿氧化物層上淀積電荷俘獲層；和在所述電荷俘獲層上淀積阻隔氧化物層，所述隧穿氧化物層和所述阻隔氧化物層之一由化學(xué)式為((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(SiO2)1-x的介電層構(gòu)成，其中0.03≤x≤0.26。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中形成所述絕緣層包括在所述半導(dǎo)體襯底上淀積隧穿氧化物層；在所述隧穿氧化物層上淀積電荷俘獲層；和在所述電荷俘獲層上淀積阻隔氧化物層，所述隧穿氧化物層和所述阻隔氧化物層之一由化學(xué)式為((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(Al2O3)1-x的介電層構(gòu)成，其中0.03≤x≤0.26。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述絕緣層具有大于3.9且小于或等于10的介電常數(shù)。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述絕緣層包括Al和N之一。
14.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中；絕緣層，設(shè)置得接觸所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)，所述絕緣層包括從包括Hf、Zr、Y和Ln的組中選擇的材料；和柵電極層，設(shè)置在所述絕緣層上。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，所述絕緣層包括隧穿氧化物層，設(shè)置得接觸所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，設(shè)置在所述隧穿氧化物層上；和阻隔氧化物層，設(shè)置在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層上，所述隧穿氧化物層和所述阻隔氧化物層之一由化學(xué)式為((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(SiO2)1-x的介電層構(gòu)成，其中0.03≤x≤0.26。
16.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中所述絕緣層包括隧穿氧化物層，設(shè)置得接觸所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，設(shè)置在所述隧穿氧化物層上；和阻隔氧化物層，設(shè)置在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層上，所述隧穿氧化物層和所述阻隔氧化物層之一由化學(xué)式為((Hf、Zr、Y或Ln)O2)x(Al2O3))1-x的介電層構(gòu)成，其中0.03≤x≤0.26。
17.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，所述絕緣層包括Hf。
18.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，所述絕緣層包括Zr。
19.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，所述絕緣層包括Y。
20.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，所述絕緣層包括Ln。
全文摘要
一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中；絕緣層，設(shè)置得與所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)接觸，所述絕緣層包括從包括Hf、Zr、Y和Ln的組中選擇的材料；和設(shè)置在所述絕緣層上的柵電極層。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1825628SQ20061000502
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者田尚勛, 崔圣圭, 金楨雨, 黃顯相, 韓禎希, 崔相武, 樸星昊 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社