[发明专利]半导体器件

说明书

本公开涉及半导体器件。该半导体器件包括半导体衬底、绝缘膜、第一导电膜、铁电膜、绝缘层、第一插塞和第二插塞。半导体衬底包括形成在其主表面上的源极区和漏极区。绝缘膜形成在半导体衬底上使得在平面图中绝缘膜位于源极区与漏极区之间。第一导电膜形成在绝缘膜上。铁电膜形成在第一导电膜上。绝缘层覆盖第一导电膜和铁电膜。第一插塞到达第一导电膜。第二插塞到达铁电膜。铁电膜的材料包括铪和氧。在平面图中，铁电膜的尺寸比绝缘膜的尺寸小。

技术领域

本公开涉及一种半导体器件，例如具有铁电膜的半导体器件。

背景技术

下面列出了一种公开的技术。

[专利文献1]日本未审查专利申请公开号2019-201172

包括铁电膜的铁电存储器被称为在低电压下操作的存储元件。在铁电存储器中，写入状态和擦除状态根据铁电膜的极化方向来确定。

专利文献1中描述的半导体器件包括半导体衬底、形成在半导体衬底上的绝缘膜、形成在绝缘膜上的铁电膜、形成在铁电膜上的金属膜，以及形成在金属膜上的栅电极。专利文献1中记载的铁电膜通过对层叠膜进行热处理而形成，该层叠膜包括第一非晶膜、形成在第一非晶膜上的多个粒子，以及形成在第一非晶膜上以覆盖多个粒子的第二非晶膜。因此，多个粒子起到核的作用，铁电膜中的晶粒尺寸变得均匀。结果，可以减小半导体器件的阈值电压的变化。

发明内容

在上述半导体器件中，铁电膜和绝缘膜是两个彼此串联耦合的电容元件。因此，施加到栅电极的重写电压分别被分配给铁电膜和绝缘膜。从提高铁电膜的分压的角度来看，优选的是增加铁电膜的厚度或者减小绝缘膜的厚度。然而，如果绝缘膜的厚度太小，则半导体器件的可靠性劣化。因此，从提高可靠性的角度来看，传统的半导体器件具有改进的空间。

本实施例的一个目的是提高半导体器件的可靠性。通过说明书和附图的描述，其他目的和新颖特征将变得清楚。

根据实施例的一种半导体器件包括半导体衬底、绝缘膜、第一导电膜、铁电膜、绝缘层、第一插塞和第二插塞。半导体衬底包括形成在半导体衬底的主表面上的源极区和漏极区。绝缘膜形成在半导体衬底的主表面上使得在平面图中绝缘膜位于源极区与漏极区之间。第一导电膜形成在绝缘膜上。铁电膜形成在第一导电膜上。绝缘层形成在半导体衬底上使得绝缘层覆盖第一导电膜和铁电膜。第一插塞形成在绝缘层中使得第一插塞到达第一导电膜。第二插塞形成在绝缘层中使得第二插塞到达铁电膜。铁电膜的材料包含铪和氧。在平面图中，铁电膜的尺寸小于绝缘膜的尺寸。

在根据实施例的半导体器件中，增强了半导体器件的可靠性。

附图说明

图1是示出根据实施例的半导体器件的主要部分的示例性构造的平面图；

图2是示出根据实施例的半导体器件的主要部分的示例性构造的截面图；

图3是示出根据实施例的半导体器件的主要部分的示例性构造的截面图；

图4是示出根据实施例的半导体器件的主要部分的等效电路的电路图；

图5是示出在写入操作、擦除操作和读取操作中的每个操作下，被施加到根据实施例的半导体器件的相应部分的示例性电压的表；

图6是示出比较半导体器件的示例性构造的截面图；

图7是示出比较半导体器件的主要部分的等效电路的电路图；

图8是示出根据实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；

图9是示出根据实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；

图10是示出根据实施例的制造半导体器件的方法中包括的示例性步骤的截面图；