[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法。具体地，本发明涉及 一种包括半导体存储器元件的半导体器件及其制造方法。

背景技术

近年来，多功能和高性能的小型半导体器件迅速发展，以移动装 置如移动电脑和移动电话为代表。随着这些半导体器件的发展，作为 半导体器件中包括的存储器，晶体管型半导体存储器元件(下面也称 为“存储晶体管”)受到关注。

作为一种半导体存储器元件，非易失性存储器的市场不断成长， 数据可以电重写到非易失性存储器中并且在电源被切断之后仍被存 储。非易失性存储器具有类似于MOS晶体管的结构，以及其特征在 于在沟道形成区上提供能长时间存储电荷的区域。在浮栅非易失性存 储器中，电荷通过沟道形成区上的隧穿绝缘膜注入到电荷积聚层(浮 栅)中，并被存储。在MONOS(金属-氧化物-氮化物-氧化物-半导体) 非易失性存储器中，电荷被俘获在电荷积聚层中，或使用硅团簇作为 电荷承载。

在这种非易失性存储器所包括的存储晶体管中，要求半导体层和 电荷积聚层之间形成的隧穿绝缘膜尽可能薄。这是因为要求隧穿绝缘 膜足够薄使得隧穿电流穿过该隧穿绝缘膜流动。

在与存储晶体管相同的衬底上形成的晶体管具有不同的结构，这 取决于包含该晶体管的电路。例如，由于逻辑电路中提供的晶体管要 求高速操作，因此须使其栅绝缘膜薄。另一方面，用于控制(写、擦 除、读取等)存储晶体管的电路中提供的晶体管被施加与施加到存储 晶体管的电压那样高的电压；因此须使其栅绝缘膜厚，以防止损坏该 晶体管。

在专利文献1中，在相同的衬底上形成像素部分、驱动电路部分 以及存储器部分，并使存储晶体管的栅绝缘膜的厚度小于像素部分和 驱动电路部分的栅绝缘膜的厚度。

[专利文献1]日本公开的专利申请No.2000-356788

发明内容

当在相同的衬底上形成存储晶体管和外围电路中的晶体管时，由 于隧穿绝缘膜和栅绝缘膜的结构和厚度不同，必须分开形成存储晶体 管的隧穿绝缘膜和外围电路中的晶体管的栅绝缘膜。当通过刻蚀去除 半导体膜上形成的不必要的绝缘膜以分开形成绝缘膜时，半导体膜的 表面可能被刻蚀损坏，导致特性缺陷。对于去除不必要的绝缘膜还存 在增加了步骤的问题。

鉴于上述问题，本发明的目的是即使当在相同的衬底上形成存储 晶体管和具有与存储晶体管中的不同厚度的栅绝缘膜的晶体管时仍使 工艺简化。本发明的另一目的是即使当在相同的衬底上形成存储晶体 管和具有与存储晶体管中的不同厚度的栅绝缘膜的晶体管时仍抑制特 性缺陷。本发明的再一目的是即使当在相同的衬底上形成存储晶体管 和具有与存储晶体管中的不同厚度的栅绝缘膜的晶体管时仍抑制特性 缺陷并减小写电压和擦除电压。

一种用于制造本发明的半导体器件的方法，包括以下步骤：在衬 底上形成第一导电膜和第二导电膜；在第一导电膜和第二导电膜上形 成第一绝缘膜；以第一绝缘膜插入在其间的方式在第一导电膜上有选 择地形成电荷积聚层；在第一绝缘膜和电荷积聚层上形成第二绝缘膜； 在第二绝缘膜上形成与第一导电膜交叠的第一半导体膜、与第二导电 膜交叠的第二半导体膜、以及既不与第一导电膜也不与第二导电膜交 叠的第三半导体膜；在第一半导体膜、第二半导体膜以及第三半导体 膜上形成第三绝缘膜；以及以第三绝缘膜插入在其间在第三半导体膜 上形成第三导电膜。在形成第三导电膜之后，可以在第一半导体膜和 第二半导体膜上形成抗蚀剂，以及可以使用该抗蚀剂和第三导电膜作 为掩模，将杂质元素引入第一半导体膜、第二半导体膜以及第三半导 体膜中。第二绝缘膜和第三绝缘膜形成为具有比第一绝缘膜的小的厚 度。