半导体记忆装置及其制造方法

摘要

本发明提供一种可提高资料保持特性之非挥发性半导体记忆装置及其制造方法。本发明于记忆元件之上层具备包含以下组成群中至少1个以上之层(如三氧化二铝膜10)，该组成群包含：添加有氮之矽氧化膜；添加有铝之矽氧化膜；铝氧化物；添加有钛之矽氧化膜；添加有氮、铝及钛等三种中之两种之矽氧化膜、添加有氮、铝及钛等三种之矽氧化膜；钛氧化物；钛与铝之氧化物；包含钛、镍、钴、锆、铜、铂、钒、镁、铀、钕、镧、钪之金属群中任何一个之单体金属层；包含此等金属群中两个以上金属占整体至少50%以上之二元系以上合金之层；包含该合金之氮化物之层；或包含该合金之氢化物之层。

主权项

1.一种半导体记忆装置,其特征为:于记忆元件之上层具备包含以下组成群中至少1个以上之层,该组成群包含:添加有钛之矽氧化膜;添加有氮、铝及钛等三种中之两种之矽氧化膜、添加有氮、铝及钛等三种之矽氧化膜;钛氧化物;钛与铝之氧化物;包含镍、钴、锆、铜、钒、镁、铀、钕、镧、钪之金属群中任何一个之单体金属层;包含钛、镍、钴、锆、铜、铂、钒、镁、铀、钕、镧、钪之金属群中两个以上金属占整体至少50%以上之二元系以上合金之层;包含该合金之氮化物之层;或包含该合金之氢化物之层。2.如申请专利范围第1项之半导体记忆装置,其中进一步具备金属配线层,其系形成于前述记忆元件之前述上层,于前述记忆元件与前述金属配线层之间及前述金属配线层之上层之至少一方形成有包含前述群中至少1个以上之层。3.如申请专利范围第1项之半导体记忆装置,其中进一步具备:第一金属配线层,其系形成于前述记忆元件之前述上层;及第二金属配线层,其系形成于前述第一金属配线层之上层,于前述记忆元件与前述第一金属配线层之间、前述第一及第二金属配线层之间、及前述第二金属配线层之上层之至少任何一处,形成有包含前述群中至少1个以上之层。4.如申请专利范围第1项之半导体记忆装置,其中进一步具备金属配线层,其系形成于前述记忆元件之前述上层,包含前述群中至少1个以上之层系与前述金属配线层堆叠而形成。5.如申请专利范围第1项之半导体记忆装置,其中进一步具备:第一金属配线层,其系形成于前述记忆元件之前述上层;及第二金属配线层,其系形成于前述第一金属配线层之上层,包含前述群中至少1个以上之层系与前述第一及第二金属配线层之至少一方堆叠而形成。6.如申请专利范围第1项之半导体记忆装置,其中进一步具备:第一金属配线层,其系形成于前述记忆元件之前述上层;及第二金属配线层,其系在与前述第一金属配线层之同一面上与前述第一金属配线层分离而形成,且电性孤立,包含前述群中至少1个以上之层系与前述第一及第二金属配线层堆叠而形成。7.如申请专利范围第1项之半导体记忆装置,其中前述添加有钛之矽氧化膜系藉由于矽氧化膜中植入钛离子而形成。8.如申请专利范围第1项之半导体记忆装置,其中前述添加有钛之矽氧化膜系藉由CVD法而形成。9.如申请专利范围第1项之半导体记忆装置,其中前述钛氧化物系藉由CVD法而形成。10.如申请专利范围第1项之半导体记忆装置,其中前述钛氧化物系藉由PVD法而形成。11.如申请专利范围第1项之半导体记忆装置,其中前述钛氧化物系于形成钛后,藉由在氧气氛中加热而形成。12.一种半导体记忆装置之制造方法,其特征为:于记忆元件之上层形成包含以下组成群中至少1个以上之层,该组成群包含:添加有钛之矽氧化膜;添加有氮、铝及钛等三种中之两种之矽氧化膜、添加有氮、铝及钛等三种之矽氧化膜;钛氧化物;钛与铝之氧化物;包含镍、钴、锆、铜、钒、镁、铀、钕、镧、钪之金属群中任何一个之单体金属层;包含钛、镍、钴、锆、铜、铂、钒、镁、铀、钕、镧、钪之金属群中两个以上金属占整体至少50%以上之二元系以上合金之层;包含该合金之氮化物之层;或包含该合金之氢化物之层。13.如申请专利范围第12项之半导体记忆装置之制造方法,其中进一步具备金属配线层,其系形成于前述记忆元件之前述上层,于前述记忆元件与前述金属配线层之间及前述金属配线层之上层之至少一方形成有包含前述群中至少1个以上之层。14.如申请专利范围第12项之半导体记忆装置之制造方法,其中进一步具备:第一金属配线层,其系形成于前述记忆元件之前述上层;及第二金属配线层,其系形成于前述第一金属配线层之上层,于前述记忆元件与前述第一金属配线层之间、前述第一及第二金属配线层之间、及前述第二金属配线层之上层之至少任何一处,形成有包含前述群中至少1个以上之层。15.如申请专利范围第12项之半导体记忆装置之制造方法,其中于前述记忆元件之前述上层上形成金属配线层,包含前述群中至少1个以上之层系与前述金属配线层堆叠而形成。16.如申请专利范围第12项之半导体记忆装置之制造方法,其中于前述记忆元件之前述上层形成第一金属配线层,于前述第一金属配线层之上层形成第二金属配线层,包含前述群中至少1个以上之层系与前述第一及第二金属配线层之至少一方堆叠而形成。17.如申请专利范围第12项之半导体记忆装置之制造方法,其中于前述记忆元件之前述上层形成第一金属配线层,并且于与前述第一金属配线层之同一面上形成与前述第一金属配线层分离,且电性孤立之第二金属配线层,包含前述群中至少1个以上之层系与前述第一及第二金属配线层堆叠而形成。18.如申请专利范围第12项之半导体记忆装置之制造方法,其中前述添加有钛之矽氧化膜系藉由于矽氧化膜中植入钛离子而形成。19.如申请专利范围第12项之半导体记忆装置之制造方法,其中前述添加有钛之矽氧化膜系藉由CVD法而形成。20.如申请专利范围第12项之半导体记忆装置之制造方法,其中前述钛氧化物系藉由CVD法而形成。21.如申请专利范围第12项之半导体记忆装置之制造方法,其中前述公氧化物系藉由PVD法而形成。22.如申请专利范围第12项之半导体记忆装置之制造方法,其中前述钛氧化物系于形成钛后,藉由在氧气氛中加热而形成。图式简单说明:图1(a)系显示本发明第一种实施形态之非挥发性半导体记忆装置的剖面图,图1(b)系显示与图1(a)垂直方向之非挥发性半导体记忆装置之剖面图。图2系显示本发明第一种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图3系继续图2显示本发明第一种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图4系继续图3显示本发明第一种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图5系继续图4显示本发明第一种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图6系继续图5显示本发明第一种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图7系继续图6显示本发明第一种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图8(a)系显示本发明第二种实施形态之非挥发性半导体记忆装置的剖面图,图8(b)系显示与图8(a)垂直方向之非挥发性半导体记忆装置之剖面图。图9系继续图3显示本发明第二种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图10系继续图9显示本发明第二种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图11系继续图10显示本发明第二种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图12系继续图11显示本发明第二种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图13(a)系显示本发明第三种实施形态之非挥发性半导体记忆装置的剖面图,图13(b)系显示与图13(a)垂直方向之非挥发性半导体记忆装置之剖面图。图14系继续图10显示本发明第三种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图15系继续图14显示本发明第三种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图16(a)系显示本发明第四种实施形态之非挥发性半导体记忆装置的剖面图,图16(b)系显示与图16(a)垂直方向之非挥发性半导体记忆装置之剖面图。图17系继续图14显示本发明第四种实施形态之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图18(a)系显示先前技术之非挥发性半导体记忆装置的剖面图,图18(b)系显示与图18(a)垂直方向之非挥发性半导体记忆装置之剖面图。图19系显示先前技术之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图20系继续图19显示先前技术之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图21系继续图20显示先前技术之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图22系继续图21显示先前技术之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图23系继续图22显示先前技术之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。图24系继续图23显示先前技术之非挥发性半导体记忆装置之制造步骤的剖面图。