子注入工序中，加速的离子以某种程度也注入栅极堆栈的侧面，产生离子注入带来的损伤。
[0238]因为栅极堆栈的侧面如此受到蚀刻或离子注入带来的损伤，所以例如如栅极长度为200nm以下那样微细化的强介电体装置中，侧面附近的体积占栅极堆栈的比例变大、蚀刻损伤或离子注入损伤的影响变得更显著，难以制造出良好的强介电体装置。在反复认真研究后发现:使第2强介电体、即侧壁层8与栅极堆栈的侧面接触会带来良好的结果。第2强介电体的材料并没有限定。
[0239]发现:将以锶、钙、铋及钽的氧化物SCBT为主成分的强介电体制成侧壁层8、并使其接触栅极堆栈的侧面会带来良好的结果。例如，用蚀刻形成栅极堆栈后，整面地用M0CVD法形成以SCBT为主成分的强介电体，其厚度为lOOnm以下，更优选为10nm以下。M0CVD法有下述特征，因此适合作为侧壁层8的形成方法:能够在半导体上站立有多个栅极堆栈这样的凹凸大的表面也可附着均匀的薄膜、即优异的高低差覆盖性。
[0240]10.作为介电常数为10以下的绝缘体的保护层9的形成
[0241]用M0CVD法形成以SCBT为主成分的强介电体后，还能够进一步堆积硅氧化物或铝氧化物等绝缘体作为保护层9。重视微细的强介电体场效应晶体管的高速动作时，硅氧化物或铝氧化物等具有介电常数为10以下的较小的介电常数的绝缘体对于降低以强介电体场效应晶体管的元件间分离为目的的绝缘体的电容起作用，因此是适合的。硅氧化物或铝氧化物的堆积法能够简单地以溅射法堆积，除此之外也可用MOCVD法或MOD法堆积。
[0242]11.热处理工序
[0243]进行用于第1强介电体的结晶化或多结晶化的热处理。
[0244]上述1.?11.的工序结束后，经过栅极电极的接触孔开孔工序与栅极电极、漏极电极的开孔工序，能够测量微细的强介电体装置、即该情况为强介电体场效应晶体管的电特性。用上述的制造方法制作的微细的强介电体装置的截面的概念结构示于图14。
[0245]使用于微细的强介电体装置的侧壁层8的物理膜厚薄至lOOnm以下，更优选为10nm以下。伴随着微细化而高度集成化的强介电体装置密集配置的情况下，负责侧壁层8、保护层9的层叠即邻接装置之间的元件分离的作用的绝缘体使侧壁层8相对保护层9更薄，由此能够降低介电常数、即增大Si02的换算膜厚，能够防止邻接装置间的数据错误写入。
[0246]进而，作为变更第2强介电体、即侧壁层8的形成方法以及离子注入时间点的例子，说明具有图17所示的截面的概念结构图的强介电体装置的制造方法的概要。首先，使用与具有图14所记载的结构的微细强介电体装置相同的方法，用栅极蚀刻在半导体1上形成栅极堆栈。栅极蚀刻的侧面、半导体1的露出面、导体4的表面上，用M0CVD法形成作为侧壁8的以SCBT为主成分的强介电体，之后，用各向异性强的蚀刻、例如RIE法、离子研磨法等，且使用在平行于栅极堆栈的侧面的方向上以更快速蚀刻前进速度的条件，除去上述强介电体直到半导体1的表面再度露出为止。M0CVD法中栅极堆栈的侧面也充分地堆积强介电体，因此经过此除去工序后，栅极堆栈的侧面选择性地残留侧壁8的强介电体。
[0247]接着，以形成源极区域(图17的5b)以及漏极区域(图17的6b)为目的，在半导体1的露出的表面用离子注入法掺杂杂质。在其上的整面堆积硅氧化物或铝氧化物等绝缘体来作为介电常数为10以下的绝缘体的保护层9。进行用于第1强介电体的结晶化或多结晶化的热处理后，经过栅极电极的接触孔开孔工序和栅极电极、漏极电极的开孔工序，制成图17所记载的高速动作性优异的强介电体装置、即在此情况是强介电体场效应晶体管，可以测定其电特性。以形成源极区域(图17的5b)以及漏极区域(图17的6b)为目的而掺杂于半导体1的杂质在离子注入后立刻到达比栅极堆栈的侧面更外侧的、侧壁8—端的附近。经过热处理，掺杂于半导体1的杂质扩散。选择地残留于栅极堆栈的侧面的侧壁8十分地薄，因此扩散后多余的电阻性成分不会包含于源极、漏极间的特性内。
[0248]另外，作为变更第2强介电体、即侧壁层8的形成方法以及离子注入时间点的其它例子，说明具有图20所记载的截面的概念结构图的强介电体装置的制造方法的概要。
[0249]首先，使用与具有图14所记载的结构的微细强介电体装置相同的方法，用栅极蚀刻在半导体1上形成栅极堆栈，之后以形成浅的源极区域(图20的5c)以及漏极区域(图20的6c)为目的，在半导体1的露出的表面上用离子注入法较浅地掺杂杂质。上述的掺杂深度主要能够由离子注入时的加速能量的大小来控制。在栅极蚀刻的侧面、半导体1的露出面、导体4的表面上，用M0CVD法形成作为侧壁8的以SCBT为主成分的强介电体，之后，以各向异性强的蚀刻、例如RIE法、离子研磨法等，且使用在平行于栅极堆栈的侧面的方向上以更快速蚀刻前进速度的条件，除去上述强介电体直到半导体1的表面再度露出为止。如上所述，M0CVD法中栅极堆栈的侧面也充分地堆积强介电体，因此经过此除去工序后，栅极堆栈的侧面会选择性地残留强介电体。
[0250]之后，以形成比5c、6c更深的源极区域(图20的5d)以及漏极区域(图20的6d)为目的，用离子注入法掺杂杂质。在其上的整面堆积硅氧化物或铝氧化物等绝缘体来作为介电常数为10以下的绝缘体的保护层9。进行用于第1强介电体的结晶化或多结晶化的热处理后，经过栅极电极的接触孔开孔工序和栅极电极、漏极电极的开孔工序，制成图20所记载的高速动作性优异且能够抑制随着栅极长度的微细化造成源极区域与漏极区域靠近所引起的源极、漏极间漏电流的增加的效果的强介电体装置、即在此情况是强介电体场效应晶体管，可以测定其电特性。
[0251 ]实施例
[0252](实施例1)
[0253]关于本发明的实施例1，制造了具有图1所记载的结构的晶体管。
[0254]使用的材料与厚度如下所述。
[0255].半导体1:预先形成了源极区域与漏极区域的Si基板
[0256]?绝导体2:Hf02、厚度为7nm
[0257].第1强介电体、即强介电体3:3081\厚度为20011111
[0258]?导体 4:Pt、厚度为 200nm、
[0259]栅极长度(从源极区域朝向漏极区域的栅极金属的长度)为10微米
[0260].源极区域5、漏极区域6的导电型:η型
[0261].区域7的导电型:ρ型
[0262]作为绝缘体2的Hf02用脉冲激光堆积法形成。使用的激光为KrF准分子激光。激光能量为每1脉冲250mJ，脉冲的重复频率为2Hz。基板温度为220°C。导入气体是氮气。该导入气体产生的堆积室的压力是0.11 Torr (14.7Pa)。
[0263]作为强介电体3的SCBT使用图12所示的MOCVD装置形成。
[0264]液体材料
[0265]51'-1(浓度为0.1]\0:0.0888。011
[0266](^-1(浓度为0.1]\0:0.0418。011
[0267]Bi(MMP)3(浓度为0.2M):0.122sccm
[0268]PET(浓度为0.lM):0.032sccm
[0269]* 溶剂是 ECH
[0270]基板温度:360°C
[0271]成膜室压力:400Pa
[0272]氧化性气体:氧、1.8SLM
[0273]成膜时间:1748秒
[0274]将用此M0CVD法成膜的SCBT的组成比用卢瑟福背向散射法(RBS法)分析时，成膜后的SCBT中的锶与钙的组成比与M0CVD的液体材料中的ST-1与CT-1的流量比大致相等。若该实施例1的强介电体3的锶与钙的组成比以1-x: X来表示，则x = 0.32。
[0275]作为导体4，将Pt用电子束蒸镀法堆积后，用光蚀刻法及离子束蚀刻法将不要的Pt部分除去，形成栅极电极4。栅极电极形成后，为了使SCBT结晶化，在大气压氧气中800°C下进行30分钟的热处理。为了形成用于测量的源极电极以及漏极电极，以光蚀刻法及离子束蚀刻法将SCBT与Hf 02的层叠的一部分除去。
[0276][晶体管的电特性的测量]
[0277]实施例1的晶体管的漏极电流Id的栅极电压Vg依赖性(Id_Vg特性)显示于图2。施加漏极电压Vd = 0.1V于漏极电极，施加源极电压Vs于源极电极，施加基板电压Vsub于基板电极。在Vs = Vsub = 0 V的条件下测量该I d-Vg特性。从图2可知，对于栅极电压Vg在-4V至6V之间来回扫描，可看见MFIS晶体管特有的磁滞曲线，左右的磁滞曲线的差为存储器窗口。将给予Id =2 X 10—6A的电压值判定为临界值电压，若取左侧的分支(磁滞环状曲线中的左侧曲线)的临界值电压与右侧的分支(磁滞环状曲线中的右侧曲线)的临界值电压的差，存储器窗口为0.89V。
[0278]接着，通过施加脉冲电压来显示2值的数据写入后的数据保持特性。对应于1值的数据写入时，给予栅极电极6V且0.1s的脉冲电压后，数据保持时，间隔适当的时间进行读取动作。数据保持时给予栅极电极保持电压1.4V。数据读取时以Vd = 0.1V在1.1与2.1V之间扫描￥8，测量Id，判定出Id=10—6A的电压值为临界值电压并将其读取出来。图3的下侧的曲线相当于该结果。接着，对应于另一 1值的数据写入时，给予栅极电极-4V且0.1s的脉冲电压后，数据保持时，间隔适当的时间进行读取动作。数据保持时给予栅极电极保持电压1.4V。进行与上述相同的数据读取动作，读取出临界值电压。图3的上侧的曲线相当于该结果。经过105秒后相当于这2值的2个临界值电压仍然能够明显地区别，尝试描绘出两曲线的外推线时可知，临界值电压的差即使在10年后仍在0.1V以上。
[0279](实施例2)
[0280]实施例2采用与实施例1不同的M0CVD液体材料的流量，并变更成膜时间。另外，也变更了用于结晶化的热处理时间。其它的条件与实施例1相同。即:
[0281 ]液体原料
[0282]51'-1(浓度为0.1]\0:0.1068。011
[0283](^-1(浓度为0.1]\0:0.0498。011
[0284]Bi(MMP)3(浓度为0.2M):0.146sccm
[0285]PET(浓度为0.lM):0.038sccm
[0286]成膜时间:1457秒
[0287 ] 热处理条件:大气压氧中800°C下60分钟的热处理
[0288]图4中显示Id_Vg特性。进行与图2相同的测量，将栅极电压在-4V与6V之间来回扫描。获得Id = 2 X 10—6A下存储器窗口为0.84V。
[0289](实施例3)
[0290]本实施例中，采用与实施例1、2不同的基板温度。也变更了M0CVD液体材料的流量与成膜时间。另外，用于结晶化的热处理时间设定为1小时。其它的条件与实施例1相同。即:
[0291]基板温度:450°C
[0292]液体原料
[0293]51'-1(浓度为0.1]\0:0.0978。011
[0294](^-1(浓度为0.1]\0:0.0328。011
[0295]Bi(MMP)3(浓度为0.2M):0.140sccm
[0296]PET(浓度为0.lM):0.032sccm
[0297]成膜时间:1940秒
[0298]热处理条件:大气压氧中800°C下30分钟的热处理
[0299]另外，获得的SCBT膜厚为240nmo
[0300]图5中显示Id_Vg特性。进行与图2相同的测量，将栅极电压在-4V与6V之间来回扫描，获得存储器窗口为0.75V(Id = 2 X 10—6A下的值)。
[0301](实施例4)
[0302]本实施例与实施例1?3不同，使用氧与氩的混合气体作为氧化性气体。
[0303]也变更了M0CVD液体材料的流量与成膜时间。另外，用于结晶化的热处理时间设定为1小时。基板温度为400°C。其它的条件与实施例1相同。
[0304]即如下所述。
[0305]氧化性气体:氧0.6SLM，氩1.2SLM
[0306]基板温度:400°C
[0307]液体材料
[0308]51'-1(浓度为0.1]\0:0.1068。011
[0309](^-1(浓度为0.1]\0:0.0498。011
[0310]Bi(MMP)3(浓度为0.2M):0.156sccm
[0311]PET(浓度为0.lM):0.028sccm
[0312]成膜时间:1700秒
[0313]热处理条件:大气压氧中800°C下30分钟的热处理
[0314]另外，获得的SCBT膜厚为240nmo
[0315]图6中显示Id_Vg特性。进行与图2相同的测量，将栅极电压在-4V与6V之间来回扫描，获得存储器窗口为0.67V(Id = 2 X 10—6A下的值)。
[0316](实施例5)
[0317]实施例5采用Ca与Sr的组成比相等的M0CVD液体材料，也变更了成膜时间。其它的条件与实施例1相同。
[0318]即:
[0319]液体材料
[0320]51'-1(浓度为0.1]\0:0.0648。011
[0321](^-1(浓度为0.1]\0:0.0658。011
[0322]Bi(MMP)3(浓度为0.2M):0.122sccm
[0323]PET(浓度为0.lM):0.032sccm
[0324]成膜时间:1750秒
[0325]热处理条件:大气压氧中800°C下30分钟的热处理
[0326]图7中显示Id_Vg特性。进行与图2相同的测量，将栅极电压在-4V与6V之间来回扫描，获得存储器窗口为0.62V(Id = 2 X 10—6A下的值)。
[0327](比较例)
[0328]本例中形成SBT作为强介电体。
[0329]使用下述的材料作为液体材料。
[0330]其它的条件与实施例1相同。[0331 ]液体材料
[0332]ST-1 (浓度为0.1M):0.129sccm
[0333]Bi(MMP)3(浓度为0.2M):0.130sccm
[0334]PET(浓度为0.lM):0.032sccm
[0335]* 溶剂是 ECH
[0336]成膜时间:1664秒
[0337]图8中显示Id_Vg特性。进行与图2相同的测量，将栅极电压在-4V与6V之间来回扫描，获得存储器窗口为0.46V( Id = 2 X 10—6A下的值)。
[0338](实施例6)
[0339]关于本发明的实施例6、7，制造了具有图14所记载的结构的强介电体场效应晶体管。
[0340]本例中使用以下的步骤制造了强介电体场效应晶体管。
[0341 ]1.半导体1的表面处理
[0342].Si基板洗涤:浸泡于缓冲HF并除去表面氧化膜后，用超纯水漂洗。
[0343]2.绝缘体2的形成
[0344]绝缘缓冲层堆积:
[0345]堆积方法:PLD法
[0346]材质:掺杂氮的Η??2
[0347]厚度:7nm
[0348]基板温度:220°C。
[0349]3.第1强介电体、即强介电体3的形成
[0350]?强介电体膜堆积:
[0351]堆积方法:PLD法
[0352]PLD 靶组成:Sr0.sCa0.2Bi3Ta2Ox
[0353]厚度:150nm
[0354]基板温度:415°C。
[0355]将用该PLD法成膜的SCBT的组成比用卢瑟福背向散射法(RBS法)分析，得知:成膜后的SCBT中的锶与钙的组成比与PLD的靶中的锶与钙的组成比大致相同。
[0356]4.导体4的形成
[0357].栅极电极材料堆积:用电子束蒸镀法堆积150nm厚的Pt。
[0358]5.栅极掩模的形成
[0359].电子束抗蚀剂涂