(57)【要約】【課題】高品質で膜厚ばらつきの少ない多重トンネル構造を簡便に形成する。【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法は、伝導キャリアのトンネリングによる通過が可能なエネルギー準位を有する第一のトンネル絶縁膜１０２を、半導体基板１０１の主面上に形成する工程と、第一のトンネル絶縁膜１０２よりも低いエネルギー準位を有する第一半絶縁性半導体膜１０３を第一のトンネル絶縁膜１０２の上に形成する工程と、窒素を含む第一導電性膜２０４を第一半絶縁性半導体膜１０３の上に形成する工程と、熱処理を施す工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝導キャリアのトンネリングによる通過が可能なエネルギー準位を有する第一のトンネル障壁を半導体基板の主面上に形成する工程と、
前記第一のトンネル障壁よりも低いエネルギー準位を有する低障壁層を前記第一のトンネル障壁上に形成する工程と、
窒素を含む高融点金属層を前記低障壁層上に形成する工程と、
前記第一のトンネル障壁、前記低障壁層および前記高融点金属層を含む積層構造に対して熱処理を施す工程と
を含有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理により、前記高融点金属層から前記低障壁層に前記窒素のうちの少なくとも一部を移動させて前記低障壁層の上部を窒化し、前記高融点金属層と前記低障壁層との間に第二のトンネル障壁を形成する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記窒素を含む高融点金属層は高融点金属の窒化物である、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記高融点金属は、前記高融点金属を窒化する際のギブスの自由エネルギーの低下値から、前記低障壁層を窒化する際のギブスの自由エネルギーの低下値を引いた値が負となる金属である、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記熱処理を施す工程の後に、前記高融点金属層の少なくとも一部を除去する工程をさらに含有する、請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記熱処理を施す工程の前に、前記高融点金属層上に高融点材料層を形成する工程をさらに含有する、請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記低障壁層をアモルファスシリコンから形成し、前記第一のトンネル障壁を二酸化シリコンまたは窒素を含むシリコン酸化物から形成する、請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記積層構造は、不揮発性半導体メモリのゲート絶縁膜およびゲート電極として機能する、請求項１から７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体基板と、
前記半導体基板に設けられたソース・ドレイン領域と、
前記半導体基板に支持された積層構造を有する不揮発性半導体メモリであって、
前記積層構造は、
伝導キャリアのトンネリングによる通過が可能なエネルギー準位を有する第一のトンネル障壁層と、
前記第一のトンネル障壁上に設けられ、前記第一のトンネル障壁よりも低いエネルギー準位を有する低障壁層と、
前記低障壁層の上面に接して設けられ、窒化物からなる第二のトンネル障壁と、
前記第二のトンネル障壁上に設けられた高融点金属層と
を備える、不揮発性半導体メモリ。
【請求項１０】
前記第二のトンネル障壁は前記低障壁層を窒化した組成を有する、請求項９に記載の不揮発性半導体メモリ。
【請求項１１】
前記高融点金属層は窒素を含む、請求項９または１０に記載の不揮発性半導体メモリ。
【請求項１２】
前記高融点金属層上に設けられた高融点材料層をさらに備える、請求項９から１１のいずれかに記載の不揮発性半導体メモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造技術に関し、特に、不揮発性半導体メモリのゲート構造およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
不揮発性半導体メモリのトンネル絶縁膜には、（１）高速のデータ書き込み・消去・読み出しができること、（２）記憶データを１０年間保持し続けられること、などの厳しい条件が要求されている。例えば、（１）の高速性を得るためにトンネル絶縁膜の厚さを小さくすると、ダイレクトトンネル電流によって書き込まれた電荷が抜けるため（２）のデータ保持特性を満足できない。
【０００３】
そこで、これらの条件を満足する理想的なトンネル絶縁膜の候補として、量子井戸を有する多重トンネル構造が検討されている。
【０００４】
量子井戸を形成する膜を、伝導キャリアのトンネリングによる通過が可能なトンネル絶縁膜によって両側から挟んで多重トンネル構造を形成すると、ゲート電極に、共鳴トンネル現象が起こる程度の比較的低い電圧を印加することによって高速のデータ書き込みができるため、（１）の高速性を満足できる。一方、多重トンネル膜は積層膜によって構成されるため、単層のトンネル絶縁膜に比べて厚さを小さくできる。そのため、書き込まれたデータがダイレクトトンネル電流によって抜けることはない。すなわち、（２）のデータ保持特性についても満足できる。
【０００５】
従来の多重トンネル構造の製造方法としては、半導体基板の上に、多重トンネル膜およびゲート電極をその構成に従って順次形成していく方法があった（例えば、特許文献１の段落[０１６１]から[０１６６]および図２１参照）。図４（ａ）〜（ｆ）は、特許文献１に記載された従来の多重トンネル構造を有する半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０００６】
従来の製造方法では、まず図４（ａ）に示すように、Ｓｉ単結晶からなる半導体基板１０１の上に、例えば通常の熱酸化法により、厚さ３ｎｍ程度のＳｉＯ2からなる第一トンネル絶縁膜１０２を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、例えばＣＶＤ法により、厚さ６ｎｍ程度のアモルファスＳｉからなる半絶縁性半導体膜１０３を形成する。次に、図４（ｃ）に示すように、半絶縁性半導体膜１０３の表面を酸化することにより、厚さ３ｎｍ程度のＳｉＯ2からなる第二トンネル絶縁膜１０４を形成した後、例えばＣＶＤ法により、この第二トンネル絶縁膜１０４の上に厚さ１０ｎｍ程度のアモルファスＳｉからなる半導体膜１０５を形成する。次に、図４（ｄ）に示すように、例えばＣＶＤ法により、半導体膜１０５の上に厚さ８ｎｍ程度のＳｉＯ2からなる絶縁膜１０６を形成する。その後、図４（ｅ）に示すように、例えばＣＶＤ法により、リンをドープした厚さ３００ｎｍ程度の多結晶Ｓｉ膜１０７を形成する。続いて、図４（ｆ）に示すように、第一トンネル絶縁膜１０２から多結晶Ｓｉ膜１０７までをパターニングしてゲート構造を形成し、不純物のイオン注入を行うことによりソース・ドレイン領域１０８を形成する。
【特許文献１】特開平８−３１９６０号公報
【特許文献２】特開２００２−３５３４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来の構成では、厚さ６ｎｍ程度のアモルファスＳｉからなる半導体膜１０３を熱酸化すると、半導体膜１０３のアモルファスＳｉが熱凝集してしまうという問題がある。特許文献２の段落[００１９]から[００２０]および図３には、シリコンの凝集温度Ｔが、実験的にＳＯＩ膜厚ｔの関数Ｔ＝１０ｔ+５３０で表されることが開示されている。図４（ｂ）に示す半絶縁性半導体膜１０３の厚さは６ｎｍであるので、ｔ＝６として上記の式に代入すると、Ｔ＝５９０℃と算出される。この計算結果から、図４（ｃ）に示す工程で半絶縁性半導体膜１０３を５９０℃よりも低い温度で熱酸化すれば、アモルファスＳｉの熱凝集は起こりにくいことがわかる。しかしながら、シリコンの熱酸化の酸化レート（成長速度）は８００℃以下で著しく低下するため、５９０℃以下といった低温での熱酸化では、厚さ３ｎｍ程度の高品質なＳｉＯ2を形成することは困難である。
【０００８】
また、積層膜を構成する極薄膜には、膜厚バラつきが１ｎｍ以下の高い均一性とゲート絶縁膜としての高信頼性が要求される。さらに、極薄膜の積層数に応じて工程数が増大するという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高品質で膜厚ばらつきの少ない多重トンネル構造を簡便に形成することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、伝導キャリアのトンネリングによる通過が可能なエネルギー準位を有する第一のトンネル障壁を半導体基板の主面上に形成する工程と、前記第一のトンネル障壁よりも低いエネルギー準位を有する低障壁層を前記第一のトンネル障壁上に形成する工程と、窒素を含む高融点金属層を前記低障壁層上に形成する工程と、前記第一のトンネル障壁、前記低障壁層および前記高融点金属層を含む積層構造に対して熱処理を施す工程とを含有する。
【００１１】
ある実施形態において、前記熱処理により、前記高融点金属層から前記低障壁層に前記窒素のうちの少なくとも一部を移動させて前記低障壁層の上部を窒化し、前記高融点金属層と前記低障壁層との間に第二のトンネル障壁を形成する。
【００１２】
ある実施形態において、前記窒素を含む高融点金属層は高融点金属の窒化物である。
【００１３】
ある実施形態において、前記高融点金属は、前記高融点金属を窒化する際のギブスの自由エネルギーの低下値から、前記低障壁層を窒化する際のギブスの自由エネルギーの低下値を引いた値が負となる金属である。
【００１４】
ある実施形態において、前記熱処理を施す工程の後に、前記高融点金属層の少なくとも一部を除去する工程をさらに含有する。
【００１５】
ある実施形態において、前記熱処理を施す工程の前に、前記高融点金属層上に高融点材料層を形成する工程をさらに含有する。
【００１６】
ある実施形態において、前記低障壁層をアモルファスシリコンから形成し、前記第一のトンネル障壁を二酸化シリコンまたは窒素を含むシリコン酸化物から形成する。
【００１７】
ある実施形態において、前記積層構造は、不揮発性半導体メモリのゲート絶縁膜およびゲート電極として機能する。
【００１８】
本発明の不揮発性半導体メモリは、半導体基板と、前記半導体基板に設けられたソース・ドレイン領域と、前記半導体基板に支持された積層構造を有する不揮発性半導体メモリであって、前記積層構造は、伝導キャリアのトンネリングによる通過が可能なエネルギー準位を有する第一のトンネル障壁層と、前記第一のトンネル障壁上に設けられ、前記第一のトンネル障壁よりも低いエネルギー準位を有する低障壁層と、前記低障壁層の上面に接して設けられ、窒化物からなる第二のトンネル障壁と、前記第二のトンネル障壁上に設けられた高融点金属層とを備える。
【００１９】
ある実施形態において、前記第二のトンネル障壁は前記低障壁層を窒化した組成を有する。
【００２０】
ある実施形態において、前記高融点金属層は窒素を含む。
【００２１】
ある実施形態において、前記高融点金属層上に設けられた高融点材料層をさらに備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、極薄膜を熱凝集させることなく簡便に積層させることができ、高品質で膜厚ばらつきの少ない多重トンネル構造を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。
【００２４】
（実施形態１）
図１（ａ）〜（ｄ）は、実施形態１の積層構造の製造方法を示す工程断面図である。図１（ａ）〜（ｄ）において、図４と同じ構成要素については、同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２５】
本実施形態の製造方法では、まず図１（ａ）に示すように、Ｓｉ単結晶からなる半導体基板１０１の上に、例えば通常の熱酸化法により、厚さ２ｎｍ程度のＳｉＯ2からなる第一トンネル絶縁膜１０２を形成する。第一トンネル絶縁膜１０２は、伝導キャリアのトンネリングによる通過が可能なエネルギー準位を有する。なお、本明細書および特許請求の範囲において、「半導体基板」とは、基板の表面（第一のトンネル絶縁膜１０２を形成する側の面）が半導体の基板であればよく、必ずしも基板の全体が半導体からなる必要はない。具体的には、ＳＯＩ基板や、ガラス基板やプラスティック基板の上に半導体層が形成された基板なども半導体基板に含まれるものとする。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すように、例えばＣＶＤ法により、厚さ５ｎｍ程度のＳｉ（アモルファスシリコン、ポリシリコンまたは単結晶シリコン）からなる第一半絶縁性半導体膜１０３を形成する。第一半絶縁性半導体膜１０３は、第一トンネル絶縁膜１０２よりも低いエネルギー準位を有し、多重トンネル構造の量子井戸を形成する。
【００２７】
次に、図１（ｃ）に示すように、第一半絶縁性半導体膜１０３の上に、例えば反応性スパッタ法により、厚さ１０ｎｍ程度の窒化タングステン（ＷＮx：ｘは、例えば０．３以上２．０以下）からなる第一導電性膜２０４を形成する。スパッタ法は、希ガス（例えばアルゴンガス）と窒素ガスとの混合ガスを用いて行う。窒化タングステン中の窒素の含有量は、混合ガス中の窒素ガスの割合を変化させることにより制御でき、例えば、混合ガス総量に対して、窒素ガスの割合を４０％程度に設定することができる。
【００２８】
次に、形成された積層構造に熱処理を施す。室温より高い温度での処理は全て熱処理であるので、このような熱処理としては、例えば、（１）ゲート電極加工用ハードマスク層を熱ＣＶＤ法によって形成する時に不可避的に加わる６５０℃〜７５０℃程度の熱処理、（２）ゲート電極を加工した後、ゲートサイドウォール用堆積膜を熱ＣＶＤによって形成する時に不可避的に加わる６５０℃〜７５０℃程度の熱処理、（３）ソースおよびドレイン領域に導入された不純物の活性化のための９００℃〜１１００℃程度の熱処理などが相当する。なお、これらの熱処理だけでは不十分な場合には、熱処理工程を別途実行すればよい。
【００２９】
まず、上記（１）、（２）に示した６５０℃〜７５０℃程度の熱処理が加わると、窒化タングステンからなる第一導電性膜２０４中に存在する窒素が、窒化タングステンとＳｉとの界面におけるギブス自由エネルギーを低下させる方向、すなわち、Ｓｉからなる第一半絶縁性半導体膜１０３中へ移動する。一方、移動した窒素は、第一半絶縁性半導体膜１０３中のシリコンと順次Ｓｉ−Ｎ結合を形成するため、図１（ｄ）に示すように、第一導電性膜２０４と第一半絶縁性半導体膜１０３との間に、窒化シリコン（ＳｉＮx：ｘは、例えば０．３以上２．０以下）からなる第二トンネル絶縁膜２０７が形成される。この第二トンネル絶縁膜２０７の形成によって、Ｓｉからなる第一半絶縁性半導体膜１０３は、より厚さの小さいＳｉからなる第二半絶縁性半導体膜２０８になる。第二半絶縁性半導体膜２０８は、伝導キャリアのド・ブロイ波長と同程度またはそれ以下の厚さを有していることが好ましく、伝導キャリアが電子の場合には、第二半絶縁性半導体膜２０８は、例えば、０．３ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚さを有していることが好ましい。また、第二トンネル絶縁膜２０７の形成によって、第一導電性膜２０４も、窒素濃度の低下した第二導電性膜２０６となる。例えば１０００℃以上の熱処理を施すと、窒化タングステンからは窒素がほぼ完全に脱離し、窒素をほとんど含まないタングステンに変化する。
【００３０】
なお、第二トンネル絶縁膜２０７の膜厚は、第一導電性膜２０４である窒化タングステン中の窒素の含有量が多いほど、また、熱処理温度が高いほど大きくなる。そのため、上記（１）、（２）に示した熱処理に加えて、上記（３）に示した９００℃〜１１００℃程度の熱処理が加わると、第二トンネル絶縁膜２０７は成長し、厚くなる。例えば、窒素ガスの割合を４０％程度にして窒化タングステン（第一導電性膜２０４）を形成し、１０００℃でソース・ドレイン不純物を活性化するための熱処理を行った場合には、形成される窒化シリコン（第二トンネル絶縁膜２０７）の膜厚はおよそ２ｎｍにまで成長する。この方法によると、制御性良く極薄の第二トンネル絶縁膜２０７を形成することができる。第二トンネル絶縁膜２０７の膜厚としては、例えば、０．２ｎｍ以上４ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
本実施形態において、第一トンネル絶縁膜１０２、第二半絶縁性半導体膜２０８および第二トンネル絶縁膜２０７は、多重トンネル構造体２１０を構成する。図示は省略するが、多重トンネル構造体２１０は、例えば、不揮発性半導体メモリにおけるゲート絶縁膜として機能する。また、第二導電性膜２０６は、パターニングされることにより、例えば、電極構造体であるゲート電極となる。
【００３２】
なお、第二導電性膜２０６の膜厚が１０ｎｍ程度と薄い場合には、第二導電性膜２０６のみでゲート電極として機能させるのは困難である。そこで、第二導電性膜２０６の上に、ゲート電極として機能しうる導電性膜を形成して、不揮発性半導体メモリを形成する形態について図２（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。図２（ａ）および（ｂ）では、図１（ａ）および（ｂ）と同様の工程を行う。その後、図２（ｃ）に示すように、熱処理を行う前に、第一導電性膜２０４の上に、例えばタングステンからなる膜厚２００ｎｍ程度の第三導電性膜２０５を堆積する。その後熱処理を行うと、図２（ｄ）に示すように、窒化シリコンからなる第二トンネル絶縁膜２０７が形成される。さらに、図２（ｅ）に示すようにパターニングを行うことにより、第一トンネル絶縁膜１０２、第二半絶縁性半導体膜２０８および第二トンネル絶縁膜２０７は、多重トンネル構造体であるゲート絶縁膜２１０ａとなり、第二導電性膜２０６および第三導電性膜２０５は、電極構造体であるゲート電極２１１となる。その後、半導体基板１０１に対してイオン注入を行うことにより、ソース・ドレイン領域２１２を形成する。
【００３３】
このように本実施形態では、Ｓｉからなる第一半絶縁性半導体膜１０３の表面がひとたび窒化シリコンからなる第二トンネル絶縁膜２０７によって被覆されれば、その後に５９０℃を越えるような高温の熱処理を行っても、Ｓｉの熱凝集を防止できる。したがって、高品質で膜厚ばらつきの少ない積層構造を形成することができる。
【００３４】
また、第一半絶縁性半導体膜１０３の上部を窒化して第二トンネル絶縁膜２０７を形成することにより、２つの膜を積層する場合と比較して、工程数を少なくすることができる。また、第一半絶縁性半導体膜１０３を窒化するために既存の高温プロセスで発生する熱を利用しているため、工程数を増加させることなく窒化を行うことができる。また、第一導電性膜２０４をゲート電極として用いることにより、ゲート電極を別途設ける場合と比較して、工程数を少なくすることができる。
【００３５】
なお、Ｓｉからなる第一半絶縁性半導体膜１０３の表面に自然酸化膜が形成されている場合には、この上に窒化タングステンからなる第一導電性膜２０４を堆積して、上述した熱処理を行うと、窒化シリコンの代わりに、自然酸化膜の酸素を含む窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）からなる第二トンネル絶縁膜２０７が形成される。
【００３６】
（実施形態２）
図３（ａ）〜（ｅ）は、実施形態２の積層構造の製造方法を示す工程断面図である。図３（ａ）〜（ｅ）において、図１（ａ）〜（ｄ）と同じ構成要素については、同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３７】
本実施形態の製造方法では、まず図３（ａ）に示すように、Ｓｉ単結晶からなる半導体基板１０１の上に、例えば通常の熱酸化法により、厚さ２ｎｍ程度のＳｉＯ2からなる第一トンネル絶縁膜１０２を形成する。第一トンネル絶縁膜１０２は、伝導キャリアのトンネリングによる通過が可能なエネルギー準位を有する。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、例えばＣＶＤ法により、厚さ５ｎｍ程度のＳｉ（アモルファスシリコン）からなる第一半絶縁性半導体膜１０３を形成する。
【００３９】
次に、図３（ｃ）に示すように、第一半絶縁性半導体膜１０３の上に、例えば反応性スパッタ法により、厚さ１０ｎｍ程度の窒化タングステン（ＷＮx）からなる第一導電性膜２０４を形成する。スパッタ法は、希ガス（例えばアルゴンガス）と窒素ガスとの混合ガスを用いて行う。窒化タングステン中の窒素の含有量は、混合ガス中の窒素ガスの割合を変化させることにより制御でき、例えば、混合ガス総量に対して、窒素ガスの割合を４０％程度に設定することができる。
【００４０】
その後、実施形態１で説明した通りに、上記（１）、（２）に示した不可避的に加わる６５０℃〜７５０℃の熱処理によって、第一導電性膜２０４中に存在する窒素は、窒化タングステンとＳｉとの界面におけるギブス自由エネルギーを低下させる方向、すなわち、Ｓｉからなる第一半絶縁性半導体膜１０３中へ移動する。移動した窒素は第一半絶縁性半導体膜１０３中のシリコンと順次Ｓｉ−Ｎ結合を形成するため、図３（ｄ）に示すように、第一導電性膜２０４と第一半絶縁性半導体膜１０３との間に、窒化シリコンからなる厚さ２ｎｍ程度の第二トンネル絶縁膜２０７が形成される。この第二トンネル絶縁膜２０７の形成によって、Ｓｉからなる第一半絶縁性半導体膜１０３は、より厚さの薄いＳｉからなる第二半絶縁性半導体膜２０８になり、第一導電性膜２０４についても、窒素濃度の低下した第二導電性膜２０６になる。
【００４１】
次に、図３（ｅ）に示すように、過酸化水素水を含む従来の洗浄方法（例えばＲＣＡ洗浄など）によって、第二導電性膜２０６を除去する。ここで、タングステンや窒化タングステンは、過酸化水素水を含む従来の洗浄方法により容易に溶解するが、窒化シリコンからなる第二トンネル絶縁膜２０７は溶解しない。そのため、第二トンネル絶縁膜２０７を残し、第二導電性膜２０６のみを選択的に除去することができる。
【００４２】
本実施形態の積層構造において、第一トンネル絶縁膜１０２、第二半絶縁性半導体膜２０８および第二トンネル絶縁膜２０７は、多重トンネル構造体２１０を構成する。なお、第二トンネル絶縁膜２０７の上には、窒素を含む高融点金属とは異なる材料でゲート電極を形成してもよい。また、実施形態１で説明したようなゲート電極を形成してもよいし、多重トンネル構造体２１０と同様の構成の構造体をさらに形成してもよい。
【００４３】
このように本実施形態では、Ｓｉからなる第一半絶縁性半導体膜１０３の表面がひとたび窒化シリコンからなる第二トンネル絶縁膜２０７によって被覆されれば、その後に５９０℃を越えるような高温の熱処理を行っても、Ｓｉの熱凝集を防止できる。したがって、高品質で膜厚ばらつきの少ない積層構造を形成することができる。
【００４４】
また、第一半絶縁性半導体膜１０３の上部を窒化して第二トンネル絶縁膜２０７を形成することにより、２つの膜を積層する場合と比較して、工程数を少なくすることができる。また、第一半絶縁性半導体膜１０３を窒化するために、既存の高温プロセスで発生する熱を利用しているため、工程数を増加させることなく窒化を行うことができる。
【００４５】
なお、Ｓｉからなる第一半絶縁性半導体膜１０３の表面に自然酸化膜が形成されている場合には、この上に窒化タングステンからなる第一導電性膜２０４を堆積して、上述した熱処理を行うと、窒化シリコンの代わりに、自然酸化膜の酸素を含む窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）からなる第二トンネル絶縁膜２０７が形成される。
【００４６】
また、実施形態１および２においては、第一導電性膜２０４として窒化タングステンを用いたが、これに代えて、窒化モリブデン、窒化チタン、窒化タンタル等の他の高融点金属窒化物を用いてもよい。また、第一導電性膜２０４として必ずしも窒化物を用いる必要はなく、高融点金属の中に、高融点金属と結合していない状態の窒素が含まれるものを用いてもよい。
【００４７】
また、厚さについても、実施形態１および２で用いた１０ｎｍ程度のものを５ｎｍ程度と小さくする、あるいは１５ｎｍ程度と大きくしてもよい。これによって第一導電性膜２０４中に含まれる窒素の総量を調整できるので、熱処理条件を同一に保てば、熱処理後に形成される窒化シリコンからなる第二トンネル絶縁膜２０７の膜厚を第一導電性膜２０４の膜厚によってコントロールすることができる。
【００４８】
また、実施形態１および２においては、第一トンネル絶縁膜１０２と第一半絶縁性半導体膜１０３とに用いる材料の組み合わせとしてＳｉＯ2とＳｉとを用いたが、例えば、窒素を含むシリコン酸化膜（ＳｉＯxＮy）とＳｉ、ＳｉＯ2とＳｉＣまたはＳｉ3Ｎ4とＳｉなどの組み合わせを用いてもよい。
【００４９】
さらに、第一導電性膜２０４と第三導電性膜２０５との材料の組み合わせとして窒化タングステンとタングステンとを用いたが、例えば窒化チタンとタングステンまたは窒化タンタルとタングステンなど、それぞれ異なる高融点金属を含む組み合わせを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、高品質で膜厚ばらつきの少ない多重トンネル構造を形成することができる点で、産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態１の積層構造の製造方法を示す工程断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、実施形態１の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、実施形態２の積層構造の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  半導体基板
１０２  第一トンネル絶縁膜
１０３  第一半絶縁性半導体膜
１０５  半導体膜
１０６  絶縁膜
１０７  多結晶Ｓｉ膜
２０４  第一導電性膜
２０５  第三導電性膜
２０６  第二導電性膜
２０７  第二トンネル絶縁膜
２０８  第二半絶縁性半導体膜
【図１】
2009111227.tif 000003
【図２】
2009111227.tif 000004
【図３】
2009111227.tif 000005
【図４】
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