JP2000036593A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2000036593A
JP2000036593A JP10202591A JP20259198A JP2000036593A JP 2000036593 A JP2000036593 A JP 2000036593A JP 10202591 A JP10202591 A JP 10202591A JP 20259198 A JP20259198 A JP 20259198A JP 2000036593 A JP2000036593 A JP 2000036593A
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JP
Japan
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layer
gate electrode
channel mosfet
metal
thin film
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JP10202591A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumio Otake
文雄 大竹
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent dopants from being mutually diffused via a metal silicide layer, and to prevent the characteristics of a transistor from being deteriorated by inserting a compound thin film being formed of a metal thin film and a foundation, lower-layer electrode layer between the gate electrode layer of a barrier metal layer and a lower-layer gate electrode layer of a side near a semiconductor substrate. SOLUTION: A gate electrode and a side wall 12 are used as a mask in addition to a resist film for covering an n-channel MOSFET, and As is injected to the n channel MOSFET. Boron is injected to a p-channel MOSFET, and a source region 13S and a drain region 13D with a high concentration of impurity in LDD structure in the n-channel MOSFET are formed. A source region 14S with a high concentration of impurity in LDD structure in the p-channel MOSFET and a drain region 14D with a high concentration of impurity in LDD structure are formed. A Ti thin film of the compound of metal with a high melt point and a four-group element on polysilicon gate electrodes 6 and 7 in the n and p-channel MOSFETs turns to a Ti silicide thin film 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電極を低抵抗化す
ることができる構成にして超高速動作が可能であるよう
にした半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device capable of operating at a very high speed by employing a structure capable of reducing the resistance of an electrode.

【0002】半導体装置に於いては、現在も高集積化、
高密度化を指向しているので、素子を更に小型化する為
の努力が払われているのであるが、素子を小型化した場
合、常に問題となるのが電極の高抵抗化であって、これ
を解決しないと半導体装置の動作速度が低下してしまう
ので、本発明では、この問題を解消する一手段を開示す
る。
2. Description of the Related Art In semiconductor devices, high integration has been achieved even now.
Because of the trend toward higher densities, efforts are being made to further reduce the size of the device, but when the size of the device is reduced, the problem always arises is the increase in the resistance of the electrodes. If this is not solved, the operating speed of the semiconductor device will decrease, so the present invention discloses one means for solving this problem.

【0003】[0003]

【従来の技術】一般に、MOSFET(metal o
xide semiconductor field
effect transistor)に於けるポリメ
タル電極は、ポリシリコン/バリヤ・メタル/純メタ
ル、の構成を採っている。
2. Description of the Related Art Generally, a MOSFET (metal oxide) is used.
xide semiconductor field
The polymetal electrode in the effect transistor has a configuration of polysilicon / barrier metal / pure metal.

【0004】この構成では、最表面に在る純メタル層に
依ってシート抵抗を低く維持し、そして、TiNやWN
などからなるバリヤ・メタル層はポリシリコン層と純メ
タル層とが反応することを防いでいる。
In this configuration, the sheet resistance is kept low by the pure metal layer on the outermost surface, and TiN or WN
The barrier metal layer made of such as prevents the polysilicon layer and the pure metal layer from reacting.

【0005】仮に、ポリシリコン層と純メタル層とが反
応してシリサイド化した場合、抵抗値が大きくなること
は勿論のこと、後の熱処理工程でゲート・ドーパントが
シリサイド層を介して移動してトランジスタ特性が劣化
する。
If the polysilicon layer and the pure metal layer react with each other to form silicide, not only the resistance value increases, but also the gate dopant moves through the silicide layer in a later heat treatment step. The transistor characteristics deteriorate.

【0006】図9はゲート・ドーパントの移動を説明す
るモデルであるCMOS(complementary
metal oxide semiconducto
r)を表す要部切断側面図であり、(A)はチャネル長
方向に沿った要部切断側面、そして、(B)はチャネル
の略中央でチャネル幅方向に沿った要部切断側面であ
る。
FIG. 9 shows a CMOS (complementary) model which is a model for explaining the movement of a gate dopant.
metal oxide semiconductor
2A is a cutaway side view of a main part showing r), FIG. 2A is a cutaway side view of a main part along a channel length direction, and FIG. .

【0007】図に於いて、1はp型シリコン基板、2は
p型ウエル、3はn型ウエル、4はSTI(shall
ow trench isolation)で形成され
た素子間分離絶縁膜、5はゲート絶縁膜、6はnチャネ
ルMOSFETに於けるn型ポリシリコン・ゲート電極
層、7はpチャネルMOSFETに於けるp型ポリシリ
コン・ゲート電極層、8はタングステン・シリサイド
(WSi2 )ゲート電極層、9SはnチャネルMOSF
ETに於けるLDD構造の低不純物濃度ソース領域、9
DはnチャネルMOSFETに於けるLDD構造の低不
純物濃度ドレイン領域、11SはpチャネルMOSFE
Tに於けるLDD構造の低不純物濃度ソース領域、11
DはpチャネルMOSFETに於けるLDD構造の低不
純物濃度ドレイン領域、12はサイド・ウォール、13
SはnチャネルMOSFETに於けるLDD構造の高不
純物濃度ソース領域、13DはnチャネルMOSFET
に於けるLDD構造の高不純物濃度ドレイン領域、14
SはpチャネルMOSFETに於けるLDD構造の高不
純物濃度ソース領域、14DはpチャネルMOSFET
に於けるLDD構造の高不純物濃度ドレイン領域をそれ
ぞれ示している。
In the figure, 1 is a p-type silicon substrate, 2 is a p-type well, 3 is an n-type well, 4 is an STI (shall)
An element isolation insulating film formed by ow trench isolation, 5 is a gate insulating film, 6 is an n-type polysilicon gate electrode layer in an n-channel MOSFET, 7 is a p-type polysilicon gate electrode in a p-channel MOSFET. The gate electrode layer, 8 is a tungsten silicide (WSi 2 ) gate electrode layer, and 9S is an n-channel MOSF
Low impurity concentration source region of LDD structure in ET, 9
D is a low impurity concentration drain region having an LDD structure in an n-channel MOSFET, and 11S is a p-channel MOSFET.
Low impurity concentration source region of LDD structure at T, 11
D is a low impurity concentration drain region having an LDD structure in a p-channel MOSFET, 12 is a side wall, 13
S is a high impurity concentration source region having an LDD structure in an n-channel MOSFET, and 13D is an n-channel MOSFET.
High impurity concentration drain region of LDD structure in
S is a high impurity concentration source region having an LDD structure in a p-channel MOSFET, and 14D is a p-channel MOSFET.
2 shows a high impurity concentration drain region having an LDD structure in FIG.

【0008】また、nチャネルMOSFETに於けるポ
リシリコン・ゲート電極層6及びタングステン・シリサ
イド・ゲート電極層8とでnチャネルMOSFETに於
けるゲート電極GNが構成され、pチャネルMOSFE
Tに於けるポリシリコン・ゲート電極層7及びタングス
テン・シリサイド・ゲート電極層8とでpチャネルMO
SFETに於けるゲート電極GPが構成されている。
The gate electrode GN in the n-channel MOSFET is constituted by the polysilicon gate electrode layer 6 and the tungsten silicide gate electrode layer 8 in the n-channel MOSFET.
The p-channel MO with the polysilicon gate electrode layer 7 and the tungsten silicide gate electrode layer 8 at T
A gate electrode GP in the SFET is formed.

【0009】一般に知られているように、ポリシリコン
層上に純メタル層が直接積層成長された場合、熱処理工
程に於いて、両者が反応してメタル・シリサイド層が生
成される。
As is generally known, when a pure metal layer is directly grown on a polysilicon layer, the two react in a heat treatment step to form a metal silicide layer.

【0010】図9に見られるタングステン・シリサイド
・ゲート電極層8は、ポリシリコン・ゲート電極層6及
び7を構成するポリシリコン層とタングステン層とが反
応して生成されたものであるが、良く知られているよう
に、CVD法或いはスパッタリング法に依って直接タン
グステン・シリサイド膜を成膜することも行なわれてい
る。
The tungsten silicide gate electrode layer 8 shown in FIG. 9 is formed by a reaction between the polysilicon layers constituting the polysilicon gate electrode layers 6 and 7 and the tungsten layer. As is known, a tungsten silicide film is directly formed by a CVD method or a sputtering method.

【0011】一般に、ドーパントは、温度が上昇した状
態に於いて、タングステン・シリサイド中を容易に移動
するので、図示されているように、ドーパント源、即
ち、nチャネルMOSFETに於けるポリシリコン・ゲ
ート電極層6及びpチャネルMOSFETに於けるポリ
シリコン・ゲート電極層7とが近接している場合、それ
ぞれのドーパントはタングステン・シリサイド・ゲート
電極層8を介して容易に移動する。
In general, as dopants move easily through the tungsten silicide at elevated temperatures, as shown, the dopant source, ie, the polysilicon gate in an n-channel MOSFET, is shown. When the electrode layer 6 and the polysilicon gate electrode layer 7 in the p-channel MOSFET are close to each other, the respective dopants easily move through the tungsten silicide gate electrode layer 8.

【0012】図10は図9の(B)を拡大して表した要
部切断側面図であり、図9に於いて用いた記号と同記号
は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする
FIG. 10 is an enlarged cutaway side view of the essential part of FIG. 9B, and the same symbols as those used in FIG. 9 represent the same parts or have the same meanings. Do

【0013】半導体装置の製造工程に於いて、ゲートを
形成した後、加熱を必要とする工程が存在することは不
可避であり、その際、nチャネルMOSFETに於ける
n型ポリシリコン・ゲート電極層6に含有されている燐
(P)はタングステン・シリサイド・ゲート電極層8を
介してpチャネルMOSFETに於けるp型ポリシリコ
ン・ゲート電極層7へ容易に移動し、逆に、pチャネル
MOSFETに於けるポリシリコン・ゲート電極層7に
含有されている硼素(B)はタングステン・シリサイド
・ゲート電極層8を介してnチャネルMOSFETに於
けるポリシリコン・ゲート電極層6へ容易に移動するこ
とになり、従って、CMOSの特性は劣化してしまう。
In the manufacturing process of the semiconductor device, it is unavoidable that there is a step that requires heating after forming the gate. At this time, an n-type polysilicon gate electrode layer in the n-channel MOSFET is required. The phosphorus (P) contained in 6 easily moves to the p-type polysilicon gate electrode layer 7 in the p-channel MOSFET via the tungsten silicide gate electrode layer 8, and conversely, to the p-channel MOSFET. The boron (B) contained in the polysilicon gate electrode layer 7 easily moves through the tungsten silicide gate electrode layer 8 to the polysilicon gate electrode layer 6 in the n-channel MOSFET. Therefore, the characteristics of the CMOS deteriorate.

【0014】このような問題を解消する為、従来の技術
では、ポリシリコン層と純メタル層との間にTiNなど
のバリヤ・メタル層を介在させてメタル・シリサイドの
生成を抑止しているのである。
In order to solve such a problem, in the prior art, a barrier metal layer such as TiN is interposed between the polysilicon layer and the pure metal layer to suppress the generation of metal silicide. is there.

【0015】ところが、そのような構成にした場合、ポ
リシリコン層とバリヤ・メタル層とのコンタクト抵抗が
大きくなってしまうので、MOSFETの高速動作が阻
害されることになる。
However, in such a configuration, the contact resistance between the polysilicon layer and the barrier metal layer increases, so that the high-speed operation of the MOSFET is hindered.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ゲート電極
の構造に簡単な改変を加えることで、ゲート電極を構成
する下層のゲート電極層とバリヤ・メタル層とのコンタ
クト抵抗を充分に低く維持できるように、また、耐熱性
の劣化が起こらないように、更にまた、ゲート電極を構
成する金属シリサイド層を介するドーパントの相互拡散
を抑止してトランジスタ特性の劣化が起こらないように
する。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the contact resistance between the lower gate electrode layer and the barrier metal layer constituting the gate electrode is kept sufficiently low by making a simple modification to the structure of the gate electrode. In order to prevent the deterioration of the heat resistance, the interdiffusion of the dopant through the metal silicide layer forming the gate electrode is suppressed so that the transistor characteristics do not deteriorate.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、バリヤ・メタ
ル層或いはバリヤ・メタル層の働きをするゲート電極層
及び半導体基板に近い側の下層ゲート電極層の間に金属
薄膜と下地である下層ゲート電極層とで生成された化合
物薄膜を介挿させることが基本になっている。
According to the present invention, there is provided a metal thin film and an underlying lower layer between a gate electrode layer acting as a barrier metal layer or a barrier metal layer and a lower gate electrode layer on the side closer to the semiconductor substrate. Basically, a compound thin film generated by the gate electrode layer is interposed.

【0018】図1は本発明の原理を説明する為の半導体
装置を表す要部切断側面図であり、(A)はチャネル長
方向に沿った要部切断側面であり、また、(B)はチャ
ネルの略中央でチャネル幅方向に沿った要部切断側面で
あり、図9及び図10に於いて用いた記号と同記号は同
部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
FIGS. 1A and 1B are cutaway side views of a main part showing a semiconductor device for explaining the principle of the present invention. FIG. 1A is a cutaway side view of a main part along a channel length direction, and FIG. A cutaway side of the main part along the channel width direction substantially at the center of the channel. The same symbols as those used in FIGS. 9 and 10 represent the same parts or have the same meanings.

【0019】図1に見られる半導体装置が図9及び図1
0に見られる半導体装置と相違する主要点は、p型シリ
コン基板1に近い側の下層ゲート電極層、即ち、nチャ
ネルMOSFETに於けるポリシリコン・ゲート電極層
6及びpチャネルMOSFETに於けるポリシリコン・
ゲート電極層7と上層ゲート電極層であるTiNゲート
電極層81 との間に極薄のTi薄膜と下地であるポリシ
リコン・ゲート電極層6或いは7との反応で生成させた
Tiシリサイド薄膜15が介挿されているところに在
る。
FIGS. 9 and 1 show the semiconductor device shown in FIG.
The main difference from the semiconductor device shown in FIG. 2 is that the lower gate electrode layer on the side closer to the p-type silicon substrate 1, that is, the polysilicon gate electrode layer 6 in the n-channel MOSFET and the polysilicon in the p-channel MOSFET. silicon·
Ti silicide film 15 was produced by the reaction between the polysilicon gate electrode layer 6 or 7 is Ti thin film and the underlying ultrathin between the TiN gate electrode layer 8 1 is a gate electrode layer 7 and the upper gate electrode layer Is inserted.

【0020】図1に見られる半導体装置では、ゲート電
極を構成する上層ゲート電極層がバリヤ・メタル層の材
料として用いられるTiNで構成され、その上をSiN
からなるキャップ絶縁層16で覆ってあるが、若し、配
線抵抗を低減させたければ、TiNゲート電極層81
に純メタルからなるゲート電極層を積層形成して良いこ
とは勿論である。
In the semiconductor device shown in FIG. 1, the upper gate electrode layer forming the gate electrode is made of TiN used as a material for the barrier metal layer, and the upper layer is made of SiN.
It is covered with a cap insulating layer 16 made of, but Wakashi, if you want to reduce the wiring resistance, the gate electrode layer made of pure metal on the TiN gate electrode layer 8 1 may be laminated as a matter of course.

【0021】また、下層ゲート電極層の材料にはポリシ
リコンを用いているが、これはゲルマニウム、或いは、
シリコン含有化合物、ゲルマニウム含有化合物、シリコ
ン及びゲルマニウム含有化合物を用いても全く同効であ
る。
The lower gate electrode layer is made of polysilicon, which is made of germanium or
The use of a silicon-containing compound, a germanium-containing compound, or a silicon- and germanium-containing compound is completely the same.

【0022】図2はTiN/TiSi2 とポリシリコン
とのコンタクト抵抗及びTi膜厚の関係を表す線図であ
り、横軸にはTi膜厚〔nm〕を、また、縦軸にはコン
タクト抵抗値〔Ωμm2 〕をそれぞれ採ってある。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the contact resistance of TiN / TiSi 2 and polysilicon and the Ti film thickness. The horizontal axis represents the Ti film thickness [nm], and the vertical axis represents the contact resistance. Each value [Ωμm 2 ] is taken.

【0023】図に依れば、TiN層とポリシリコン層と
の間にTi薄膜を介在させた場合、従って、TiSi2
薄膜を介在させた場合、TiN層とポリシリコン層との
コンタクト抵抗が低くなっていることが看取されよう。
According to the drawing, when a Ti thin film is interposed between the TiN layer and the polysilicon layer, the TiSi 2
It can be seen that the contact resistance between the TiN layer and the polysilicon layer is low when a thin film is interposed.

【0024】図示されていないが、実験に依れば、Ti
薄膜の膜厚を0、即ち、Ti薄膜を介在させなかった場
合には、コンタクト抵抗は非常に大きくなって、オーミ
ック・コンタクトを生成させることもできなかった。
Although not shown, according to experiments, Ti
When the thickness of the thin film was 0, that is, when the Ti thin film was not interposed, the contact resistance became extremely large, and no ohmic contact could be produced.

【0025】図3はTiN/TiSi2 とポリシリコン
との界面に於ける燐濃度及びTi膜厚の関係を表す線図
であり、横軸にはTi膜厚〔nm〕を、また、縦軸には
燐濃度〔cm-3〕をそれぞれ採ってある。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the phosphorus concentration and the Ti film thickness at the interface between TiN / TiSi 2 and polysilicon, with the horizontal axis representing the Ti film thickness [nm] and the vertical axis representing the Ti film thickness [nm]. Indicates the phosphorus concentration [cm -3 ].

【0026】図3は図2の関係、即ち、Ti膜が薄い方
がコンタクト抵抗が小さいことの理由を説明する為の図
であり、Ti膜の膜厚が厚くなるとTiN/TiSi2
とポリシリコンとの界面に於ける燐濃度は低下すること
が看取される。尚、ここに示した燐濃度はSIMS(s
econdary ion mass spectro
scopy)分析に依って得られたものである。
[0026] Figure 3 is the relationship of FIG. 2, i.e., a diagram for better Ti film is thin will be described the reason for that the contact resistance is small, the film thickness of the Ti film is increased when the TiN / TiSi 2
It can be seen that the phosphorus concentration at the interface between silicon and polysilicon decreases. The phosphorus concentration shown here is SIMS (s
secondary ion mass spectro
(scopy) analysis.

【0027】一般に、シリコンと金属とのコンタクト抵
抗は、その界面に於けるドーパント濃度に依って大きな
影響を受け、ドーパント濃度が高くなるとコンタクト抵
抗は低くなることが知られている。
In general, it is known that the contact resistance between silicon and a metal is greatly affected by the dopant concentration at the interface, and the higher the dopant concentration, the lower the contact resistance.

【0028】本発明の場合、例えばTiN/Ti/ポリ
シリコン構造を作成し、その後、温度1000〔℃〕、
時間10〔秒〕としてN2 中でのRTA(rapid
thermal anneal)処理を行なっている
為、この熱に依ってTiとポリシリコンが反応してTi
Si2 となり、且つ、ポリシリコン中の燐はTiSi2
に吸われるので、界面に於ける燐濃度は低下するのであ
るが、TiSi2 が薄いことから、その低下の度合いは
少なく、従って、コンタクト抵抗が高くなることもな
い。
In the case of the present invention, for example, a TiN / Ti / polysilicon structure is formed, and thereafter, a temperature of 1000 [° C.]
RTA (rapid) in N 2 as time 10 [seconds]
Since thermal annealing is performed, Ti and polysilicon react by this heat, and Ti
Si 2 and the phosphorus in the polysilicon is TiSi 2
Although the concentration of phosphorus at the interface is reduced due to the absorption of Ti, the degree of the decrease is small because the TiSi 2 is thin, so that the contact resistance does not increase.

【0029】尚、通常の配線用の例えばAlなどの金属
をソース領域、ドレイン領域、ゲートなどとコンタクト
させる場合にも、Ti/TiN/Alなる構造にする
が、金属を形成した後の熱処理温度が450〔℃〕〜5
00〔℃〕以下の低温であることから、ドーパントの移
動は起こらず、コンタクト抵抗が低下するようなことは
起こらない。
When a metal such as Al for normal wiring is brought into contact with a source region, a drain region, a gate and the like, a structure of Ti / TiN / Al is used. Is 450 [℃] -5
Since the temperature is as low as 00 [° C.] or less, the dopant does not move, and the contact resistance does not decrease.

【0030】図2及び図3に見られるデータからする
と、本発明に依る半導体装置に於いては、ゲート電極中
に介挿する高融点金属膜であるTi膜の厚さは10〔n
m〕以下にすると好ましいことが理解されよう。尚、T
i膜を用いた場合、TiSi2膜はTi膜の2.2倍程
度になる。
According to the data shown in FIGS. 2 and 3, in the semiconductor device according to the present invention, the thickness of the Ti film, which is a refractory metal film interposed in the gate electrode, is 10 [n].
m] It will be understood that the following is preferable. Note that T
When an i film is used, the TiSi 2 film is about 2.2 times the Ti film.

【0031】図4は逆導電型ドーパントに依るnチャネ
ルMOSFETの特性変動を説明する為の線図であり、
横軸には逆導電型拡散源からの距離〔μm〕を、そし
て、縦軸にはしきい値シフト〔mV〕をそれぞれ採って
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining the characteristic fluctuation of the n-channel MOSFET due to the opposite conductivity type dopant.
The horizontal axis represents the distance [μm] from the opposite conductivity type diffusion source, and the vertical axis represents the threshold shift [mV].

【0032】図示のデータは、付図に見られるパターン
の試料を用いてゲート・ドーパントの横方向の拡散を調
べて得たものであり、図中、Sはソース領域、Dはドレ
イン領域、Gはゲート、PR は燐注入領域、BR は硼素
注入領域、Lは逆導電型拡散源からの距離(パラメー
タ)であり、また、Lgはゲート長、Wgはゲート幅を
それぞれ示している。尚、この場合、ゲート・ドーパン
トの拡散の様子を調べることが目的であるので、ゲート
幅Wgは小さい方が拡散の様子を調べ易く、そして、ゲ
ート長Lgは、ある程度大きい方がプロセスのばらつき
に依るしきい値の変動を抑えるのには好ましい。
The data shown is obtained by examining the lateral diffusion of the gate dopant using a sample having the pattern shown in the attached drawings. In the figure, S is a source region, D is a drain region, and G is The gate, P R is a phosphorus implantation region, B R is a boron implantation region, L is a distance (parameter) from the opposite conductivity type diffusion source, Lg is a gate length, and Wg is a gate width. In this case, since the purpose is to check the state of diffusion of the gate / dopant, the smaller the gate width Wg is, the easier it is to check the state of diffusion. It is preferable to suppress the fluctuation of the threshold value due to the above.

【0033】図に見られるように、燐注入領域PR に逆
導電型のドーパントである硼素を注入した領域BR を隣
接させ、その間の距離Lを変え、温度1000〔℃〕、
時間10〔秒〕、N2 中のRTAに依る熱処理を行なう
ことに依り、ゲート中のドーパントが移動してFETの
しきい値電圧が変化する様子を観察している。
[0033] As seen in the figure, are adjacent phosphorus implanted region P R in the region were injected boron is opposite conductivity type dopant B R, varying the distance therebetween L, temperature of 1000 [℃],
By performing a heat treatment by RTA in N 2 for a time of 10 [seconds], it is observed that the dopant in the gate moves and the threshold voltage of the FET changes.

【0034】この結果、ゲート電極がポリシリコンのみ
で構成された通常の構造のものと同様、硼素注入領域B
R からの距離が0.4〔μm〕に近付いても、しきい値
電圧は変動しないことが判り、従って、本発明に依る半
導体装置の実用化には何らの問題もない。
As a result, as in the case of the normal structure in which the gate electrode is made of only polysilicon, the boron implanted region B
It can be seen that the threshold voltage does not fluctuate even when the distance from R approaches 0.4 [μm]. Therefore, there is no problem in putting the semiconductor device according to the present invention to practical use.

【0035】ポリシリコン層上にタングステン・シリサ
イド層を積層した構造のゲート電極を用い、図4につい
て説明した実験を行なうと、しきい値電圧は大きく変動
することが確認されている。
When the experiment described with reference to FIG. 4 is performed using a gate electrode having a structure in which a tungsten silicide layer is stacked on a polysilicon layer, it has been confirmed that the threshold voltage greatly varies.

【0036】図5は、図4がnチャネルMOSFETに
関するデータであったのに対し、pチャネルMOSFE
Tに関するデータであって、逆導電型拡散源のドーパン
トが硼素から燐に変わったこと以外、同様な結果が得ら
れていて、pチャネルMOSFETの場合であってもド
ーパントの横方向移動については問題がないことを示
し、図4及び図5の結果からすると特性良好なCMOS
を構成できることが理解されよう。
FIG. 5 shows data for the p-channel MOSFET, while FIG. 4 shows the data for the n-channel MOSFET.
This is data on T. Similar results were obtained except that the dopant of the reverse conductivity type diffusion source was changed from boron to phosphorus. Even in the case of a p-channel MOSFET, there was a problem with the lateral movement of the dopant. 4 and FIG. 5 show that there is no good CMOS
It can be appreciated that

【0037】図4及び図5に見られる効果が得られるの
は、ドーパントが移動し易いとされている金属シリサイ
ド層が、本発明の場合、前記したように極めて薄い膜に
してある為、ドーパントの移動が起こり難いからであ
る。
The effect shown in FIGS. 4 and 5 is obtained because the metal silicide layer, which is considered to be easy for the dopant to move, is an extremely thin film in the present invention as described above. This is because it is difficult for the movement to occur.

【0038】前記したところから、本発明に依る半導体
装置に於いては、(1)半導体基板(例えばp型シリコ
ン基板1)側からシリコン層(例えばポリシリコン・ゲ
ート電極層6並びに7など)及び高融点金属と4族元素
との化合物薄膜(例えばTiシリサイド層15)及びシ
リコンと反応しない金属層(例えばTiNからなるゲー
ト電極層81 )が順に積層されてなるゲート電極を備え
てなることを特徴とするか、又は、
As described above, in the semiconductor device according to the present invention, (1) a silicon layer (for example, polysilicon gate electrode layers 6 and 7 and the like) and a semiconductor substrate (for example, p-type silicon substrate 1) side It is necessary to provide a gate electrode in which a compound thin film of a refractory metal and a Group 4 element (for example, a Ti silicide layer 15) and a metal layer that does not react with silicon (for example, a gate electrode layer 8 1 made of TiN) are sequentially stacked. Features, or

【0039】(2)半導体基板側からゲルマニウム層及
び高融点金属と4族元素との化合物薄膜及びゲルマニウ
ムと反応しない金属層が順に積層されてなるゲート電極
を備えてなることを特徴とするか、又は、
(2) A gate electrode comprising a germanium layer, a compound thin film of a refractory metal and a Group 4 element, and a metal layer which does not react with germanium are sequentially stacked from the semiconductor substrate side. Or

【0040】(3)半導体基板側からシリコン含有化合
物層及び高融点金属と4族元素との化合物薄膜及びシリ
コン含有化合物層と反応しない金属層が順に積層されて
なるゲート電極を備えてなることを特徴とするか、又
は、
(3) A semiconductor device comprising a gate electrode in which a silicon-containing compound layer, a compound thin film of a refractory metal and a Group 4 element, and a metal layer that does not react with the silicon-containing compound layer are sequentially stacked. Features, or

【0041】(4)半導体基板側からゲルマニウム含有
化合物層及び高融点金属と4族元素との化合物薄膜及び
ゲルマニウム含有化合物層と反応しない金属層が順に積
層されてなるゲート電極を備えてなることを特徴とする
か、又は、
(4) A gate electrode comprising a germanium-containing compound layer, a compound thin film of a refractory metal and a Group 4 element, and a metal layer which does not react with the germanium-containing compound layer are sequentially provided from the semiconductor substrate side. Features, or

【0042】(5)半導体基板側からシリコンとゲルマ
ニウムとを含有する化合物層及び高融点金属と4族元素
との化合物薄膜及びシリコンとゲルマニウムとを含有す
る化合物層と反応しない金属層が順に積層されてなるゲ
ート電極を備えてなることを特徴とするか、又は、
(5) From the semiconductor substrate side, a compound layer containing silicon and germanium, a compound thin film of a refractory metal and a Group 4 element, and a metal layer not reacting with the compound layer containing silicon and germanium are sequentially laminated. Characterized by comprising a gate electrode comprising:

【0043】(6)前記(1)乃至(5)の何れか1に
於いて、金属層が金属の窒素化合物(例えばTiNから
なるゲート電極層81 )からなることを特徴とするか、
又は、
[0043] (6) the (1) to (5) In any one of, or a metal layer is characterized by comprising a nitrogen compound of a metal (e.g., a gate electrode layer 8 1 consisting of TiN),
Or

【0044】(7)前記(1)乃至(6)の何れか1に
於いて、高融点金属と4族元素との化合物薄膜の厚さが
20〔nm〕以下であることを特徴とするか、又は、
(7) In any one of the above (1) to (6), the thickness of the compound thin film of the refractory metal and the Group 4 element is not more than 20 [nm]. Or

【0045】(8)前記(1)乃至(7)の何れか1に
於いて、金属層上に更に積層形成された純金属層を備え
てなることを特徴とする。
(8) The method according to any one of (1) to (7), further comprising a pure metal layer further formed on the metal layer.

【0046】前記手段を採ることに依り、上層のゲート
電極材料と反応し易い材料である下層のゲート電極層及
びその反応を抑止するバリヤ・メタル層とのコンタクト
抵抗を充分に低く維持でき、また、耐熱性の劣化が起こ
ることもなく、更にまた、ドーパントの相互拡散に起因
するトランジスタ特性の劣化も起こらないから、超高速
動作するトランジスタを含む集積回路装置を実現させる
ことができる。
By adopting the above means, the contact resistance between the lower gate electrode layer, which is a material which easily reacts with the upper gate electrode material, and the barrier metal layer for suppressing the reaction can be kept sufficiently low. In addition, since the heat resistance does not deteriorate and the transistor characteristics do not deteriorate due to the interdiffusion of the dopant, an integrated circuit device including a transistor which operates at a very high speed can be realized.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】図6乃至図8及び図1は本発明の
半導体装置を製造する工程を説明する為の工程要所に於
ける半導体装置を表す要部説明図であり、(A)はチャ
ネル長方向に沿った要部切断側面であり、また、(B)
はチャネルの略中央でチャネル幅方向に沿った要部切断
側面であり、図1、図9、図10に於いて用いた記号と
同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとす
る。
FIG. 6 to FIG. 8 and FIG. 1 are main part explanatory views showing a semiconductor device in a process step for explaining a process of manufacturing a semiconductor device of the present invention. Is a cut-away side of the main part along the channel length direction, and (B)
Is a cutaway side of the main part along the channel width direction at the substantially center of the channel, and the same symbols as those used in FIGS. 1, 9 and 10 represent the same parts or have the same meanings. .

【0048】図6(A)参照 6−(1) 通常の技法を適用することに依り、面指数が(100)
であるp型シリコン基板1にp型ウエル2、n型ウエル
3を形成する。尚、ここでは、p型不純物として例えば
硼素を、また、n型不純物として例えば燐を用いた。
6 (A) 6- (1) By applying a normal technique, the surface index is (100)
A p-type well 2 and an n-type well 3 are formed on a p-type silicon substrate 1 as shown in FIG. Here, for example, boron was used as the p-type impurity, and phosphorus was used as the n-type impurity.

【0049】6−(2) STI法を適用することに依り、SiO2 からなる素子
間分離絶縁領域4を形成する。
6- (2) An element isolation insulating region 4 made of SiO 2 is formed by applying the STI method.

【0050】6−(3) 熱酸化法を適用することに依り、厚さが4〔nm〕のS
iO2 からなるゲート絶縁膜5を形成する。
6- (3) By applying the thermal oxidation method, S
A gate insulating film 5 made of iO 2 is formed.

【0051】6−(4) CVD(chemical vapor deposi
tion)法を適用することに依り、厚さが100〔n
m〕のポリシリコン層を形成する。
6- (4) CVD (Chemical Vapor Deposition)
The thickness is 100 [n] by applying the method.
m] of the polysilicon layer.

【0052】6−(5) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、
イオン注入法を適用することに依り、ポリシリコン層の
nチャネルMOSFET部分には燐を、同じくpチャネ
ルMOSFET部分には硼素をそれぞれ注入する。
6- (5) Resist process in lithography technology, and
By applying the ion implantation method, phosphorus is implanted into the n-channel MOSFET portion and boron is implanted into the p-channel MOSFET portion of the polysilicon layer.

【0053】6−(6) スパッタリング法を適用することに依り、厚さが5〔n
m〕のTi薄膜を形成する。
6- (6) The thickness is 5 [n] by applying the sputtering method.
m] is formed.

【0054】6−(7) スパッタリング法を適用することに依り、厚さが65
〔nm〕のTiN層を形成する。
6- (7) The thickness of 65 is obtained by applying the sputtering method.
A [nm] TiN layer is formed.

【0055】6−(8) CVD法を適用することに依り、厚さが40〔nm〕の
窒化シリコン層を形成する。
6- (8) A silicon nitride layer having a thickness of 40 [nm] is formed by applying the CVD method.

【0056】図7参照 7−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、
エッチング・ガスをCHF3 +CF4 +Ar(SiN
用)、BCl3 +Cl2 (TiN用及びTi用)、HB
r+O2 +Cl2 (ポリシリコン用)とするドライ・エ
ッチング法を適用することに依り、工程6−(4)乃至
6−(8)で形成したポリシリコン層、Ti薄膜、Ti
N層、SiN層をゲート・パターンにエッチングし、n
チャネルMOSFETに於けるポリシリコン・ゲート電
極層6、pチャネルMOSFETに於けるポリシリコン
・ゲート電極層7の形成、Ti薄膜のゲート・パターン
化、TiNからなるゲート電極層81 の形成、SiNか
らなるキャップ絶縁層16を形成する。
7- (1) Resist process in lithography technology and
The etching gas is CHF 3 + CF 4 + Ar (SiN
BCl 3 + Cl 2 (for TiN and Ti), HB
By applying a dry etching method of r + O 2 + Cl 2 (for polysilicon), the polysilicon layer, Ti thin film, Ti thin film formed in steps 6- (4) to 6- (8)
The N layer and the SiN layer are etched into a gate pattern, and n
Formation in the channel MOSFET polysilicon gate electrode layer 6, p in the channel MOSFET polysilicon gate electrode layer 7, a gate pattern of Ti film, the formation of the gate electrode layer 8 1 consisting of TiN, from SiN The cap insulating layer 16 is formed.

【0057】図8参照 8−(1) 工程7−(1)で用いたレジスト膜を剥離してから、n
チャネルMOSFETを覆うレジスト膜、或いは、pチ
ャネルMOSFETを覆うレジスト膜に加えて、ゲート
電極をマスクとし、nチャネルMOSFETにはAsの
注入を、また、pチャネルMOSFETには硼素の注入
をそれぞれ行なって、nチャネルMOSFETに於ける
LDD構造の低不純物濃度ソース領域9S、nチャネル
MOSFETに於けるLDD構造の低不純物濃度ドレイ
ン領域9D、pチャネルMOSFETに於けるLDD構
造の低不純物濃度ソース領域11S、pチャネルMOS
FETに於けるLDD構造の低不純物濃度ドレイン領域
11Dを形成する。
8- (1) After removing the resist film used in step 7- (1), n
In addition to the resist film covering the channel MOSFET or the resist film covering the p-channel MOSFET, using the gate electrode as a mask, As is implanted into the n-channel MOSFET, and boron is implanted into the p-channel MOSFET. , A low impurity concentration source region 9S having an LDD structure in an n-channel MOSFET, a low impurity concentration drain region 9D having an LDD structure in an n-channel MOSFET, and a low impurity concentration source region 11S, p having an LDD structure in a p-channel MOSFET. Channel MOS
A low impurity concentration drain region 11D having an LDD structure in the FET is formed.

【0058】8−(2) CVD法を適用することに依り、厚さが40〔nm〕の
窒化シリコン層を形成する。
8- (2) A silicon nitride layer having a thickness of 40 [nm] is formed by applying the CVD method.

【0059】8−(3) エッチング・ガスをCHF3 +CF4 +Arとするドラ
イ・エッチング法を適用することに依り、工程8−
(2)で形成した窒化シリコン層の異方性エッチングを
行なってサイド・ウォール12を形成する。
8- (3) By applying a dry etching method in which the etching gas is CHF 3 + CF 4 + Ar, the step 8-
The side wall 12 is formed by performing anisotropic etching of the silicon nitride layer formed in (2).

【0060】図1参照 1−(1) nチャネルMOSFETを覆うレジスト膜、或いは、p
チャネルMOSFETを覆うレジスト膜に加えて、ゲー
ト電極及びサイド・ウォール12をマスクとし、nチャ
ネルMOSFETにはAsの注入を、また、pチャネル
MOSFETには硼素の注入をそれぞれ行なって、nチ
ャネルMOSFETに於けるLDD構造の高不純物濃度
ソース領域13S、nチャネルMOSFETに於けるL
DD構造の高不純物濃度ドレイン領域13D、pチャネ
ルMOSFETに於けるLDD構造の高不純物濃度ソー
ス領域14S、pチャネルMOSFETに於けるLDD
構造の高不純物濃度ドレイン領域14Dを形成する。
FIG. 1 1- (1) Resist film covering n-channel MOSFET
In addition to the resist film covering the channel MOSFET, using the gate electrode and the side wall 12 as a mask, As is implanted into the n-channel MOSFET, and boron is implanted into the p-channel MOSFET. High impurity concentration source region 13S having an LDD structure, and L in an n-channel MOSFET.
High impurity concentration drain region 13D having a DD structure, high impurity concentration source region 14S having an LDD structure in a p-channel MOSFET, LDD having a p-channel MOSFET
A high impurity concentration drain region 14D having a structure is formed.

【0061】1−(2) RTA法を適用することに依り、温度を1000
〔℃〕、時間を10〔秒〕としてドーパントの活性化熱
処理を行なう。尚、この際、nチャネルMOSFETに
於けるポリシリコン・ゲート電極6上及びpチャネルM
OSFETに於けるポリシリコン・ゲート電極7上に在
るTi薄膜はTiシリサイド薄膜15に変化する。
1- (2) By applying the RTA method, the temperature is set to 1000
Heat treatment for activating the dopant is performed at [° C.] for a time of 10 [seconds]. At this time, on the polysilicon gate electrode 6 in the n-channel MOSFET and on the p-channel M
The Ti thin film on the polysilicon gate electrode 7 in the OSFET changes to a Ti silicide thin film 15.

【0062】本発明に於いては、前記説明した実施の形
態に限られず、他に多くの改変を実現することができ
る。
In the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and many other modifications can be realized.

【0063】前記実施の形態では、ゲート電極に於ける
上層の金属層材料にTiNを用いたが、これは、例えば
タングステンの窒素化合物、モリブデンの窒素化合物、
コバルトの窒素化合物、タンタルの窒素化合物、ニッケ
ルの窒素化合物などに代替することができ、また、配線
の抵抗値を更に低くしたい場合には、前記金属の窒素化
合物からなる金属層上に適切な純金属層を積層形成して
も良い。
In the above-described embodiment, TiN is used as the upper metal layer material in the gate electrode. However, this may be, for example, a nitrogen compound of tungsten, a nitrogen compound of molybdenum,
It can be replaced with a nitrogen compound of cobalt, a nitrogen compound of tantalum, a nitrogen compound of nickel, or the like. When it is desired to further reduce the resistance value of the wiring, an appropriate pure layer is formed on the metal layer made of the metal nitrogen compound. A metal layer may be stacked.

【0064】前記実施の形態では、高融点金属と4族元
素との化合物薄膜に於ける高融点金属薄膜の材料として
チタンを用いたが、これは、例えば厚さ10〔nm〕以
下のチタンを含む金属、厚さ10〔nm〕以下のタング
ステン或いはタングステンを含む金属、厚さ10〔n
m〕以下のモリブデン或いはモリブデンを含む金属、厚
さ10〔nm〕以下のコバルト或いはコバルトを含む金
属、厚さ10〔nm〕以下のタンタル或いはタンタルを
含む金属、厚さ10〔nm〕以下のニッケル或いはニッ
ケルを含む金属などに代替することができる。
In the above embodiment, titanium is used as the material of the refractory metal thin film in the compound thin film of the refractory metal and the Group 4 element. For example, titanium having a thickness of 10 nm or less is used. Containing metal, tungsten having a thickness of 10 [nm] or less or metal containing tungsten, having a thickness of 10 [n]
m] or less molybdenum or a metal containing molybdenum, cobalt or a metal containing cobalt having a thickness of 10 nm or less, tantalum or a metal containing tantalum having a thickness of 10 nm or less, nickel having a thickness of 10 nm or less Alternatively, it can be replaced with a metal containing nickel or the like.

【0065】前記実施の形態では、ゲート電極に於ける
下層の材料にポリシリコンを用いたが、これは、例えば
ポリシリコン含有化合物、ゲルマニウム、ゲルマニウム
含有化合物、ポリシリコン及びゲルマニウム含有化合物
などに代替することができ、特に、ポリシリコン層の表
面にゲルマニウムを混入した場合、エネルギ・バンド・
ギャップが狭くなるから、コンタクト抵抗を低下させる
のに有効である。
In the above embodiment, polysilicon is used as a material of the lower layer in the gate electrode. However, this is replaced with, for example, a polysilicon-containing compound, germanium, a germanium-containing compound, polysilicon and a germanium-containing compound. Energy band, especially when germanium is mixed into the surface of the polysilicon layer.
Since the gap is narrowed, it is effective to reduce the contact resistance.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明に依る半導体装置に於いては、シ
リコン層或いはシリコン含有化合物層或いはゲルマニウ
ム層或いはゲルマニウム含有化合物層或いはシリコン及
びゲルマニウム含有化合物層、高融点金属と4族元素と
の化合物薄膜、シリコン或いはシリコン含有化合物或い
はゲルマニウム或いはゲルマニウム含有化合物と反応し
ない金属層が順に積層されてなるゲート電極を備える。
In the semiconductor device according to the present invention, a silicon layer, a silicon-containing compound layer, a germanium layer, a germanium-containing compound layer, a silicon and germanium-containing compound layer, a compound thin film of a refractory metal and a Group 4 element , A gate electrode in which metal layers that do not react with silicon, a silicon-containing compound, germanium, or a germanium-containing compound are sequentially stacked.

【0067】前記構成を採ることに依り、上層のゲート
電極材料と反応し易い材料である下層のゲート電極層及
びその反応を抑止するバリヤ・メタル層とのコンタクト
抵抗を充分に低く維持でき、また、耐熱性の劣化が起こ
ることもなく、更にまた、ドーパントの相互拡散に起因
するトランジスタ特性の劣化も起こらないから、超高速
動作するトランジスタを含む集積回路装置を実現させる
ことができる。
By adopting the above configuration, the contact resistance between the lower gate electrode layer, which is a material that easily reacts with the upper gate electrode material, and the barrier metal layer for suppressing the reaction can be kept sufficiently low. In addition, since the heat resistance does not deteriorate and the transistor characteristics do not deteriorate due to the interdiffusion of the dopant, an integrated circuit device including a transistor which operates at a very high speed can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理を説明する為の半導体装置を表す
要部切断側面図である。
FIG. 1 is a fragmentary side view showing a semiconductor device for explaining the principle of the present invention.

【図2】TiN/TiSi2 とポリシリコンとのコンタ
クト抵抗及びTi膜厚の関係を表す線図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a contact resistance between TiN / TiSi 2 and polysilicon and a Ti film thickness.

【図3】TiN/TiSi2 とポリシリコンとの界面に
於ける燐濃度及びTi膜厚の関係を表す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a phosphorus concentration and a Ti film thickness at an interface between TiN / TiSi 2 and polysilicon.

【図4】逆導電型ドーパントに依るnチャネルMOSF
ETの特性変動を説明する為の線図である。
FIG. 4 shows an n-channel MOSF using an opposite conductivity type dopant.
FIG. 3 is a diagram for explaining a characteristic change of ET.

【図5】逆導電型ドーパントに依るpチャネルMOSF
ETの特性変動を説明する為の線図である。
FIG. 5 is a diagram showing a p-channel MOSF using an opposite conductivity type dopant.
FIG. 3 is a diagram for explaining a characteristic change of ET.

【図6】本発明の半導体装置を製造する工程を説明する
為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory view of a main part of the semiconductor device in a key step for explaining a step of manufacturing the semiconductor device of the present invention.

【図7】本発明の半導体装置を製造する工程を説明する
為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory view of a main part of the semiconductor device in a key step for explaining a step of manufacturing the semiconductor device of the present invention.

【図8】本発明の半導体装置を製造する工程を説明する
為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部説明図であ
る。
FIG. 8 is an essential part explanatory view showing the semiconductor device in a process essential point for explaining a process of manufacturing the semiconductor device of the present invention;

【図9】ゲート・ドーパントの移動を説明するモデルで
あるCMOSを表す要部切断側面図である。
FIG. 9 is a fragmentary side view showing a CMOS which is a model for explaining movement of a gate dopant.

【図10】図9の(B)を拡大して表した要部切断側面
図である。
10 is an enlarged cross-sectional side view of a main part of FIG. 9 (B).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型シリコン基板 2 p型ウエル 3 n型ウエル 4 素子間分離絶縁膜 5 ゲート絶縁膜 6 nチャネルMOSFETに於けるポリシリコン・ゲ
ート電極層 7 pチャネルMOSFETに於けるポリシリコン・ゲ
ート電極層 8 タングステン・シリサイド・ゲート電極層 9S nチャネルMOSFETに於けるLDD構造の低
不純物濃度ソース領域 9D nチャネルMOSFETに於けるLDD構造の低
不純物濃度ドレイン領域 11S pチャネルMOSFETに於けるLDD構造の
低不純物濃度ソース領域 11D pチャネルMOSFETに於けるLDD構造の
低不純物濃度ドレイン領域 12 サイド・ウォール 13S nチャネルMOSFETに於けるLDD構造の
高不純物濃度ソース領域 13D nチャネルMOSFETに於けるLDD構造の
高不純物濃度ドレイン領域 14S pチャネルMOSFETに於けるLDD構造の
高不純物濃度ソース領域 14D pチャネルMOSFETに於けるLDD構造の
高不純物濃度ドレイン領域 15 Tiシリサイド薄膜 16 キャップ絶縁層
Reference Signs List 1 p-type silicon substrate 2 p-type well 3 n-type well 4 element isolation insulating film 5 gate insulating film 6 polysilicon gate electrode layer in n-channel MOSFET 7 polysilicon gate electrode layer in p-channel MOSFET 8 Tungsten silicide gate electrode layer Low impurity concentration source region of LDD structure in 9S n channel MOSFET Low impurity concentration drain region of LDD structure in 9D n channel MOSFET Low impurity concentration of LDD structure in 11S p channel MOSFET Source region 11D Low impurity concentration drain region in LDD structure in p-channel MOSFET 12 Side wall 13S High impurity concentration source region in LDD structure in n-channel MOSFET 13D LDD structure in n-channel MOSFET High impurity concentration drain region 15 Ti silicide films 16 a cap insulation layer of a high impurity concentration drain region 14S p in the LDD structure in the high impurity concentration source region 14D p-channel MOSFET in the LDD structure on the channel MOSFET

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F040 DA01 DB03 DC01 EC02 EC04 EC07 EC13 EC28 EF02 EF11 EK05 FA03 FA07 FA17 FA18 FA19 FB02 FB04 FC10 FC19 5F048 AA08 AC03 BA01 BB04 BB06 BB07 BB08 BB13 BC06 BE03 BG14 DA17 DA19 DA21 DA27 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板側からシリコン層及び高融点金
属と4族元素との化合物薄膜及びシリコンと反応しない
金属層が順に積層されてなるゲート電極を備えてなるこ
とを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device comprising: a gate electrode formed by sequentially stacking a silicon layer, a compound thin film of a refractory metal and a Group 4 element, and a metal layer that does not react with silicon from the semiconductor substrate side.
【請求項2】半導体基板側からゲルマニウム層及び高融
点金属と4族元素との化合物薄膜及びゲルマニウムと反
応しない金属層が順に積層されてなるゲート電極を備え
てなることを特徴とする半導体装置。
2. A semiconductor device comprising: a gate electrode formed by sequentially stacking a germanium layer, a compound thin film of a refractory metal and a Group 4 element, and a metal layer that does not react with germanium from the semiconductor substrate side.
【請求項3】半導体基板側からシリコン含有化合物層及
び高融点金属と4族元素との化合物薄膜及びシリコン含
有化合物層と反応しない金属層が順に積層されてなるゲ
ート電極を備えてなることを特徴とする半導体装置。
3. A gate electrode comprising a silicon-containing compound layer, a compound thin film of a refractory metal and a Group 4 element, and a metal layer which does not react with the silicon-containing compound layer, which are sequentially stacked from the semiconductor substrate side. Semiconductor device.
【請求項4】半導体基板側からゲルマニウム含有化合物
層及び高融点金属と4族元素との化合物薄膜及びゲルマ
ニウム含有化合物層と反応しない金属層が順に積層され
てなるゲート電極を備えてなることを特徴とする半導体
装置。
4. A gate electrode comprising a germanium-containing compound layer, a compound thin film of a high-melting-point metal and a Group 4 element, and a metal layer that does not react with the germanium-containing compound layer, which are sequentially stacked from the semiconductor substrate side. Semiconductor device.
【請求項5】半導体基板側からシリコンとゲルマニウム
とを含有する化合物層及び高融点金属と4族元素との化
合物薄膜及びシリコンとゲルマニウムとを含有する化合
物層と反応しない金属層が順に積層されてなるゲート電
極を備えてなることを特徴とする半導体装置。
5. A compound layer containing silicon and germanium, a compound thin film of a refractory metal and a Group 4 element, and a metal layer not reacting with a compound layer containing silicon and germanium are sequentially laminated from the semiconductor substrate side. A semiconductor device comprising a gate electrode.
【請求項6】金属層が金属の窒素化合物からなることを
特徴とする請求項1乃至5の何れか1記載の半導体装
置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal layer is made of a metal nitrogen compound.
【請求項7】高融点金属と4族元素との化合物薄膜の厚
さが20〔nm〕以下であることを特徴とする請求項1
乃至6の何れか1記載の半導体装置。
7. The method according to claim 1, wherein the thickness of the thin film of the compound of the refractory metal and the group 4 element is 20 nm or less.
7. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項8】金属層上に更に積層形成された純金属層を
備えてなることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1
記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a pure metal layer further formed on the metal layer.
13. The semiconductor device according to claim 1.
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