JP2001274384A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2001274384A
JP2001274384A JP2000087695A JP2000087695A JP2001274384A JP 2001274384 A JP2001274384 A JP 2001274384A JP 2000087695 A JP2000087695 A JP 2000087695A JP 2000087695 A JP2000087695 A JP 2000087695A JP 2001274384 A JP2001274384 A JP 2001274384A
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JP
Japan
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region
oxide film
main
electrode
gate
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JP2000087695A
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Atsushi Honjo
敦 本庄
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device with high reliability for preventing breakdown of a gate insulating film. SOLUTION: A semiconductor device includes at least a first main electrode region 3 of a second electric conductivity type located on an upper part of a main semiconductor region 2 of a first electric conductivity type, a second main electrode region 4, a channel region 5, a gate oxide film 6 located on the channel region 5, a high-permittivity gate insulating layer 7 located on the gate oxide film 6 and having a relative permitting of 10 or more, and a control electrode 8 located on the high permittivity gate insulating layer 7. The control electrode 8 has a side face 12 located substantially vertical to the main semiconductor region 2, a lower side face 11 including a central part 9 located substantially vertical to the side face 12, and a corner 10 intersecting with the side face 12 having a given upward inclination to the central part 9. The thickness of film of the gate oxide film 6 located under the corner 10 of the control electrode 8 is thicker than that of the gate oxide film 6 located under the central part 9 of the gate electrode 8.

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、半導体装置及びそ
の製造方法に係わり、特に、MIS型(金属絶縁膜半導
体構造)トランジスタ及びその製造方法に関する。さら
に特に、ダマシンゲートトランジスタにおいて、ゲート
バーズビークのある薄いゲート酸化膜を形成し、剥離せ
ずに半導体と高誘電率膜との間の緩衝膜として利用し、
ゲート端電界集中によるトランジスタの信頼性劣化を防
止する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a MIS (metal-insulating film semiconductor structure) transistor and a method of manufacturing the same. More particularly, in a damascene gate transistor, a thin gate oxide film with a gate bird's beak is formed and used as a buffer film between a semiconductor and a high dielectric constant film without peeling,
The present invention relates to a technique for preventing a transistor from deteriorating in reliability due to concentration of an electric field at a gate end.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ゲート絶縁膜が酸化膜換算で2.
0nm以下となる高性能トランジスタにおいて、ゲート
の(トンネル)リーク電流を低減するためにタンタル酸
化物(Ta)などの高誘電率ゲート絶縁膜の適用
が検討されている。ところが、一般に高誘電率ゲート絶
縁膜は熱に弱いため、これを回避するためのダマシンゲ
ートプロセスが特開平11−74508号公報などで開
示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, gate insulating films have been converted to oxide films.
In a high-performance transistor having a thickness of 0 nm or less, application of a high-dielectric-constant gate insulating film such as tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) is being studied in order to reduce a gate (tunnel) leakage current. However, since a high dielectric constant gate insulating film is generally vulnerable to heat, a damascene gate process for avoiding this is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-74508.

【0003】図5は、従来技術に係わるダマシンゲート
プロセスにより製造された高誘電率ゲート絶縁膜を有す
るトランジスタの構造を示す断面図である。図5に示す
ように、半導体基板51の上部にトレンチ型分離領域
(STI)70により分離されたp型のウェル領域52
が配置されている。ウェル領域52の上部にn型のソー
ス領域53及びn型のドレイン領域54が互いに離間し
て配置され、さらにチャネル領域55がその間に配置さ
れている。チャネル領域55の上にゲート酸化膜56、
高誘電率ゲート絶縁膜57が順次配置され、その上にゲ
ート電極58が配置されている。ゲート電極は、下面6
1及び側面62の上に配置された窒化チタン(TiN)
からなるバリアゲート電極58bと、その内部に埋め込
まれたタングステン膜58aとからなる。チャネル領域
55以外の主半導体領域52の上にダミーゲート熱酸化
膜64、酸化シリコン膜71が順次配置されている。酸
化シリコン膜71の上において、ゲート電極58の外周
に窒化シリコン膜72が配置され、その外周に第1層間
絶縁膜73が配置されている。これら(58、72、7
3)の上に第2層間絶縁膜74が配置され、その上に配
線75が配置されている。配線75はそれぞれソース領
域53、ドレイン領域54、ゲート電極58にコンタク
トされている。
FIG. 5 is a sectional view showing a structure of a transistor having a high dielectric constant gate insulating film manufactured by a damascene gate process according to the prior art. As shown in FIG. 5, a p-type well region 52 separated by a trench isolation region (STI) 70 is formed above a semiconductor substrate 51.
Is arranged. Above the well region 52, an n-type source region 53 and an n-type drain region 54 are arranged apart from each other, and a channel region 55 is arranged therebetween. A gate oxide film 56 on the channel region 55;
A high dielectric constant gate insulating film 57 is sequentially disposed, and a gate electrode 58 is disposed thereon. The gate electrode has a lower surface 6
1 and titanium nitride (TiN) disposed on side surface 62
And a tungsten film 58a embedded in the barrier gate electrode 58b. On the main semiconductor region 52 other than the channel region 55, a dummy gate thermal oxide film 64 and a silicon oxide film 71 are sequentially arranged. On the silicon oxide film 71, a silicon nitride film 72 is disposed on the outer periphery of the gate electrode 58, and a first interlayer insulating film 73 is disposed on the outer periphery thereof. These (58, 72, 7
3) A second interlayer insulating film 74 is disposed on the upper surface, and a wiring 75 is disposed thereon. The wiring 75 is in contact with the source region 53, the drain region 54, and the gate electrode 58, respectively.

【0004】図6(a)乃至図7(f)は、図5に示し
たトランジスタの製造方法を示す主要な工程断面図であ
る。まず、図6(a)に示すように、半導体基板51の
上部にSTI70により分離されたウェル領域52を形
成し、ウェル領域52の上部にダミーゲート酸化膜64
を形成する。次に、図6(b)に示すように、ゲート電
極58と同じ平面形状を有するダミーゲート電極65を
形成し、全面に酸化シリコン膜71を堆積する。ダミー
ゲート電極65及び窒化シリコン膜72の残さを用い
て、LDD構造のソース領域53、ドレイン領域54を
形成する。全面に第1層間絶縁膜73を堆積する。次
に、図6(c)に示すように、CMP(Chemical Mecha
nical Polishing:化学的機械的研磨)を行い、ダミー
ゲート電極65を表出させる。次に、図7(d)に示す
ように、ウェットエッチングによりダミーゲート電極6
5を除去し、ウェル領域52の上部にボロンを拡散して
p型のチャネル領域55を形成する。次に、図7(e)
に示すように、ウェットエッチングにより酸化シリコン
膜71及びダミーゲート酸化膜64を選択的に除去し
て、チャネル領域55を表出した溝部を形成する。次
に、図7(f)に示すように、熱酸化処理により緩衝膜
であるゲート酸化膜56をチャネル領域55上に形成
し、その上にタンタル酸化物からなる高誘電率ゲート絶
縁膜57を堆積する。TiN58bを全面に堆積し、さ
らに、タングステン膜58aを堆積する。エッチバッグ
を行い、ゲート電極58を形成する。そして、第2層間
絶縁膜74、配線75を既存の方法で形成することによ
り、図5に示すトランジスタを形成することができる。
FIGS. 6A to 7F are main process cross-sectional views showing a method of manufacturing the transistor shown in FIG. First, as shown in FIG. 6A, a well region 52 separated by STI 70 is formed on a semiconductor substrate 51, and a dummy gate oxide film 64 is formed on the well region 52.
To form Next, as shown in FIG. 6B, a dummy gate electrode 65 having the same planar shape as the gate electrode 58 is formed, and a silicon oxide film 71 is deposited on the entire surface. Using the residue of the dummy gate electrode 65 and the silicon nitride film 72, the source region 53 and the drain region 54 having the LDD structure are formed. A first interlayer insulating film 73 is deposited on the entire surface. Next, as shown in FIG.
nical Polishing: chemical mechanical polishing) to expose the dummy gate electrode 65. Next, as shown in FIG. 7D, the dummy gate electrode 6 is wet-etched.
5 is removed, and boron is diffused above the well region 52 to form a p-type channel region 55. Next, FIG.
As shown in (1), the silicon oxide film 71 and the dummy gate oxide film 64 are selectively removed by wet etching to form a trench exposing the channel region 55. Next, as shown in FIG. 7F, a gate oxide film 56 serving as a buffer film is formed on the channel region 55 by thermal oxidation, and a high dielectric constant gate insulating film 57 made of tantalum oxide is formed thereon. accumulate. TiN 58b is deposited on the entire surface, and a tungsten film 58a is further deposited. An etch bag is performed to form a gate electrode 58. Then, by forming the second interlayer insulating film 74 and the wiring 75 by an existing method, the transistor shown in FIG. 5 can be formed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図7(e)に示したよ
うに、酸化シリコン膜71及びダミーゲート酸化膜64
をウェットエッチングにより除去する際、エッチングは
等方的に進行する。このため、溝部の底においてダミー
ゲート酸化膜71と酸化シリコン膜64にはサイドエッ
チングが入り、窒化シリコン膜72の下に窪みが形成さ
れる。ダミーゲート酸化膜64と酸化シリコン膜71を
合わせた膜厚よりもゲート酸化膜56と高誘電率ゲート
絶縁膜57を合わせた膜厚の方が薄い場合、この窪みに
バリアゲート電極23が入り込み、バリアゲート電極2
3に針状突起が形成される。突起の曲率半径が小さいた
め、トランジスタ動作時において突起に電界が集中して
しまう。したがって、突起周辺のゲート酸化膜が破壊さ
れてしまい、デバイスの信頼性が低下する惧れがあっ
た。
As shown in FIG. 7E, a silicon oxide film 71 and a dummy gate oxide film 64 are provided.
Is removed by wet etching, the etching proceeds isotropically. Therefore, the dummy gate oxide film 71 and the silicon oxide film 64 are side-etched at the bottom of the groove, and a depression is formed below the silicon nitride film 72. When the combined thickness of the gate oxide film 56 and the high dielectric constant gate insulating film 57 is smaller than the combined thickness of the dummy gate oxide film 64 and the silicon oxide film 71, the barrier gate electrode 23 enters this recess, Barrier gate electrode 2
Needle-like projections are formed on 3. Since the radius of curvature of the projection is small, an electric field concentrates on the projection during the operation of the transistor. Therefore, the gate oxide film around the protrusion may be destroyed, and the reliability of the device may be reduced.

【0006】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するために成されたものであり、その目的は、ゲート
絶縁膜破壊を防ぎ、高い信頼性を有する半導体装置及び
その製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having high reliability, which prevents a gate insulating film from being destroyed, and a method of manufacturing the same. It is to be.

【0007】また本発明の他の目的は、ゲート電極のコ
ーナー部分に電界が集中しない半導体装置及びその製造
方法を提供することである。
It is another object of the present invention to provide a semiconductor device in which an electric field is not concentrated on a corner portion of a gate electrode, and a method of manufacturing the same.

【0008】さらに本発明の他の目的は、ゲート絶縁膜
破壊を防ぎ、高い信頼性を有し、且つ駆動電流が多く、
オフリーク電流の少ない半導体装置及びその製造方法を
提供することである。
Another object of the present invention is to prevent the gate insulating film from being destroyed, to have high reliability, and to increase the drive current.
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a small off-leak current and a method for manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の特徴は、半導体基板と、半導体基板
の上部に配置された第1導電型の主半導体領域と、主半
導体領域の上部に配置された第2導電型の第1主電極領
域と、主半導体領域の上部に第1主電極領域と離間して
配置された第2導電型の第2主電極領域と、主半導体領
域の上部に第1主電極領域及び第2主電極領域に隣接し
て配置されたチャネル領域と、チャネル領域の上に配置
されたゲート酸化膜と、ゲート酸化膜の上に配置され
た、比誘電率が10以上の高誘電率ゲート絶縁膜と、高
誘電率ゲート絶縁膜の上に配置され、チャネル領域と異
なる電圧が印加されることで第1主電極領域と第2主電
極領域の間のキャリアの流れを制御する制御電極とを有
する半導体装置であることである。制御電極は、半導体
基板に対して実質的に垂直に配置された側面と、側面に
対して実質的に垂直に配置された中央部分と中央部分に
対して所定の上向きの傾斜を持ち、側面と交わるコーナ
ー部分とからなる下面とを有する。
In order to achieve the above object, a first feature of the present invention is a semiconductor substrate, a first conductive type main semiconductor region disposed on the semiconductor substrate, and a main semiconductor region. A first main electrode region of a second conductivity type disposed above the main semiconductor region; a second main electrode region of a second conductivity type disposed above the main semiconductor region so as to be separated from the first main electrode region; A channel region disposed adjacent to the first main electrode region and the second main electrode region above the region; a gate oxide film disposed over the channel region; A high-permittivity gate insulating film having a dielectric constant of 10 or more, and being disposed on the high-permittivity gate insulating film and being applied with a voltage different from that of the channel region, between the first main electrode region and the second main electrode region; And a control electrode for controlling the flow of carriers of the semiconductor device. It is when. The control electrode has a side surface arranged substantially perpendicular to the semiconductor substrate, a central portion arranged substantially perpendicular to the side surface, and a predetermined upward inclination with respect to the central portion, and the side surface has And a lower surface composed of intersecting corner portions.

【0010】ここで、第1導電型及び第2導電型は、半
導体に含まれる不純物のタイプの違いを示す。例えば、
リン、砒素、アンチモンなどの不純物が含まれているシ
リコンは、n型(導電型)シリコンであり、ホウ素、イ
ンジウムなどの不純物が含まれているシリコンは、p型
(導電型)シリコンである。また、複数のトランジスタ
を有する半導体基板において、「主半導体領域」の導電
型により、その「主半導体領域」に配置されるトランジ
スタタイプが定まる。例えば、第1導電型がn型/p型
である場合、主半導体領域に配置されるMIS型トラン
ジスタは、それぞれpチャネルタイプ/nチャネルタイ
プのトランジスタである。さらに、チャネル領域の導電
型が第1導電型/第2導電型であれば、MIS型トラン
ジスタはそれぞれエンハンスト型/デプレッション型の
トランジスタである。「比誘電率が10以上の高誘電率
ゲート絶縁膜」とは、比誘電率が10以下である酸化
膜、窒化膜、及び酸窒化膜などの絶縁膜を除く意であ
る。
[0010] Here, the first conductivity type and the second conductivity type indicate differences in the types of impurities contained in the semiconductor. For example,
Silicon containing impurities such as phosphorus, arsenic, and antimony is n-type (conductive type) silicon, and silicon containing impurities such as boron and indium is p-type (conductive type) silicon. In a semiconductor substrate having a plurality of transistors, a transistor type arranged in the “main semiconductor region” is determined by the conductivity type of the “main semiconductor region”. For example, when the first conductivity type is n-type / p-type, the MIS transistors arranged in the main semiconductor region are p-channel type / n-channel type transistors, respectively. Further, if the conductivity type of the channel region is the first conductivity type / second conductivity type, the MIS transistors are enhanced type / depletion type transistors, respectively. The “high dielectric constant gate insulating film having a relative dielectric constant of 10 or more” is intended to exclude insulating films such as an oxide film, a nitride film, and an oxynitride film having a relative dielectric constant of 10 or less.

【0011】本発明の第1の特徴によれば、制御電極の
側面と下面は、中央部分に対して上向きの傾斜を有する
コーナー部分を介して交わる。したがって、コーナー部
分は鋭利な形状を有さない。コーナー部分の傾斜角度が
一定でなければ、コーナー部分は、大きな曲率半径を有
する。したがって、制御電極にチャネル領域と異なる電
圧が印加された場合、制御電極のコーナー部分に電界が
集中することがなくなる。そして、コーナー部分の下に
位置するゲート酸化膜あるいは高誘電率ゲート絶縁膜の
破壊を回避することができるため、デバイスの信頼性が
向上する。
According to a first feature of the present invention, the side surface and the lower surface of the control electrode intersect via a corner portion having an upward slope with respect to the central portion. Therefore, the corner portion does not have a sharp shape. If the angle of inclination of the corner is not constant, the corner has a large radius of curvature. Therefore, when a voltage different from that of the channel region is applied to the control electrode, the electric field does not concentrate on the corners of the control electrode. Since the gate oxide film or the high dielectric constant gate insulating film located below the corner portion can be prevented from being broken, the reliability of the device is improved.

【0012】本発明の第1の特徴において、制御電極の
コーナー部分の下に位置するゲート酸化膜の下面外周部
は、制御電極の中央部分の下に位置するゲート酸化膜の
下面中央部に対して所定の下向きの傾斜を有することが
望ましい。制御電極のコーナー部分の下に位置するゲー
ト酸化膜の膜厚を、制御電極の中央部分の下に位置する
ゲート酸化膜の膜厚に比して厚く形成することができ
る。コーナー部分から発した電気力線がチャネル部分へ
届くまでの距離を大きくすることができるため、コーナ
ー部分への電界集中をさらに弱めることができる。
In the first feature of the present invention, the outer peripheral portion of the lower surface of the gate oxide film located below the corner portion of the control electrode is located at a lower portion than the central portion of the lower surface of the gate oxide film located below the central portion of the control electrode. It is desirable to have a predetermined downward slope. The thickness of the gate oxide film located below the corner portion of the control electrode can be formed larger than the thickness of the gate oxide film located below the central portion of the control electrode. Since the distance until the lines of electric force emitted from the corners reach the channel can be increased, the electric field concentration on the corners can be further reduced.

【0013】また、高誘電率ゲート絶縁膜は、ハフニウ
ム酸化物、チタン酸化物、タンタル酸化物、ジルコニウ
ム酸化物、あるいはジルコニウムシリコン酸化物のう
ち、いづれか1つまたは複数の高誘電率酸化物からなる
ことが望ましい。ゲート絶縁膜の誘電率を高めることが
できるため、電気的な絶縁膜を一定としたまま、その物
理的な膜厚を厚くすることができる。つまり、トランジ
スタのゲート電極とチャネル領域間のリーク電流を小さ
くすることができる。
The high dielectric constant gate insulating film is made of one or more of a high dielectric constant oxide selected from hafnium oxide, titanium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, and zirconium silicon oxide. It is desirable. Since the dielectric constant of the gate insulating film can be increased, the physical thickness of the gate insulating film can be increased while keeping the electrical insulating film constant. That is, leakage current between the gate electrode and the channel region of the transistor can be reduced.

【0014】さらに、チャネル領域は、インジウムある
いはアンチモンを含む不純物半導体領域であることが望
ましい。インジウムあるいはアンチモンなどの重元素が
添加されていることで、熱処理による影響の少ない急峻
な不純物プロファイルを有するチャネル領域を得ること
ができる。
Furthermore, the channel region is preferably an impurity semiconductor region containing indium or antimony. By adding a heavy element such as indium or antimony, a channel region having a sharp impurity profile which is less affected by heat treatment can be obtained.

【0015】本発明の第2の特徴は、(1)半導体基板
の上部に第1導電型の主半導体領域を形成する第1工程
と、(2)主半導体領域の上にゲート酸化膜を形成する
第2工程と、(3)ゲート酸化膜の上に、半導体基板に
対して実質的に垂直に配置された側面と、側面に対して
実質的に垂直に交わり、ゲート酸化膜に接する下面とを
有するダミーゲート電極を選択的に形成する第3工程
と、(4)熱酸化処理を行い、ダミーゲート電極の側面
及び下面の内、側面と交わる下面のコーナー部分を選択
的に酸化させる第4工程と、(5)ダミーゲート電極を
マスクとして、主半導体領域の上部に第2導電型の不純
物を拡散し、第1主電極領域を形成する第5工程と、
(6)ダミーゲート電極をマスクとして、主半導体領域
の上部であって、第1主電極領域と離間した位置に第2
導電型の不純物を拡散し、第2主電極領域を形成する第
6工程と、(7)ダミーゲート電極の周辺の主半導体領
域の上に層間絶縁膜を堆積する第7工程と、(8)ダミ
ーゲート電極を選択的に除去して、ゲート酸化膜が表出
した溝部を形成する第8工程と、(9)比誘電率が10
以上の高誘電率ゲート絶縁膜をゲート酸化膜の上に一様
に堆積する第9工程と、(10)高誘電率ゲート絶縁膜
の上にゲート電極を形成する第10工程とを少なくとも
有する半導体装置の製造方法であることである。ここ
で、第7工程は、全面に層間絶縁膜を堆積するステップ
と、ダミーゲート電極が表出するまでCMP(化学的機
械的研磨)により平坦化処理を施すステップを具備すれ
ばよい。
A second feature of the present invention is that (1) a first step of forming a first conductivity type main semiconductor region on a semiconductor substrate, and (2) formation of a gate oxide film on the main semiconductor region. (3) a side surface disposed substantially perpendicular to the semiconductor substrate on the gate oxide film, and a lower surface substantially perpendicular to the side surface and in contact with the gate oxide film. And (4) performing a thermal oxidation process to selectively oxidize a corner portion of the lower surface of the dummy gate electrode, which intersects the side surface, among the side surfaces and the lower surface of the dummy gate electrode. And (5) a fifth step of diffusing an impurity of the second conductivity type above the main semiconductor region using the dummy gate electrode as a mask to form a first main electrode region;
(6) Using the dummy gate electrode as a mask, the second gate electrode is located above the main semiconductor region and separated from the first main electrode region.
A sixth step of diffusing conductivity type impurities to form a second main electrode region, (7) a seventh step of depositing an interlayer insulating film on the main semiconductor region around the dummy gate electrode, and (8) An eighth step of selectively removing the dummy gate electrode to form a trench in which the gate oxide film is exposed, and (9) a dielectric constant of 10
A semiconductor having at least a ninth step of uniformly depositing the above-described high dielectric constant gate insulating film on a gate oxide film and (10) a tenth step of forming a gate electrode on the high dielectric constant gate insulating film This is a method of manufacturing the device. Here, the seventh step may include a step of depositing an interlayer insulating film on the entire surface and a step of performing a planarization process by CMP (chemical mechanical polishing) until the dummy gate electrode is exposed.

【0016】本発明の第2の特徴によれば、ダミーゲー
ト電極のコーナー部分を選択的に熱酸化して、酸化され
たコーナー部分をゲート酸化膜の一部とすることによ
り、側面と下面がほぼ垂直に交わっていたコーナー部分
に、下面の中央部分に対して上向きの傾斜を持たせるこ
とができる。したがって、コーナー部分は鋭利な形状を
有さなくなる。コーナー部分の傾斜角度が一定でなけれ
ば、コーナー部分は、大きな曲率半径を有するようにな
る。そして、ダミーゲート電極を選択的に除去すること
により形成される溝部は、半導体基板に対して実質的に
垂直に配置された側面と、ゲート酸化膜が表出した底面
とを有する。また底面は、側面に実質的に垂直に配置さ
れた中央部分と、中央部分に対して上向きの傾斜を有
し、側面と交わるコーナー部分とを有する。そして、溝
部の底面(ゲート酸化膜)の上に高誘電率ゲート絶縁膜
を一様に形成することで、高誘電率ゲート酸化膜の上面
は溝部の底面の形状と同一形状を得ることができる。そ
して、高誘電率ゲート絶縁膜の上に制御電極を形成し
て、溝部を埋め戻すことにより、制御電極は、溝部の底
面と同一形状である下面と、溝部の側面と同一形状であ
る側面とを有することになる。つまり、制御電極は、半
導体基板に対して実質的に垂直に配置された側面と、側
面に対して実質的に垂直に配置された中央部分と、中央
部分に対して所定の上向きの傾斜を持ち、側面と交わる
コーナー部分とからなる下面とを有することになる。
According to the second feature of the present invention, the corner portion of the dummy gate electrode is selectively thermally oxidized to make the oxidized corner portion a part of the gate oxide film. The corner portions that have been substantially perpendicular to each other can have an upward slope with respect to the central portion of the lower surface. Therefore, the corner portion does not have a sharp shape. If the angle of inclination of the corner portion is not constant, the corner portion will have a large radius of curvature. The trench formed by selectively removing the dummy gate electrode has a side surface substantially perpendicular to the semiconductor substrate and a bottom surface on which the gate oxide film is exposed. The bottom surface also has a central portion disposed substantially perpendicular to the side surface, and a corner portion having an upward inclination with respect to the central portion and intersecting the side surface. By uniformly forming the high dielectric constant gate insulating film on the bottom surface (gate oxide film) of the groove, the upper surface of the high dielectric constant gate oxide film can have the same shape as the shape of the bottom surface of the groove. . By forming a control electrode on the high dielectric constant gate insulating film and filling back the groove, the control electrode has a lower surface having the same shape as the bottom surface of the groove, and a side surface having the same shape as the side surface of the groove. Will have. That is, the control electrode has a side surface arranged substantially perpendicular to the semiconductor substrate, a central portion arranged substantially perpendicular to the side surface, and a predetermined upward inclination with respect to the central portion. , And a lower surface composed of a corner portion intersecting with the side surface.

【0017】本発明の第2の特徴において、第1工程と
第2工程の間に、(1)主半導体領域の上に犠牲酸化膜
を形成する第1ステップと、(2)不純物イオンを主半
導体領域の上部に注入する第2ステップと、(3)犠牲
酸化膜を除去する第3ステップとをさらに有することが
望ましい。ここで、不純物イオンの導電型は、第1導電
型/第2導電型のどちらであってもよい。さらに、第2
ステップは、インジウムイオンあるいはアンチモンイオ
ンを異なる注入条件で複数回、前記主半導体領域の上部
に注入するステップであることが望ましい。インジウム
あるいはアンチモンなどの重元素を添加することで、そ
の後の第1主電極領域及び第2主電極領域の形成に伴う
熱処理による不純物濃度の変化が少ないチャネル層を形
成することができる。したがって、チャネル不純物のプ
ロファイルを急峻に保つことができるため、駆動電流が
多く、オフリーク電流の少ないトランジスタを得ること
ができる。
According to a second feature of the present invention, between the first step and the second step, (1) a first step of forming a sacrificial oxide film on the main semiconductor region; It is preferable that the method further includes a second step of implanting the upper part of the semiconductor region and (3) a third step of removing the sacrificial oxide film. Here, the conductivity type of the impurity ions may be either the first conductivity type or the second conductivity type. Furthermore, the second
Preferably, the step is a step of implanting indium ions or antimony ions into the upper portion of the main semiconductor region a plurality of times under different implantation conditions. By adding a heavy element such as indium or antimony, a channel layer in which a change in impurity concentration is small due to a heat treatment accompanying the formation of the first main electrode region and the second main electrode region thereafter can be formed. Therefore, since the profile of the channel impurity can be kept steep, a transistor with a large drive current and a small off-leakage current can be obtained.

【0018】また、第3工程と第4工程の間に、等方的
エッチングを行い、表出しているゲート酸化膜とダミー
ゲート電極のコーナー部分の下に位置するゲート酸化膜
とを選択的に除去して半導体基板を表出させる工程をさ
らに有し、第4工程は、熱酸化処理により、ダミーゲー
ト電極のコーナー部分だけでなく、表出している半導体
基板も酸化させて、ゲート酸化膜よりも厚い後酸化膜を
形成する工程であることが望ましい。コーナー部分の下
に位置するゲート酸化膜を除去することで、コーナー部
分が表出する。コーナー部分が表出した状態で熱酸化を
行うことにより、コーナー部分が容易に熱酸化させるこ
とができる。また、ゲート酸化膜よりも厚い後酸化膜が
コーナー部分の下に形成されるため、制御電極のコーナ
ー部分の下に形成される後酸化膜は、制御電極の中央部
分の下に形成されるゲート酸化膜よりも厚くなる。した
がって、コーナー部分から発した電気力線がチャネル部
分かへ届くまでの距離を大きくすることができるため、
コーナー部分への電界集中をさらに弱めることができ
る。
Further, between the third step and the fourth step, isotropic etching is performed to selectively expose the exposed gate oxide film and the gate oxide film located under the corner of the dummy gate electrode. The method further includes a step of exposing the semiconductor substrate by removing the semiconductor substrate. In the fourth step, not only the corner portion of the dummy gate electrode but also the exposed semiconductor substrate is oxidized by the thermal oxidation treatment, so that the semiconductor substrate is exposed from the gate oxide film. It is desirable to form a thick post-oxide film. The corner portion is exposed by removing the gate oxide film located below the corner portion. By performing the thermal oxidation with the corners exposed, the corners can be easily thermally oxidized. Further, since the post-oxide film thicker than the gate oxide film is formed under the corner portion, the post-oxide film formed under the corner portion of the control electrode is formed under the central portion of the control electrode. It is thicker than an oxide film. Therefore, it is possible to increase the distance until the electric lines of force emitted from the corner reach the channel part,
It is possible to further reduce the electric field concentration on the corner portion.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。図面の記載において従来技術と類
似な部分には類似な符号を付している。ただし、図面は
模式的なものであり、層の厚みと幅との関係、各層の厚
みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべき
である。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明
を参酌して判断すべきものである。また、図面の相互間
においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含ま
れていることはもちろんである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, parts similar to those of the related art are denoted by similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the width of the layers, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. In addition, it goes without saying that the drawings include portions having different dimensional relationships and ratios.

【0020】図1は、本発明の実施形態に係わる半導体
装置の構成を示す断面図である。図1に示すように、本
発明の実施形態に係わる半導体装置は、半導体基板1
と、半導体基板1の上部に配置された第1導電型の主半
導体領域2と、主半導体領域2の上部に配置された第2
導電型の第1主電極領域3と、主半導体領域2の上部に
第1主電極領域3と離間して配置された第2導電型の第
2主電極領域4と、主半導体領域2の上部に第1主電極
領域3及び第2主電極領域4に隣接して配置されたチャ
ネル領域5と、チャネル領域5の上に配置されたゲート
酸化膜6と、ゲート酸化膜6の上に配置された、比誘電
率が10以上の高誘電率ゲート絶縁膜7と、高誘電率ゲ
ート絶縁膜7の上に配置され、チャネル領域5と異なる
電位が印加されることで第1主電極領域3と第2主電極
領域4の間のキャリアの流れを制御する制御電極(ゲー
ト電極)8とを少なくとも有するMIS(Metal Insula
torSemiconductor)型電界効果トランジスタ(MISF
ET)である。ゲート電極8は半導体基板1に対して実
質的に垂直に配置された側面12と、側面12に対して
実質的に垂直に配置された中央部分9と中央部分9に対
して所定の上向きの傾斜を持ち、側面12と交わるコー
ナー部分10とからなる下面11とを有する。ゲート電
極8のコーナー部分10の下に位置するゲート酸化膜6
の下面外周部は、ゲート電極8の中央部分9の下に位置
するゲート酸化膜6の下面中央部に対して所定の下向き
の傾斜を有する。したがって、ゲート電極8のコーナー
部分10の下に位置するゲート酸化膜6の膜厚は、ゲー
ト電極8の中央部分9の下に位置するゲート酸化膜6の
膜厚に比して厚い。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate 1.
And a first conductive type main semiconductor region 2 disposed on the semiconductor substrate 1 and a second conductive type main semiconductor region 2 disposed on the main semiconductor region 2.
A first main electrode region 3 of a conductivity type, a second main electrode region 4 of a second conductivity type disposed above the main semiconductor region 2 and separated from the first main electrode region 3, and an upper portion of the main semiconductor region 2 A channel region 5 disposed adjacent to the first main electrode region 3 and the second main electrode region 4, a gate oxide film 6 disposed on the channel region 5, and disposed on the gate oxide film 6. A high dielectric constant gate insulating film 7 having a relative dielectric constant of 10 or more; and a first main electrode region 3 which is disposed on the high dielectric constant gate insulating film 7 and is applied with a potential different from that of the channel region 5. MIS (Metal Insula) having at least a control electrode (gate electrode) 8 for controlling the flow of carriers between the second main electrode regions 4
torSemiconductor type field effect transistor (MISF)
ET). The gate electrode 8 has a side surface 12 disposed substantially perpendicular to the semiconductor substrate 1, a central portion 9 disposed substantially perpendicular to the side surface 12, and a predetermined upward inclination with respect to the central portion 9. And a lower surface 11 composed of a corner portion 10 intersecting with the side surface 12. Gate oxide film 6 located below corner portion 10 of gate electrode 8
Has a predetermined downward inclination with respect to the central portion of the lower surface of gate oxide film 6 located below central portion 9 of gate electrode 8. Therefore, the thickness of gate oxide film 6 located below corner portion 10 of gate electrode 8 is larger than the thickness of gate oxide film 6 located below central portion 9 of gate electrode 8.

【0021】ここで、第1導電型/第2導電型はそれぞ
れp型/n型であり、半導体基板1は、単結晶シリコン
基板を用いる。したがって、MISFETは、p型の主
半導体領域2上に配置されたnチャネルタイプのトラン
ジスタである。また、MISFETは、第1導電型(p
型)のチャネル領域5を有するエンハンスト型のトラン
ジスタである。さらに、比誘電率が10以上の高誘電率
ゲート絶縁膜は、比誘電率が10以下である酸化膜、窒
化膜、及び酸窒化膜などの絶縁膜以外の絶縁膜である。
以後、主半導体領域2をwell領域とする。また、第
1主電極領域3及び第2主電極領域をそれぞれソース領
域3及びドレイン領域4とする。
Here, the first conductivity type / second conductivity type are p-type / n-type, respectively, and the semiconductor substrate 1 is a single crystal silicon substrate. Therefore, the MISFET is an n-channel type transistor arranged on the p-type main semiconductor region 2. The MISFET has a first conductivity type (p
(Type) channel region 5. Further, a high dielectric constant gate insulating film having a relative dielectric constant of 10 or more is an insulating film other than an insulating film such as an oxide film, a nitride film, and an oxynitride film having a relative dielectric constant of 10 or less.
Hereinafter, the main semiconductor region 2 is defined as a well region. The first main electrode region 3 and the second main electrode region are referred to as a source region 3 and a drain region 4, respectively.

【0022】well領域2には、4x1015個/c
−3のボロン(B)が含浸されている。また、wel
l領域2は、シリコン基板1に形成されたトレンチ分離
領域(STI:Shallow Trench Isolation)20によ
り、シリコン基板1上の他の素子から分離されている。
STI20は、溝(トレンチ)に埋め込まれた絶縁物か
らなる。チャネル領域5は、トランジスタのしきい値電
圧をコントロールするためにインジウム(In)が含浸
されたp型の不純物半導体領域である。インジウムの深
さ方向の濃度分布は、従来と同等あるいはそれ以上に急
峻である。ソース領域3及びドレイン領域4は、砒素
(As)が含浸されたn型の不純物半導体領域である。
また、ソース領域3及びドレイン領域4は、LDD構造
を有する。つまり、チャネル領域5に隣接する領域に不
純物濃度の低いnソース領域3a及びnドレイン領
域4aが配置され、n領域(3a、4a)に隣接して
不純物濃度の高いnソース領域3b及びnドレイン
領域4bが配置されている。
In the well region 2, 4 × 10 15 / c
m- 3 boron (B) is impregnated. Also, wel
The l region 2 is separated from other elements on the silicon substrate 1 by a trench isolation region (STI: Shallow Trench Isolation) 20 formed in the silicon substrate 1.
The STI 20 is made of an insulator buried in a trench. The channel region 5 is a p-type impurity semiconductor region impregnated with indium (In) for controlling the threshold voltage of the transistor. The concentration distribution of indium in the depth direction is as steep as the conventional one or more. The source region 3 and the drain region 4 are n-type impurity semiconductor regions impregnated with arsenic (As).
The source region 3 and the drain region 4 have an LDD structure. That is, the n source region 3 a and the n drain region 4 a having a low impurity concentration are arranged in a region adjacent to the channel region 5, and the n + source region 3 b having a high impurity concentration is adjacent to the n regions (3 a, 4 a). And n + drain region 4b.

【0023】チャネル領域5の上に配置されたゲート酸
化膜6は、ソース領域3及びドレイン領域4の上にも配
置されている。ゲート酸化膜6の膜厚は、ゲート電極8
の中央部分9の下に位置する最も薄い部分において1.
0nm程度であり、最も厚い部分において3nm程度で
ある。高誘電率ゲート絶縁膜7は、膜厚が5nmのタン
タル酸化物(Ta)から構成されている。ここ
で、高誘電率ゲート絶縁膜8をチャネル領域5上に直接
配置した場合、高誘電率ゲート絶縁膜7とチャネル領域
5の界面に準位が形成されてしまう。この界面にゲート
酸化膜6を配置することで、この界面準位の形成を回避
することができる。つまり、ゲート酸化膜6は緩衝膜の
役割を果たしている。ゲート電極8は、下面11及び側
面12に配置されたU字型のバリアゲート電極8bと、
バリアゲート電極8b内部に配置されたタングステン膜
8aとからなる。バリアゲート電極8bは、膜厚が10
nmの窒化チタン膜(TiN膜)からなる。ソース領域
3及びドレイン領域4の上に、ゲート酸化膜6を介し
て、膜厚が5nmの酸化シリコン膜21が配置されてい
る。酸化シリコン膜21は、バリアゲート電極8bの側
面12及び高誘電率ゲート絶縁膜7の側面の上にも配置
されている。酸化シリコン膜6の外周には、窒化シリコ
ン膜22が配置されている。窒化シリコン膜22の外周
には、SiO膜からなる第1層間絶縁膜23が配置さ
れている。ゲート電極8、酸化シリコン膜21、窒化シ
リコン膜22、及び第1層間絶縁膜23の上に、SiO
膜からなる第2層間絶縁膜24が配置されている。第
2層間絶縁膜24の上には、所定のパターン形状を有す
る配線25が、ソース領域3、ドレイン領域4、及びゲ
ート電極8に対してそれぞれ配置されている。配線25
は、絶縁膜(24、23、21、6)を貫通するコンタ
クトホール内にも配置され、各領域(3、4)及びゲー
ト電極8に接続されている。
The gate oxide film 6 disposed on the channel region 5 is also disposed on the source region 3 and the drain region 4. The thickness of the gate oxide film 6 is
1. In the thinnest part located below the central part 9 of 1.
It is about 0 nm and about 3 nm at the thickest part. The high dielectric constant gate insulating film 7 is made of tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) having a thickness of 5 nm. Here, when the high dielectric constant gate insulating film 8 is directly disposed on the channel region 5, a level is formed at the interface between the high dielectric constant gate insulating film 7 and the channel region 5. By arranging the gate oxide film 6 at this interface, the formation of this interface state can be avoided. That is, the gate oxide film 6 plays the role of a buffer film. The gate electrode 8 includes a U-shaped barrier gate electrode 8b disposed on the lower surface 11 and the side surface 12, and
And a tungsten film 8a disposed inside the barrier gate electrode 8b. The barrier gate electrode 8b has a thickness of 10
nm of a titanium nitride film (TiN film). On the source region 3 and the drain region 4, a 5-nm-thick silicon oxide film 21 is arranged via a gate oxide film 6. The silicon oxide film 21 is also disposed on the side surface 12 of the barrier gate electrode 8b and the side surface of the high dielectric constant gate insulating film 7. On the outer periphery of the silicon oxide film 6, a silicon nitride film 22 is arranged. On the outer periphery of the silicon nitride film 22, a first interlayer insulating film 23 made of a SiO 2 film is arranged. On the gate electrode 8, the silicon oxide film 21, the silicon nitride film 22, and the first interlayer insulating film 23,
A second interlayer insulating film 24 made of two films is arranged. On the second interlayer insulating film 24, wirings 25 having a predetermined pattern are arranged for the source region 3, the drain region 4, and the gate electrode 8, respectively. Wiring 25
Are also arranged in contact holes penetrating the insulating films (24, 23, 21, 6) and are connected to the respective regions (3, 4) and the gate electrode 8.

【0024】チャネル領域5に対して所定の正の電圧が
ゲート電極8に印加されたとき、ゲート電極8からチャ
ネル領域5の上部へ向かう電界が生じる。すると、p型
のチャネル領域5の上部に空乏層が形成される。印加す
る電圧をさらに上げると、チャネル領域5の上部にn型
の反転チャネル層が形成され、ソース領域3とドレイン
領域4が導通状態になる。つまり、MISFETがオン
状態になる。なお、この時、電気力線はゲート電極8か
ら発し、高誘電率ゲート絶縁膜7及びゲート酸化膜6を
通過し、チャネル領域5に終端している。
When a predetermined positive voltage is applied to the gate electrode 8 with respect to the channel region 5, an electric field is generated from the gate electrode 8 toward the upper portion of the channel region 5. Then, a depletion layer is formed above p-type channel region 5. When the applied voltage is further increased, an n-type inversion channel layer is formed above the channel region 5, and the source region 3 and the drain region 4 become conductive. That is, the MISFET is turned on. At this time, lines of electric force are emitted from the gate electrode 8, pass through the high dielectric constant gate insulating film 7 and the gate oxide film 6, and terminate in the channel region 5.

【0025】このような構成を有するMISFETの製
造方法を、図2(a)乃至図4(i)を参照して説明す
る。図2(a)乃至図4(i)は、それぞれ本発明の実
施形態に係わる半導体装置の製造方法を示す主要な工程
断面図である。
A method of manufacturing a MISFET having such a configuration will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 4 (i). 2A to 4I are main process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【0026】(1)まず、4x1015個/cm−3
ボロン(B)が含浸されたシリコン基板1を用意する。
シリコン基板1の代わりに、シリコン基板あるいはサフ
ァイアなどの絶縁基板の上にp型エピタキシャルシリコ
ン層が成長したいわゆるエピタキシャルシリコン基板を
用意しても構わない。素子形成領域2上に選択的にレジ
ストパターンを形成し、このレジストパターンをマスク
としてRIE(反応性イオンエッチング)を行う。基板
1の素子分離領域にトレンチが形成される。トレンチ内
にSiOなどの絶縁物を埋め込み、STI20を形成
する。そして、熱酸化処理を行い、素子形成領域2の表
面に膜厚が3nm程度の犠牲酸化膜14を形成する。素
子形成領域2に窓を有するレジストパターンをPEPで
形成し、このレジストパターンをマスクとして、Bイオ
ンを選択的に2回イオン注入する。イオンの加速エネル
ギー及びイオン注入面密度は、それぞれ500KeV、
3x1013個/cm−2及び300KeV、1.5x
1012個/cm−2である。さらに、同じレジストパ
ターンをマスクとして、イオンの加速エネルギー及びイ
オン注入面密度が10KeV、3x1012個/cm
−2の条件で、Bイオンを選択的にイオン注入する。そ
して、1000℃、10秒程度のRTA(Rapid Therma
l Aneal)を行い、注入されたBイオンを活性化する。
素子形成領域にp型のwell領域2が形成され、we
ll領域2の上部にチャネル領域5が形成される。以上
の工程が終了した状態を図2(a)に示す。
(1) First, a silicon substrate 1 impregnated with boron (B) at 4 × 10 15 / cm −3 is prepared.
Instead of the silicon substrate 1, a so-called epitaxial silicon substrate having a p-type epitaxial silicon layer grown on an insulating substrate such as a silicon substrate or sapphire may be prepared. A resist pattern is selectively formed on the element formation region 2, and RIE (reactive ion etching) is performed using the resist pattern as a mask. A trench is formed in the element isolation region of the substrate 1. An insulator such as SiO 2 is buried in the trench to form the STI 20. Then, a thermal oxidation process is performed to form a sacrificial oxide film 14 having a thickness of about 3 nm on the surface of the element formation region 2. A resist pattern having a window in the element formation region 2 is formed by PEP, and B ions are selectively ion-implanted twice using the resist pattern as a mask. The ion acceleration energy and ion implantation surface density are 500 KeV, respectively.
3 × 10 13 / cm −2 and 300 KeV, 1.5 ×
It is 10 12 pieces / cm −2 . Further, using the same resist pattern as a mask, the ion acceleration energy and the ion implantation surface density are 10 KeV and 3 × 10 12 / cm.
Under the condition of −2 , B ions are selectively implanted. RTA (Rapid Therma) at 1000 ° C. for about 10 seconds.
l Aneal) to activate the implanted B ions.
A p-type well region 2 is formed in the element formation region, and we
A channel region 5 is formed above the II region 2. FIG. 2A shows a state in which the above steps have been completed.

【0027】(2)次に、図2(b)に示すように、イ
オン注入により損傷を受けた犠牲酸化膜14をウェット
エッチングにより除去する。
(2) Next, as shown in FIG. 2B, the sacrificial oxide film 14 damaged by the ion implantation is removed by wet etching.

【0028】(3)次に、RTO(Rapid Thermal Oxid
ation)を行い、well領域2の上に膜厚が1.0n
m程度のゲート酸化膜5を形成する。アモルファスシリ
コン膜を300nm程度堆積し、PEPによりダミーゲ
ート電極15を形成したい領域に選択的にレジストパタ
ーンを形成する。このレジストパターンをマスクにし
て、RIEを行い、アモルファスシリコン膜を選択的に
除去する。レジストを除去して、図2(c)に示すよう
なダミーゲート電極15を形成する。なおここでは、ダ
ミーゲート電極15をアモルファスシリコン膜で形成し
たが、単結晶シリコン膜、あるいは多結晶シリコン膜で
形成してもよい。ダミーゲート電極15は、ゲート酸化
膜6に接する下面16と、下面16にほぼ垂直に交わる
側面17を有する。
(3) Next, RTO (Rapid Thermal Oxid
), and a film thickness of 1.0 n is formed on the well region 2.
A gate oxide film 5 of about m is formed. An amorphous silicon film is deposited to a thickness of about 300 nm, and a resist pattern is selectively formed in a region where the dummy gate electrode 15 is to be formed by PEP. Using this resist pattern as a mask, RIE is performed to selectively remove the amorphous silicon film. The resist is removed to form a dummy gate electrode 15 as shown in FIG. Here, the dummy gate electrode 15 is formed of an amorphous silicon film, but may be formed of a single crystal silicon film or a polycrystalline silicon film. Dummy gate electrode 15 has lower surface 16 in contact with gate oxide film 6 and side surface 17 intersecting the lower surface 16 almost perpendicularly.

【0029】(4)次に、ウェットエッチングを行い、
アモルファスシリコン膜のRIEにより損傷を受けたゲ
ート酸化膜6を除去する。しかし、図3(d)に示すよ
うに、エッチングが等方的なため、表出していたゲート
酸化膜6が除去されるだけでなく、ダミーゲート電極1
5の下のゲート酸化膜6もサイドエッチングされる。ダ
ミーゲート電極15の下面16と側面17が交わるコー
ナー部分10が表出している。
(4) Next, wet etching is performed.
The gate oxide film 6 damaged by RIE of the amorphous silicon film is removed. However, as shown in FIG. 3D, since the etching is isotropic, not only the exposed gate oxide film 6 is removed, but also the dummy gate electrode 1 is removed.
The gate oxide film 6 under 5 is also side-etched. A corner portion 10 where the lower surface 16 and the side surface 17 of the dummy gate electrode 15 intersect is exposed.

【0030】(5)次に、再度、例えば、850℃の酸
素雰囲気において熱酸化処理を行い、表出したシリコン
基板1を3nm程度熱酸化する。また、同時にダミーゲ
ート電極15のコーナー部分10も熱酸化される。図3
(e)に示すように、ダミーゲート電極15の中央部分
16下に残されたゲート酸化膜6に連続して、後酸化膜
6’がコーナー部分10及び表出していたシリコン基板
1上に形成される。後酸化膜6’は、ゲート酸化膜6よ
りも厚く形成され、ダミーゲート電極15のコーナー部
分10も熱酸化されるいるため、ダミーゲート電極15
の下面16は、側面17にほぼ垂直に配置された中央部
分9と、中央部分9に対して上向きに傾斜を持ち、側面
17と交わるコーナー部分10を有することになる。
(5) Next, thermal oxidation is performed again in an oxygen atmosphere at 850 ° C., for example, to thermally oxidize the exposed silicon substrate 1 by about 3 nm. At the same time, the corner portion 10 of the dummy gate electrode 15 is also thermally oxidized. FIG.
As shown in (e), a post-oxide film 6 ′ is formed on the corner portion 10 and the exposed silicon substrate 1 following the gate oxide film 6 left under the central portion 16 of the dummy gate electrode 15. Is done. The post-oxide film 6 'is formed thicker than the gate oxide film 6, and the corner portion 10 of the dummy gate electrode 15 is also thermally oxidized.
The lower surface 16 has a central portion 9 arranged substantially perpendicular to the side surface 17 and a corner portion 10 inclined upwardly with respect to the central portion 9 and intersecting the side surface 17.

【0031】(6)次に、PEPで形成したwell領
域2に窓を有するレジストパターン及びダミーゲート電
極15をマスクとして砒素(As)イオンを、選択的に
well領域2の上部にイオン注入する。イオンの加速
エネルギー及びイオン注入面密度は、10KeV、3x
1014個/cm−2である。850℃、15秒程度の
RTAを行い、注入したAsイオンを活性化する。n
ソース領域3a及びn ドレイン領域4aが同時に形成
される。そして、CVD法により、酸化シリコン膜21
を5nm程度堆積し、窒化シリコン膜22を40nm程
度堆積する。酸化シリコン膜21をストッパーとしたR
IEを行い、窒化シリコン膜22をエッチバックする。
ダミーゲート電極15の外周に配置された窒化シリコン
膜22の残さが形成される。再び、well領域2に窓
を有するレジストパターン、ダミーゲート電極15、及
び窒化シリコン膜22の残さをマスクとして砒素(A
s)イオンを、選択的にwell領域2の上部にイオン
注入する。イオンの加速エネルギー及びイオン注入面密
度は、30KeV、5x1015個/cm−2である。
900℃、10秒程度のRTAを行い、注入したAsイ
オンを活性化する。CVD法により、SiO膜を40
0nm程度堆積し、第1層間絶縁膜23を形成する。7
50℃、窒素雰囲気において30分程度のデンシファイ
を行う。nソース領域3b及びnドレイン領域4b
が同時に形成される。以上の工程が終了した状態を図3
(f)に示す。
(6) Next, the well region formed of PEP
Resist pattern having window in region 2 and dummy gate electrode
Arsenic (As) ions can be selectively removed using pole 15 as a mask.
Ions are implanted into the upper part of the well region 2. Ion acceleration
Energy and ion implantation area density are 10 KeV, 3x
1014Pieces / cm-2It is. 850 ° C, about 15 seconds
RTA is performed to activate the implanted As ions. n
Source regions 3a and n Drain region 4a is formed simultaneously
Is done. Then, the silicon oxide film 21 is formed by CVD.
Is deposited to about 5 nm, and the silicon nitride film 22 is deposited to about 40 nm.
Deposits every time. R using the silicon oxide film 21 as a stopper
The IE is performed, and the silicon nitride film 22 is etched back.
Silicon nitride disposed on the periphery of dummy gate electrode 15
A residue of the film 22 is formed. Again, window in well area 2
Resist pattern, dummy gate electrode 15, and
Arsenic (A) using the residue of the silicon nitride film 22 as a mask
s) Ions are selectively added to the top of the well region 2
inject. Ion acceleration energy and ion implantation surface density
The degree is 30 KeV, 5x10FifteenPieces / cm-2It is.
Perform RTA at 900 ° C. for about 10 seconds, and
Activate ON. By CVD method, SiO240 membranes
The first interlayer insulating film 23 is formed by depositing about 0 nm. 7
Densification for about 30 minutes in a nitrogen atmosphere at 50 ° C
I do. n+Source regions 3b and n+Drain region 4b
Are simultaneously formed. FIG. 3 shows a state in which the above steps are completed.
(F).

【0032】(7)次に、CMPにより平坦化処理を施
し、図4(g)に示すように、同時にダミーゲート電極
15を表出させる。
(7) Next, a flattening process is performed by CMP to expose the dummy gate electrode 15 at the same time as shown in FIG.

【0033】(8)次に、図4(h)に示すように、C
DE(化学的乾式エッチング)法あるいはKOH溶液を
用いたウェットエッチング法などにより、ダミーゲート
電極15を選択的に除去して、溝部26を形成する。溝
部26の底面には、ゲート酸化膜6及び後酸化膜6’が
表出している。ここで、表出したゲート酸化膜6及び後
酸化膜6’は、従来例のように、RIEなどのダメージ
を受けていないため剥離する必要がない。また、すでに
図2(a)において、チャネルしきい値電圧を調節する
ためのインジウムをwell領域2上部に拡散している
ため、ゲート絶縁膜6及び後酸化膜6’はイオン注入に
さらされることがない。
(8) Next, as shown in FIG.
The trench part 26 is formed by selectively removing the dummy gate electrode 15 by a DE (chemical dry etching) method or a wet etching method using a KOH solution. The gate oxide film 6 and the post-oxide film 6 'are exposed on the bottom surface of the groove 26. Here, the exposed gate oxide film 6 and post-oxide film 6 'do not need to be peeled off since they are not damaged by RIE or the like as in the conventional example. In addition, in FIG. 2A, since indium for adjusting the channel threshold voltage is already diffused above the well region 2, the gate insulating film 6 and the post-oxide film 6 'are exposed to ion implantation. There is no.

【0034】(9)次に、溝部26の底面の上にタンタ
ル酸化物(Ta)を一様に堆積して、約5nmの
均一な膜厚を有する高誘電率ゲート絶縁膜7を形成す
る。ロングスパッター法を用いて、膜厚が10nm程度
の窒化チタン膜8bを全面に堆積する。タングステン膜
8aを全面に堆積する。そして、第1層間絶縁膜23を
ストッパーとしたCMPを行い、窒化チタン膜8b及び
タングステン膜8aをエッチバックする。図4(i)に
示すように、タングステン膜8aとバリアゲート電極8
bとならなるゲート電極8が形成される。
(9) Next, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) is uniformly deposited on the bottom surface of the trench 26 to form a high dielectric constant gate insulating film 7 having a uniform thickness of about 5 nm. Form. Using a long sputtering method, a titanium nitride film 8b having a thickness of about 10 nm is deposited on the entire surface. A tungsten film 8a is deposited on the entire surface. Then, CMP using the first interlayer insulating film 23 as a stopper is performed to etch back the titanium nitride film 8b and the tungsten film 8a. As shown in FIG. 4I, the tungsten film 8a and the barrier gate electrode 8
A gate electrode 8 to be b is formed.

【0035】(10)最後に、CVD法を用いて、酸化
シリコン膜からなる第2層間絶縁膜24を全面に堆積す
る。PEPにより、nソース領域3b、nドレイン
領域4b、及びゲート電極8の上に開口を有するレジス
トパターンを形成する。このレジストパターンをマスク
として絶縁膜のRIEを行う。絶縁膜(24、23、2
1、6’)を貫通し、nソース領域3b、nドレイ
ン領域4b、及びゲート電極8がそれぞれ表出したコン
タクトホールを形成する。既存のコンタクトプラグ形成
方法により配線25の一部(コンタクトプラグ)をコン
タクトホール内に埋め込む。スパッター法によりアルミ
ニウムからなる配線25を全面に堆積する。PEPによ
り形成されたレジストパターンを用いて、アルミニウム
のRIEを行う。第2層間絶縁膜24の上に、ソース領
域3、ドレイン領域4、ゲート電極8に接続する配線2
5が形成される。以上の工程を経て、図1に示したMI
SFETを製造することができる。
(10) Finally, a second interlayer insulating film 24 made of a silicon oxide film is deposited on the entire surface by using the CVD method. By PEP, a resist pattern having openings on the n + source region 3b, the n + drain region 4b, and the gate electrode 8 is formed. RIE of the insulating film is performed using the resist pattern as a mask. Insulating film (24, 23, 2
1, 6 ′) to form contact holes in which the n + source region 3b, the n + drain region 4b, and the gate electrode 8 are exposed. A part of the wiring 25 (contact plug) is buried in the contact hole by the existing contact plug forming method. A wiring 25 made of aluminum is deposited on the entire surface by a sputter method. RIE of aluminum is performed using the resist pattern formed by PEP. On the second interlayer insulating film 24, the wiring 2 connected to the source region 3, the drain region 4, and the gate electrode 8
5 are formed. Through the above steps, the MI shown in FIG.
An SFET can be manufactured.

【0036】本発明の実施形態によれば、ゲート電極8
の側面12と下面11は、中央部分9に対して上向きの
傾斜を有するコーナー部分10を介して交わる。したが
って、コーナー部分10は鋭利な形状を有さない。コー
ナー部分10の傾斜角度が一定でなければ、コーナー部
分10は、大きな曲率半径を有する。したがって、ゲー
ト電極8にチャネル領域5と異なる電圧が印加された場
合、ゲート電極8のコーナー部分10に電界が集中する
ことがなくなる。また、ゲート電極8のコーナー部分1
0の下に位置する後酸化膜6’の膜厚が、ゲート電極8
の中央部分9の下に位置するゲート酸化膜6の膜厚に比
して厚いため、コーナー部分10に印加される電界を弱
めることができる。したがって、コーナー部分10の下
に位置するゲート絶縁膜(6、7)の破壊を回避するこ
とができるため、デバイスの信頼性が向上する。
According to the embodiment of the present invention, the gate electrode 8
Side surface 12 and lower surface 11 intersect via a corner portion 10 having an upward slope with respect to central portion 9. Therefore, the corner portion 10 does not have a sharp shape. If the angle of inclination of the corner portion 10 is not constant, the corner portion 10 has a large radius of curvature. Therefore, when a voltage different from that of the channel region 5 is applied to the gate electrode 8, the electric field does not concentrate on the corner portion 10 of the gate electrode 8. Also, the corner portion 1 of the gate electrode 8
0, the thickness of the post-oxide film 6 ′ is smaller than that of the gate electrode 8.
Is thicker than the thickness of the gate oxide film 6 located below the central portion 9, the electric field applied to the corner portion 10 can be reduced. Therefore, it is possible to avoid destruction of the gate insulating films (6, 7) located below the corner portions 10, so that the reliability of the device is improved.

【0037】また、比誘電率が10以上の高誘電率ゲー
ト絶縁膜7を有することにより、チャネル領域5とゲー
ト電極8間の誘電率を高めることができる。したがっ
て、低いゲート電圧でトランジスタのオン/オフ制御を
行うことができる。つまり、トランジスタの電流駆動能
力を向上させることができる。
The presence of the high dielectric constant gate insulating film 7 having a relative dielectric constant of 10 or more can increase the dielectric constant between the channel region 5 and the gate electrode 8. Therefore, on / off control of the transistor can be performed with a low gate voltage. That is, the current driving capability of the transistor can be improved.

【0038】さらに、チャネル領域5にインジウムある
いはアンチモンなどの重元素を添加することで、その後
のソース領域3及びドレイン領域4の形成に伴う熱処理
による不純物濃度の変化が少ないチャネル層を形成する
ことができる。したがって、チャネル不純物のプロファ
イルを急峻に保つことができるため、駆動電流が多く、
オフリーク電流の少ないトランジスタを得ることができ
る。
Further, by adding a heavy element such as indium or antimony to the channel region 5, it is possible to form a channel layer in which a change in impurity concentration due to a heat treatment accompanying the formation of the source region 3 and the drain region 4 is small. it can. Therefore, since the profile of the channel impurity can be kept steep, the drive current is large,
A transistor with small off-leakage current can be obtained.

【0039】(その他の実施形態)上記のように、本発
明は1つの実施形態によって記載したが、この開示の一
部を成す論述及び図面はこの発明を限定するものである
と理解すべきではない。この開示から当業者には様々な
代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろ
う。
(Other Embodiments) As described above, the present invention has been described with reference to one embodiment. However, it should be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. Absent. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0040】本発明の実施形態では、ゲート酸化膜6及
び後酸化膜6’は、ともに酸素雰囲気における熱酸化処
理により形成された酸化シリコン膜であるが、これに限
定されるものではない。たとえば、RTP(Rppid Ther
mal Process)を用いてNH ガス雰囲気でシリコン基
板を直接熱窒化処理して形成された窒化シリコン膜であ
ってもよい。
In the embodiment of the present invention, the gate oxide film 6
The post-oxidation film 6 'is subjected to a thermal oxidation treatment in an oxygen atmosphere.
This is a silicon oxide film formed by
It is not specified. For example, RTP (Rppid Ther
mal Process) 3Silicon based in gas atmosphere
A silicon nitride film formed by direct thermal nitriding
You may.

【0041】また、高誘電率ゲート絶縁膜7は、タンタ
ル酸化物(五酸化タンタル:Ta)で形成した
が、これに限定されるものではない。10以上の比誘電
率を有する高誘電率ゲート絶縁膜7を、ハフニウム酸化
物(酸化ハフニウム:HfO)、チタン酸化物(二酸化
チタン:TiO)、ジルコニウム酸化物(酸化ジルコ
ニウム:ZrO)、あるいはジルコニウムシリコン酸
化物(ZrSiO)などの高誘電率酸化物、鉛ジルコ
ニウムチタネート(PZT)、バリウムストロンチウム
チタネート(BST)、酸化カルシウム(CaO)、酸
化ベリリウム(BeO)、あるいは、酸化マグネシウム
(MgO)のうち、いずれか1つあるいは複数の高誘電
率物質を用いて形成しても構わない。
The high dielectric constant gate insulating film 7 is made of tantalum oxide (tantalum pentoxide: Ta 2 O 5 ), but is not limited to this. The high dielectric constant gate insulating film 7 having a relative dielectric constant of 10 or more is formed of hafnium oxide (hafnium oxide: HfO), titanium oxide (titanium dioxide: TiO 2 ), zirconium oxide (zirconium oxide: ZrO 2 ), or zirconium silicon oxide (ZrSiO 4) a high dielectric constant oxides such as lead zirconium titanate (PZT), barium strontium titanate (BST), calcium oxide (CaO), beryllium oxide (BeO), or magnesium oxide (MgO) Among them, any one or a plurality of high dielectric constant materials may be used.

【0042】さらに、ゲート電極8は窒化チタン膜(T
iN)8bとタングステン膜8aとの積層膜で形成した
が、これに限定されるものではない。ゲート電極は、ル
テニウム(Ru)膜で形成してもよい。さらに、高濃度
に不純物が添加された多結晶シリコン膜で形成しても構
わない。
Further, the gate electrode 8 is formed of a titanium nitride film (T
iN) formed of a laminated film of 8b and tungsten film 8a, but is not limited thereto. The gate electrode may be formed of a ruthenium (Ru) film. Further, it may be formed of a polycrystalline silicon film to which impurities are added at a high concentration.

【0043】さらに、実施形態においてLDD構造を有
するMISFETを示したが、第2主電極領域の不純物
がチャネルに近いところで低濃度となっていることに限
定されない。また、窒化シリコン膜22を形成しない、
あるいはnのシングルソース・シングルドレイン
構造であっても構わない。
Further, although the MISFET having the LDD structure has been described in the embodiment, the impurity is not limited to the low concentration near the channel in the second main electrode region. Further, the silicon nitride film 22 is not formed,
An n or n + single source / single drain structure may be used.

【0044】さらに、チャネル領域5に添加される不純
物の導電型が、ソース・ドレインの導電型、つまり第2
導電型であっても構わない。この場合、デプレッション
型のトランジスタを形成することができる。また、チャ
ネル領域5に添加されるn型不純物としてアンチモン
(Sb)であることが望ましい。
Further, the conductivity type of the impurity added to the channel region 5 is the conductivity type of the source / drain, ie, the second conductivity type.
It may be a conductive type. In this case, a depression-type transistor can be formed. It is desirable that the n-type impurity added to the channel region 5 be antimony (Sb).

【0045】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を包含するということを理解す
べきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な
特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定さ
れるものである。
As described above, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein. Accordingly, the present invention is limited only by the matters specifying the invention according to the claims that are reasonable from this disclosure.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ゲ
ート絶縁膜破壊を防ぎ、高い信頼性を有する半導体装置
及びその製造方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device and a method of manufacturing the same, which prevent the gate insulating film from being destroyed.

【0047】また本発明によれば、ゲート電極のコーナ
ー部分に電界が集中しない半導体装置及びその製造方法
を提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device in which an electric field is not concentrated at a corner portion of a gate electrode, and a method of manufacturing the same.

【0048】さらに本発明によれば、ゲート絶縁膜破壊
を防ぎ、高い信頼性を有し、且つ駆動電流が多く、オフ
リーク電流の少ない半導体装置及びその製造方法を提供
することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device which prevents gate insulating film breakdown, has high reliability, has a large drive current, and has a small off-leakage current, and a method for manufacturing the same.

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

【図1】本発明の実施形態に係わる半導体装置(MIS
FET)の構成を示す断面図である。
FIG. 1 shows a semiconductor device (MIS) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the FET.

【図2】図2(a)乃至図2(c)は、それぞれ図1に
示した半導体装置(MISFET)の製造方法を示す主
要な工程断面図である(その1)。
FIGS. 2A to 2C are main process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the semiconductor device (MISFET) illustrated in FIG. 1 (part 1).

【図3】図3(d)乃至図3(f)は、それぞれ図1に
示した半導体装置(MISFET)の製造方法を示す主
要な工程断面図である(その2)。
3 (d) to 3 (f) are main process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the semiconductor device (MISFET) illustrated in FIG. 1 (part 2).

【図4】図4(g)乃至図4(i)は、それぞれ図1に
示した半導体装置(MISFET)の製造方法を示す主
要な工程断面図である(その3)。
FIGS. 4G to 4I are main process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the semiconductor device (MISFET) illustrated in FIG. 1 (part 3).

【図5】従来技術に係わる半導体装置(MISFET)
の構成を示す断面図である。
FIG. 5 shows a semiconductor device (MISFET) according to the related art.
It is sectional drawing which shows a structure of.

【図6】図6(a)乃至図6(c)は、それぞれ図5に
示したトランジスタ(MISFET)の製造方法を示す
主要な工程断面図である(その1)。
FIGS. 6A to 6C are main process cross-sectional views each showing a method of manufacturing the transistor (MISFET) shown in FIG. 5 (part 1).

【図7】図7(d)乃至図7(f)は、それぞれ図5に
示したトランジスタ(MISFET)の製造方法を示す
主要な工程断面図である(その2)。
7 (d) to 7 (f) are main process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the transistor (MISFET) illustrated in FIG. 5 (part 2).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、51 半導体基板(シリコン基板) 2、52 主半導体領域(well領域) 3a、53a 第1主電極領域(nソース領域) 3b、53b 第1主電極領域(nソース領域) 4a、54a 第2主電極領域(nドレイン領域) 4b、54b 第2主電極領域(nドレイン領域) 5、55 チャネル領域 6、56 ゲート酸化膜 6’ 後酸化膜 7、57 高誘電率ゲート絶縁膜 8a、58a ゲート電極(タングステン膜) 8b、58b ゲート電極(バリアゲート電極) 9 中央部分 10 コーナー部分 11、16、61 下面 12、17、62 側面 14、64 犠牲酸化膜 15、65 ダミーゲート電極 20、70 STI 21、71 酸化シリコン膜 22、72 窒化シリコン膜 23、73 第1層間絶縁膜 24、74 第2層間絶縁膜 25、75 配線 26 溝部1, 51 semiconductor substrate (silicon substrate) 2, 52 main semiconductor region (well region) 3a, 53a first main electrode region (n source region) 3b, 53b first main electrode region (n + source region) 4a, 54a Second main electrode region (n - drain region) 4b, 54b Second main electrode region (n + drain region) 5, 55 Channel region 6, 56 Gate oxide film 6 'Post oxide film 7, 57 High dielectric constant gate insulating film 8a, 58a Gate electrode (tungsten film) 8b, 58b Gate electrode (barrier gate electrode) 9 Central portion 10 Corner portion 11, 16, 61 Lower surface 12, 17, 62 Side surface 14, 64 Sacrificial oxide film 15, 65 Dummy gate electrode 20 , 70 STI 21, 71 silicon oxide film 22, 72 silicon nitride film 23, 73 first interlayer insulating film 24, 74 second interlayer insulating film 25, 75, wiring 26 groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 BB30 CC05 EE03 EE09 EE16 FF06 FF18 5F040 DA19 DC01 EC01 EC04 EC11 EC12 ED01 ED03 ED04 ED09 EE05 EF02 EH02 EK05 EL02 FA01 FA02 FA05 FA07 FA10 FB02 FB05 FC10 FC14 FC21 FC23  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F-term (reference) 4M104 BB30 CC05 EE03 EE09 EE16 FF06 FF18 5F040 DA19 DC01 EC01 EC04 EC11 EC12 ED01 ED03 ED04 ED09 EE05 EF02 EH02 EK05 EL02 FA01 FA02 FA05 FA07 FA10 FB02 FC21 FC14 FC14

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板の上部に配置された第1導電型の主半導
体領域と、 前記主半導体領域の上部に配置された第2導電型の第1
主電極領域と、 前記主半導体領域の上部に前記第1主電極領域と離間し
て配置された第2導電型の第2主電極領域と、 前記主半導体領域の上部に前記第1主電極領域及び前記
第2主電極領域に隣接して配置されたチャネル領域と、 前記チャネル領域の上に配置されたゲート酸化膜と、 前記ゲート酸化膜の上に配置された、比誘電率が10以
上の高誘電率ゲート絶縁膜と、 前記高誘電率ゲート絶縁膜の上に配置され、前記半導体
基板に対して実質的に垂直に配置された側面と、当該側
面に対して実質的に垂直に配置された中央部分と当該中
央部分に対して所定の上向きの傾斜を持ち、当該側面と
交わるコーナー部分とからなる下面とを有し、前記チャ
ネル領域と異なる電圧が印加されることで前記第1主電
極領域と前記第2主電極領域の間のキャリアの流れを制
御する制御電極とを有することを特徴とする半導体装
置。
A first conductive type main semiconductor region disposed above the semiconductor substrate; a second conductive type first semiconductor region disposed above the main semiconductor region;
A main electrode region, a second main electrode region of a second conductivity type disposed above the main semiconductor region and spaced apart from the first main electrode region, and a first main electrode region above the main semiconductor region A channel region disposed adjacent to the second main electrode region; a gate oxide film disposed on the channel region; and a relative dielectric constant of 10 or more disposed on the gate oxide film. A high dielectric constant gate insulating film, a side surface disposed on the high dielectric constant gate insulating film, disposed substantially perpendicular to the semiconductor substrate, and disposed substantially perpendicular to the side surface. A central portion and a lower surface having a predetermined upward inclination with respect to the central portion and a corner portion intersecting with the side surface, and the first main electrode is provided by applying a voltage different from that of the channel region. Between the region and the second main electrode region Wherein a and a control electrode for controlling the flow of carriers.
【請求項2】 前記制御電極の前記コーナー部分の下に
位置する前記ゲート酸化膜の下面外周部は、前記制御電
極の前記中央部分の下に位置する前記ゲート酸化膜の下
面中央部に対して所定の下向きの傾斜を有することを特
徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. A lower peripheral portion of the lower surface of the gate oxide film located below the corner portion of the control electrode, relative to a lower central portion of the gate oxide film located below the central portion of the control electrode. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a predetermined downward inclination.
【請求項3】 前記高誘電率ゲート絶縁膜は、ハフニウ
ム酸化物、チタン酸化物、タンタル酸化物、ジルコニウ
ム酸化物、あるいはジルコニウムシリコン酸化物のう
ち、いづれか1つまたは複数の高誘電率酸化物からなる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
3. The high dielectric constant gate insulating film is formed of one or more of high dielectric constant oxides selected from hafnium oxide, titanium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, and zirconium silicon oxide. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記チャネル領域は、インジウムあるい
はアンチモンを含む不純物半導体領域であることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said channel region is an impurity semiconductor region containing indium or antimony.
【請求項5】 半導体基板の上部に第1導電型の主半導
体領域を形成する第1工程と、 前記主半導体領域の上にゲート酸化膜を形成する第2工
程と、 前記ゲート酸化膜の上に、前記半導体基板に対して実質
的に垂直に配置された側面と、当該側面に対して実質的
に垂直に交わり、当該ゲート酸化膜に接する下面とを有
するダミーゲート電極を選択的に形成する第3工程と、 熱酸化処理を行い、前記ダミーゲート電極の前記側面及
び前記下面の内、前記側面と交わる前記下面のコーナー
部分を選択的に酸化させる第4工程と、 前記ダミーゲート電極をマスクとして、前記主半導体領
域の上部に第2導電型の不純物を拡散し、第1主電極領
域を形成する第5工程と、 前記ダミーゲート電極をマスクとして、前記主半導体領
域の上部であって、前記第1主電極領域と離間した位置
に第2導電型の不純物を拡散し、第2主電極領域を形成
する第6工程と、 前記ダミーゲート電極の周辺の前記主半導体領域の上に
層間絶縁膜を堆積する第7工程と、 前記ダミーゲート電極を選択的に除去して、前記ゲート
酸化膜が表出した溝部を形成する第8工程と、 比誘電率が10以上の高誘電率ゲート絶縁膜を前記ゲー
ト酸化膜の上に一様に堆積する第9工程と、 前記高誘電率ゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成する
第10工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
5. A first step of forming a main semiconductor region of a first conductivity type on an upper part of a semiconductor substrate; a second step of forming a gate oxide film on the main semiconductor region; And selectively forming a dummy gate electrode having a side surface substantially perpendicular to the semiconductor substrate and a lower surface substantially perpendicular to the side surface and in contact with the gate oxide film. A third step of performing a thermal oxidation process to selectively oxidize a corner portion of the lower surface that intersects with the side surface, of the side surface and the lower surface of the dummy gate electrode, and masking the dummy gate electrode A fifth step of diffusing impurities of a second conductivity type over the main semiconductor region to form a first main electrode region; and using the dummy gate electrode as a mask, over the main semiconductor region, Previous A sixth step of diffusing an impurity of the second conductivity type at a position separated from the first main electrode region to form a second main electrode region, and an interlayer insulating film on the main semiconductor region around the dummy gate electrode An eighth step of selectively removing the dummy gate electrode to form a groove in which the gate oxide film is exposed, and a high dielectric constant gate insulating film having a relative dielectric constant of 10 or more. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a ninth step of uniformly depositing a gate electrode on the gate oxide film; and a tenth step of forming a gate electrode on the high dielectric constant gate insulating film.
【請求項6】 前記第1工程と前記第2工程の間に前記
主半導体領域の上に犠牲酸化膜を形成する第1ステップ
と、 不純物イオンを前記主半導体領域の上部に注入する第2
ステップと、 前記犠牲酸化膜を除去する第3ステップとをさらに有す
ることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方
法。
6. A first step of forming a sacrificial oxide film on the main semiconductor region between the first step and the second step, and a second step of implanting impurity ions into an upper portion of the main semiconductor region.
6. The method according to claim 5, further comprising: a step of removing the sacrificial oxide film.
【請求項7】 前記第2ステップは、インジウムイオン
あるいはアンチモンイオンを異なる注入条件で複数回、
前記主半導体領域の上部に注入するステップであること
を特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 7, wherein in the second step, indium ions or antimony ions are implanted a plurality of times under different implantation conditions.
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the step of implanting the semiconductor device is performed above the main semiconductor region.
【請求項8】 前記第3工程と前記第4工程の間に、等
方的エッチングを行い、表出している前記ゲート酸化膜
と前記ダミーゲート電極の前記コーナー部分の下に位置
する前記ゲート酸化膜とを選択的に除去して前記半導体
基板を表出させる工程をさらに有し、 前記第4工程は、熱酸化処理により、前記ダミーゲート
電極の前記コーナー部分だけでなく、表出している前記
半導体基板も酸化させて、前記ゲート酸化膜よりも厚い
後酸化膜を形成する工程であることを特徴とする請求項
5記載の半導体装置の製造方法。
8. The method according to claim 8, wherein isotropic etching is performed between the third step and the fourth step to form the gate oxide film located below the exposed gate oxide film and the corner portion of the dummy gate electrode. The method further comprises the step of selectively removing a film and exposing the semiconductor substrate, wherein the fourth step includes exposing not only the corners of the dummy gate electrode but also the thermal gate by a thermal oxidation process. 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising the step of oxidizing a semiconductor substrate to form a post-oxide film thicker than the gate oxide film.
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