JP2003289139A - 電界効果トランジスタ - Google Patents

電界効果トランジスタ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲート絶縁膜にシリケートを用いた場合にお
いても、ゲート絶縁膜の構成元素の拡散による他部位へ
の汚染を抑制することができ、歩留まり向上及び特性向
上に寄与する。 【解決手段】 シリコン基板１０１上にシリケートから
なる高誘電率ゲート絶縁膜１０３を介してゲート電極１
０４を設け、ゲート絶縁膜１０３及びゲート電極１０４
の側部に側壁絶縁膜１０７を設けた電界効果トランジス
タにおいて、側壁絶縁膜１０７を、基板面方向の厚さが
５ｎｍ程度のＡｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ膜で形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属酸化物やシリ
ケートなどの高誘電率材料をゲート絶縁膜に用いたＭＩ
Ｓ型電界効果トランジスタに係わり、特にゲート側壁絶
縁膜の改良をはかった電界効果トランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高速化・高集積化は、スケーリ
ング則に従ったＭＯＳデバイスの微細化によって進めら
れてきた。このスケーリング則は、絶縁膜の膜厚やゲー
ト長さ等のＭＯＳデバイスの各部分を高さ方向と横方向
の寸法を同時に縮小することにより、微細化時に素子の
特性を正常に保ち、また性能を上げることを可能にする
ものである。
【０００３】次世代ＭＯＳトランジスタにおいては、必
要とされるゲート絶縁膜容量から、ＳｉＯ2 ゲート絶縁
膜として２ｎｍ以下の膜厚が要求されている。しかし、
従来よりゲート絶縁膜として用いられてきたＳｉＯ
2 は、この膜厚領域では直接トンネル電流が流れ始める
厚さであり、リーク電流の抑制ができず、消費電力の増
加等の問題を回避できない。そこで最近、次世代ＭＯＳ
トランジスタにおいては、ＳｉＯ2 よりも誘電率が高い
材料をゲート絶縁膜に用いて、シリコン酸化膜換算の実
効膜厚を２ｎｍ以下に抑えつつ、物理膜厚を稼いでリー
ク電流を抑えることが試みられている。
【０００４】ＳｉＯ2 の代替絶縁膜材料として、金属酸
化物及び、ＳｉＯ2 と金属酸化物からなるシリケート
（珪酸塩）材料が検討されている。しかし、この種の材
料を用いた場合、トランジスタ製造工程中にゲート絶縁
膜中の金属元素が周辺部分に拡散し、金属汚染を引き起
こすことが懸念される。特に、不純物添加の工程におい
てはイオンインプラを利用するため、金属酸化物中の金
属が注入イオンに弾き出されて、トランジスタ外にまで
汚染を引き起こす可能性が高い。なお、ここで言う汚染
とは、ゲート絶縁膜から弾き出された金属元素が製造装
置のチャンバ内壁に付着したり、シリコン基板の本来金
属元素が入るべきでない部分に混入されることを含むも
のである。
【０００５】ゲート絶縁膜にＺｒシリケートを用い、ゲ
ート側壁に１０ｎｍのＳｉＯ2 を用いて、６０ＫｅＶで
Ａｓを側壁に対して４５度の角度をつけて５×１０15ｃ
ｍ-2の面濃度でイオンインプラした場合のＺｒ元素の飛
散状況を計算した。その結果、側壁をＳｉＯ2 にした場
合はＺｒ元素が１０ｎｍ程度は飛散しているのが分か
り、Ｚｒ元素の飛散を防止するには少なくとも１０ｎｍ
程度以上の厚さが必要と予測される。
【０００６】よって、短チャネル効果を抑制しつつ微細
化するために、シリサイド等の技術を用いて拡散層厚さ
を薄くしてソース／ドレイン拡散層の距離を縮めても、
このゲート両側の側壁厚さの増加はトランジスタサイズ
（チャネル長＋側壁（両側）＋拡散層領域）の微細化の
妨げとなり、これが集積化の障害となる。さらに、距離
を縮められないことは、拡散層の寄生抵抗を減少させる
ことができないことを意味し、ＬＳＩの特性向上の障害
となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、ゲー
ト絶縁膜に誘電率の高い金属酸化物若しくはシリケート
を用いた場合、トランジスタ製造工程中に周辺部位に金
属汚染が広がる危険性が高いという問題があった。そし
て、この金属汚染はトランジスタの製造歩留まりの劣化
やトランジスタ特性の劣化を招く要因となる。
【０００８】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、ゲート絶縁膜にシリケ
ートなどを用いた場合においても、ゲート絶縁膜の構成
元素の拡散による他部位への汚染を抑制することがで
き、歩留まり向上及び特性向上に寄与し得る電界効果ト
ランジスタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は次のような構成を採用している。
【００１０】即ち本発明は、シリコン基板上にゲート絶
縁膜を介してゲート電極を設け、ゲート絶縁膜及びゲー
ト電極の側部に側壁絶縁膜を設けた電界効果トランジス
タにおいて、側壁絶縁膜を、少なくともＡｌ，Ｏ，Ｓ
ｉ，Ｎを含む材料で形成したことを特徴とする。
【００１１】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。 (1) 側壁絶縁膜は、ゲート電極に対してセルフアライン
で形成されるもので、基板面方向の厚さは３ｎｍ以上で
１０ｎｍ以下であること。 (2) 側壁絶縁膜中におけるＡｌの濃度は１０at％以上
で、Ｎの濃度は５at％以上であること。 (3) 側壁絶縁膜の誘電率はゲート絶縁膜の誘電率よりも
低いこと。
【００１２】(4) ゲート絶縁膜は、金属酸化物と二酸化
珪素からなるシリケートであり、該シリケートを構成す
る金属酸化物の金属は、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｔ
ｉ，Ｙ，Ｔａ，Ｂｉ，Ｐｒの少なくとも一つを含むこ
と。 (5) ゲート絶縁膜は、金属酸化物であり、該金属酸化物
を構成する金属は、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｉ，
Ｙ，Ｔａ，Ｂｉ，Ｐｒの少なくとも一つを含むこと。 (6) ゲート絶縁膜を形成する金属酸化物又はシリケート
に、Ｍｇ，Ｃａ，Ｍｎの少なくとも一つの金属元素を添
加すること。
【００１３】（作用）本発明によれば、側壁絶縁膜とし
て通常のＳｉＯ2 にＡｌ及びＮを加えることにより、側
壁絶縁膜の緻密性を向上させることができる。そして、
この緻密性の向上により、シリケートなどで形成された
ゲート絶縁膜からの金属元素が側壁絶縁膜中を進行する
距離を短くできる。従って、ゲート絶縁膜にシリケート
を用いた場合においても、ゲート絶縁膜の構成元素の拡
散による他部位への汚染を抑制することができ、歩留ま
り向上及び特性向上をはかることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。
【００１５】（実施形態）図１は、本発明の一実施形態
に係わるＭＩＳ型電界効果トランジスタの概略構造を示
す断面図である。
【００１６】図中の１０１はｐ型シリコン基板であり、
１０２は素子分離領域であり、シリコン基板１０１の素
子分離領域１０２で囲まれた素子形成領域上にゲート絶
縁膜１０３を介してゲート電極１０４が形成されてい
る。ゲート絶縁膜１０３は、ＨｆＯ2 からなる高誘電率
の金属酸化物、又はＨｆＯ2 とＳｉＯ2 からなる高誘電
率のシリケートである。ゲート電極１０４は、ポリシリ
コン膜であるが、この代わりにＴｉＮ，ＴａＮ，Ｗ，Ｎ
ｂ，Ｒｕ，Ｒｕ酸化物等の金属電極を用いてもよい。
【００１７】ゲート電極１０４を挟んで基板１０１の表
面層にはｎ型不純物層１０５が形成されている。この不
純物層１０５は、例えばＡｓを４０ＫｅＶのエネルギー
で面密度５×１０15程度イオンインプラすることによっ
て表面から浅く導入された拡散層（ソース・ドレイン領
域）であり、その表面にはＮｉやＣｏ等のシリサイド層
１０６が形成されている。ゲート絶縁膜１０３及びゲー
ト電極１０４の側部には、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎからなる
側壁絶縁膜１０７が形成されている。この側壁絶縁膜１
０７の各材料の組成は、例えばＳｉが５at％、Ａｌが２
５at％、Ｏが４８at％、Ｎが２２at％である。
【００１８】上記の各部を形成した基板表面には、ＣＶ
Ｄシリコン酸化膜などからなる層間絶縁膜１０８が形成
されている。この層間絶縁膜１０８には、ゲート及びソ
ース・ドレインに接続するためのコンタクト孔が設けら
れている。そして、ゲート電極１０４及びソース・ドレ
イン領域１０５のシリサイド層１０６に接続するように
Ａｌ配線１０９が設けられている。
【００１９】次に、図２を参照して本実施形態のＭＩＳ
型電界効果トランジスタの製造工程を説明する。
【００２０】まず、図２（ａ）に示すように、面方位
（１００）、比抵抗４〜６Ωｃｍのｐ型シリコン基板１
０１上に、反応性イオンエッチングにより、素子分離の
ための溝を形成する。続いて、例えばＬＰ（ロープレッ
シャー）−ＴＥＯＳ（Tetra ethyl ortho silicate：珪
酸エチル）膜を埋め込むことにより素子分離領域１０２
を形成する。なお、図では素子分離領域１０２が基板表
面よりも上方に出ているが、素子分領域１０３の上面を
基板表面と同じ高さにしてもよい。
【００２１】次いで、図２（ｂ）に示すように、例えば
レーザーアブレーション成膜法を用いて、例えば酸素分
圧１〜１００Ｐａの雰囲気中、基板温度４００℃で、膜
厚５ｎｍのゲート絶縁膜１０３を成膜する。このゲート
絶縁膜１０３は、ＨｆＯ2 からなる金属酸化物である。
【００２２】なお、この工程において、スパッタ成膜法
を用いて、例えば酸素分圧１〜５Ｐａの雰囲気中、基板
温度が室温〜３００℃で、膜厚３ｎｍのＨｆ金属若しく
はＨｆＯ2 酸化物をシリコン基板１０１上に堆積し、酸
素若しくは窒素雰囲気中で４００〜１０００℃の温度で
アニールして、ＨｆＯ2 金属酸化物ゲート絶縁膜１０３
を形成してもよい。また、蒸着法を用いて、基板温度が
室温〜３００℃で膜厚４ｎｍのＨｆ金属若しくはＨｆＯ
2 酸化物をシリコン基板１０１上に堆積し、酸素若しく
は窒素雰囲気中で６００〜８００℃の温度でアニールし
て、ＨｆＯ2 金属酸化物ゲート絶縁膜１０３を形成して
もよい。
【００２３】さらに、ＣＶＤ成膜法を用いて、酸素雰囲
気中でのＣ16Ｈ36ＨｆＯ4 ガスと酸素ガスとの混合ガ
ス、ＨｆＣｌ4 ガスとＮＨ3 ガスとの混合ガス、若しく
はＨｆ（ＳＯ4 ）2 ガスとＮＨ3 ガスとの混合ガス等の
Ｈｆを含む混合ガスを、例えば１〜１０4 Ｐａの圧力
で、１〜１０００sccmの流量でそれぞれ供給し、基板温
度を室温〜８００℃の温度範囲において堆積し、堆積後
に５００〜９００℃の酸素若しくは窒素雰囲気中でアニ
ールすることにより、ＨｆＯ2 金属酸化物ゲート絶縁膜
１０３を形成してもよい。
【００２４】また、同工程において、例えばゲート絶縁
膜１０３としてシリケートを用いる場合を説明する。レ
ーザーアブレーション成膜法を用いて、例えば酸素分圧
１〜１００Ｐａの雰囲気中、基板温度４００℃で、Ｈ
ｆ，Ｓｉ，酸素原子で構成されるターゲットを用いて、
膜厚５ｎｍのＨｆ原子，酸素原子，Ｓｉを含むＨｆシリ
ケートゲート絶縁膜１０３をシリコン基板１０上に成膜
する。
【００２５】また、この工程において、スパッタ成膜法
を用いて、例えば酸素分圧１〜５Ｐａの雰囲気中、基板
温度３００℃で、膜厚３ｎｍのＨｆ金属，Ｈｆシリサイ
ド，若しくはＨｆシリケートをシリコン基板１０１上に
堆積した後、酸素若しくは窒素雰囲気中で４００〜８０
０℃の温度でアニールして、Ｈｆシリケートゲート絶縁
膜１０３を形成してもよい。さらに、蒸着法を用いて、
基板温度２００℃で膜厚４ｎｍのＨｆ金属若しくはＨｆ
シリサイドをシリコン基板１０１上に堆積した後、酸素
若しくは窒素雰囲気中で６００〜８００℃の温度でアニ
ールして、Ｈｆシリケートゲート絶縁膜１０３を形成し
てもよい。
【００２６】また、図２（ｃ）に示すように、ＣＶＤ成
膜法を用いて、酸素雰囲気中でのＣ 16Ｈ36ＨｆＯ4 ガス
とモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスと窒素ガスの混合ガス、
ＨｆＣｌ4 ガスとＮＨ3 ガスとＳｉＨ4 ガスの混合ガ
ス、若しくはＨｆ（ＳＯ4 ）2ガスとＮＨ3 ガスとＳｉ
Ｈ4 ガスの混合ガス等のＨｆを含む混合ガスを、例えば
１〜１０４Ｐａの圧力で、１〜１０００sccmの流量でそ
れぞれ供給し、基板温度を室温〜８００℃の温度範囲に
おいて堆積し、堆積後に６００〜９００℃の酸素雰囲気
中でアニールすることにより、Ｈｆシリケートゲート絶
縁膜１０３を形成してもよい。
【００２７】また、図２（ｄ）に示すように、シリコン
基板１０１を酸素雰囲気中で加熱、ＢＯＸ（燃焼酸化）
することにより、若しくはＣＶＤによって、シリコン基
板１０１上に１〜４ｎｍ程度のＳｉＯ2 膜１１４を形成
し、続いて例えばＨｆ金属ターゲット若しくは、Ｈｆ金
属原子とＳｉ原子を少なくとも含んだターゲットを用い
て、例えば蒸着法で、シリコン基板１０１上に金属元素
を有する膜１１５を堆積する。その後、例えば真空中若
しくは窒素中で４００〜９００℃の加熱によって、少な
くとも金属元素をＳｉＯ2 膜に拡散させる工程を行い、
シリコン基板１０１上に少なくともＺｒ，Ｓｉ原子、酸
素原子を含有するＺｒシリケートゲート絶縁膜１０３を
形成してもよい。
【００２８】次いで、図２（ｅ）に示すように、化学気
相成長法によってポリシリコン膜を全面に堆積し、この
ポリシリコン膜中に例えばオキシ塩化リン（ＰＯＣ
ｌ3 ）を用いて、８５０℃，３０分間リン拡散処理を行
い、ポリシリコン膜を低抵抗化させる。このポリシリコ
ン膜への不純物の添加は後の工程で、拡散層への不純物
添加と同時にイオンインプラを用いて行ってもよい。ま
た、ポリシリコン膜の代わりにＧｅをドープしたポリシ
リコン膜を用いてもよい。
【００２９】次いで、図３（ｆ）に示すように、ポリシ
リコン膜をパターニングしてゲート電極１０４を形成す
る。このとき、ゲート電極１０４に合わせてゲート絶縁
膜１０３も同時にパターニングするのが好ましいが、必
ずしもゲート電極１０４とゲート絶縁膜１０３の側面の
端面が一致する必要はない。図３（ｆ）のようにゲート
絶縁膜１０３がゲート電極１０４に比べて凹になってい
る形状や、図３（ｇ）のようにゲート絶縁膜１０３がゲ
ート電極１０４に比べて凸になっている形状でもよく、
さらに全体に傾斜がついていても問題はない。
【００３０】次いで、図３（ｈ）に示すように、ゲート
部の側壁にＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎからなる側壁絶縁膜１０
７を形成する。この側壁絶縁膜１０７は、ゲート部を含
む周囲に厚さ５〜３０ｎｍ程度のＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ膜
をＣＶＤ等を用いて、ゲート電極１０４とゲート絶縁膜
電極１０３を覆うように堆積させ、その後に反応性イオ
ンエッチング法によりエッチングすることにより、ゲー
ト部とセルフアラインで形成される。
【００３１】次いで、図３（ｊ）に示すように、全面
に、例えば加速電圧７０ＫｅＶ、ドーズ量１×１０15ｃ
ｍ-2で砒素Ａｓをイオン注入し、その後、例えば９００
℃，３０分若しくは１０００℃，３０秒の熱処理を行
い、砒素をシリコン基板１０１中に拡散し活性化させ、
ソース領域及びドレイン領域１０５を形成する。このと
き、側壁に高密度で稠密構造を有するＳｉ−Ａｌ−Ｏ−
Ｎ膜１０７を用いることにより、ゲート絶縁膜１０３か
らの金属元素の飛散を抑制することができる。さらに、
その拡散層１０５にＮｉ若しくはＣｏを蒸着し、熱処理
することでシリサイド層１０６を作成し、拡散層の抵抗
を低減することが望ましい。
【００３２】なお、上記の図３（ｈ）の側壁を作る工程
と、図３（ｉ）のイオン注入を行う工程は、必要に応じ
て順番を入れ替えてもよい。
【００３３】これ以降の工程は通常のＭＩＳ型トランジ
スタの作製工程に準じており、化学気相成長法によって
全面に層間絶縁膜１０８となるシリコン酸化膜を堆積
し、この層間絶縁膜１０８にコンタクト孔を開口し、続
いてスパッタ法によって全面にＡｌ膜１０９を堆積し、
このＡｌ膜１０９を反応性イオンエッチングによってパ
ターニングすることにより、前記図１に示したような構
造を有するＭＩＳ型トランジスタが完成する。
【００３４】このように本実施形態によれば、金属酸化
物やシリケートからなるゲート絶縁膜１０３を用いた場
合でも、拡散層１０５及び電極１０４へのイオンインプ
ラ時に注入されたイオンによってゲート絶縁膜１０３か
らの金属元素がＭＩＳ型トランジスタの外に弾き出され
て周辺部を汚染することが防止される。このため、ＭＩ
Ｓ型トランジスタの製造歩留まり向上及び特性向上をは
かることができる。
【００３５】本実施形態のゲート側壁絶縁膜を構成する
Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ材料は、その組成によって所望の密
度，誘電率に設計することが可能である。そこで、様々
なイオンインプラ条件に対する、望ましいゲート側壁絶
縁膜の構造を検討した結果を示す。
【００３６】図４は、ＳｉＯ2 ，ＳｉＮ，Ａｌ2 Ｏ3 ，
ＡｌＮの各々の密度を比較して示す図であり、これらの
組成に依存してＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎの密度が求められ
る。図５は、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ膜の密度の組成依存性
であり、特にＡｌ濃度、Ｎ濃度によって密度が大きく変
化するので、これらについて記した。
【００３７】これらの結果から、Ａｌが約１０at％以
上、Ｎが約５at％以上入っていると密度の増加が顕著で
あり、元素の飛散を防止する効果が高い。従って、この
濃度のＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ材料を用いることが望まし
い。
【００３８】図６は、ゲート絶縁膜としてＺｒが１５at
％のＺｒシリケートを用い、側壁絶縁膜としてＳｉＯ2
を用いた場合に、ドーズ量４×１０15ｃｍ-2でＡｓを打
ち込んだときの側壁ＳｉＯ2 へのＺｒの飛散状況を計算
した結果を示している。この図から、加速電圧〜５０Ｋ
ｅＶで８〜１０ｎｍ程度までＺｒが飛散することが予測
される。
【００３９】これに対して図７は、ゲート絶縁膜として
Ｚｒが１５at％のＺｒシリケートを用い、側壁絶縁膜と
してＳｉ：Ａｌ：Ｏ：Ｎ＝５：２５：４８：２２の組成
を用いた場合に、ドーズ量４×１０15ｃｍ-2でＡｓを打
ち込んだときのＺｒの側壁Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−ＮへのＺｎ
の飛散状況を計算した結果である。この図から、加速電
圧〜５０ｋｅＶで２〜３ｎｍ程度の飛散で抑えられてお
り、側壁絶縁膜のバリア効果が十分に高められたことが
分かる。
【００４０】図８は、Ｈｆが１５at％のＨｆシリケート
をゲート絶縁膜に用いた場合に、ドーズ量４×１０15ｃ
ｍ-2のＡｓ，Ｐ，Ｂについて、ＳｉＯ2 とＡｌ３０％の
Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ側壁膜厚５ｎｍの部分での飛散Ｈｆ
の面密度を計算した結果である。いずれのインプラント
元素を用いた場合でも、ＳｉＯ2 に比べＳｉ−Ａｌ−Ｏ
−Ｎを用いた場合の方がＨｆの飛散を抑制できることを
示唆している。つまり、ゲート絶縁膜構成元素、インプ
ラ元素に依存せずに、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを用いること
でゲート絶縁膜構成元素の飛散を抑制できる。
【００４１】このように、ゲート側壁絶縁膜にＡｌ−Ｓ
ｉ−Ｏ−Ｎを用いることにより、ＳｉＯ2 に比べて非常
に薄い側壁で金属元素の拡散を抑制することが可能とな
る。側壁絶縁膜の膜厚を薄くできるということは、ソー
ス・ドレイン拡散層の接近を可能にすると共に、ゲート
〜拡散層間の寄生容量を減少させることにつながる。従
って、本実施形態の構造の採用により、トランジスタの
微細化及び高集積化をはかることができる。
【００４２】（変形例）なお、本発明は上述した実施形
態に限定されるものでない。実施形態よりも低エネルギ
ーのイオンインプラを行う場合には、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−
Ｎ組成からなるゲート側壁絶縁膜をより薄く形成するこ
とが可能であり、さらにＡｌ，Ｎの濃度が低いＳｉ−Ａ
ｌ−Ｏ−Ｎ膜を用いることも可能である。また、低濃度
インプラの必要な場合など、トランジスタの構造上から
厚い側壁絶縁膜が必要な場合は、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ組
成である膜をバリア膜として形成後、ＳｉＯ2 等の膜を
形成してもよい。
【００４３】また、微細化、ゲート絶縁膜の高誘電率化
が進み、側壁に金属酸化物を用いた方が望ましいとき
は、まず高誘電率金属酸化物の側壁を形成後、その外側
にバリア膜としてＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ組成である側壁を
形成してもよい。さらに、トランジスタのゲート電極か
らの電気力線が効果的にシリコン基板に作用するため
に、より高誘電率化するためにＡｌや窒素の組成を増や
して誘電率を増加することや、トランジスタの駆動遅延
時間を短縮するためにより寄生容量を減らすためにＳｉ
や酸素の組成を増やすなど、組成を自由に制御し、最適
化することで、所望のトランジスタ能力を向上、達成、
制御することが可能である。
【００４４】また、ゲート絶縁膜としてシリケートを用
いる場合、このシリケートにＭｇ，Ｃａ，Ｍｎの何れか
を僅かに添加してもよい。シリケートでは、この種の元
素の添加により粘性が高められるため、ゲート絶縁膜中
における金属元素の相分離を抑えることができる。これ
は、熱処理に対するゲート絶縁膜の安定性の向上につな
がる。
【００４５】このように本発明は、ゲート絶縁膜の構成
元素の飛散を抑制するバリア膜として用いるのであれ
ば、様々な形態で利用することができる。その他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施するこ
とができる。
【００４６】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、金
属酸化物やシリケートからなるゲート絶縁膜の側壁にＳ
ｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ構造の側壁絶縁膜を形成することによ
って、トランジスタの電極や拡散層への不純物イオンイ
ンプラ工程において、金属酸化物ゲート絶縁膜の構成元
素が周辺部分に飛散することを防止することができ、製
造歩留まり向上及び素子特性向上をはかることができ
る。さらに、側壁絶縁膜におけるバリア性の向上から側
壁絶縁膜を薄く形成することもでき、これにより素子の
微細化及び高集積化をはかることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わるＭＩＳ型電界効果
トランジスタの概略構造を示す断面図。
【図２】同実施形態のトランジスタの製造工程の前半を
示す断面図。
【図３】同実施形態のトランジスタの製造工程の後半を
示す断面図。
【図４】ＳｉとＡｌの酸化物，窒化物の密度を比較して
示す図。
【図５】Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ膜の密度の組成依存性を示
す図。
【図６】ＳｉＯ2 側壁絶縁膜を用いた場合のＺｒ飛散に
よるＺｒ濃度変化を示す図。
【図７】Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ側壁絶縁膜を用いた場合の
Ｚｒ飛散によるＺｒ濃度変化を示す図。
【図８】ＳｉＯ2 側壁絶縁膜及びＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ側
壁絶縁膜に対し、Ａｓ，Ｐ，Ｂのイオンインプラをエネ
ルギーを変えて行った場合の、Ｚｒ飛散による側壁絶縁
膜から５ｎｍの地点でのＺｒ濃度の変化を示す図。
【符号の説明】
１０１…シリコン基板 １０２…素子分離領域 １０３…高誘電率ゲート絶縁膜 １０４…ゲート電極 １０５…ソース・ドレイン領域 １０６…シリサイド層 １０７…Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎからなる側壁絶縁膜 １０８…層間絶縁膜 １０９…Ａｌ配線 １１０…レジスト １１４…ＳｉＯ2 絶縁膜 １１５…Ｈｆ，Ｚｒ等の金属薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 伸 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5F140 AA00 AA39 BA01 BD12 BD13 BD17 BD18 BE05 BE07 BE09 BE10 BE16 BE17 BF01 BF04 BF05 BF07 BF10 BF42 BG08 BG09 BG11 BG12 BG31 BG32 BG37 BG52 BG53 BJ01 BJ08 BK13 BK21 BK25 BK34 CA03 CB04 CC03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シリコン基板と、このシリコン基板上にゲ
    ート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、前記ゲー
    ト絶縁膜及びゲート電極の側部に設けられた側壁絶縁膜
    とを具備してなり、 前記側壁絶縁膜は、少なくともアルミニウム，酸素，シ
    リコン及び窒素を含んでなることを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項２】前記側壁絶縁膜は、前記ゲート電極に対し
    てセルフアラインで形成されるもので、基板面方向の厚
    さは３ｎｍ以上で１０ｎｍ以下であることを特徴とする
    請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】前記側壁絶縁膜中におけるアルミニウムの
    濃度は１０at％以上で、窒素の濃度は５at％以上である
    ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】前記ゲート絶縁膜は、金属酸化物と二酸化
    珪素からなるシリケートであり、該シリケートを構成す
    る金属酸化物の金属は、ジルコニウム，ハフニウム，ラ
    ンタン，セリウム，チタン，イットリウム，タンタル，
    ビスマス，プラセオジムの少なくとも一つを含むことを
    特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】前記ゲート絶縁膜は、金属酸化物であり、
    該金属酸化物を構成する金属は、ジルコニウム，ハフニ
    ウム，ランタン，セリウム，チタン，イットリウム，タ
    ンタル，ビスマス，プラセオジムの少なくとも一つを含
    むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
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