JP2005333164A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板1上に窒化シリコン膜よりも比誘電率が大きい高誘電体膜、例えば酸化チタン膜6(内部回路のゲート絶縁膜)を堆積した後、酸化チタン膜6の上部に窒化シリコン膜7を堆積する。窒化シリコン膜7は、次の工程で基板1の表面を熱酸化する時に酸化チタン膜6が酸化されるのを防ぐ酸化防止膜として機能する。次に、内部回路領域に窒化シリコン膜7と酸化チタン膜6を残し、I/O回路領域の窒化シリコン膜7と酸化チタン膜6を除去した後、基板1を熱酸化することによって、I/O回路領域の基板1の表面に酸化シリコン膜8(I/O回のゲート絶縁膜)を形成する。
【選択図】 図5
Description
本実施形態のCMOS−LSIは、回路の消費電力を低減する観点から、内部回路を構成するMISFETを低電圧で動作させる。このため、内部回路を構成するMISFETのゲート絶縁膜を、酸化シリコン膜換算膜厚が3nm未満の薄い絶縁膜で構成する。一方、外部の高電圧が印加される入出力(I/O)回路のMISFETは、ゲート耐圧を確保する必要があるので、酸化シリコン膜換算膜厚が3nm以上の厚い絶縁膜でゲート絶縁膜を形成する。
まず、図20に示すように、前記実施の形態1と同じ方法で酸化チタン膜6からなるゲート絶縁膜上にゲート電極9A、9Bを形成し、酸化シリコン膜8からなるゲート絶縁膜上にゲート電極9A、9Bを形成する。ここまでの工程は、前記実施の形態1の図1〜図8に示す工程と同じである。
2 素子分離溝
3 酸化シリコン膜
4 p型ウエル
5 n型ウエル
6 酸化チタン膜(第1絶縁膜)
7 窒化シリコン膜(酸化防止膜)
8 酸化シリコン膜(第2絶縁膜)
9a n型多結晶シリコン膜
9b p型多結晶シリコン膜
9A、9B ゲート電極
10 窒化シリコン膜
11 n−型半導体領域
12 p−型半導体領域
13 サイドウォールスペーサ
14 n+型半導体領域(ソース、ドレイン)
15 p+型半導体領域(ソース、ドレイン)
16 窒化シリコン膜
17 コバルトシリサイド層
17a コバルト膜
18 窒化シリコン膜
19 酸化シリコン膜
20 コンタクトホール
21〜27 タングステン配線
40、41、42 フォトレジスト膜
Qn1、Qn2 nチャネル型MISFET
Qp1、Qp2 pチャネル型MISFET
Claims (10)
- 半導体基板の主面の第1領域に第1MISFETが形成され、前記半導体基板の主面の第2領域に第2MISFETが形成された半導体集積回路装置であって、
前記第1MISFETのゲート絶縁膜は、窒化シリコン膜の比誘電率よりも高い比誘電率を有する第1絶縁膜を含んで構成され、
前記第2MISFETのゲート絶縁膜は、酸化シリコン膜を含む第2絶縁膜で構成され、
前記第1絶縁膜の酸化シリコン膜換算膜厚は、前記第2絶縁膜の酸化シリコン膜換算膜厚よりも薄いことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 前記第1絶縁膜の酸化シリコン膜換算膜厚は3nm未満であり、前記第2絶縁膜の酸化シリコン膜換算膜厚は3nm以上であることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
- 前記第1絶縁膜は、4A族元素の酸化物からなることを特徴とする請求項1または2記載の半導体集積回路装置。
- 前記第1MISFETのゲート電極の側壁には、窒化シリコン膜または酸化シリコン膜からなるサイドウォールスペーサと、前記サイドウォールスペーサを覆う窒化シリコン膜とが形成されていることを特徴とする請求項1、2または3記載の半導体集積回路装置。
- 半導体基板の主面の第1領域に第1MISFETを有し、前記半導体基板の主面の第2領域に第2MISFETを有する半導体集積回路装置であって、
前記第1MISFETは、
(a)前記第1領域の半導体基板上に形成され、比誘電率が8よりも高い膜を含む第1ゲート絶縁膜と、
(b)前記第1ゲート絶縁膜上に形成された第1ゲート電極と、
(c)前記第1ゲート電極および前記第1ゲート絶縁膜を覆うように形成された第1絶縁膜と、
(d)前記第1絶縁膜上に形成され、前記第1ゲート電極の側壁に形成された第1サイドウォールスペーサとを有し、
前記第2MISFETは、
(e)前記第2領域の半導体基板上に形成され、酸化シリコン膜を含む第2ゲート絶縁膜であって、前記第1ゲート絶縁膜の酸化シリコン膜換算膜厚よりも厚い膜厚を有する第2ゲート絶縁膜と、
(f)前記第2ゲート絶縁膜上に形成された第2ゲート電極とを有することを特徴とする半導体集積回路装置。 - 前記第1MISFETは、さらに、
(g)前記第1ゲート電極および前記第1サイドウォールスペーサを覆うように形成された第2絶縁膜と、
(h)前記第2絶縁膜上に形成され、酸化シリコン膜を含む第3絶縁膜とを有することを特徴とする請求項5記載の半導体集積回路装置。 - 前記第1絶縁膜は、窒化シリコン膜であることを特徴とする請求項5または6記載の半導体集積回路装置。
- 前記第2絶縁膜は、窒化シリコン膜であることを特徴とする請求項5、6または7記載の半導体集積回路装置。
- 前記第1ゲート絶縁膜は、4A族元素の酸化物を含む膜、または酸化タンタル(Ta2O5)膜のいずれかを含むことを特徴とする請求項5〜8のいずれか一項に記載の半導体集積回路装置。
- 前記第1絶縁膜は、酸化チタン(TiO2)膜、酸化ジルコニウム(ZrO2)膜、酸化ハフニウム(HfO2)または酸化タンタル(Ta2O5)膜のいずれかを含むことを特徴とする請求項5〜8のいずれか一項に記載の半導体集積回路装置。
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