JP2006054391A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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理一郎 三橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device whose increase in hysteresis is small using a High-k film. <P>SOLUTION: A first insulating film and a second insulating film are formed on a silicon substrate, and heat treatment is carried out in an atmosphere containing oxygen whose concentration is 0.2 vol.% or higher. The second insulating film is formed as a high dielectric constant insulating film with a film thickness for transmitting oxygen, whose quantity makes it possible to prevent oxidation-reduction reaction from occurring on an interface between the first insulating film and the second insulating film. The second insulating film may be formed as an HfAlO<SB>x</SB>film whose film thickness is 3.0 nm or smaller, and preferably, 2.4 nm or smaller. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、比誘電率がシリコン酸化膜よりも高い絶縁膜を有する半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having an insulating film having a relative dielectric constant higher than that of a silicon oxide film.

近年、半導体集積回路装置における高集積化が大きく進展しており、MOS(Metal Oxide Semiconductor)型半導体装置ではトランジスタ等の素子の高速動作と低消費電力化とが要求されている。   In recent years, high integration in semiconductor integrated circuit devices has greatly advanced, and high-speed operation and low power consumption of elements such as transistors are demanded in MOS (Metal Oxide Semiconductor) type semiconductor devices.

素子の高速動作を実現するには、ゲート容量を増やして駆動電流を増加させる必要がある。そこで、シリコン酸化膜(SiO膜)またはシリコン酸窒化膜(SiON膜)をゲート絶縁膜として用いる従来の構造では、ゲート容量を増加させるためにゲート絶縁膜の膜厚を薄くすることが行われていた。しかし、膜厚が1.5nm以下になると、キャパシタに流れるリーク電流が増加してしまう。このため、高速動作の実現は可能となるものの、その一方で低消費電力化を図ることが困難になり、また、電荷を蓄積するというキャパシタ本来の動作もできなくなるという問題があった。 In order to realize high-speed operation of the element, it is necessary to increase the gate capacitance and increase the drive current. Therefore, in the conventional structure using a silicon oxide film (SiO 2 film) or a silicon oxynitride film (SiON film) as a gate insulating film, the thickness of the gate insulating film is reduced in order to increase the gate capacitance. It was. However, when the film thickness is 1.5 nm or less, the leakage current flowing through the capacitor increases. For this reason, although high-speed operation can be realized, it is difficult to reduce power consumption, and there is a problem that the original operation of the capacitor for accumulating charges cannot be performed.

こうした問題に対しては、シリコン酸化膜(k=3.9)よりも高い比誘電率を有する材料からなる膜(以下、High−k膜という。)をゲート絶縁膜として用いることが提案されている。High−k膜としては、例えば、アルミニウム酸化膜(Al膜,k=9)、ジルコニウム酸化膜(ZrO膜,k=20)、ハフニウム酸化膜(HfO膜,k=20)、タンタル酸化膜(TaO膜,k=25)およびチタン酸化膜(TiO膜,k=40)などの金属酸化膜が挙げられる。一般に、比誘電率が高くなると電荷蓄積量が多くなるので、ゲート容量が同じである場合には、High−k膜を用いることによってシリコン酸化膜よりも物理的膜厚を厚くすることが可能になる。すなわち、High−k膜をゲート絶縁膜として用いることによって、キャパシタのリーク電流が増加するのを抑制することができる(例えば、非特許文献1参照。)。 For such problems, it has been proposed to use a film made of a material having a relative dielectric constant higher than that of a silicon oxide film (k = 3.9) (hereinafter referred to as a High-k film) as a gate insulating film. Yes. Examples of the high-k film include an aluminum oxide film (Al 2 O 3 film, k = 9), a zirconium oxide film (ZrO 2 film, k = 20), a hafnium oxide film (HfO 2 film, k = 20), Examples thereof include metal oxide films such as a tantalum oxide film (TaO x film, k = 25) and a titanium oxide film (TiO x film, k = 40). In general, as the relative dielectric constant increases, the amount of charge accumulation increases, so that when the gate capacitance is the same, the physical film thickness can be made thicker than the silicon oxide film by using a high-k film. Become. That is, by using the High-k film as a gate insulating film, an increase in the leakage current of the capacitor can be suppressed (see, for example, Non-Patent Document 1).

Journal of Applied Physics(応用物理学会誌)、2001年、第89巻、p.5243Journal of Applied Physics (Journal of Applied Physics Society), 2001, Vol. 89, p. 5243

しかしながら、High−k膜を用いた場合、C−V(Capacitance−Voltage)曲線におけるヒステリシスの増加が顕著になるという問題があった。ヒステリシスが増加すると信頼性が低下するだけでなく、これに伴って閾値電圧Vthのシフトも起こり得る。また、ヒステリシスの存在は、膜中にトラップがあることを示しているので、移動度などの他のトランジスタ特性にも悪影響を与える場合が多い。したがって、良好なトランジスタ特性を得るためには、ヒステリシスの増加を抑制することが必要となる。 However, when a High-k film is used, there is a problem that an increase in hysteresis in a CV (Capacitance-Voltage) curve becomes remarkable. As the hysteresis increases, not only the reliability decreases, but a shift in the threshold voltage Vth may occur accordingly. In addition, since the presence of hysteresis indicates that there is a trap in the film, other transistor characteristics such as mobility are often adversely affected. Therefore, in order to obtain good transistor characteristics, it is necessary to suppress an increase in hysteresis.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、High−k膜を用いてヒステリシスの増加の小さい半導体装置の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems. That is, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a high-k film and having a small increase in hysteresis.

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本発明の半導体装置の製造方法は、シリコン基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、この第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程と、0.2体積%以上の濃度の酸素を含む雰囲気中で、第2の絶縁膜に対して熱処理を行う工程とを備え、第2の絶縁膜が、高誘電率絶縁膜であるとともに、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との界面で酸化還元反応が起こるのを抑制できる量の酸素を透過する膜厚で形成されることを特徴とするものである。   The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a first insulating film on a silicon substrate, a step of forming a second insulating film on the first insulating film, and 0.2 vol%. A step of performing a heat treatment on the second insulating film in an atmosphere containing oxygen at the above concentration. The second insulating film is a high dielectric constant insulating film, and the first insulating film and the first insulating film The film is formed with a film thickness that transmits oxygen in an amount that can suppress an oxidation-reduction reaction at the interface with the two insulating films.

本発明の半導体装置の製造方法では、第2の絶縁膜を膜厚3.0nm以下のHfAlO膜とすることができる。この場合、HfAlO膜の膜厚は2.4nm以下であることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the second insulating film can be an HfAlO x film having a thickness of 3.0 nm or less. In this case, the film thickness of the HfAlO x film is preferably 2.4 nm or less.

また、本発明の半導体装置の製造方法において、第1の絶縁膜はSiON膜とすることができる。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first insulating film can be a SiON film.

この発明は以上説明したように、第2の絶縁膜が、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との界面で酸化還元反応が起こるのを抑制できる量の酸素を透過する膜厚であり、また、0.2体積%以上の濃度の酸素を含む雰囲気中で熱処理を行うので、第2の絶縁膜中に新たに欠陥が発生するのを防いで、C−V曲線におけるヒステリシスの増大を抑制することができる。   In the present invention, as described above, the second insulating film has a film thickness that transmits oxygen in an amount capable of suppressing the occurrence of a redox reaction at the interface between the first insulating film and the second insulating film. In addition, since the heat treatment is performed in an atmosphere containing oxygen at a concentration of 0.2% by volume or more, new defects are prevented from occurring in the second insulating film, and the hysteresis in the CV curve is increased. Can be suppressed.

従来より、ゲート絶縁膜の形成後には、PDA(Post Deposition Annealing)と呼ばれる高温熱処理が行われる。PDAを施すことによって、High−k膜に含まれる欠陥や不純物の量を減少させることができる。具体的には、酸素の存在によって欠陥が埋められたり、不純物が酸素と反応してHigh−k膜の外に出て行ったりする。   Conventionally, after the formation of the gate insulating film, a high temperature heat treatment called PDA (Post Deposition Annealing) is performed. By applying PDA, the amount of defects and impurities contained in the High-k film can be reduced. Specifically, defects are filled by the presence of oxygen, or impurities react with oxygen and go out of the High-k film.

図1は、PDAの際の酸素濃度を変えたときのシリコン酸化膜換算膜厚(または、等価酸化膜厚(EOT,equivalent oxide thickness))に対するヒステリシスの変化を示したものである。図から分かるように、シリコン酸化膜換算膜厚が減少するとヒステリシスは増加する。これは、ヒステリシスの測定における電圧幅が一定である場合、シリコン酸化膜換算膜厚が小さいほど高い電圧が印加されることになるからである。   FIG. 1 shows a change in hysteresis with respect to a silicon oxide equivalent film thickness (or equivalent oxide thickness (EOT)) when the oxygen concentration during PDA is changed. As can be seen from the figure, the hysteresis increases as the equivalent silicon oxide film thickness decreases. This is because when the voltage width in the hysteresis measurement is constant, a higher voltage is applied as the equivalent silicon oxide film thickness is smaller.

また、図1より、酸素濃度が低いほどヒステリシスの増加量が大きいことが分かる。この理由は、次のように考えることができる。すなわち、PDAによって、High−k膜中の欠陥や不純物を低減させるには、High−k膜中に相当量の酸素が含まれていることを必要とする。雰囲気中の酸素濃度が低い場合には、High−k膜中の酸素が不足した状態になるので、High−k膜と下地膜との界面で反応(酸化還元反応)が起こる。例えば、High‐k膜としてHfO膜を用いた場合、HfO膜が下地膜から酸素を奪うことによって酸化される(下地膜は還元される。)。このように、High−k膜が酸化されることによって、High−k膜中に新たな欠陥が生じるために、ヒステリシスの増加が見られるようになる。そこで、雰囲気中の酸素濃度を高くすることによって、High−k膜中、特にHigh−k膜と下地膜との界面における酸素濃度が所定の値以上になれば、界面で反応が起こるのを抑制して、High−k膜中に欠陥が生じるのを防ぐことができる。 Moreover, FIG. 1 shows that the amount of increase in hysteresis increases as the oxygen concentration decreases. The reason for this can be considered as follows. That is, in order to reduce defects and impurities in the high-k film by PDA, it is necessary that the high-k film contains a considerable amount of oxygen. When the oxygen concentration in the atmosphere is low, oxygen in the high-k film becomes insufficient, and a reaction (oxidation-reduction reaction) occurs at the interface between the high-k film and the base film. For example, when a HfO 2 film as a High-k film is oxidized by the HfO 2 film deprives oxygen from the base film (base film is reduced.). As described above, since the high-k film is oxidized, new defects are generated in the high-k film, and thus an increase in hysteresis is observed. Therefore, by increasing the oxygen concentration in the atmosphere, if the oxygen concentration in the high-k film, particularly at the interface between the high-k film and the base film, exceeds a predetermined value, it is possible to suppress the reaction from occurring at the interface. Thus, it is possible to prevent a defect from occurring in the high-k film.

本発明においては、PDAの際の雰囲気中の酸素濃度が0.2体積%以上であることが好ましい。但し、雰囲気中の酸素が下地膜とシリコン基板との界面に到達すると、シリコン基板が酸化されてゲート絶縁膜全体の膜厚が増大するようになる。したがって、ゲート絶縁膜の膜厚が所定値以下となるように、酸素濃度を制御することが必要となる。   In the present invention, the oxygen concentration in the atmosphere during PDA is preferably 0.2% by volume or more. However, when oxygen in the atmosphere reaches the interface between the base film and the silicon substrate, the silicon substrate is oxidized and the film thickness of the entire gate insulating film increases. Therefore, it is necessary to control the oxygen concentration so that the thickness of the gate insulating film is not more than a predetermined value.

上述したように、ヒステリシスの増加は、High−k膜とその下地膜との界面に所定量の酸素を供給することによって抑制することができる。しかしながら、単に雰囲気中の酸素濃度を増加させただけでは、必ずしも界面での酸素濃度を高くすることはできない。そこで、本発明においては、High−k膜の膜厚を所定値以下とすることによって、界面での酸素濃度が高くなるようにする。例えば、Hfの含有量が30%であるHfAlO膜の場合、膜厚を3.0nm以下、好ましくは2.4nm以下とすることによって、界面に供給される酸素の濃度を大きく増加させることができる。 As described above, an increase in hysteresis can be suppressed by supplying a predetermined amount of oxygen to the interface between the high-k film and the base film. However, simply increasing the oxygen concentration in the atmosphere does not necessarily increase the oxygen concentration at the interface. Therefore, in the present invention, the oxygen concentration at the interface is increased by setting the thickness of the high-k film to a predetermined value or less. For example, in the case of an HfAlO x film having a Hf content of 30%, the concentration of oxygen supplied to the interface can be greatly increased by setting the film thickness to 3.0 nm or less, preferably 2.4 nm or less. it can.

図2は、HfAlO膜をゲート絶縁膜として用いた場合のC−V曲線の一例である。図より、HfAlO膜の膜厚が3nmから2.4nmになると、キャパシタンスが略同じであるにもかかわらずヒステリシスは大きく低下することが分かる。具体的には、HfAlO膜の膜厚が3nmではヒステリシスは70mVであるのに対して、膜厚が2.4nmではヒステリシスは15mVになる。 FIG. 2 is an example of a CV curve when an HfAlO x film is used as a gate insulating film. From the figure, it can be seen that when the film thickness of the HfAlO x film is changed from 3 nm to 2.4 nm, the hysteresis is greatly reduced even though the capacitance is substantially the same. Specifically, the hysteresis is 70 mV when the film thickness of the HfAlO x film is 3 nm, whereas the hysteresis is 15 mV when the film thickness is 2.4 nm.

図2の例では、PDAの際の酸素濃度は0.2体積%であり、シリコン基板が酸化されることによってゲート絶縁膜全体の膜厚は0.15nm増加する。通常、この程度の厚膜化では、ヒステリシスが図2の例のように小さくなることはない。したがって、図2の結果は、HfAlO膜の膜厚を薄くすることによって、酸素がHfAlO膜を透過しやすくなったことによると考えられる。すなわち、下地膜との界面に十分な酸素が供給されることによって、下地膜との反応が抑制されて、High−k膜中に新たに生じる欠陥の量を低減することができたといえる。 In the example of FIG. 2, the oxygen concentration at the time of PDA is 0.2% by volume, and the total thickness of the gate insulating film is increased by 0.15 nm when the silicon substrate is oxidized. Normally, with such a thick film, the hysteresis is not reduced as in the example of FIG. Thus, the results of Figure 2, by reducing the thickness of HfAlO x film, oxygen is believed to be due to the easily transmitted through the HfAlO x film. That is, it can be said that by supplying sufficient oxygen to the interface with the base film, the reaction with the base film is suppressed, and the amount of defects newly generated in the high-k film can be reduced.

実施の形態
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図3〜図7は、本実施の形態における半導体装置の製造方法を説明する図である。尚、これらの図において、同じ符号を付した部分は同じものであることを示している。   3 to 7 are views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment. In these drawings, the same reference numerals indicate the same parts.

まず、図3に示すように、シリコン基板1の所定領域にシリコン酸化膜を埋め込み、STI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域2を形成する。尚、シリコン基板1に代えて、シリコンゲルマニウム(SiGe)基板またはガリウムヒ素(GaAs)基板などの他の半導体基板を用いてもよい。また、STI構造に代えて、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)構造などを適用してもよい。   First, as shown in FIG. 3, a silicon oxide film is embedded in a predetermined region of the silicon substrate 1 to form an element isolation region 2 having an STI (Shallow Trench Isolation) structure. In place of the silicon substrate 1, another semiconductor substrate such as a silicon germanium (SiGe) substrate or a gallium arsenide (GaAs) substrate may be used. Further, a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) structure or the like may be applied instead of the STI structure.

次に、シリコン基板1に不純物を注入した後、熱拡散を行うことによってN型またはP型の拡散層4を形成する。次いで、フッ酸と水を1:100の割合で混合した希フッ酸(Diluted Hydrofluoric Acid,DHF)水溶液を用いて自然酸化膜3を除去する。これにより、活性領域のシリコン基板1の表面が露出する(図4)。   Next, after implanting impurities into the silicon substrate 1, thermal diffusion is performed to form an N-type or P-type diffusion layer 4. Next, the natural oxide film 3 is removed using a dilute hydrofluoric acid (DHF) aqueous solution in which hydrofluoric acid and water are mixed at a ratio of 1: 100. As a result, the surface of the silicon substrate 1 in the active region is exposed (FIG. 4).

次に、シリコン基板1の上に第1の絶縁膜5を形成する(図5)。第1の絶縁膜5は、後工程で形成する第2の絶縁膜(High−k膜)の下地膜である。   Next, a first insulating film 5 is formed on the silicon substrate 1 (FIG. 5). The first insulating film 5 is a base film of a second insulating film (High-k film) formed in a later process.

第1の絶縁膜5としては、例えば、シリコン酸窒化膜(SiON膜)およびシリコン酸化膜(SiO膜)などのシリコンを含む酸化膜を用いることができる。SiON膜は、例えば、二酸化窒素(NO)、水素(H)および窒素(N)の混合ガスを用いて、RTO(Rapid Thermal Oxidation)法により形成することができる。また、SiON膜は、SiO膜を形成した後にプラズマ窒化処理を行うことによって形成することもできる。SiON膜の膜厚は、例えば、0.7nm程度とすることができる。尚、第1の絶縁膜5はシリコンを含む酸化膜に限られるものではなく、セリウム酸化膜(CeO膜)などを用いてもよい。 As the first insulating film 5, for example, an oxide film containing silicon such as a silicon oxynitride film (SiON film) and a silicon oxide film (SiO 2 film) can be used. The SiON film can be formed, for example, by an RTO (Rapid Thermal Oxidation) method using a mixed gas of nitrogen dioxide (NO 2 ), hydrogen (H 2 ), and nitrogen (N 2 ). Further, SiON film may be formed by performing plasma nitriding treatment after forming the SiO 2 film. The film thickness of the SiON film can be about 0.7 nm, for example. The first insulating film 5 is not limited to an oxide film containing silicon, and a cerium oxide film (CeO 2 film) or the like may be used.

次に、第1の絶縁膜5の上に第2の絶縁膜6を形成する(図6)。第2の絶縁膜6はHigh−k膜であり、例えば、HfAlO膜、Al膜、ZrO膜またはHfO膜などを用いることができる。これらの膜は、ALD(Atomic Layer Deposition)法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法またはPVD(Physicl Vapor Deposition)法などによって形成することができる。 Next, a second insulating film 6 is formed on the first insulating film 5 (FIG. 6). The second insulating film 6 is a High-k film, and for example, an HfAlO x film, an Al 2 O 3 film, a ZrO 2 film, an HfO 2 film, or the like can be used. These films can be formed by an ALD (Atomic Layer Deposition) method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a PVD (Physic Vapor Deposition) method, or the like.

本発明においては、第2の絶縁膜6が、PDA処理の際に、所定量の雰囲気中の酸素を透過可能な膜厚を有していることを特徴とする。ここで、所定量の酸素とは、第1の絶縁膜5と第2の絶縁膜6との界面で酸化還元反応が起こるのを抑制できる量の酸素をいう。例えば、Hfの含有量が30%であるHfAlO膜の場合、3.0nm以下の膜厚、特に、2.4nm以下の膜厚であることが好ましい。 The present invention is characterized in that the second insulating film 6 has a film thickness capable of transmitting oxygen in a predetermined amount of atmosphere during the PDA process. Here, the predetermined amount of oxygen means an amount of oxygen that can suppress the occurrence of a redox reaction at the interface between the first insulating film 5 and the second insulating film 6. For example, in the case of an HfAlO x film having a Hf content of 30%, the film thickness is preferably 3.0 nm or less, and particularly preferably 2.4 nm or less.

次に、所定量の酸素濃度を有する雰囲気中でPDA処理を行う(図7)。例えば、全圧が1atmで0.2体積%の酸素を含む窒素雰囲気中において、1,050℃で1秒間の熱処理を行うことができる。尚、加熱圧力、酸素濃度、加熱温度および加熱時間は、必要に応じて適宜変更することが可能である。   Next, PDA treatment is performed in an atmosphere having a predetermined amount of oxygen concentration (FIG. 7). For example, the heat treatment can be performed at 1,050 ° C. for 1 second in a nitrogen atmosphere containing 0.2 vol% oxygen at a total pressure of 1 atm. The heating pressure, oxygen concentration, heating temperature, and heating time can be appropriately changed as necessary.

本発明によれば、第2の絶縁膜6が、第1の絶縁膜5との反応を抑制できる量の酸素を透過できる。換言すると、第2の絶縁膜6中には、第2の絶縁膜6中に存在する欠陥および不純物の量を十分に低減可能な量の酸素が含まれる。したがって、第2の絶縁膜6中に新たに欠陥が発生するのを防いで、C−V曲線におけるヒステリシスの増大を抑制することが可能となる。   According to the present invention, the second insulating film 6 can transmit oxygen in an amount that can suppress the reaction with the first insulating film 5. In other words, the second insulating film 6 contains an amount of oxygen that can sufficiently reduce the amount of defects and impurities present in the second insulating film 6. Therefore, it is possible to prevent a new defect from occurring in the second insulating film 6 and suppress an increase in hysteresis in the CV curve.

PDA処理を終えた後は、第2の絶縁膜6の上に、ゲート電極材料としてのポリシリコン膜7を形成する(図8)。ポリシリコン膜7の膜厚は、例えば150nm程度とすることができる。尚、ポリシリコン膜7に代えてアモルファスシリコン膜を成膜してもよい。また、(ポリまたはアモルファス)シリコン膜に代えて、シリコンゲルマニウム膜などを用いてもよい。   After the PDA process, a polysilicon film 7 as a gate electrode material is formed on the second insulating film 6 (FIG. 8). The thickness of the polysilicon film 7 can be about 150 nm, for example. In place of the polysilicon film 7, an amorphous silicon film may be formed. Further, a silicon germanium film or the like may be used instead of the (poly or amorphous) silicon film.

次いで、ポリシリコン膜7中にN型またはP型の不純物を注入した後、リソグラフィ法およびRIE(Reactive Ion Etching)法を用いて、ポリシリコン膜7、第2の絶縁膜6および第1の絶縁膜5を順次加工する。これにより、図9に示すように、ゲート電極8およびゲート絶縁膜9が形成される。図9では、パターニングされた第1の絶縁膜5と第2の絶縁膜6とでゲート絶縁膜9が構成される。   Next, after N-type or P-type impurities are implanted into the polysilicon film 7, the polysilicon film 7, the second insulating film 6, and the first insulating film are used by lithography and RIE (Reactive Ion Etching). The film 5 is processed sequentially. As a result, the gate electrode 8 and the gate insulating film 9 are formed as shown in FIG. In FIG. 9, the gate insulating film 9 is configured by the patterned first insulating film 5 and second insulating film 6.

次に、ゲート電極8をマスクとしてシリコン基板1に不純物を注入し、P型またはN型のエクステンション領域10を形成する。その後、ゲート電極8の側壁部にサイドウォール11を形成する。そして、サイドウォール11の形成されたゲート電極8をマスクとしてシリコン基板1に不純物を注入した後、熱処理による活性化を行い、P型またはN型のソース・ドレイン領域12を形成する。さらに、層間絶縁膜13を設けることによって、図10に示す構造が得られる。   Next, an impurity is implanted into the silicon substrate 1 using the gate electrode 8 as a mask to form a P-type or N-type extension region 10. Thereafter, sidewalls 11 are formed on the side walls of the gate electrode 8. Then, after implanting impurities into the silicon substrate 1 using the gate electrode 8 with the sidewalls 11 formed as a mask, activation by heat treatment is performed to form P-type or N-type source / drain regions 12. Furthermore, the structure shown in FIG. 10 is obtained by providing the interlayer insulating film 13.

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明において、酸素濃度によるEOTとC−Vヒステリシスとの関係を示す図の一例である。In this invention, it is an example of the figure which shows the relationship between EOT by oxygen concentration, and CV hysteresis. 本発明において、HfAlOx膜の膜厚によるC−V曲線の変化を示す図の一例である。In this invention, it is an example of the figure which shows the change of the CV curve by the film thickness of a HfAlOx film | membrane. 本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment. 本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment. 本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment. 本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment. 本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment. 本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment. 本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment. 本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
2 素子分離領域
3 自然酸化膜
4 拡散層
5 第1の絶縁膜
6 第2の絶縁膜
7 ポリシリコン膜
8 ゲート電極
9 ゲート絶縁膜
10 エクステンション領域
11 サイドウォール
12 ソース・ドレイン領域
13 層間絶縁膜

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Element isolation region 3 Natural oxide film 4 Diffusion layer 5 1st insulating film 6 2nd insulating film 7 Polysilicon film 8 Gate electrode 9 Gate insulating film 10 Extension region 11 Side wall 12 Source / drain region 13 Interlayer Insulation film

Claims (4)

シリコン基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
0.2体積%以上の濃度の酸素を含む雰囲気中で、前記第2の絶縁膜に対して熱処理を行う工程とを備え、
前記第2の絶縁膜は、高誘電率絶縁膜であるとともに、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜との界面で酸化還元反応が起こるのを抑制できる量の酸素を透過する膜厚で形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first insulating film on the silicon substrate;
Forming a second insulating film on the first insulating film;
A step of performing a heat treatment on the second insulating film in an atmosphere containing oxygen at a concentration of 0.2% by volume or more,
The second insulating film is a high dielectric constant insulating film, and a film that transmits oxygen in an amount capable of suppressing an oxidation-reduction reaction from occurring at the interface between the first insulating film and the second insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by being formed with a thickness.
前記第2の絶縁膜はHfAlO膜であって、該HfAlO膜の膜厚は3.0nm以下である請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating film is an HfAlO x film, and the film thickness of the HfAlO x film is 3.0 nm or less. 前記第2の絶縁膜はHfAlO膜であって、該HfAlO膜の膜厚は2.4nm以下である請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the second insulating film is an HfAlO x film, and the film thickness of the HfAlO x film is 2.4 nm or less. 前記第1の絶縁膜はSiON膜である請求項1〜3に記載の半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film is a SiON film.
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