JP2006339172A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2006339172A
JP2006339172A JP2005158251A JP2005158251A JP2006339172A JP 2006339172 A JP2006339172 A JP 2006339172A JP 2005158251 A JP2005158251 A JP 2005158251A JP 2005158251 A JP2005158251 A JP 2005158251A JP 2006339172 A JP2006339172 A JP 2006339172A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
layer
containing layer
insulating film
gate electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005158251A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Fujiwara
英明 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2005158251A priority Critical patent/JP2006339172A/en
Publication of JP2006339172A publication Critical patent/JP2006339172A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device in which impairment of electron mobility can be reduced while suppressing the depletion of a gate electrode. <P>SOLUTION: The semiconductor device comprises a pair of n-type source/drain regions 6a formed at a predetermined interval to hold a p-channel region 5a between, a gate electrode 8a formed on the p-channel region 5a through a gate insulation film 7a and including a polysilicon layer 10a and a metal containing layer 9a formed in the vicinity of the interface between the polysilicon layer 10a and the gate insulation film 7a, a pair of p-type source/drain regions 6b formed at a predetermined interval to hold a n-channel region 5b between, and a gate electrode 8b formed on the n-channel region 5b through a gate insulation film 7b and including a polysilicon layer 10b and a metal containing layer 9b formed in the vicinity of the interface between the polysilicon layer 10b and the gate insulation film 7b. The metal containing layers 9a and 9b contain Pt and TaN. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、第1導電型のソース/ドレイン領域と、第2導電型のソース/ドレイン領域とを備えた半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device including a first conductivity type source / drain region and a second conductivity type source / drain region.

従来、n型のソース/ドレイン領域とn型のポリシリコン層からなるゲート電極とを有するnチャネルMOSトランジスタと、p型のソース/ドレイン領域とp型のポリシリコン層からなるゲート電極とを有するpチャネルMOSトランジスタとによって構成されたデュアルゲートCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)が知られている。この従来のデュアルゲートCMOSでは、nチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタのゲート電極をポリシリコン層によって形成しているので、ゲート電極の空乏化が生じるという不都合がある。そこで、このゲート電極の空乏化の問題点を解消することが可能なデュアルゲートCMOSが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。   Conventionally, it has an n-channel MOS transistor having an n-type source / drain region and a gate electrode made of an n-type polysilicon layer, and a gate electrode made of a p-type source / drain region and a p-type polysilicon layer. A dual gate CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) composed of a p-channel MOS transistor is known. In this conventional dual gate CMOS, the gate electrodes of the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor are formed of the polysilicon layer, so that the gate electrode is depleted. Therefore, a dual gate CMOS capable of solving the problem of depletion of the gate electrode has been proposed (for example, see Patent Document 1).

上記特許文献1に提案されたデュアルゲートCMOSでは、nチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタのゲート電極を金属層により形成することによって、半導体(ポリシリコン)からなるゲート電極の空乏化の問題点を解消している。   In the dual gate CMOS proposed in Patent Document 1, the gate electrode of the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor is formed of a metal layer, thereby depleting the gate electrode made of semiconductor (polysilicon). It has been resolved.

特開2004−165346号公報JP 2004-165346 A

しかしながら、上記特許文献1において提案されたデュアルゲートCMOSでは、nチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタのゲート電極を、それぞれ、金属層のみによって形成しているので、1000℃程度の熱処理後には、ゲート電極と、ゲート絶縁膜およびソース/ドレイン領域が形成された基板との熱膨張係数の差が大きくなるという不都合がある。これにより、ゲート電極と、ゲート絶縁膜および基板との間に働く応力が増大するので、この応力に起因して基板における電子移動度が劣化するという問題点がある。   However, in the dual gate CMOS proposed in the above-mentioned Patent Document 1, the gate electrodes of the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor are each formed by only the metal layer. There is a disadvantage that the difference in thermal expansion coefficient between the electrode and the substrate on which the gate insulating film and the source / drain regions are formed becomes large. As a result, the stress acting between the gate electrode, the gate insulating film and the substrate increases, and this causes a problem that the electron mobility in the substrate deteriorates due to this stress.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、ゲート電極の空乏化を抑制しながら、電子移動度の劣化を低減することが可能な半導体装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to reduce deterioration of electron mobility while suppressing depletion of the gate electrode. A semiconductor device is provided.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における半導体装置は、半導体領域の主表面に第1チャネル領域を挟むように所定の間隔を隔てて形成された一対の第1導電型の第1ソース/ドレイン領域と、第1チャネル領域上に第1ゲート絶縁膜を介して形成され、第1半導体層と、第1半導体層と第1ゲート絶縁膜との界面近傍に形成された第1金属含有層とを含む第1ゲート電極と、半導体領域の主表面に第2チャネル領域を挟むように所定の間隔を隔てて形成された一対の第2導電型の第2ソース/ドレイン領域と、第2チャネル領域上に第2ゲート絶縁膜を介して形成され、第2半導体層と、第2半導体層と第2ゲート絶縁膜との界面近傍に形成された第2金属含有層とを含む第2ゲート電極とを備えている。また、第1金属含有層および第2金属含有層の少なくとも一方は、複数の金属を含む。   In order to achieve the above object, a semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a pair of first conductivity type first electrodes formed at a predetermined interval so as to sandwich a first channel region on a main surface of a semiconductor region. A first source / drain region and a first channel region are formed on the first channel region via a first gate insulating film, and are formed in the vicinity of the interface between the first semiconductor layer and the first semiconductor layer and the first gate insulating film. A first gate electrode including a metal-containing layer; a pair of second source / drain regions of a second conductivity type formed at a predetermined interval so as to sandwich the second channel region on the main surface of the semiconductor region; A second semiconductor layer formed on the second channel region via a second gate insulating film, and including a second metal-containing layer formed in the vicinity of the interface between the second semiconductor layer and the second gate insulating film 2 gate electrodes. In addition, at least one of the first metal-containing layer and the second metal-containing layer includes a plurality of metals.

この一の局面による半導体装置では、上記のように、第1ゲート電極が第1半導体層と、第1半導体層と第1ゲート絶縁膜との界面近傍に形成された第1金属含有層とを含むように構成するとともに、第2ゲート電極が第2半導体層と、第2半導体層と第2ゲート絶縁膜との界面近傍に形成された第2金属含有層とを含むように構成することによって、第1および第2ゲート電極をゲート絶縁膜上に形成された半導体層のみによって構成する場合と異なり、第1および第2ゲート電極の空乏化を抑制することができる。また、第1ゲート電極が第1半導体層と、第1半導体層と第1ゲート絶縁膜との界面近傍に形成された第1金属含有層とを含むように構成するとともに、第2ゲート電極が第2半導体層と、第2半導体層と第2ゲート絶縁膜との界面近傍に形成された第2金属含有層とを含むように構成することによって、第1および第2ゲート電極と同じ厚みのゲート電極を金属含有層のみにより形成する場合に比べて、金属含有層と、ゲート絶縁膜および半導体領域との間に働く応力を低減することができる。これにより、金属含有層と、ゲート絶縁膜および半導体領域との間に働く応力に起因する電子移動度の劣化を低減することができる。また、第1および第2ゲート電極と同じ厚みのゲート電極を金属含有層のみにより形成する場合に比べて、金属含有層の厚みを小さくすることができる。これにより、金属含有層のエッチングによる加工(パターニング)が容易になるので、金属含有層を含むゲート電極を用いる場合にも、容易にゲート電極をパターニングすることができる。   In the semiconductor device according to this aspect, as described above, the first gate electrode includes the first semiconductor layer and the first metal-containing layer formed in the vicinity of the interface between the first semiconductor layer and the first gate insulating film. And the second gate electrode includes a second semiconductor layer and a second metal-containing layer formed in the vicinity of the interface between the second semiconductor layer and the second gate insulating film. Unlike the case where the first and second gate electrodes are configured only by the semiconductor layer formed on the gate insulating film, depletion of the first and second gate electrodes can be suppressed. The first gate electrode includes a first semiconductor layer and a first metal-containing layer formed in the vicinity of the interface between the first semiconductor layer and the first gate insulating film, and the second gate electrode includes By including the second semiconductor layer and the second metal-containing layer formed in the vicinity of the interface between the second semiconductor layer and the second gate insulating film, the first and second gate electrodes have the same thickness. The stress acting between the metal-containing layer, the gate insulating film, and the semiconductor region can be reduced as compared with the case where the gate electrode is formed using only the metal-containing layer. Thereby, it is possible to reduce the deterioration of electron mobility due to the stress acting between the metal-containing layer and the gate insulating film and the semiconductor region. In addition, the thickness of the metal-containing layer can be reduced as compared with the case where the gate electrode having the same thickness as the first and second gate electrodes is formed only by the metal-containing layer. Thereby, since processing (patterning) by etching of the metal-containing layer is facilitated, the gate electrode can be easily patterned even when the gate electrode including the metal-containing layer is used.

また、一の局面では、第1金属含有層および第2金属含有層の少なくとも一方が複数の金属を含むように構成することによって、たとえば、第1金属含有層に含まれる複数の金属を、第1半導体層の伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベル(ミッドギャップ)近傍に準位を形成する金属と、第1半導体層のミッドギャップよりも伝導帯側に準位を形成する金属とによって構成すれば、第1半導体層のミッドギャップよりも伝導帯側に準位を形成する金属により、第1ゲート電極のフェルミレベルを伝導帯側の準位に固定しやすくすることができるので、第1半導体層のミッドギャップ近傍に準位を形成する金属により第1ゲート電極のフェルミレベルがミッドギャップ近傍にピニングされるのを抑制することができる。また、第2金属含有層に含まれる複数の金属を、第2半導体層のミッドギャップ近傍に準位を形成する金属と、第2半導体層のミッドギャップよりも価電子帯側に準位を形成する金属とによって構成すれば、第2半導体層のミッドギャップよりも価電子帯側に準位を形成する金属により、第2ゲート電極のフェルミレベルを価電子帯側の準位に固定しやすくすることができるので、第2半導体層のミッドギャップ近傍に準位を形成する金属により第2ゲート電極のフェルミレベルがミッドギャップ近傍にピニングされるのを抑制することができる。上記のように、第1ゲート電極および第2ゲート電極の少なくとも一方において、フェルミレベルが第1半導体層または第2半導体層のミッドギャップ近傍にピニングされるのを抑制することができるので、第1ゲート電極および第2ゲート電極の少なくとも一方の仕事関数が、第1半導体層または第2半導体層のミッドギャップ近傍に対応する仕事関数に固定されるのを抑制することができる。   Further, in one aspect, by configuring at least one of the first metal-containing layer and the second metal-containing layer to include a plurality of metals, for example, the plurality of metals included in the first metal-containing layer may be A metal that forms a level in the vicinity of an energy level (mid gap) between the conduction band and valence band of one semiconductor layer, and a metal that forms a level closer to the conduction band than the mid gap of the first semiconductor layer; Since the metal that forms a level closer to the conduction band than the mid gap of the first semiconductor layer can facilitate fixing the Fermi level of the first gate electrode to the level closer to the conduction band. It is possible to suppress the Fermi level of the first gate electrode from being pinned to the vicinity of the mid gap by the metal forming a level in the vicinity of the mid gap of the first semiconductor layer. In addition, a plurality of metals contained in the second metal-containing layer are formed with a metal that forms a level near the midgap of the second semiconductor layer and a level closer to the valence band than the midgap of the second semiconductor layer. The metal that forms a level closer to the valence band side than the mid gap of the second semiconductor layer makes it easy to fix the Fermi level of the second gate electrode to the level on the valence band side. Therefore, it is possible to suppress the Fermi level of the second gate electrode from being pinned to the vicinity of the mid gap by the metal that forms a level in the vicinity of the mid gap of the second semiconductor layer. As described above, in at least one of the first gate electrode and the second gate electrode, the Fermi level can be suppressed from being pinned in the vicinity of the mid gap of the first semiconductor layer or the second semiconductor layer. It is possible to suppress the work function of at least one of the gate electrode and the second gate electrode from being fixed to the work function corresponding to the vicinity of the mid gap of the first semiconductor layer or the second semiconductor layer.

上記一の局面による半導体装置において、好ましくは、第1金属含有層および第2金属含有層は、それぞれ、第1ゲート絶縁膜および第2ゲート絶縁膜を部分的に覆うように形成されており、第1半導体層および第2半導体層は、それぞれ、第1ゲート絶縁膜の第1金属含有層により覆われていない部分、および、第2ゲート絶縁膜の第2金属含有層により覆われていない部分に接触するように形成されている。このように構成すれば、第1ゲート絶縁膜および第2ゲート絶縁膜を部分的に覆うように形成された第1金属含有層および第2金属含有層により、容易に、第1および第2金属含有層と、ゲート絶縁膜および半導体領域との間に働く応力を低減することができるので、その応力に起因する電子移動度の劣化を容易に低減することができる。   In the semiconductor device according to the above aspect, the first metal-containing layer and the second metal-containing layer are preferably formed so as to partially cover the first gate insulating film and the second gate insulating film, respectively. The first semiconductor layer and the second semiconductor layer are respectively a portion not covered with the first metal-containing layer of the first gate insulating film and a portion not covered with the second metal-containing layer of the second gate insulating film. It is formed so that it may contact. With this configuration, the first and second metals can be easily formed by the first metal-containing layer and the second metal-containing layer formed so as to partially cover the first gate insulating film and the second gate insulating film. Since stress acting between the containing layer, the gate insulating film, and the semiconductor region can be reduced, deterioration of electron mobility caused by the stress can be easily reduced.

また、第1半導体層および第2半導体層を、それぞれ、第1ゲート絶縁膜の第1金属含有層により覆われていない部分および第2ゲート絶縁膜の第2金属含有層により覆われていない部分に接触するように形成することによって、第1および第2半導体層とゲート絶縁膜との接触面積を小さくすることができる。これにより、第1および第2半導体層をシリコンを含有する材料により形成するとともに、ゲート絶縁膜を金属を含有する高誘電率材料により形成する場合にも、第1および第2半導体層に含まれるシリコンと、ゲート絶縁膜の高誘電率材料に含まれる金属との反応に起因するピニングが発生しにくくなるので、ピニングに起因してゲート電極の仕事関数を調節するのが困難になるのを抑制することができる。なお、この場合において、ゲート絶縁膜と接触する第1および第2半導体層に所定の導電型の不純物を導入することにより、ゲート電極の仕事関数を調節することができる。   Further, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are respectively a portion not covered with the first metal-containing layer of the first gate insulating film and a portion not covered with the second metal-containing layer of the second gate insulating film. The contact area between the first and second semiconductor layers and the gate insulating film can be reduced. Accordingly, the first and second semiconductor layers are formed of a material containing silicon, and the gate insulating film is also formed of a high dielectric constant material containing a metal and is included in the first and second semiconductor layers. Pinning due to the reaction between silicon and the metal contained in the high dielectric constant material of the gate insulation film is less likely to occur, so it is difficult to adjust the work function of the gate electrode due to pinning. can do. In this case, the work function of the gate electrode can be adjusted by introducing impurities of a predetermined conductivity type into the first and second semiconductor layers that are in contact with the gate insulating film.

上記第1金属含有層および第2金属含有層が第1ゲート絶縁膜および第2ゲート絶縁膜を部分的に覆うように形成されている構成において、好ましくは、第1金属含有層および第2金属含有層は、ドット状に形成されている。このように構成すれば、容易に、第1金属含有層および第2金属含有層を第1ゲート絶縁膜および第2ゲート絶縁膜を部分的に覆うように形成することができる。   In the configuration in which the first metal-containing layer and the second metal-containing layer are formed so as to partially cover the first gate insulating film and the second gate insulating film, preferably the first metal-containing layer and the second metal The containing layer is formed in a dot shape. If comprised in this way, a 1st metal containing layer and a 2nd metal containing layer can be easily formed so that a 1st gate insulating film and a 2nd gate insulating film may be covered partially.

上記一の局面による半導体装置において、好ましくは、第1金属含有層および第2金属含有層は、同一の複数の金属を含む。このように構成すれば、第1金属含有層および第2金属含有層を同一の複数の金属を含む層をパターニングすることにより同時に形成することができるので、第1および第2金属含有層を形成する際の製造プロセスを簡略化することができる。   In the semiconductor device according to the above aspect, the first metal-containing layer and the second metal-containing layer preferably include the same plurality of metals. If comprised in this way, since the 1st metal content layer and the 2nd metal content layer can be formed simultaneously by patterning the layer containing the same some metal, the 1st and 2nd metal content layer is formed. The manufacturing process can be simplified.

上記一の局面による半導体装置において、好ましくは、第1ソース/ドレイン領域は、n型であるとともに、第2ソース/ドレイン領域は、p型であり、第1ゲート絶縁膜は、第1半導体層の伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベルよりも伝導帯側に準位を形成する金属を含み、第2金属含有層は、第2半導体層の伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベルよりも価電子帯側に準位を形成する金属を含む。このように構成すれば、第1ゲート絶縁膜に含まれる第1半導体層の伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベル(ミッドギャップ)よりも伝導帯側に準位を形成する金属により、n型の第1ソース/ドレイン領域を含むnチャネルトランジスタの第1ゲート電極のフェルミレベルを第1半導体層の伝導帯側の準位に固定しやすくすることができる。これにより、nチャネルトランジスタの第1ゲート電極の仕事関数を小さくする方向に調節することができるので、nチャネルトランジスタのしきい値電圧を低下する方向に調節することができる。また、第2金属含有層に含まれる第2半導体層の伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベル(ミッドギャップ)よりも価電子帯側に準位を形成する金属により、p型の第2ソース/ドレイン領域を含むpチャネルトランジスタの第2ゲート電極のフェルミレベルを第2半導体層の価電子帯側の準位に固定しやすくすることができる。これにより、pチャネルトランジスタの第2ゲート電極の仕事関数を大きくする方向に調節することができるので、pチャネルトランジスタのしきい値電圧を低下する方向に調節することができる。上記のようにして、nチャネルトランジスタおよびpチャネルトランジスタによって構成される半導体装置において、nチャネルトランジスタおよびpチャネルトランジスタの両方のしきい値電圧を低下する方向に調節することができる。   In the semiconductor device according to the above aspect, the first source / drain region is preferably n-type, the second source / drain region is p-type, and the first gate insulating film is the first semiconductor layer. Including a metal that forms a level on the conduction band side with respect to an energy level intermediate between the conduction band and the valence band of the second semiconductor layer, and the second metal-containing layer is intermediate between the conduction band and the valence band of the second semiconductor layer. It contains a metal that forms a level on the valence band side of the energy level. If comprised in this way, by the metal which forms a level in the conduction band side rather than the intermediate energy level (mid gap) of the conduction band and valence band of the 1st semiconductor layer contained in the 1st gate insulating film, It is possible to easily fix the Fermi level of the first gate electrode of the n-channel transistor including the n-type first source / drain region to the level on the conduction band side of the first semiconductor layer. As a result, the work function of the first gate electrode of the n-channel transistor can be adjusted to be reduced, so that the threshold voltage of the n-channel transistor can be adjusted to be lowered. Further, the p-type first metal is formed by a metal that forms a level closer to the valence band side than the energy level (mid gap) between the conduction band and the valence band of the second semiconductor layer included in the second metal-containing layer. The Fermi level of the second gate electrode of the p-channel transistor including the two source / drain regions can be easily fixed to the valence band side level of the second semiconductor layer. As a result, the work function of the second gate electrode of the p-channel transistor can be adjusted to increase, so that the threshold voltage of the p-channel transistor can be adjusted to decrease. As described above, in the semiconductor device including the n-channel transistor and the p-channel transistor, the threshold voltages of both the n-channel transistor and the p-channel transistor can be adjusted to decrease.

上記一の局面による半導体装置において、好ましくは、第1ソース/ドレイン領域は、n型であるとともに、第2ソース/ドレイン領域は、p型であり、第1金属含有層は、第1半導体層の伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベルよりも伝導帯側に準位を形成する金属を含み、第2金属含有層は、第2半導体層の伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベルよりも価電子帯側に準位を形成する金属を含む。このように構成すれば、第1金属含有層に含まれる第1半導体層の伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベル(ミッドギャップ)よりも伝導帯側に準位を形成する金属により、n型の第1ソース/ドレイン領域を含むnチャネルトランジスタの第1ゲート電極のフェルミレベルを第1半導体層の伝導帯側の準位に固定しやすくすることができる。これにより、nチャネルトランジスタの第1ゲート電極の仕事関数を小さくする方向に調節することができるので、nチャネルトランジスタのしきい値電圧を低下する方向に調節することができる。また、第2金属含有層に含まれる第2半導体層の伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベル(ミッドギャップ)よりも価電子帯側に準位を形成する金属により、p型の第2ソース/ドレイン領域を含むpチャネルトランジスタの第2ゲート電極のフェルミレベルを第2半導体層の価電子帯側の準位に固定しやすくすることができる。これにより、pチャネルトランジスタの第2ゲート電極の仕事関数を大きくする方向に調節することができるので、pチャネルトランジスタのしきい値電圧を低下する方向に調節することができる。上記のようにして、nチャネルトランジスタおよびpチャネルトランジスタによって構成される半導体装置において、nチャネルトランジスタおよびpチャネルトランジスタの両方のしきい値電圧を低下する方向に調節することができる。   In the semiconductor device according to the above aspect, the first source / drain region is preferably n-type, the second source / drain region is p-type, and the first metal-containing layer is the first semiconductor layer. Including a metal that forms a level on the conduction band side with respect to an energy level intermediate between the conduction band and the valence band of the second semiconductor layer, and the second metal-containing layer is intermediate between the conduction band and the valence band of the second semiconductor layer. It contains a metal that forms a level on the valence band side of the energy level. If comprised in this way, by the metal which forms a level in the conduction band side rather than the intermediate energy level (mid gap) of the conduction band and valence band of the 1st semiconductor layer contained in the 1st metal content layer, It is possible to easily fix the Fermi level of the first gate electrode of the n-channel transistor including the n-type first source / drain region to the level on the conduction band side of the first semiconductor layer. As a result, the work function of the first gate electrode of the n-channel transistor can be adjusted to be reduced, so that the threshold voltage of the n-channel transistor can be adjusted to be lowered. Further, the p-type first metal is formed by a metal that forms a level closer to the valence band side than the energy level (mid gap) between the conduction band and the valence band of the second semiconductor layer included in the second metal-containing layer. The Fermi level of the second gate electrode of the p-channel transistor including the two source / drain regions can be easily fixed to the valence band side level of the second semiconductor layer. As a result, the work function of the second gate electrode of the p-channel transistor can be adjusted to increase, so that the threshold voltage of the p-channel transistor can be adjusted to decrease. As described above, in the semiconductor device including the n-channel transistor and the p-channel transistor, the threshold voltages of both the n-channel transistor and the p-channel transistor can be adjusted to decrease.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、本発明による半導体装置の一例としてのCMOSを例にとって説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a CMOS as an example of a semiconductor device according to the present invention will be described as an example.

図1は、本発明の一実施形態によるCMOSの構造を示した断面図である。図2は、図1に示した一実施形態によるCMOSのnチャネルMOSトランジスタ部分の構造を示した拡大断面図である。まず、図1および図2を参照して、本発明の一実施形態によるCMOSの構造について説明する。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a CMOS according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the n-channel MOS transistor portion of the CMOS according to the embodiment shown in FIG. First, the structure of a CMOS according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態によるCMOSでは、図1に示すように、シリコン基板1上に約200nmの厚みを有する埋め込み酸化膜2が形成されている。また、埋め込み酸化膜2上の所定領域には、約100nmの厚みを有するSOI(Silicon on Insulator)層としての単結晶シリコン層3が島状に形成されている。なお、この単結晶シリコン層3は、本発明の「半導体領域」の一例である。また、単結晶シリコン層3を取り囲むように、埋め込み酸化膜2に達するSiO膜からなる素子分離絶縁膜4が形成されている。 In the CMOS according to the present embodiment, a buried oxide film 2 having a thickness of about 200 nm is formed on a silicon substrate 1 as shown in FIG. In a predetermined region on the buried oxide film 2, a single crystal silicon layer 3 as an SOI (Silicon on Insulator) layer having a thickness of about 100 nm is formed in an island shape. The single crystal silicon layer 3 is an example of the “semiconductor region” in the present invention. An element isolation insulating film 4 made of an SiO 2 film reaching the buried oxide film 2 is formed so as to surround the single crystal silicon layer 3.

また、本実施形態によるCMOSを構成するnチャネルMOSトランジスタ50aの形成領域では、単結晶シリコン層3には、p型のチャネル領域5aを挟むように所定の間隔を隔てて一対のn型のソース/ドレイン領域6aが形成されている。なお、このp型のチャネル領域5aは、本発明の「第1チャネル領域」の一例であり、n型のソース/ドレイン領域6aは、本発明の「第1ソース/ドレイン領域」の一例である。また、p型のチャネル領域5a上には、ゲート絶縁膜7aが形成されている。なお、このゲート絶縁膜7aは、本発明の「第1ゲート絶縁膜」の一例である。また、ゲート絶縁膜7aは、SiO膜、または、高誘電率(High−k)絶縁膜であるHfO膜などによって形成されている。このHfO膜は、3.9よりも高い比誘電率を有する。また、ゲート絶縁膜7aがSiO膜からなる場合には、そのSiO膜は、約6nm以下の厚みを有する。ゲート絶縁膜7aがHfO膜からなる場合には、そのHfO膜は、酸化膜(SiO膜)換算膜厚で約6nm以下の厚みを有する。また、ゲート絶縁膜7a上には、ゲート電極8aが形成されている。なお、このゲート電極8aは、本発明の「第1ゲート電極」の一例である。 Further, in the formation region of the n-channel MOS transistor 50a constituting the CMOS according to the present embodiment, the single crystal silicon layer 3 has a pair of n-type sources spaced apart from each other by a predetermined distance so as to sandwich the p-type channel region 5a. / Drain region 6a is formed. The p-type channel region 5a is an example of the “first channel region” in the present invention, and the n-type source / drain region 6a is an example of the “first source / drain region” in the present invention. . A gate insulating film 7a is formed on the p-type channel region 5a. The gate insulating film 7a is an example of the “first gate insulating film” in the present invention. The gate insulating film 7a is formed of an SiO 2 film or an HfO 2 film that is a high dielectric constant (High-k) insulating film. This HfO 2 film has a relative dielectric constant higher than 3.9. When the gate insulating film 7a is made of an SiO 2 film, the SiO 2 film has a thickness of about 6 nm or less. When the gate insulating film 7a is made of an HfO 2 film, the HfO 2 film has a thickness of about 6 nm or less in terms of oxide film (SiO 2 film). A gate electrode 8a is formed on the gate insulating film 7a. The gate electrode 8a is an example of the “first gate electrode” in the present invention.

ここで、本実施形態では、ゲート電極8aは、ゲート絶縁膜7a上に形成されたPtおよびTaNを含む金属含有層9aと、金属含有層9a上に形成されたn型のポリシリコン層10aとによって形成されている。なお、この金属含有層9aは、本発明の「第1金属含有層」の一例であり、ポリシリコン層10aは、本発明の「第1半導体層」の一例である。また、金属含有層9aは、ポリシリコン層10aの平均膜厚(約150nm)よりも小さい約3nm未満の平均膜厚(成膜時)を有している。このように、金属含有層9aを小さい膜厚で形成することにより、金属含有層9aは、図2に示すように、ゲート絶縁膜7aを部分的に覆うようにドット状に形成されている。また、金属含有層9a上に形成されたn型のポリシリコン層10aは、金属含有層9aの隣接するドット間の領域を介して、ゲート絶縁膜7aの金属含有層9aによって覆われていない部分に接触している。上記したp型のチャネル領域5a、一対のn型のソース/ドレイン領域6a、ゲート絶縁膜7aおよびゲート電極8aによって、nチャネルMOSトランジスタ50aが構成されている。 Here, in the present embodiment, the gate electrode 8a includes a metal-containing layer 9a containing Pt and TaN formed on the gate insulating film 7a, and an n + -type polysilicon layer 10a formed on the metal-containing layer 9a. And is formed by. The metal-containing layer 9a is an example of the “first metal-containing layer” in the present invention, and the polysilicon layer 10a is an example of the “first semiconductor layer” in the present invention. The metal-containing layer 9a has an average film thickness (during film formation) of less than about 3 nm, which is smaller than the average film thickness (about 150 nm) of the polysilicon layer 10a. Thus, by forming the metal-containing layer 9a with a small film thickness, the metal-containing layer 9a is formed in a dot shape so as to partially cover the gate insulating film 7a as shown in FIG. Further, the n + -type polysilicon layer 10a formed on the metal-containing layer 9a is not covered with the metal-containing layer 9a of the gate insulating film 7a through the region between adjacent dots of the metal-containing layer 9a. Touching part. The p-type channel region 5a, the pair of n-type source / drain regions 6a, the gate insulating film 7a, and the gate electrode 8a constitute an n-channel MOS transistor 50a.

一方、本実施形態によるCMOSを構成するpチャネルMOSトランジスタ50bの形成領域では、図1に示すように、単結晶シリコン層3に、n型のチャネル領域5bを挟むように所定の間隔を隔てて一対のp型のソース/ドレイン領域6bが形成されている。なお、n型のチャネル領域5bは、本発明の「第2チャネル領域」の一例であり、p型のソース/ドレイン領域6bは、本発明の「第2ソース/ドレイン領域」の一例である。また、n型のチャネル領域5b上には、上記したnチャネルMOSトランジスタ50aのゲート絶縁膜7aと同様の組成(SiOまたはHfO)および厚み(約6nm以下)を有するゲート絶縁膜7bが形成されている。なお、このゲート絶縁膜7bは、本発明の「第2ゲート絶縁膜」の一例である。また、ゲート絶縁膜7b上には、ゲート電極8bが形成されている。なお、このゲート電極8bは、本発明の「第2ゲート電極」の一例である。 On the other hand, in the formation region of the p-channel MOS transistor 50b constituting the CMOS according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the single crystal silicon layer 3 is spaced apart from the n-type channel region 5b by a predetermined interval. A pair of p-type source / drain regions 6b is formed. The n-type channel region 5b is an example of the “second channel region” in the present invention, and the p-type source / drain region 6b is an example of the “second source / drain region” in the present invention. A gate insulating film 7b having the same composition (SiO 2 or HfO 2 ) and thickness (about 6 nm or less) as the gate insulating film 7a of the n-channel MOS transistor 50a is formed on the n-type channel region 5b. Has been. The gate insulating film 7b is an example of the “second gate insulating film” in the present invention. A gate electrode 8b is formed on the gate insulating film 7b. The gate electrode 8b is an example of the “second gate electrode” in the present invention.

ここで、本実施形態では、ゲート電極8bは、ゲート絶縁膜7b上に形成され、ゲート電極8aの金属含有層9aと同じ2種類の金属であるPtおよびTaNを含む金属含有層9bと、金属含有層9b上に形成されたp型のポリシリコン層10bとによって構成されている。なお、金属含有層9bは、本発明の「第2金属含有層」の一例であり、ポリシリコン層10bは、本発明の「第2半導体層」の一例である。また、金属含有層9bは、上記したnチャネルMOSトランジスタ50aの金属含有層9aと同様に構成されている。すなわち、金属含有層9bは、ゲート絶縁膜7b上を部分的に覆うようにドット状に形成されている。そして、金属含有層9b上に形成されたp型のポリシリコン層10bは、金属含有層9bのドット間の領域を介して、ゲート絶縁膜7bの金属含有層9bによって覆われていない部分に接触するように形成されている。上記したn型のチャネル領域5b、一対のp型のソース/ドレイン領域6b、ゲート絶縁膜7bおよびゲート電極8bによって、pチャネルMOSトランジスタ50bが構成されている。 Here, in this embodiment, the gate electrode 8b is formed on the gate insulating film 7b, and includes a metal-containing layer 9b containing Pt and TaN, which are the same two types of metals as the metal-containing layer 9a of the gate electrode 8a, and a metal The p + type polysilicon layer 10b is formed on the containing layer 9b. The metal-containing layer 9b is an example of the “second metal-containing layer” in the present invention, and the polysilicon layer 10b is an example of the “second semiconductor layer” in the present invention. The metal-containing layer 9b is configured similarly to the metal-containing layer 9a of the n-channel MOS transistor 50a described above. That is, the metal-containing layer 9b is formed in a dot shape so as to partially cover the gate insulating film 7b. Then, the p + -type polysilicon layer 10b formed on the metal-containing layer 9b is not covered with the metal-containing layer 9b of the gate insulating film 7b via the region between the dots of the metal-containing layer 9b. It is formed to contact. The n-type channel region 5b, the pair of p-type source / drain regions 6b, the gate insulating film 7b, and the gate electrode 8b constitute a p-channel MOS transistor 50b.

なお、nチャネルMOSトランジスタ50aおよびpチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8aおよび8bの金属含有層9aおよび9bに含まれるTaNは、900℃程度の熱処理後にはシリコンの伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベル(ミッドギャップ)近傍に実効仕事関数を有する。また、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aのn型のポリシリコン層10aでは、フェルミレベルがシリコンの伝導帯近傍に位置する一方、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bのp型のポリシリコン層10bでは、フェルミレベルがシリコンの価電子帯近傍に位置する。 Note that TaN contained in the metal-containing layers 9a and 9b of the gate electrodes 8a and 8b of the n-channel MOS transistor 50a and the p-channel MOS transistor 50b is an intermediate between the conduction band and the valence band of silicon after heat treatment at about 900 ° C. Has an effective work function in the vicinity of the energy level (mid gap). In the n + -type polysilicon layer 10a of the gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a, the Fermi level is located in the vicinity of the conduction band of silicon, while the p + -type polysilicon of the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b is located. In the silicon layer 10b, the Fermi level is located near the valence band of silicon.

また、ゲート電極8aおよび8bの金属含有層9aおよび9bに含まれるPtは、ポリシリコン層10aおよび10bのシリコン(Si)と反応して、Pt−Si結合を形成することにより、シリコンの価電子帯近傍に準位を形成する。また、ゲート絶縁膜7aおよび7bがHfO膜からなる場合には、HfO膜のHfとポリシリコン層10aおよび10bのシリコン(Si)とが反応して形成されるHfSiが金属含有層9aおよび9bに含まれる。この場合には、Hf−Si結合によってシリコンの伝導帯近傍に準位が形成される。したがって、本実施形態によるCMOSでは、図3に示すように、ゲート電極8a(8b)のゲート絶縁膜7a(7b)との界面近傍において、シリコンの伝導帯近傍にHf−Si結合による準位D1が局在しているとともに、シリコンの価電子帯近傍にPt−Si結合による準位D2が局在している。nチャネルMOSトランジスタ50aでは、ゲート電極8aがTaNを含む金属含有層9aとn型のポリシリコン層10aとからなることにより、ゲート電極8aのフェルミレベルがシリコンのミッドギャップから伝導帯側のエネルギレベルに固定されやすいので、ゲート電極8aのフェルミレベルは、上記の準位D1およびD2のうち、伝導帯側の準位D1に対応するエネルギレベルにピニングされる。一方、pチャネルMOSトランジスタ50bでは、ゲート電極8bがTaNを含む金属含有層9bとp型のポリシリコン層10bとからなることにより、ゲート電極8bのフェルミレベルがシリコンのミッドギャップから価電子帯側のエネルギレベルに固定されやすいので、ゲート電極8bのフェルミレベルは、上記の準位D1およびD2のうち、価電子帯側の準位D2に対応するエネルギレベルにピニングされる。 Further, Pt contained in the metal-containing layers 9a and 9b of the gate electrodes 8a and 8b reacts with silicon (Si) of the polysilicon layers 10a and 10b to form a Pt-Si bond, thereby valence electrons of silicon. A level is formed near the band. Further, when the gate insulating film 7a and 7b are made of HfO 2 film, the HfO 2 film and Hf and the polysilicon layer 10a and 10b of silicon (Si) and is HfSi metal-containing layer 9a which is formed by the reaction and 9b. In this case, a level is formed in the vicinity of the conduction band of silicon by the Hf-Si bond. Therefore, in the CMOS according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the vicinity of the interface between the gate electrode 8a (8b) and the gate insulating film 7a (7b), the level D1 due to the Hf-Si bond near the conduction band of silicon. And a level D2 due to the Pt-Si bond is localized near the valence band of silicon. In the n-channel MOS transistor 50a, the gate electrode 8a is composed of the metal-containing layer 9a containing TaN and the n + -type polysilicon layer 10a, so that the Fermi level of the gate electrode 8a is reduced from the silicon midgap to the energy on the conduction band side. Since the level is easily fixed, the Fermi level of the gate electrode 8a is pinned to the energy level corresponding to the level D1 on the conduction band side among the levels D1 and D2. On the other hand, in the p-channel MOS transistor 50b, the gate electrode 8b is composed of the metal-containing layer 9b containing TaN and the p + -type polysilicon layer 10b, so that the Fermi level of the gate electrode 8b changes from the silicon midgap to the valence band. The Fermi level of the gate electrode 8b is pinned to an energy level corresponding to the valence band level D2 of the levels D1 and D2.

なお、ゲート電極8a(8b)のポリシリコン層10a(10b)の仕事関数Φmを変化させた場合には、ゲート容量−ゲート電圧(C−V)測定から予想されるゲート電極の有効仕事関数Φm・effは、ポリシリコン層10a(10b)の仕事関数Φmに正比例して変化する。しかしながら、本実施形態のようにシリコンの伝導帯近傍にHf−Si結合による準位D1が局在しているとともに、シリコンの価電子帯近傍にPt−Si結合による準位D2が局在している場合には、図4に示すように、ゲート電極8a(8b)のポリシリコン層10a(10b)の仕事関数を変化させたとしても、ゲート電極8a(8b)の有効仕事関数Φm・effの変化が、伝導帯近傍の準位D1および価電子帯近傍の準位D2に対応する有効仕事関数において抑制される。これにより、本実施形態では、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aの仕事関数が価電子帯近傍のエネルギレベルに対応する仕事関数に調節されるとともに、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bの仕事関数が伝導帯近傍のエネルギレベルに対応する仕事関数に調節される。   When the work function Φm of the polysilicon layer 10a (10b) of the gate electrode 8a (8b) is changed, the effective work function Φm of the gate electrode expected from the gate capacitance-gate voltage (CV) measurement. Eff changes in direct proportion to the work function Φm of the polysilicon layer 10a (10b). However, the level D1 due to the Hf-Si bond is localized near the conduction band of silicon as in the present embodiment, and the level D2 due to the Pt-Si bond is localized near the valence band of silicon. 4, even if the work function of the polysilicon layer 10a (10b) of the gate electrode 8a (8b) is changed, the effective work function Φm · eff of the gate electrode 8a (8b) is changed as shown in FIG. The change is suppressed in the effective work function corresponding to the level D1 near the conduction band and the level D2 near the valence band. Thereby, in the present embodiment, the work function of the gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a is adjusted to a work function corresponding to the energy level in the vicinity of the valence band, and the work of the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b is adjusted. The function is adjusted to a work function corresponding to the energy level near the conduction band.

また、図1に示すように、素子分離領域4、n型のソース/ドレイン領域6a、p型のソース/ドレイン領域6b、ゲート電極8aおよび8b上を覆うように、約200nmの厚みを有するSiO膜からなる層間絶縁膜11が形成されている。この層間絶縁膜11には、それぞれ、一対のn型のソース/ドレイン領域6a、一対のp型のソース/ドレイン領域6b、n型のポリシリコン層10aおよびp型のポリシリコン層10bに達するコンタクトホール11a、11b、11c、11d、11eおよび11fが形成されている。このコンタクトホール11a、11b、11c、11d、11eおよび11f内には、それぞれ、タングステンからなるプラグ12a、12b、12c、12d、13aおよび13bが埋め込まれている。 Further, as shown in FIG. 1, SiO having a thickness of about 200 nm so as to cover the element isolation region 4, the n-type source / drain region 6a, the p-type source / drain region 6b, and the gate electrodes 8a and 8b. An interlayer insulating film 11 composed of two films is formed. The interlayer insulating film 11 includes a pair of n-type source / drain regions 6a, a pair of p-type source / drain regions 6b, an n + -type polysilicon layer 10a, and a p + -type polysilicon layer 10b, respectively. Reaching contact holes 11a, 11b, 11c, 11d, 11e and 11f are formed. Plugs 12a, 12b, 12c, 12d, 13a and 13b made of tungsten are buried in the contact holes 11a, 11b, 11c, 11d, 11e and 11f, respectively.

また、層間絶縁膜11上には、プラグ12aに接続するように、配線14が形成されているとともに、プラグ12bと12cとを接続するように、配線15が形成されている。これにより、nチャネルMOSトランジスタ50aの一方のソース/ドレイン領域6aと、pチャネルMOSトランジスタ50bの一方のソース/ドレイン領域6bとは、プラグ12b、12cおよび配線15を介して接続されている。また、層間絶縁膜11上には、プラグ12dに接続するように、配線16が形成されている。また、層間絶縁膜11上には、プラグ13aおよび13bに接続するように、配線17aおよび17bがそれぞれ形成されている。また、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aと、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bとは、プラグ13aおよび13bと、配線17aおよび17bとを介して接続されている。   A wiring 14 is formed on the interlayer insulating film 11 so as to be connected to the plug 12a, and a wiring 15 is formed so as to connect the plugs 12b and 12c. Thus, one source / drain region 6a of n channel MOS transistor 50a and one source / drain region 6b of p channel MOS transistor 50b are connected via plugs 12b and 12c and wiring 15. A wiring 16 is formed on the interlayer insulating film 11 so as to be connected to the plug 12d. On the interlayer insulating film 11, wirings 17a and 17b are formed so as to be connected to the plugs 13a and 13b, respectively. The gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a and the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b are connected through plugs 13a and 13b and wirings 17a and 17b.

図5〜図10は、本発明の一実施形態によるCMOSの製造プロセスを説明するための断面図である。次に、図1および図5〜図10を参照して、本発明の一実施形態によるCMOSの製造プロセスについて説明する。   5 to 10 are cross-sectional views for explaining a CMOS manufacturing process according to an embodiment of the present invention. Next, with reference to FIGS. 1 and 5 to 10, a description will be given of a CMOS manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

まず、図5に示すように、シリコン基板1上に約200nmの厚みを有する埋め込み酸化膜2を介して、約100nmの厚みを有する単結晶シリコン層3が島状に形成されたSOI基板を準備する。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、素子分離領域に位置する単結晶シリコン層3を除去した後、SiO膜(図示せず)を形成する。そして、そのSiO膜の余分な堆積部分をCMP(Chemical Mechanical Polishing)法またはエッチバック法により除去することによって、図5に示されるようなSiO膜からなる素子分離絶縁膜4が形成される。 First, as shown in FIG. 5, an SOI substrate is prepared in which a single crystal silicon layer 3 having a thickness of about 100 nm is formed in an island shape on a silicon substrate 1 via a buried oxide film 2 having a thickness of about 200 nm. To do. Then, the photolithography technique and the etching technique are used to remove the single crystal silicon layer 3 located in the element isolation region, and then an SiO 2 film (not shown) is formed. Then, by removing the excessively deposited portion of the SiO 2 film by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or an etch back method, the element isolation insulating film 4 made of the SiO 2 film as shown in FIG. 5 is formed. .

次に、図6に示すように、CVD(Chemical Vapor Deposition)法またはスパッタ法を用いて、単結晶シリコン層3および素子分離絶縁膜4の上面上に、ゲート絶縁膜7を形成する。この際、本実施形態では、ゲート絶縁膜7は、SiO膜またはHfO膜などの高誘電率(High−k)絶縁膜によって形成する。ゲート絶縁膜7をSiO膜によって形成する場合には、そのSiO膜は、約6nm以下の厚みを有するように形成する。一方、ゲート絶縁膜7をHfO膜によって形成する場合には、そのHfO膜は、酸化膜(SiO膜)換算膜厚で約6nm以下の厚みを有するように形成する。 Next, as shown in FIG. 6, a gate insulating film 7 is formed on the top surfaces of the single crystal silicon layer 3 and the element isolation insulating film 4 using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a sputtering method. At this time, in this embodiment, the gate insulating film 7 is formed of a high dielectric constant (High-k) insulating film such as a SiO 2 film or a HfO 2 film. When the gate insulating film 7 is formed by the SiO 2 film, the SiO 2 film is formed to have an approximately 6nm or less in thickness. On the other hand, in the case where the gate insulating film 7 is formed by the HfO 2 film, the HfO 2 film is formed to have an oxide film (SiO 2 film) in terms of film about 6nm or less in thickness in thickness.

その後、本実施形態では、ゲート絶縁膜7上に、CVD法を用いて約1nmの平均膜厚(成膜時)を有するTaN膜を堆積するとともに、スパッタ法を用いて約1nm未満の平均膜厚(成膜時)を有するPt膜を堆積する。この際、TaN膜およびPt膜は、ゲート絶縁膜7上に層状には堆積されない。すなわち、TaN膜およびPt膜は、それぞれ、ゲート絶縁膜7上に部分的に混在した状態で形成されると考えられる。このようにして、ゲート絶縁膜7上に約3nm未満の平均膜厚(成膜時)を有するPtおよびTaNを含む金属含有層9が形成される。なお、Pt膜を形成する場合には、ゲート絶縁膜7のダメージを抑制するために、ゲート絶縁膜7上に保護膜(図示せず)を形成した後にPt膜を形成するのが好ましい。この際、本実施形態では、保護膜(図示せず)としてSiN膜などの窒素を含有する材料以外の材料からなる保護膜を用いるのが好ましい。これにより、PtがSiN膜中の窒素(N)の影響を受けることに起因して、意図しないゲート電極8a(8b)(図1参照)のフェルミレベルのシリコンのミッドギャップ側へのシフトが生じるのが抑制される。   Thereafter, in this embodiment, a TaN film having an average film thickness (at the time of film formation) of about 1 nm is deposited on the gate insulating film 7 using the CVD method, and an average film of less than about 1 nm is formed using the sputtering method. A Pt film having a thickness (during film formation) is deposited. At this time, the TaN film and the Pt film are not deposited in layers on the gate insulating film 7. That is, it is considered that the TaN film and the Pt film are formed on the gate insulating film 7 in a partially mixed state. In this way, the metal-containing layer 9 containing Pt and TaN having an average film thickness (during film formation) of less than about 3 nm is formed on the gate insulating film 7. In the case of forming a Pt film, it is preferable to form a Pt film after forming a protective film (not shown) on the gate insulating film 7 in order to suppress damage to the gate insulating film 7. At this time, in the present embodiment, it is preferable to use a protective film made of a material other than a material containing nitrogen, such as a SiN film, as the protective film (not shown). As a result, Pt is influenced by nitrogen (N) in the SiN film, and an unintended shift of the Fermi level silicon to the mid gap side of the gate electrode 8a (8b) (see FIG. 1) occurs. Is suppressed.

この後、CVD法を用いて、金属含有層9上に約150nmの厚みを有するアモルファスシリコン層10を堆積する。なお、CVD法による金属含有層9およびアモルファスシリコン層10の堆積や、後述するソース/ドレイン領域6a、6bおよびアモルファスシリコン層10に導入した不純物を活性化するための熱処理や、その他の工程において与えられる熱によって、金属含有層9は、平均膜厚が小さいことに起因してドット状に凝集すると考えられる。これにより、金属含有層9は、ゲート絶縁膜7を部分的に覆うようにドット状に形成されるとともに、アモルファスシリコン層10は、金属含有層9の隣接するドット間の領域を介して、ゲート絶縁膜7の金属含有層9によって覆われていない部分に接触するように形成される。その後、フォトリソグラフィ技術を用いて、アモルファスシリコン層10のゲート電極8aおよび8b(図1参照)を形成する領域上にレジスト層20を形成する。   Thereafter, an amorphous silicon layer 10 having a thickness of about 150 nm is deposited on the metal-containing layer 9 by CVD. The deposition is performed in the deposition of the metal-containing layer 9 and the amorphous silicon layer 10 by the CVD method, the heat treatment for activating impurities introduced into the source / drain regions 6a and 6b and the amorphous silicon layer 10 described later, and other steps. Due to the generated heat, the metal-containing layer 9 is considered to aggregate in a dot shape due to the small average film thickness. Thereby, the metal-containing layer 9 is formed in a dot shape so as to partially cover the gate insulating film 7, and the amorphous silicon layer 10 is formed in the gate via the region between adjacent dots of the metal-containing layer 9. The insulating film 7 is formed so as to be in contact with a portion not covered with the metal-containing layer 9. Thereafter, a resist layer 20 is formed on the region of the amorphous silicon layer 10 where the gate electrodes 8a and 8b (see FIG. 1) are to be formed using photolithography.

次に、図7に示すように、レジスト層20をマスクとしてアモルファスシリコン層10、金属含有層9およびゲート絶縁膜7をエッチングする。この際のエッチングは、RIE(Reactive Ion Etching)によって行う。なお、このRIEによるエッチング加工の際、金属含有層9の厚みが大きい場合には、金属含有層9をエッチング加工しづらい。特に、金属含有層9のエッチングによる垂直加工は困難となる。しかしながら、本実施形態では、金属含有層9を約3nm未満(成膜時)の小さい平均膜厚を有するように形成しているので、容易に、金属含有層9をRIEによりエッチング加工することが可能である。そして、このエッチングにより、アモルファスシリコン層10のゲート電極8aおよび8b(図1参照)に対応する部分が形成される。また、同時に、ゲート電極8aおよび8b(図1参照)を構成する金属含有層9aおよび9bがそれぞれ形成されるとともに、ゲート電極8aおよび8b(図1参照)に対応するゲート絶縁膜7aおよび7bがそれぞれ形成される。この後、レジスト層20を除去する。   Next, as shown in FIG. 7, the amorphous silicon layer 10, the metal-containing layer 9, and the gate insulating film 7 are etched using the resist layer 20 as a mask. Etching at this time is performed by RIE (Reactive Ion Etching). In addition, when the thickness of the metal-containing layer 9 is large during the etching process by RIE, it is difficult to etch the metal-containing layer 9. In particular, vertical processing by etching the metal-containing layer 9 becomes difficult. However, in this embodiment, since the metal-containing layer 9 is formed to have a small average film thickness of less than about 3 nm (during film formation), the metal-containing layer 9 can be easily etched by RIE. Is possible. Then, by this etching, portions corresponding to the gate electrodes 8a and 8b (see FIG. 1) of the amorphous silicon layer 10 are formed. At the same time, metal-containing layers 9a and 9b constituting gate electrodes 8a and 8b (see FIG. 1) are formed, respectively, and gate insulating films 7a and 7b corresponding to gate electrodes 8a and 8b (see FIG. 1) are formed. Each is formed. Thereafter, the resist layer 20 is removed.

次に、図8に示すように、イオン注入によるゲート絶縁膜7aおよび7bのエッジ部近傍のダメージを抑制するため、SiO膜からなる保護膜21を全面を覆うように形成する。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、保護膜21のpチャネルMOSトランジスタ50b(図1参照)の形成領域に対応する領域上を覆うようにレジスト層22を形成する。その後、n型の不純物であるリン(P)を、注入エネルギ:約30kev、注入量:約3×1015cm−2の条件下でイオン注入する。これにより、保護膜21を介して、nチャネルMOSトランジスタ50a(図1参照)の形成領域のアモルファスシリコン層10および単結晶シリコン層3のソース/ドレイン領域6aに、n型の不純物であるリン(P)が導入される。この後、レジスト層22を除去する。 Next, as shown in FIG. 8, in order to suppress damage in the vicinity of the edge portions of the gate insulating films 7a and 7b due to ion implantation, a protective film 21 made of a SiO 2 film is formed so as to cover the entire surface. Then, using a photolithography technique, a resist layer 22 is formed so as to cover the region corresponding to the formation region of the p-channel MOS transistor 50b (see FIG. 1) of the protective film 21. Thereafter, phosphorus (P), which is an n-type impurity, is ion-implanted under the conditions of implantation energy: about 30 kev and implantation amount: about 3 × 10 15 cm −2 . As a result, phosphorus (which is an n-type impurity) is added to the amorphous silicon layer 10 in the formation region of the n-channel MOS transistor 50a (see FIG. 1) and the source / drain region 6a of the single crystal silicon layer 3 through the protective film 21. P) is introduced. Thereafter, the resist layer 22 is removed.

次に、図9に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、保護膜21のnチャネルMOSトランジスタ50a(図1参照)の形成領域に対応する領域上を覆うようにレジスト層23を形成する。その後、p型の不純物であるBFを、注入エネルギ:約35kev、注入量:約3×1015cm−2の条件下でイオン注入する。これにより、保護膜21を介して、pチャネルMOSトランジスタ50b(図1参照)の形成領域のアモルファスシリコン層10および単結晶シリコン層3のソース/ドレイン領域6bに、p型の不純物であるBFが導入される。この後、レジスト層23を除去する。 Next, as shown in FIG. 9, a resist layer 23 is formed using a photolithography technique so as to cover the region corresponding to the formation region of the n-channel MOS transistor 50 a (see FIG. 1) of the protective film 21. Thereafter, BF 2 which is a p-type impurity is ion-implanted under the conditions of implantation energy: about 35 kev and implantation amount: about 3 × 10 15 cm −2 . Thus, BF 2 that is a p-type impurity is formed in the amorphous silicon layer 10 in the formation region of the p-channel MOS transistor 50b (see FIG. 1) and the source / drain region 6b in the single crystal silicon layer 3 through the protective film 21. Is introduced. Thereafter, the resist layer 23 is removed.

次に、図10に示すように、CVD法を用いて、SiO膜からなる保護膜21上に、SiO膜を堆積することにより、約200nmの厚みを有する層間絶縁膜11を形成する。この後、RTA(Rapid Thermal Annealing)法による熱処理(約950℃、約20秒間)を行うことによって、ソース/ドレイン領域6a、6bおよびアモルファスシリコン層10に注入した不純物を電気的に活性化させる。なお、この熱処理によって、アモルファスシリコン層10は多結晶化される。これにより、nチャネルMOSトランジスタ50aの形成領域において、n型のポリシリコン層10aが形成されるとともに、pチャネルMOSトランジスタ50bの形成領域において、p型のポリシリコン層10bが形成される。そして、nチャネルMOSトランジスタ50aの形成領域では、金属含有層9aと、金属含有層9a上に形成されたn型のポリシリコン層10aとによって、ゲート電極8aが形成される。また、pチャネルMOSトランジスタ50bの形成領域では、金属含有層9bと、金属含有層9b上に形成されたp型のポリシリコン層10bとによって、ゲート電極8bが形成される。 Next, as shown in FIG. 10, by CVD, on the protective film 21 made of SiO 2 film, by depositing a SiO 2 film, an interlayer insulating film 11 having a thickness of about 200 nm. Thereafter, a heat treatment (about 950 ° C., about 20 seconds) by an RTA (Rapid Thermal Annealing) method is performed to electrically activate the impurities implanted into the source / drain regions 6 a and 6 b and the amorphous silicon layer 10. The amorphous silicon layer 10 is polycrystallized by this heat treatment. Thereby, an n + type polysilicon layer 10a is formed in the formation region of n channel MOS transistor 50a, and a p + type polysilicon layer 10b is formed in the formation region of p channel MOS transistor 50b. In the formation region of the n-channel MOS transistor 50a, the gate electrode 8a is formed by the metal-containing layer 9a and the n + -type polysilicon layer 10a formed on the metal-containing layer 9a. In the formation region of the p-channel MOS transistor 50b, the gate electrode 8b is formed by the metal-containing layer 9b and the p + -type polysilicon layer 10b formed on the metal-containing layer 9b.

なお、本実施形態では、上記の熱処理の際、ゲート電極8a(8b)とゲート絶縁膜7a(7b)との界面近傍において、金属含有層9a(9b)のPtとポリシリコン層10a(10b)のシリコン(Si)とが反応することにより、Pt−Si結合が形成される。このPt−Si結合により、シリコンの価電子帯近傍に準位が形成される。また、ゲート絶縁膜7a(7b)をHfO膜によって形成した場合には、HfO膜中のHfとポリシリコン層10a(10b)のシリコン(Si)とが反応して形成されるHfSiが金属含有層9a(9b)に含まれる。また、このHfSiにより、シリコンの伝導帯近傍に準位が形成される。 In the present embodiment, during the heat treatment, in the vicinity of the interface between the gate electrode 8a (8b) and the gate insulating film 7a (7b), Pt of the metal-containing layer 9a (9b) and the polysilicon layer 10a (10b) By reacting with silicon (Si), a Pt—Si bond is formed. Due to this Pt—Si bond, a level is formed in the vicinity of the valence band of silicon. Further, when the gate insulating film 7a of (7b) is formed by HfO 2 film, HfSi the silicon in the HfO 2 film Hf and the polysilicon layer 10a (10b) and (Si) is formed by the reaction of metal It is contained in the containing layer 9a (9b). Moreover, a level is formed in the vicinity of the conduction band of silicon by this HfSi.

次に、図1に示したように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、層間絶縁膜11のソース/ドレイン領域6aおよび6bと、ポリシリコン層10aおよび10bとに対応する領域にコンタクトホール11a、11b、11c、11d、11eおよび11fを形成する。その後、CVD法を用いて、コンタクトホール11a、11b、11c、11d、11eおよび11f内にタングステン層を埋め込むように形成した後、CMP法を用いて、タングステン層の余分な堆積部分を除去することによって、プラグ12a、12b、12c、12d、13aおよび13bを形成する。最後に、層間絶縁膜11の上面上の所定領域に、配線14、15、16、17aおよび17bを形成する。上記のようにして、図1に示した本実施形態によるCMOSが形成される。   Next, as shown in FIG. 1, contact holes 11a are formed in regions corresponding to the source / drain regions 6a and 6b of the interlayer insulating film 11 and the polysilicon layers 10a and 10b by using a photolithography technique and an etching technique. , 11b, 11c, 11d, 11e and 11f. Thereafter, a CVD method is used to form a tungsten layer embedded in the contact holes 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, and 11f, and then an extra deposited portion of the tungsten layer is removed using a CMP method. Thus, plugs 12a, 12b, 12c, 12d, 13a and 13b are formed. Finally, wirings 14, 15, 16, 17a and 17b are formed in predetermined regions on the upper surface of the interlayer insulating film 11. As described above, the CMOS according to the present embodiment shown in FIG. 1 is formed.

本実施形態では、上記のように、ゲート電極8a(8b)をポリシリコン層10a(10b)と、ポリシリコン層10a(10b)とゲート絶縁膜7a(7b)との界面近傍に形成された金属含有層9a(9b)とにより構成することによって、ゲート電極8a(8b)をゲート絶縁膜7a(7b)上に形成されたポリシリコン層のみによって構成する場合と異なり、ゲート電極8a(8b)の空乏化を抑制することができる。   In the present embodiment, as described above, the gate electrode 8a (8b) is formed of the polysilicon layer 10a (10b) and the metal formed in the vicinity of the interface between the polysilicon layer 10a (10b) and the gate insulating film 7a (7b). Unlike the case where the gate electrode 8a (8b) is constituted only by the polysilicon layer formed on the gate insulating film 7a (7b), the gate electrode 8a (8b) is constituted by the inclusion layer 9a (9b). Depletion can be suppressed.

また、本実施形態では、ゲート電極8a(8b)をポリシリコン層10a(10b)と、ポリシリコン層10a(10b)とゲート絶縁膜7a(7b)との界面近傍に形成された金属含有層9a(9b)とにより構成することによって、ゲート電極8a(8b)と同じ厚みのゲート電極を金属含有層のみにより形成する場合に比べて、金属含有層9a(9b)と、ゲート絶縁膜7a(7b)および単結晶シリコン層3との熱膨張係数の差に起因する応力を低減することができる。これにより、金属含有層9a(9b)と、ゲート絶縁膜7a(7b)および単結晶シリコン層3との間に働く応力に起因する電子移動度の劣化を低減することができる。   In the present embodiment, the gate electrode 8a (8b) is made of the polysilicon layer 10a (10b), and the metal-containing layer 9a formed in the vicinity of the interface between the polysilicon layer 10a (10b) and the gate insulating film 7a (7b). (9b), the metal-containing layer 9a (9b) and the gate insulating film 7a (7b) are compared with the case where the gate electrode having the same thickness as the gate electrode 8a (8b) is formed only by the metal-containing layer. ) And the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient from the single crystal silicon layer 3 can be reduced. Thereby, it is possible to reduce deterioration of electron mobility caused by stress acting between the metal-containing layer 9a (9b), the gate insulating film 7a (7b) and the single crystal silicon layer 3.

また、本実施形態では、金属含有層9a(9b)をゲート絶縁膜7a(7b)を部分的に覆うようにドット状に形成することによって、金属含有層9a(9b)と、ゲート絶縁膜7a(7b)および単結晶シリコン層3との熱膨張係数の差に起因する応力をより低減することができる。これにより、金属含有層9a(9b)と、ゲート絶縁膜7a(7b)および単結晶シリコン層3との間に働く応力に起因する電子移動度の劣化をより低減することができる。   In this embodiment, the metal-containing layer 9a (9b) and the gate insulating film 7a are formed by forming the metal-containing layer 9a (9b) in a dot shape so as to partially cover the gate insulating film 7a (7b). (7b) and the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient from the single crystal silicon layer 3 can be further reduced. Thereby, it is possible to further reduce the deterioration of the electron mobility caused by the stress acting between the metal-containing layer 9a (9b), the gate insulating film 7a (7b) and the single crystal silicon layer 3.

また、本実施形態では、金属含有層9bがPtおよびTaNを含むように構成することによって、金属含有層9bに含まれるPtがポリシリコン層10bのシリコンと反応してPt−Si結合を形成することにより、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bのフェルミレベルをシリコンの価電子帯側の準位に固定しやすくすることができる。これにより、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bの仕事関数を大きくする方向に調節することができるので、pチャネルMOSトランジスタ50bのしきい値電圧を低下する方向に調節することができる。また、ゲート絶縁膜7aをHfO膜によって構成することによって、ゲート絶縁膜7aのHfO膜に含まれるHfがポリシリコン層10aのシリコンと反応してHf−Si結合を形成することにより、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aのフェルミレベルをシリコンの伝導帯側の準位に固定しやすくすることができる。これにより、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aの仕事関数を小さくする方向に調節することができるので、nチャネルMOSトランジスタ50aのしきい値電圧を低下する方向に調節することができる。上記のようにして、nチャネルMOSトランジスタ50aおよびpチャネルMOSトランジスタ50bによって構成されるCMOSにおいて、nチャネルMOSトランジスタ50aおよびpチャネルMOSトランジスタ50bの両方のしきい値電圧を低下する方向に調節することができる。 In the present embodiment, the metal-containing layer 9b is configured to contain Pt and TaN, so that Pt contained in the metal-containing layer 9b reacts with silicon in the polysilicon layer 10b to form a Pt—Si bond. Thus, the Fermi level of the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b can be easily fixed to the level on the valence band side of silicon. As a result, the work function of the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b can be adjusted to be increased, so that the threshold voltage of the p-channel MOS transistor 50b can be adjusted to be decreased. Further, by configuring the gate insulating film 7a by the HfO 2 film, by forming the Hf-Si bond Hf contained in HfO 2 film of the gate insulating film 7a reacts with silicon of the polysilicon layer 10a, n The Fermi level of the gate electrode 8a of the channel MOS transistor 50a can be easily fixed to the level on the silicon conduction band side. As a result, the work function of the gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a can be adjusted to be reduced, so that the threshold voltage of the n-channel MOS transistor 50a can be adjusted to be lowered. As described above, in the CMOS constituted by n-channel MOS transistor 50a and p-channel MOS transistor 50b, the threshold voltages of both n-channel MOS transistor 50a and p-channel MOS transistor 50b are adjusted to decrease. Can do.

また、本実施形態では、金属含有層9a(9b)をゲート絶縁膜7a(7b)を部分的に覆うようにドット状に形成するとともに、ポリシリコン層10a(10b)を、ゲート絶縁膜7a(7b)の金属含有層9a(9b)により覆われていない部分に接触するように形成することによって、ポリシリコン層10a(10b)とゲート絶縁膜7a(7b)との接触面積を小さくすることができるので、その分、ポリシリコン層10a(10b)とゲート絶縁膜7a(7b)との界面反応に起因するポリシリコン層10a(10b)のフェルミレベルのピニングが発生しにくくなる。その結果、ピニングに起因してゲート電極8aおよび8bの仕事関数をnチャネルMOSトランジスタ50aおよびpチャネルMOSトランジスタ50bのそれぞれに適した値に調節するのが困難になるのを抑制することができる。   In the present embodiment, the metal-containing layer 9a (9b) is formed in a dot shape so as to partially cover the gate insulating film 7a (7b), and the polysilicon layer 10a (10b) is formed in the gate insulating film 7a ( The contact area between the polysilicon layer 10a (10b) and the gate insulating film 7a (7b) can be reduced by forming it so as to be in contact with the portion not covered with the metal-containing layer 9a (9b) of 7b). Therefore, the Fermi level pinning of the polysilicon layer 10a (10b) due to the interface reaction between the polysilicon layer 10a (10b) and the gate insulating film 7a (7b) is less likely to occur. As a result, it can be suppressed that it is difficult to adjust the work functions of gate electrodes 8a and 8b to values suitable for n channel MOS transistor 50a and p channel MOS transistor 50b due to pinning.

また、本実施形態では、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aの金属含有層9aと、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bの金属含有層9bとが同じ金属(PtおよびTaN)を含むように構成することによって、金属含有層9aおよび9bを同一のPtおよびTaNを含む層をパターニングすることにより同時に形成することができるので、金属含有層9aおよび9bを形成する際の製造プロセスを簡略化することができる。   In the present embodiment, the metal-containing layer 9a of the gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a and the metal-containing layer 9b of the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b contain the same metal (Pt and TaN). By configuring, the metal-containing layers 9a and 9b can be simultaneously formed by patterning the same layer containing Pt and TaN, so that the manufacturing process when forming the metal-containing layers 9a and 9b is simplified. be able to.

(実施例)
次に、ゲート電極の金属含有層(Pt)の有無(実施例1)と、ゲート絶縁膜のSiO膜とゲート電極の金属含有層との間のSiN膜の有無(実施例2)と、ゲート電極のポリシリコン層に導入する不純物の種類および濃度(実施例3)とによって、MOSトランジスタのしきい値電圧がどのように変化するのかを調べるために行った比較実験について説明する。この比較実験では、nチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタを作製するとともに、作製したnチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタを用いて、ゲート容量−ゲート電圧(C−V)特性を調べた。以下、詳細に説明する。
(Example)
Next, the presence / absence of the metal-containing layer (Pt) of the gate electrode (Example 1), the presence / absence of the SiN film between the SiO 2 film of the gate insulating film and the metal-containing layer of the gate electrode (Example 2), A comparative experiment conducted to examine how the threshold voltage of the MOS transistor changes depending on the type and concentration (Example 3) of the impurity introduced into the polysilicon layer of the gate electrode will be described. In this comparative experiment, an n-channel MOS transistor and a p-channel MOS transistor were fabricated, and gate capacitance-gate voltage (CV) characteristics were examined using the fabricated n-channel MOS transistor and p-channel MOS transistor. Details will be described below.

(実施例1)
この実施例1では、ゲート電極の金属含有層(Pt)の有無によって、nチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧がどのように変化するのかを調べるために行った実験について説明する。まず、以下の実施例1−1、実施例1−2、比較例1−1および比較例1−2によるMOSトランジスタを作製した。
Example 1
In the first embodiment, an experiment conducted to investigate how the threshold voltages of the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor change depending on the presence / absence of the metal-containing layer (Pt) of the gate electrode will be described. . First, MOS transistors according to the following Example 1-1, Example 1-2, Comparative Example 1-1, and Comparative Example 1-2 were fabricated.

(実施例1−1)
この実施例1−1では、100μm×100μmの大きさのnチャネルMOSトランジスタを作製した。また、この実施例1−1では、スパッタ法を用いて、SiO膜からなるゲート絶縁膜上に0.9nmの厚みを有するPtのみを含むドット状の金属含有層を形成した。そして、その金属含有層上に150nmの厚みを有するn型のポリシリコン層を形成した。このように形成した金属含有層とポリシリコン層とによって、実施例1−1によるnチャネルMOSトランジスタのゲート電極を形成した。これ以外は、上記実施形態によるnチャネルMOSトランジスタと同様にして、実施例1−1によるnチャネルMOSトランジスタを作製した。
(Example 1-1)
In Example 1-1, an n-channel MOS transistor having a size of 100 μm × 100 μm was fabricated. In Example 1-1, a dot-like metal-containing layer containing only Pt having a thickness of 0.9 nm was formed on the gate insulating film made of the SiO 2 film by sputtering. Then, an n + type polysilicon layer having a thickness of 150 nm was formed on the metal-containing layer. The gate electrode of the n-channel MOS transistor according to Example 1-1 was formed by the metal-containing layer and the polysilicon layer thus formed. Except for this, an n-channel MOS transistor according to Example 1-1 was fabricated in the same manner as the n-channel MOS transistor according to the above embodiment.

(実施例1−2)
この実施例1−2では、100μm×100μmの大きさのpチャネルMOSトランジスタを作製した。また、この実施例1−2では、上記実施例1−1と同様にして、0.9nmの厚みを有するPtのみを含むドット状の金属含有層と、150nmの厚みを有するp型のポリシリコン層とを形成した。このように形成した金属含有層とポリシリコン層とによって、実施例1−2によるpチャネルMOSトランジスタのゲート電極を形成した。これ以外は、上記実施形態によるpチャネルMOSトランジスタと同様にして、実施例1−2によるpチャネルMOSトランジスタを作製した。
(Example 1-2)
In Example 1-2, a p-channel MOS transistor having a size of 100 μm × 100 μm was fabricated. In Example 1-2, as in Example 1-1 above, a dot-like metal-containing layer containing only Pt having a thickness of 0.9 nm and a p + type poly having a thickness of 150 nm are used. A silicon layer was formed. The gate electrode of the p-channel MOS transistor according to Example 1-2 was formed by the metal-containing layer and the polysilicon layer thus formed. Except for this, a p-channel MOS transistor according to Example 1-2 was fabricated in the same manner as the p-channel MOS transistor according to the above embodiment.

(比較例1−1)
この比較例1−1では、ゲート電極を150nmの厚みを有するn型のポリシリコン層のみによって形成したこと以外は、上記実施例1−1と同様にして、nチャネルMOSトランジスタを作製した。すなわち、この比較例1−1によるnチャネルMOSトランジスタでは、ゲート電極の金属含有層を形成しなかった。
(Comparative Example 1-1)
In Comparative Example 1-1, an n-channel MOS transistor was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that the gate electrode was formed only by an n + type polysilicon layer having a thickness of 150 nm. That is, in the n-channel MOS transistor according to Comparative Example 1-1, the metal-containing layer of the gate electrode was not formed.

(比較例1−2)
この比較例1−2では、ゲート電極を150nmの厚みを有するp型のポリシリコン層のみによって形成したこと以外は、上記実施例1−2と同様にして、pチャネルMOSトランジスタを作製した。すなわち、この比較例1−2によるpチャネルMOSトランジスタでは、ゲート電極の金属含有層を形成しなかった。
(Comparative Example 1-2)
In Comparative Example 1-2, a p-channel MOS transistor was fabricated in the same manner as in Example 1-2, except that the gate electrode was formed only by a p + type polysilicon layer having a thickness of 150 nm. That is, in the p-channel MOS transistor according to Comparative Example 1-2, the metal-containing layer of the gate electrode was not formed.

そして、上記のように作製した実施例1−1、実施例1−2、比較例1−1および比較例1−2によるMOSトランジスタを用いて、高周波C−V測定を行うことにより、これらのMOSトランジスタのゲート容量−ゲート電圧(C−V)特性を調べた。その結果が、図11に示されている。図11から判るように、実施例1−1によるnチャネルMOSトランジスタでは、比較例1−1によるnチャネルMOSトランジスタと比べて、C−V曲線の立下り部分の位置がゲート電圧が正(+)に増加する方向にシフトしている。これは、実施例1−1によるnチャネルMOSトランジスタのフラットバンド電圧が、比較例1−1によるnチャネルMOSトランジスタのフラットバンド電圧に対して、正(+)方向に変化したことを表している。なお、フラットバンド電圧とは、ゲート絶縁膜と、チャネル領域を構成するシリコン層との界面におけるエネルギバンド構造をフラット(平坦)にするために必要なゲート電圧であり、このフラットバンド電圧が変化すると、MOSトランジスタのしきい値電圧も同じ方向(正または負)に変化する。したがって、図11から、実施例1−1によるnチャネルMOSトランジスタでは、ゲート電極の金属含有層(Pt)を形成することによって、ゲート電極の金属含有層(Pt)を形成していない比較例1−1によるnチャネルMOSトランジスタと比べて、しきい値電圧を正(+)方向に変化(増加)させることができることが判る。   Then, by performing high-frequency CV measurement using the MOS transistors according to Example 1-1, Example 1-2, Comparative Example 1-1, and Comparative Example 1-2 produced as described above, The gate capacitance-gate voltage (CV) characteristics of the MOS transistor were examined. The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 11, in the n-channel MOS transistor according to Example 1-1, the position of the falling portion of the CV curve is positive (+ ) To increase. This indicates that the flat band voltage of the n-channel MOS transistor according to Example 1-1 changed in the positive (+) direction with respect to the flat band voltage of the n-channel MOS transistor according to Comparative Example 1-1. . The flat band voltage is a gate voltage necessary for flattening the energy band structure at the interface between the gate insulating film and the silicon layer constituting the channel region. When the flat band voltage changes The threshold voltage of the MOS transistor also changes in the same direction (positive or negative). Therefore, from FIG. 11, in the n-channel MOS transistor according to Example 1-1, Comparative Example 1 in which the metal-containing layer (Pt) of the gate electrode is formed by forming the metal-containing layer (Pt) of the gate electrode. It can be seen that the threshold voltage can be changed (increased) in the positive (+) direction as compared with the n-channel MOS transistor of -1.

これは、以下の理由によると考えられる。すなわち、nチャネルMOSトランジスタのゲート電極のn型のポリシリコン層は、シリコンの伝導帯近傍のフェルミレベルを有している。また、ゲート電極とゲート絶縁膜との界面の金属含有層に含まれるPtは、ゲート電極のポリシリコン層のシリコン(Si)と反応してPt−Si結合を形成することにより、シリコン(Si)の価電子帯近傍に準位を形成する。したがって、ゲート電極がn型のポリシリコン層とPtを含む金属含有層とによって形成されることにより、Pt−Si結合によるフェルミレベルピニングの影響を受けることによって、そのゲート電極とゲート絶縁膜との界面の実効フェルミレベルは、n型のポリシリコン層によるシリコンの伝導帯近傍の位置から、Pt−Si結合によりシリコンの価電子帯側へシフトする。これにより、ゲート電極の実効仕事関数が大きくなる。このため、実施例1−1によるnチャネルMOSトランジスタでは、比較例1−1によるnチャネルMOSトランジスタと比べて、フラットバンド電圧が正(+)方向に変化するとともに、しきい値電圧が正(+)方向に変化したと考えられる。 This is considered to be due to the following reason. That is, the n + -type polysilicon layer of the gate electrode of the n-channel MOS transistor has a Fermi level near the conduction band of silicon. In addition, Pt contained in the metal-containing layer at the interface between the gate electrode and the gate insulating film reacts with silicon (Si) in the polysilicon layer of the gate electrode to form a Pt—Si bond, thereby forming silicon (Si). A level is formed in the vicinity of the valence band. Therefore, when the gate electrode is formed by the n + type polysilicon layer and the metal-containing layer containing Pt, the gate electrode and the gate insulating film are affected by Fermi level pinning due to the Pt—Si bond. The effective Fermi level at the interface is shifted from the position near the conduction band of silicon by the n + -type polysilicon layer to the valence band side of silicon by the Pt—Si bond. This increases the effective work function of the gate electrode. Therefore, in the n-channel MOS transistor according to Example 1-1, the flat band voltage changes in the positive (+) direction and the threshold voltage is positive (positive) as compared with the n-channel MOS transistor according to Comparative Example 1-1. It is thought that it has changed in the + direction.

また、図11から、実施例1−2によるpチャネルMOSトランジスタと、比較例1−1によるpチャネルMOSトランジスタとは、ほぼ同様のC−V曲線を示すことが判る。これは、以下の理由によると考えられる。すなわち、pチャネルMOSトランジスタのゲート電極のp型ポリシリコン層のフェルミレベルは、シリコン(Si)の価電子帯近傍に位置する。これにより、ゲート電極の金属含有層に含まれるPtとポリシリコン層のシリコン(Si)とが反応して形成されるPt−Si結合によりシリコンの価電子帯近傍に準位が形成されるとともに、ゲート電極がPt−Si結合によるフェルミレベルピニングの影響を受けても、ゲート電極とゲート絶縁膜との界面の実効フェルミレベルの位置は、シリコンの価電子帯近傍からほとんど変化しない。このため、ゲート電極がPtを含有する金属含有層を含むように構成しても、pチャネルMOSトランジスタのゲート電極の実効仕事関数は、ほとんど変化しない。これにより、ゲート電極に金属含有層(Pt)を含む実施例1−2によるpチャネルMOSトランジスタと、ゲート電極に金属含有層(Pt)を含まない比較例1−2によるpチャネルMOSトランジスタとがほぼ同様のC−V曲線を示したと考えられる。 In addition, it can be seen from FIG. 11 that the p-channel MOS transistor according to Example 1-2 and the p-channel MOS transistor according to comparative example 1-1 show substantially similar CV curves. This is considered to be due to the following reason. That is, the Fermi level of the p + type polysilicon layer of the gate electrode of the p-channel MOS transistor is located near the valence band of silicon (Si). Thereby, a level is formed in the vicinity of the valence band of silicon by a Pt-Si bond formed by a reaction between Pt contained in the metal-containing layer of the gate electrode and silicon (Si) of the polysilicon layer, Even if the gate electrode is affected by Fermi level pinning due to Pt-Si bonding, the position of the effective Fermi level at the interface between the gate electrode and the gate insulating film hardly changes from the vicinity of the valence band of silicon. For this reason, even if the gate electrode includes a metal-containing layer containing Pt, the effective work function of the gate electrode of the p-channel MOS transistor hardly changes. Thus, the p-channel MOS transistor according to Example 1-2 in which the gate electrode includes the metal-containing layer (Pt) and the p-channel MOS transistor according to comparative example 1-2 in which the gate electrode does not include the metal-containing layer (Pt). It is thought that almost the same CV curve was shown.

(実施例2)
この実施例2では、ゲート絶縁膜のSiO膜とゲート電極の金属含有層との間のSiN膜の有無によって、nチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧がどのように変化するのかを調べるために行った実験について説明する。この実施例2では、以下の実施例2−1、実施例2−2、比較例2−1および比較例2−2によるMOSトランジスタを作製した。
(Example 2)
In the second embodiment, how the threshold voltages of the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor change depending on the presence or absence of the SiN film between the SiO 2 film of the gate insulating film and the metal-containing layer of the gate electrode. An experiment conducted to investigate whether this will be described. In Example 2, MOS transistors according to Example 2-1, Example 2-2, Comparative Example 2-1, and Comparative Example 2-2 were fabricated.

(実施例2−1)
実施例2−1では、100μm×100μmの大きさのnチャネルMOSトランジスタを作製した。また、この実施例2−1では、10nmの厚みを有するSiO膜からなるゲート絶縁膜を形成した後、そのゲート絶縁膜上に2nmの厚みを有するSiN膜を形成した。そして、スパッタ法を用いて、SiN膜上に0.9nmの厚みを有するPtのみを含むドット状の金属含有層を形成した。また、金属含有層上には、150nmの厚みを有するn型のポリシリコン層を形成した。これ以外は、上記実施例1−1と同様にして、実施例2−1によるnチャネルMOSトランジスタを作製した。
(Example 2-1)
In Example 2-1, an n-channel MOS transistor having a size of 100 μm × 100 μm was fabricated. Further, in Example 2-1, after forming a gate insulating film made of a SiO 2 film having a thickness of 10 nm, a SiN film having a thickness of 2 nm was formed on the gate insulating film. Then, using a sputtering method, a dot-shaped metal-containing layer containing only Pt having a thickness of 0.9 nm was formed on the SiN film. Further, an n + type polysilicon layer having a thickness of 150 nm was formed on the metal-containing layer. Except for this, an n-channel MOS transistor according to Example 2-1 was fabricated in the same manner as in Example 1-1.

(実施例2−2)
この実施例2−2では、100μm×100μmの大きさのpチャネルMOSトランジスタを作製した。また、この実施例2−2では、上記実施例2−1と同様にして、10nmの厚みを有するSiO膜からなるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上の2nmの厚みを有するSiN膜と、0.9nmの厚みを有するPtのみを含むドット状の金属含有層とを形成した。また、金属含有層上に150nmの厚みを有するp型のポリシリコン層を形成した。これ以外は、上記実施例1−2と同様にして、実施例2−2によるpチャネルMOSトランジスタを作製した。
(Example 2-2)
In Example 2-2, a p-channel MOS transistor having a size of 100 μm × 100 μm was fabricated. Further, in this Example 2-2, similarly to the above Example 2-1, a gate insulating film made of a SiO 2 film having a thickness of 10 nm, a SiN film having a thickness of 2 nm on the gate insulating film, A dot-like metal-containing layer containing only Pt having a thickness of 0.9 nm was formed. In addition, a p + type polysilicon layer having a thickness of 150 nm was formed on the metal-containing layer. A p-channel MOS transistor according to Example 2-2 was fabricated in the same manner as in Example 1-2, except for the above.

(比較例2−1)
この比較例2−1では、SiO膜からなるゲート絶縁膜と、ゲート電極の金属含有層との間にSiN膜を形成しなかったこと以外は、上記実施例2−1と同様にして、nチャネルMOSトランジスタを作製した。
(Comparative Example 2-1)
In this comparative example 2-1, except that the SiN film was not formed between the gate insulating film made of the SiO 2 film and the metal-containing layer of the gate electrode, An n-channel MOS transistor was produced.

(比較例2−2)
この比較例2−2では、SiO膜からなるゲート絶縁膜と、ゲート電極の金属含有層との間にSiN膜を形成しなかったこと以外は、上記実施例2−2と同様にして、pチャネルMOSトランジスタを作製した。
(Comparative Example 2-2)
In this Comparative Example 2-2, except that the SiN film was not formed between the gate insulating film made of the SiO 2 film and the metal-containing layer of the gate electrode, the same as in Example 2-2, A p-channel MOS transistor was produced.

そして、上記のように作製した実施例2−1、実施例2−2、比較例2−1および比較例2−2によるMOSトランジスタを用いて、高周波C−V測定を行うことにより、これらのMOSトランジスタのゲート容量−ゲート電圧(C−V)特性を調べた。その結果が、図12に示されている。図12から判るように、SiN膜を含む実施例2−1によるnチャネルMOSトランジスタでは、SiN膜を含まない比較例2−1によるnチャネルMOSトランジスタと比べて、C−V曲線の立下り部分の位置がゲート電圧が正(+)に増加する方向にシフトしている。すなわち、実施例2−1によるnチャネルMOSトランジスタでは、比較例2−1によるnチャネルMOSトランジスタと比べて、フラットバンド電圧が正(+)方向に変化するとともに、しきい値電圧が正(+)方向に変化したことが判る。これは、上記実施例1において、シフトしたnチャネルMOSトランジスタ(実施例1−1)のゲート電極の実効仕事関数がさらにミッドギャップ(+)方向にシフトしたことになる。   Then, by performing high-frequency CV measurement using the MOS transistors according to Example 2-1, Example 2-2, Comparative Example 2-1, and Comparative Example 2-2 manufactured as described above, The gate capacitance-gate voltage (CV) characteristics of the MOS transistor were examined. The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 12, in the n-channel MOS transistor according to Example 2-1 including the SiN film, the falling portion of the CV curve is smaller than that of the n-channel MOS transistor according to Comparative Example 2-1 including no SiN film. Is shifted in the direction in which the gate voltage increases positively (+). That is, in the n-channel MOS transistor according to Example 2-1, the flat band voltage changes in the positive (+) direction and the threshold voltage is positive (+) compared to the n-channel MOS transistor according to Comparative Example 2-1. ) You can see that the direction has changed. This means that the effective work function of the gate electrode of the shifted n-channel MOS transistor (Example 1-1) in Example 1 is further shifted in the midgap (+) direction.

また、図12から、実施例2−2によるpチャネルMOSトランジスタでは、比較例2−2によるpチャネルMOSトランジスタと比べて、C−V曲線の立下り部分の位置がゲート電圧が負(−)に減少する方向にシフトしていることが判る。これにより、実施例2−2によるpチャネルMOSトランジスタでは、比較例2−2によるpチャネルMOSトランジスタと比べて、フラットバンド電圧が負(−)方向に変化するとともに、しきい値電圧が負(−)方向に変化したことが判る。これは、上記実施例1においてほとんど変化しなかったpチャネルMOSトランジスタ(実施例1−2)のゲート電極の実効仕事関数がミッドギャップ(−)方向にシフトしたことになる。これらの結果から、スパッタ法によりPtからなる金属含有層をゲート絶縁膜上に形成する際に、キャップ層としてSiN膜を用いる場合には、pチャネルMOSトランジスタのフラットバンド電圧およびしきい値電圧を負(−)方向へ調節することが可能であることが判った。これらの結果は、金属含有層のPtがSiN膜中の窒素(N)の影響を受けること、および、全体としてゲート電極とゲート絶縁膜との界面の電荷中性点がシリコンのミッドギャップにシフトするような準位が発生することとに起因すると考えられる。   From FIG. 12, in the p-channel MOS transistor according to Example 2-2, the gate voltage is negative (−) at the position of the falling portion of the CV curve as compared with the p-channel MOS transistor according to comparative example 2-2. It can be seen that there is a shift in a decreasing direction. Thereby, in the p-channel MOS transistor according to Example 2-2, the flat band voltage changes in the negative (−) direction and the threshold voltage is negative (−) as compared with the p-channel MOS transistor according to Comparative Example 2-2. -) It can be seen that the direction has changed. This means that the effective work function of the gate electrode of the p-channel MOS transistor (Embodiment 1-2) that has hardly changed in Embodiment 1 is shifted in the midgap (−) direction. From these results, when the SiN film is used as the cap layer when the metal-containing layer made of Pt is formed on the gate insulating film by the sputtering method, the flat band voltage and threshold voltage of the p-channel MOS transistor are reduced. It was found that adjustment in the negative (-) direction was possible. These results show that the Pt of the metal-containing layer is affected by nitrogen (N) in the SiN film, and the charge neutral point at the interface between the gate electrode and the gate insulating film as a whole shifts to the silicon midgap. This is thought to be due to the generation of such a level.

(実施例3)
この実施例3では、ゲート電極のポリシリコン層に導入する不純物の種類および濃度によって、nチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧がどのように変化するのかを調べるために行った実験について説明する。この実施例3では、以下の実施例3−1、実施例3−2、実施例3−3および実施例3−4によるnチャネルMOSトランジスタを作製した。
(Example 3)
In the third embodiment, an experiment conducted for examining how the threshold voltage of an n-channel MOS transistor changes depending on the type and concentration of impurities introduced into the polysilicon layer of the gate electrode will be described. In this Example 3, n-channel MOS transistors according to the following Example 3-1, Example 3-2, Example 3-3 and Example 3-4 were produced.

(実施例3−1)
この実施例3−1では、100μm×100μmの大きさのnチャネルMOSトランジスタを作製した。また、この実施例3−1では、CVD法を用いて、SiO膜からなるゲート絶縁膜上に0.5nmの厚み(成膜時)を有するTaNのみを含むドット状の金属含有層を形成した。そして、その金属含有層上に150nmの厚みを有するp型のポリシリコン層を形成した。この際、実施例3−1では、ポリシリコン層に注入量:1×1015cm−2の条件下で、BFをイオン注入した。これにより、p型のポリシリコン層の不純物濃度を6.7×1019cm−3に設定した。これ以外は、上記実施例1−1と同様にして、実施例3−1によるnチャネルMOSトランジスタを作製した。
(Example 3-1)
In Example 3-1, an n-channel MOS transistor having a size of 100 μm × 100 μm was fabricated. In Example 3-1, a dot-like metal-containing layer containing only TaN having a thickness of 0.5 nm (during film formation) is formed on the gate insulating film made of the SiO 2 film by using the CVD method. did. Then, a p + type polysilicon layer having a thickness of 150 nm was formed on the metal-containing layer. At this time, in Example 3-1, BF 2 was ion-implanted into the polysilicon layer under the condition of an implantation amount of 1 × 10 15 cm −2 . Thereby, the impurity concentration of the p + type polysilicon layer was set to 6.7 × 10 19 cm −3 . Except for this, an n-channel MOS transistor according to Example 3-1 was fabricated in the same manner as in Example 1-1.

(実施例3−2)
この実施例3−2では、ポリシリコン層に注入量:2×1015cm−2の条件下で、BFをイオン注入することにより、1.3×1020cm−3の不純物濃度を有するゲート電極のp型のポリシリコン層を形成した。これ以外は、上記実施例3−1と同様にして、実施例3−2によるnチャネルMOSトランジスタを作製した。
(Example 3-2)
In Example 3-2, BF 2 is ion-implanted into the polysilicon layer under the condition of an implantation amount: 2 × 10 15 cm −2 to have an impurity concentration of 1.3 × 10 20 cm −3. A p + type polysilicon layer of the gate electrode was formed. Except for this, an n-channel MOS transistor according to Example 3-2 was fabricated in the same manner as in Example 3-1.

(実施例3−3)
この実施例3−3では、ポリシリコン層に注入量:3×1015cm−2の条件下で、BFをイオン注入することにより、2×1020cm−3の不純物濃度を有するゲート電極のp型のポリシリコン層を形成した。これ以外は、上記実施例3−1と同様にして、実施例3−3によるnチャネルMOSトランジスタを作製した。
(Example 3-3)
In Example 3-3, the gate electrode having an impurity concentration of 2 × 10 20 cm −3 is obtained by ion-implanting BF 2 into the polysilicon layer under the condition of the implantation amount: 3 × 10 15 cm −2. A p + -type polysilicon layer was formed. Except for this, an n-channel MOS transistor according to Example 3-3 was fabricated in the same manner as in Example 3-1.

(実施例3−4)
この実施例3−4では、ポリシリコン層に注入量:3×1015cm−2の条件下で、リン(P)をイオン注入することにより、2×1020cm−3の不純物濃度を有するゲート電極のn型のポリシリコン層を形成した。これ以外は、上記実施例3−1と同様にして、実施例3−4によるnチャネルMOSトランジスタを作製した。
(Example 3-4)
In this Example 3-4, phosphorus (P + ) is ion-implanted into the polysilicon layer under the condition of the implantation amount: 3 × 10 15 cm −2 to obtain an impurity concentration of 2 × 10 20 cm −3. An n + type polysilicon layer of the gate electrode was formed. Other than this, an n-channel MOS transistor according to Example 3-4 was fabricated in the same manner as in Example 3-1.

そして、上記のように作製した実施例3−1〜実施例3−4によるnチャネルMOSトランジスタを用いて、高周波C−V測定を行うことにより、これらのnチャネルMOSトランジスタのゲート容量−ゲート電圧(C−V)特性を調べた。その結果が、図13に示されている。図13から、ゲート電極のp型のポリシリコン層の不純物濃度を、6.7×1019cm−3(実施例3−1)から1.3×1020cm−3(実施例3−2)および2×1020cm−3(実施例3−3)へ増加させるにつれて、C−V曲線の立下り部分の位置がゲート電圧が正(+)に増加する方向へ徐々にシフトすることが判る。これにより、ゲート電極のポリシリコン層の不純物濃度を調節することにより、MOSトランジスタにおけるフラットバンド電圧およびしきい値電圧を調節することが可能であることが判明した。 Then, by performing high-frequency CV measurement using the n-channel MOS transistors according to Example 3-1 to Example 3-4 manufactured as described above, the gate capacitance-gate voltage of these n-channel MOS transistors. (CV) characteristics were examined. The result is shown in FIG. From FIG. 13, the impurity concentration of the p + type polysilicon layer of the gate electrode is changed from 6.7 × 10 19 cm −3 (Example 3-1) to 1.3 × 10 20 cm −3 (Example 3- 2) and 2 × 10 20 cm −3 (Example 3-3), the position of the falling part of the CV curve gradually shifts in the direction in which the gate voltage increases positively (+) as it increases. I understand. Accordingly, it has been found that the flat band voltage and the threshold voltage in the MOS transistor can be adjusted by adjusting the impurity concentration of the polysilicon layer of the gate electrode.

また、図13から、2×1020cm−3の不純物濃度を有するp型のポリシリコン層を用いた実施例3−3のnチャネルMOSトランジスタでは、同じ不純物濃度(2×1020cm−3)を有するn型のポリシリコン層を用いた実施例3−4のnチャネルMOSトランジスタに比べて、C−V曲線の立下りの位置がゲート電圧が正(+)に増加する方向に大きくなることが判る。この結果から、ゲート電極のポリシリコン層に導入する不純物の種類によって、ポリシリコン層をp型またはn型にすることにより、nチャネルMOSトランジスタにおけるフラットバンド電圧およびしきい値電圧を調節することが可能であることが判った。以上の結果から、TaNからなるドット状の金属を、ゲート絶縁膜とゲート電極を構成するポリシリコン層との界面に導入したMOSデバイスでは、ポリシリコン層に導入する不純物の種類および濃度を変えることによって、ゲート電極の実効仕事関数を連続的に調整することが可能であることが判る。 Further, from FIG. 13, in the n-channel MOS transistor of Example 3-3 using the p + type polysilicon layer having an impurity concentration of 2 × 10 20 cm −3 , the same impurity concentration (2 × 10 20 cm − 3 ) In comparison with the n-channel MOS transistor of Example 3-4 using the n + -type polysilicon layer having 3 ), the falling position of the CV curve is in the direction in which the gate voltage increases positively (+). It turns out that it grows. From this result, it is possible to adjust the flat band voltage and the threshold voltage in the n-channel MOS transistor by making the polysilicon layer p-type or n-type depending on the type of impurities introduced into the polysilicon layer of the gate electrode. It turns out that it is possible. From the above results, in the MOS device in which a dot-like metal made of TaN is introduced at the interface between the gate insulating film and the polysilicon layer constituting the gate electrode, the type and concentration of impurities introduced into the polysilicon layer can be changed. Thus, the effective work function of the gate electrode can be continuously adjusted.

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   The embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments and examples but by the scope of claims for patent, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

たとえば、上記実施形態では、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aを構成する金属含有層9a、および、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bを構成する金属含有層9bの両方がPtおよびTaNを含むように構成したが、本発明はこれに限らず、nチャネルMOSトランジスタのゲート電極を構成する金属含有層、および、pチャネルMOSトランジスタのゲート電極を構成する金属含有層のいずれか一方のみが複数の金属を含むように構成してもよい。たとえば、図14に示すように、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bを構成する金属含有層9bがPtおよびTaNを含むように構成するとともに、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aを構成する金属含有層19aがTaNのみを含むように構成してもよい。なお、この場合には、少なくともnチャネルMOSトランジスタ50aのゲート絶縁膜7aをHfO膜により構成するのが好ましい。 For example, in the above embodiment, both of the metal-containing layer 9a constituting the gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a and the metal-containing layer 9b constituting the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b contain Pt and TaN. However, the present invention is not limited to this, and only one of the metal-containing layer constituting the gate electrode of the n-channel MOS transistor and the metal-containing layer constituting the gate electrode of the p-channel MOS transistor is plural. You may comprise so that other metals may be included. For example, as shown in FIG. 14, the metal-containing layer 9b constituting the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b is constituted to contain Pt and TaN, and the metal constituting the gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a. The inclusion layer 19a may be configured to include only TaN. In this case, at least the gate insulating film 7a of the n-channel MOS transistor 50a is preferably composed of an HfO 2 film.

また、上記実施形態では、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aを構成する金属含有層9a、および、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bを構成する金属含有層9bの両方が同じ金属(PtおよびTaN)を含むように構成したが、本発明はこれに限らず、nチャネルMOSトランジスタのゲート電極を構成する金属含有層、および、pチャネルMOSトランジスタのゲート電極を構成する金属含有層がそれぞれ異なる複数の金属を含むように構成してもよい。たとえば、図15に示すように、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aを構成する金属含有層29aがHfおよびTaNを含むように構成するとともに、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bを構成する金属含有層9bがPtおよびTaNを含むように構成してもよい。なお、この場合には、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート絶縁膜7aは、SiO膜またはHfO膜のどちらで形成してもよい。 In the above embodiment, both the metal-containing layer 9a constituting the gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a and the metal-containing layer 9b constituting the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b are made of the same metal (Pt and However, the present invention is not limited to this, and the metal-containing layer constituting the gate electrode of the n-channel MOS transistor and the metal-containing layer constituting the gate electrode of the p-channel MOS transistor are different from each other. You may comprise so that a some metal may be included. For example, as shown in FIG. 15, the metal-containing layer 29a constituting the gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a is constituted to contain Hf and TaN, and the metal constituting the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b. The containing layer 9b may be configured to contain Pt and TaN. In this case, the gate insulating film 7a of the n-channel MOS transistor 50a may be formed of either an SiO 2 film or an HfO 2 film.

また、上記実施形態では、本発明による半導体装置の一例としてのCMOSを例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、CMOS以外の半導体装置にも本発明を適用することができる。   In the above embodiment, the CMOS as an example of the semiconductor device according to the present invention has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to semiconductor devices other than the CMOS.

また、上記実施形態では、CMOSを構成するnチャネルMOSトランジスタのゲート電極のポリシリコン層をn型にするとともに、pチャネルMOSトランジスタのゲート電極のポリシリコン層をp型にした例について説明したが、本発明はこれに限らず、CMOSを構成するnチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタのそれぞれのゲート電極のポリシリコン層が同一の導電型であってもよい。   In the above embodiment, an example in which the polysilicon layer of the gate electrode of the n-channel MOS transistor constituting the CMOS is n-type and the polysilicon layer of the gate electrode of the p-channel MOS transistor is p-type has been described. The present invention is not limited to this, and the polysilicon layers of the gate electrodes of the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor constituting the CMOS may be of the same conductivity type.

また、上記実施形態では、ゲート電極の金属含有層をドット状に形成したが、本発明はこれに限らず、ゲート電極の金属含有層を、ドット状以外の形状で、ゲート絶縁膜上に部分的に形成してもよい。また、ゲート電極の金属含有層をゲート絶縁膜の全面上に形成される連続した厚みの小さい膜により形成してもよい。   In the above embodiment, the metal-containing layer of the gate electrode is formed in a dot shape. However, the present invention is not limited to this, and the metal-containing layer of the gate electrode is partially formed on the gate insulating film in a shape other than the dot shape. It may be formed automatically. Further, the metal-containing layer of the gate electrode may be formed of a continuous thin film formed on the entire surface of the gate insulating film.

また、上記実施形態では、ゲート絶縁膜上に金属含有層を形成した後、熱処理により金属含有層を凝集させることによって、金属含有層をドット状に形成したが、本発明はこれに限らず、上記以外の種々の方法を用いて金属含有層をドット状に形成してもよい。たとえば、CVD法を用いて、ゲート絶縁膜上に金属含有層を形成するとともに、金属含有層を形成した状態で既にドット状に形成されるようにCVD法による形成条件を制御することにより、熱処理を行うことなく、金属含有層をドット状に形成してもよい。   In the above embodiment, the metal-containing layer is formed in a dot shape by aggregating the metal-containing layer by heat treatment after forming the metal-containing layer on the gate insulating film, but the present invention is not limited thereto, The metal-containing layer may be formed in a dot shape using various methods other than those described above. For example, the CVD method is used to form a metal-containing layer on the gate insulating film, and heat treatment is performed by controlling the formation conditions by the CVD method so that the metal-containing layer is already formed in a dot shape. The metal-containing layer may be formed in a dot shape without performing the above.

また、上記実施形態では、ゲート電極の金属含有層を形成した後、CVD法によりアモルファスシリコン層を堆積する工程や、ソース/ドレイン領域およびアモルファスシリコン層に導入した不純物を活性化するための熱処理工程や、その他の工程において与えられる熱を利用して、金属含有層をドット状に凝集させたが、本発明はこれに限らず、ゲート絶縁膜上に金属含有層を形成した後、引き続いて熱処理を行うことにより、金属含有層をドット状に凝集させてもよい。   In the above embodiment, after forming the metal-containing layer of the gate electrode, a step of depositing an amorphous silicon layer by a CVD method, or a heat treatment step for activating impurities introduced into the source / drain regions and the amorphous silicon layer In addition, the metal-containing layer is agglomerated in the form of dots using heat applied in other processes. However, the present invention is not limited to this, and after the metal-containing layer is formed on the gate insulating film, the heat treatment is subsequently performed. By performing the above, the metal-containing layer may be aggregated in a dot shape.

また、上記実施形態では、ゲート電極の金属含有層がTaNを含むように構成したが、本発明はこれに限らず、ゲート電極の金属含有層のTaNの替わりに他の材料を用いてもよい。たとえば、TiSiおよびTaSiなどの金属珪化物、金属窒化物および金属単体などをTaNの替わりに用いてもよい。   In the above embodiment, the metal-containing layer of the gate electrode is configured to contain TaN. However, the present invention is not limited to this, and other materials may be used instead of TaN of the metal-containing layer of the gate electrode. . For example, metal silicides such as TiSi and TaSi, metal nitrides, and simple metals may be used instead of TaN.

また、上記実施形態では、ゲート電極の金属含有層がPtを含むように構成したが、本発明はこれに限らず、シリコンのミッドギャップよりも価電子帯側に準位を形成することが可能な金属であれば、Ptの替わりに他の金属をゲート電極の金属含有層が含むように構成してもよい。たとえば、ゲート電極の金属含有層が、Ptの替わりにRuや、Irなどの金属を含むように構成してもよい。   In the above embodiment, the metal-containing layer of the gate electrode is configured to contain Pt. However, the present invention is not limited to this, and a level can be formed on the valence band side of the silicon midgap. If the metal is a metal, another metal may be included in the metal-containing layer of the gate electrode instead of Pt. For example, the metal-containing layer of the gate electrode may be configured to include a metal such as Ru or Ir instead of Pt.

また、上記実施形態では、ゲート絶縁膜を形成する高誘電率絶縁膜としてHfO膜を用いたが、本発明はこれに限らず、ゲート絶縁膜を形成する高誘電率絶縁膜としてHfO膜以外の材料からなる絶縁膜を用いてもよい。たとえば、ゲート絶縁膜を形成する高誘電率絶縁膜としてZrO膜、HfAlO膜、SiN膜、SiON膜、HfSiO膜およびHfNO膜などを用いてもよい。 Further, in the above embodiment, the HfO 2 film as the high dielectric constant insulating film to form the gate insulating film, the present invention is not limited to this, the HfO 2 film as the high dielectric constant insulating film to form the gate insulating film An insulating film made of a material other than the above may be used. For example, a ZrO 2 film, HfAlO film, SiN film, SiON film, HfSiO film, HfNO film, or the like may be used as the high dielectric constant insulating film for forming the gate insulating film.

また、上記実施形態では、シリコンの伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベル(ミッドギャップ)よりも伝導帯側に準位を形成するHfを含有するHfO膜を用いてゲート絶縁膜を形成したが、本発明はこれに限らず、シリコンのミッドギャップよりも価電子帯側に準位を形成する金属を含有する材料を用いてゲート絶縁膜を形成してもよい。たとえば、Al膜などを用いてゲート絶縁膜を形成してもよい。 In the above embodiment, the gate insulating film is formed using the HfO 2 film containing Hf that forms a level on the conduction band side of the energy level (mid gap) between the conduction band and the valence band of silicon. However, the present invention is not limited to this, and the gate insulating film may be formed using a material containing a metal that forms a level closer to the valence band than the mid gap of silicon. For example, the gate insulating film may be formed using an Al 2 O 3 film or the like.

また、上記実施形態では、SOI基板を用いてCMOSを形成したが、本発明はこれに限らず、SOI基板以外の半導体基板を用いてCMOSを形成してもよい。たとえば、単結晶シリコン基板などを用いてCMOSを形成してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although CMOS was formed using the SOI substrate, this invention is not limited to this, You may form CMOS using semiconductor substrates other than an SOI substrate. For example, a CMOS may be formed using a single crystal silicon substrate or the like.

また、上記実施形態では、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aと、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bとを、プラグ13aおよび13bと、配線17aおよび17bとを介して接続するように構成したが、本発明はこれに限らず、上記以外の種々の構成により、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aと、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bとを接続するようにしてもよい。たとえば、サリサイド技術を用いて、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aのポリシリコン層10aと、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bのポリシリコン層10bとを接続するTiやCoなどからなる1つの金属含有層を形成して熱処理することにより、ポリシリコン層10aおよび10b上にシリサイド層を形成するとともに、そのシリサイド層を介して、nチャネルMOSトランジスタ50aのゲート電極8aと、pチャネルMOSトランジスタ50bのゲート電極8bとを接続するようにしてもよい。   In the above embodiment, the gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a and the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b are connected via the plugs 13a and 13b and the wirings 17a and 17b. However, the present invention is not limited to this, and the gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a and the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b may be connected by various configurations other than those described above. For example, by using salicide technology, a single layer made of Ti, Co, or the like that connects the polysilicon layer 10a of the gate electrode 8a of the n-channel MOS transistor 50a and the polysilicon layer 10b of the gate electrode 8b of the p-channel MOS transistor 50b. A silicide layer is formed on polysilicon layers 10a and 10b by forming a metal-containing layer and heat-treating, and via the silicide layer, gate electrode 8a of n-channel MOS transistor 50a and p-channel MOS transistor 50b The gate electrode 8b may be connected.

本発明の一実施形態によるCMOSの構造を示した断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a CMOS according to an embodiment of the present invention. 図1に示した一実施形態によるCMOSのnチャネルMOSトランジスタ部分の構造を示した拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of an n-channel MOS transistor portion of the CMOS according to the embodiment shown in FIG. 1. 本発明の一実施形態によるCMOSを構成するnチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタにおいて、伝導帯近傍および価電子帯近傍に形成される準位について説明するためのエネルギバンド図である。FIG. 5 is an energy band diagram for explaining levels formed in the vicinity of the conduction band and the vicinity of the valence band in the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor constituting the CMOS according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるCMOSを構成するnチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタにおけるポリシリコン層の仕事関数とゲート電極の有効仕事関数との関係を示した相関図である。It is the correlation figure which showed the relationship between the work function of the polysilicon layer and the effective work function of a gate electrode in the n channel MOS transistor and p channel MOS transistor which comprise CMOS by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるCMOSの製造プロセスを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of CMOS by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるCMOSの製造プロセスを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of CMOS by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるCMOSの製造プロセスを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of CMOS by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるCMOSの製造プロセスを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of CMOS by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるCMOSの製造プロセスを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of CMOS by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるCMOSの製造プロセスを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of CMOS by one Embodiment of this invention. 本発明の実施例1−1、実施例1−2、比較例1−1および比較例1−2によるMOSトランジスタのゲート容量−ゲート電圧特性を示した図である。It is the figure which showed the gate capacity-gate voltage characteristic of the MOS transistor by Example 1-1 of this invention, Example 1-2, Comparative example 1-1, and Comparative example 1-2. 本発明の実施例2−1、実施例2−2、比較例2−1および比較例2−2によるMOSトランジスタのゲート容量−ゲート電圧特性を示した図である。It is the figure which showed the gate capacity-gate voltage characteristic of the MOS transistor by Example 2-1 of this invention, Example 2-2, Comparative example 2-1, and Comparative example 2-2. 本発明の実施例3−1〜実施例3−4によるnチャネルMOSトランジスタのゲート容量−ゲート電圧特性を示した図である。It is the figure which showed the gate capacity-gate voltage characteristic of the n channel MOS transistor by Example 3-1 to Example 3-4 of this invention. 本発明の一実施形態の変形例によるCMOSの構造を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the structure of CMOS by the modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例によるCMOSの構造を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the structure of CMOS by the modification of one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

3 単結晶シリコン層(半導体領域)
5a チャネル領域(第1チャネル領域)
5b チャネル領域(第2チャネル領域)
6a ソース/ドレイン領域(第1ソース/ドレイン領域)
6b ソース/ドレイン領域(第2ソース/ドレイン領域)
7a ゲート絶縁膜(第1ゲート絶縁膜)
7b ゲート絶縁膜(第2ゲート絶縁膜)
8a ゲート電極(第1ゲート電極)
8b ゲート電極(第2ゲート電極)
9a 金属含有層(第1金属含有層)
9b 金属含有層(第2金属含有層)
10a ポリシリコン層(第1半導体層)
10b ポリシリコン層(第2半導体層)

3 Single crystal silicon layer (semiconductor region)
5a channel region (first channel region)
5b channel region (second channel region)
6a Source / drain region (first source / drain region)
6b Source / drain region (second source / drain region)
7a Gate insulating film (first gate insulating film)
7b Gate insulating film (second gate insulating film)
8a Gate electrode (first gate electrode)
8b Gate electrode (second gate electrode)
9a Metal-containing layer (first metal-containing layer)
9b Metal-containing layer (second metal-containing layer)
10a Polysilicon layer (first semiconductor layer)
10b Polysilicon layer (second semiconductor layer)

Claims (6)

半導体領域の主表面に第1チャネル領域を挟むように所定の間隔を隔てて形成された一対の第1導電型の第1ソース/ドレイン領域と、
前記第1チャネル領域上に第1ゲート絶縁膜を介して形成され、第1半導体層と、前記第1半導体層と前記第1ゲート絶縁膜との界面近傍に形成された第1金属含有層とを含む第1ゲート電極と、
前記半導体領域の主表面に第2チャネル領域を挟むように所定の間隔を隔てて形成された一対の第2導電型の第2ソース/ドレイン領域と、
前記第2チャネル領域上に第2ゲート絶縁膜を介して形成され、第2半導体層と、前記第2半導体層と前記第2ゲート絶縁膜との界面近傍に形成された第2金属含有層とを含む第2ゲート電極とを備え、
前記第1金属含有層および前記第2金属含有層の少なくとも一方は、複数の金属を含む、半導体装置。
A pair of first source / drain regions of the first conductivity type formed at a predetermined interval so as to sandwich the first channel region on the main surface of the semiconductor region;
A first semiconductor layer formed on the first channel region through a first gate insulating film; and a first metal-containing layer formed in the vicinity of an interface between the first semiconductor layer and the first gate insulating film; A first gate electrode comprising:
A pair of second source / drain regions of the second conductivity type formed at a predetermined interval so as to sandwich the second channel region on the main surface of the semiconductor region;
A second semiconductor layer formed on the second channel region via a second gate insulating film; and a second metal-containing layer formed in the vicinity of an interface between the second semiconductor layer and the second gate insulating film. A second gate electrode including
At least one of the first metal-containing layer and the second metal-containing layer is a semiconductor device including a plurality of metals.
前記第1金属含有層および前記第2金属含有層は、それぞれ、前記第1ゲート絶縁膜および前記第2ゲート絶縁膜を部分的に覆うように形成されており、
前記第1半導体層および前記第2半導体層は、それぞれ、前記第1ゲート絶縁膜の前記第1金属含有層により覆われていない部分、および、前記第2ゲート絶縁膜の前記第2金属含有層により覆われていない部分に接触するように形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
The first metal-containing layer and the second metal-containing layer are formed so as to partially cover the first gate insulating film and the second gate insulating film, respectively.
The first semiconductor layer and the second semiconductor layer are a portion of the first gate insulating film not covered with the first metal-containing layer, and the second metal-containing layer of the second gate insulating film, respectively. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed so as to be in contact with a portion that is not covered by the substrate.
前記第1金属含有層および前記第2金属含有層は、ドット状に形成されている、請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the first metal-containing layer and the second metal-containing layer are formed in a dot shape. 前記第1金属含有層および前記第2金属含有層は、同一の複数の金属を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first metal-containing layer and the second metal-containing layer include the same plurality of metals. 前記第1ソース/ドレイン領域は、n型であるとともに、前記第2ソース/ドレイン領域は、p型であり、
前記第1ゲート絶縁膜は、前記第1半導体層の伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベルよりも前記伝導帯側に準位を形成する金属を含み、
前記第2金属含有層は、前記第2半導体層の前記伝導帯と前記価電子帯との中間のエネルギレベルよりも前記価電子帯側に準位を形成する前記金属を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
The first source / drain region is n-type, and the second source / drain region is p-type,
The first gate insulating film includes a metal that forms a level on the conduction band side with respect to an energy level intermediate between a conduction band and a valence band of the first semiconductor layer,
The said 2nd metal content layer contains the said metal which forms a level in the said valence band side rather than the intermediate energy level of the said conduction band and the said valence band of the said 2nd semiconductor layer. 5. The semiconductor device according to claim 4.
前記第1ソース/ドレイン領域は、n型であるとともに、前記第2ソース/ドレイン領域は、p型であり、
前記第1金属含有層は、前記第1半導体層の伝導帯と価電子帯との中間のエネルギレベルよりも前記伝導帯側に準位を形成する前記金属を含み、
前記第2金属含有層は、前記第2半導体層の前記伝導帯と前記価電子帯との中間のエネルギレベルよりも前記価電子帯側に準位を形成する前記金属を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
The first source / drain region is n-type, and the second source / drain region is p-type,
The first metal-containing layer includes the metal that forms a level on the conduction band side with respect to an energy level intermediate between a conduction band and a valence band of the first semiconductor layer,
The said 2nd metal content layer contains the said metal which forms a level in the said valence band side rather than the intermediate energy level of the said conduction band and the said valence band of the said 2nd semiconductor layer. 5. The semiconductor device according to claim 4.
JP2005158251A 2005-05-31 2005-05-31 Semiconductor device Pending JP2006339172A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005158251A JP2006339172A (en) 2005-05-31 2005-05-31 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005158251A JP2006339172A (en) 2005-05-31 2005-05-31 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006339172A true JP2006339172A (en) 2006-12-14

Family

ID=37559517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005158251A Pending JP2006339172A (en) 2005-05-31 2005-05-31 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006339172A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10269801B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7633127B2 (en) Silicide gate transistors and method of manufacture
JP5173582B2 (en) Semiconductor device
US7220630B2 (en) Method for selectively forming strained etch stop layers to improve FET charge carrier mobility
KR101027107B1 (en) Metal gate mosfet by full semiconductor metal alloy conversion
US7915167B2 (en) Fabrication of channel wraparound gate structure for field-effect transistor
US7321155B2 (en) Offset spacer formation for strained channel CMOS transistor
TWI411109B (en) Semiconductor device and method for production of semiconductor device
TWI460859B (en) Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP4524995B2 (en) Semiconductor device
US7754593B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
US20050214998A1 (en) Local stress control for CMOS performance enhancement
US20140001561A1 (en) Cmos devices having strain source/drain regions and low contact resistance
JP2007227851A (en) Semiconductor device, and its manufacturing method
JPWO2006068027A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7776695B2 (en) Semiconductor device structure having low and high performance devices of same conductive type on same substrate
JP2003282879A (en) Method for fabricating semiconductor device
JP2009033173A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2009181978A (en) Semiconductor device and fabrication process thereof
JP3998665B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4958408B2 (en) Semiconductor device
TW201330253A (en) MOSFET integrated circuit with improved silicide thickness uniformity and methods for its manufacture
JP2009111046A (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP2008227165A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2008227365A (en) Semiconductor apparatus and method of manufacturing the same