JP2007227945A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属酸化物膜3をゲート絶縁膜の少なくとも一部に用いた半導体装置であって、半導体基板1と金属酸化物膜との間に、金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜6が形成され、金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜にフッ素又は窒素の少なくとも一方が含まれている。
【選択図】 図1
Description
以下、本発明の第1の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態1(A)に係る半導体装置の構成例を示した断面図である。
図5は、本発明の実施形態1(B)に係る半導体装置の構成例を示した断面図である。基本的な構造は、図1に示した実施形態1(A)と類似しており、図1に示した構成要素に対応する構成要素には同一の参照番号を付している。
以下、本発明の第2の実施形態を図面を参照して説明する。なお、図面については、第1の実施形態の説明に用いたものを援用することができるため、それらの図面を用いて説明を行う。
図1は、本発明の実施形態2(A)に係る半導体装置の構成例を示した断面図である。
図5は、本発明の実施形態2(B)に係る半導体装置の構成例を示した断面図である。基本的な構造は、図1に示した実施形態2(A)と類似しており、図1に示した構成要素に対応する構成要素には同一の参照番号を付している。
以下、本発明の第3の実施形態を図面を参照して説明する。
図8(a)〜図10(h)は、本発明の実施形態3(A)に係る半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。
図12(a)〜図13(f)は、本発明の実施形態3(B)に係る半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。
以下、本発明の第4の実施形態を図面を参照して説明する。
図14(a)〜図14(c)は、本発明の実施形態4(A)に係る半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。
図15(a)〜図16(e)は、本発明の実施形態4(B)に係る半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。本実施形態は、実施形態4(A)で説明した方法を応用し、ゲート電極に異なる種類の金属を用いたデュアルメタルトランジスタを形成するものである。なお、図14(a)〜図14(c)に示した実施形態4(A)の構成要素と対応する構成要素については同一の参照番号を付している。
図17(a)〜図17(e)は、本発明の実施形態4(C)に係る半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。本実施形態は、実施形態4(A)で説明した方法を応用し、ゲート電極に異なる種類の金属を用いたデュアルメタルトランジスタを形成するものである。なお、図14(a)〜図14(c)に示した実施形態4(A)の構成要素と対応する構成要素については同一の参照番号を付している。
以下、本発明の第5の実施形態を図面を参照して説明する。
図19(a)〜図19(c)は、本発明の実施形態5(A)に係る半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。
図20(a)〜図20(c)は、本発明の実施形態5(B)に係る半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。
図21(a)〜図21(c)は、本発明の実施形態5(C)に係る半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。
図22(a)〜図22(c)は、本発明の実施形態5(D)に係る半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。
図23(a)〜図23(c)は、本発明の実施形態5(E)に係る半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。
図24(a)〜図24(c)は、本発明の実施形態5(F)に係る半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。
101、121…シリコン基板、102…N型領域、103、122…素子分離領域、104…保護酸化膜、105…不純物イオン、106、129…シリコン酸窒化膜、107、130…金属酸化物膜、108、125…多結晶シリコン膜、109…エクステンション領域、110…ライナー層、111、126…シリコン窒化膜、123…ダミーゲート、124…熱酸化膜、127…ソース・ドレインの高濃度拡散層、128…層間絶縁膜、131…ゲート電極
201…シリコン基板、202…素子分離領域、203…シリコン酸化膜、204、212…金属膜、205、214…金属珪酸化物膜、206、213…金属酸化物膜、207、208、209…シリコン窒化膜、210…BPSG膜、211…ソース・ドレイン拡散層
301…シリコン基板、302、316…シリコン酸化膜、303、309、312、313、317…金属酸化物膜、304、306、307、308、310、311、315、319…金属珪酸化物膜、305…電極膜、314、318…フォトレジスト
Claims (18)
- 金属酸化物膜をゲート絶縁膜の少なくとも一部に用いた半導体装置であって、半導体基板と前記金属酸化物膜との間に、金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜が形成され、前記金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜にフッ素又は窒素の少なくとも一方が含まれていることを特徴とする半導体装置。
- 金属酸化物膜をゲート絶縁膜の少なくとも一部に用いた半導体装置であって、半導体基板と前記金属酸化物膜との間に、金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜が形成され、前記金属酸化物膜及び前記金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜が非結晶膜であることを特徴とする半導体装置。
- 金属酸化物膜をゲート絶縁膜の少なくとも一部に用いた半導体装置であって、半導体基板と前記金属酸化物膜との間に、金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜が形成され、前記金属酸化物膜を構成する主たる金属元素と前記金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜を構成する主たる金属元素とが異なることを特徴とする半導体装置。
- 金属酸化物膜をゲート絶縁膜の少なくとも一部に用いた半導体装置の製造方法であって、半導体基板上に金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜を形成する工程と、前記金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜上に金属酸化物膜を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 前記金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜を形成する工程の後、前記金属酸化物膜を形成する工程の前に、前記金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜の結晶化温度よりも低く且つ前記金属酸化物膜の結晶化温度よりも高い温度で熱処理を行うことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
- 金属酸化物膜をゲート絶縁膜の少なくとも一部に用いた半導体装置の製造方法であって、半導体基板上に金属酸化物膜を形成した後、酸化力の異なる複数種類のガスを含む雰囲気で熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 前記熱処理は、前記半導体基板と前記金属酸化物膜との境界領域のシリコンが酸化されず、前記金属酸化物膜に含まれる金属が酸化されるような条件で行われることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜をゲート絶縁膜の少なくとも一部に用いた半導体装置の製造方法であって、半導体基板上に金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜を形成した後、酸化力の異なる複数種類のガスを含む雰囲気で熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 前記熱処理は、前記半導体基板と前記金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜との境界領域のシリコンが酸化されず、前記金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜に含まれる金属が酸化されるような条件で行われることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
- 金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜をゲート絶縁膜の少なくとも一部に用いた半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上にシリコン酸化膜系絶縁膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜系絶縁膜上に金属膜を形成する工程と、
熱処理により前記シリコン酸化膜系絶縁膜と前記金属膜とを反応させて金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜を形成する際に、前記金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜上に前記金属膜の一部を残置させることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
- 半導体基板上にシリコン酸化膜系絶縁膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜系絶縁膜上に第1の金属膜を形成する工程と、
熱処理により前記シリコン酸化膜系絶縁膜と前記第1の金属膜とを反応させて第1の金属膜を構成する金属元素、シリコン及び酸素を含む絶縁膜を形成する工程と、
前記熱処理の際に前記シリコン酸化膜系絶縁膜と反応せずに残置した前記第1の金属膜の一部を除去する工程と、
前記第1の金属膜の一部が除去された領域に前記第1の金属膜を構成する金属元素とは異なる金属元素で構成された第2の金属膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板上にシリコン酸化膜系絶縁膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜系絶縁膜上に第1の金属膜を形成する工程と、
前記第1の金属膜の一部を除去する工程と、
前記第1の金属膜の一部が除去された領域に前記第1の金属膜を構成する金属元素とは異なる金属元素で構成された第2の金属膜を形成する工程と、
熱処理により、前記シリコン酸化膜系絶縁膜と前記第1の金属膜とを反応させて第1の金属膜を構成する金属元素、シリコン及び酸素を含む第1の絶縁膜を形成するとともに、前記シリコン酸化膜系絶縁膜と前記第2の金属膜とを反応させて第2の金属膜を構成する金属元素、シリコン及び酸素を含む第2の絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜をゲート絶縁膜の少なくとも一部に用いた第1及び第2の領域を有し、前記第1及び第2の領域の金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜を構成する金属元素が同一であり、且つ、前記第1及び第2の領域の金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜の金属元素、シリコン及び酸素の組成比が互いに異なることを特徴とする半導体装置。
- 金属酸化物膜をゲート絶縁膜の少なくとも一部に用いた第1の領域と、金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜をゲート絶縁膜の少なくとも一部に用いた第2の領域とを有し、前記第1の領域の金属酸化物膜を構成する金属元素と前記第2の領域の金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜を構成する金属元素とが同一あることを特徴とする半導体装置。
- ゲート絶縁膜が互いに異なる第1及び第2の領域を有する半導体装置の製造方法であって、
前記第1の領域の半導体基板上にシリコン酸化膜系絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域のシリコン酸化膜系絶縁膜上及び前記第2の領域の半導体基板上に金属酸化物膜を形成する工程と、
前記第2の領域の金属酸化物膜と前記半導体基板のシリコンとを熱処理によって反応させて金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - ゲート絶縁膜が互いに異なる第1及び第2の領域を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上又は半導体基板上に形成されたシリコン酸化膜系絶縁膜上に金属酸化物膜を形成する工程と、
前記第2の領域に形成された金属酸化物膜に選択的にシリコンを導入する工程と、
シリコンが導入された前記金属酸化物膜を熱処理によって金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜に変換する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - ゲート絶縁膜が互いに異なる第1及び第2の領域を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上にシリコン酸化膜系絶縁膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜系絶縁膜上に金属酸化物膜を形成する工程と、
前記第2の領域に形成された前記シリコン酸化膜系絶縁膜に選択的に損傷を与える工程と、
損傷が与えられ前記シリコン酸化膜系絶縁膜と前記金属酸化物膜とを熱処理によって反応させて金属、シリコン及び酸素を含む絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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