JP2008072001A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2008072001A
JP2008072001A JP2006250550A JP2006250550A JP2008072001A JP 2008072001 A JP2008072001 A JP 2008072001A JP 2006250550 A JP2006250550 A JP 2006250550A JP 2006250550 A JP2006250550 A JP 2006250550A JP 2008072001 A JP2008072001 A JP 2008072001A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
nitrogen
high dielectric
semiconductor device
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
JP2006250550A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Yamamoto
山本  和彦
Sadayoshi Horii
貞義 堀井
Atsushi Sano
敦 佐野
Masaru Ishikawa
大 石川
Masanori Nakayama
雅則 中山
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.)
Hitachi Kokusai Electric Inc
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
Matsushita Electric Industrial 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 Hitachi Kokusai Electric Inc, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority to JP2006250550A priority Critical patent/JP2008072001A/en
Publication of JP2008072001A publication Critical patent/JP2008072001A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an MOS semiconductor device that has a thin film thickness of silicon oxide film conversion and is excellent in electrical properties such as leakage current density, etc. <P>SOLUTION: The semiconductor device has a semiconductor substrate 11, a gate insulating film 15a formed on the semiconductor substrate 11, having at least one layer containing nitrogen, and a plurality of high-dielectric films with different dielectric constants are laminated, and a full silicide gate electrode 24 formed on the gate insulating film 15a. Of the multiple high-dielectric films, a high-dielectric film 32a at the gate electrode side has a higher nitrogen composition compared with a high-dielectric film 31a at the substrate side. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に高誘電体材料からなるゲート絶縁膜と、金属シリサイド膜からなるゲート電極を有するMOS型の半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a MOS type semiconductor device having a gate insulating film made of a high dielectric material and a gate electrode made of a metal silicide film and a manufacturing method thereof.

近年の半導体装置における高集積化及び高速化に対する技術進展に伴い、金属−酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の微細化が進められている。微細化に伴いゲート絶縁膜の薄膜化を進めると、トンネル電流によるゲートリーク電流の増大といった問題が顕在化してくる。   With the recent progress in technology for higher integration and higher speed in semiconductor devices, metal-oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) are being miniaturized. As the gate insulating film is made thinner with miniaturization, problems such as an increase in gate leakage current due to tunneling current become obvious.

この問題を抑制するために、ゲート絶縁膜にハフニウムオキサイド(HfO2)又はジルコニウムオキサイド(ZrO2)等の金属酸化物からなる高誘電体材料を用いることが試みられている。ゲート絶縁膜に金属酸化物を用いることにより、シリコン酸化膜換算膜厚を薄くしつつ、物理的な膜厚を厚くすることができるのでリーク電流を低減する効果が期待されている。 In order to suppress this problem, attempts have been made to use a high dielectric material made of a metal oxide such as hafnium oxide (HfO 2 ) or zirconium oxide (ZrO 2 ) for the gate insulating film. By using a metal oxide for the gate insulating film, the physical film thickness can be increased while reducing the equivalent film thickness of the silicon oxide film, so that an effect of reducing leakage current is expected.

しかし、金属酸化物、例えばハフニウム(Hf)と酸素(O)との化合物であるHfO2は、700℃程度の熱処理によって結晶化する特徴がある。結晶化により膜中に結晶粒界が形成されると、リーク電流のパスが形成され、物理的な膜厚が厚くてもリーク電流が増加してしまう。 However, metal oxides such as HfO 2 which is a compound of hafnium (Hf) and oxygen (O) are characterized by being crystallized by a heat treatment at about 700 ° C. When crystal grain boundaries are formed in the film by crystallization, a leakage current path is formed, and the leakage current increases even if the physical film thickness is large.

そこで、金属酸化物にシリコンや窒素を含有させ、金属シリケート膜、金属酸窒化膜又は金属窒化シリケート(例えばHfSiON膜)とすることにより、ゲート絶縁膜を結晶化しにくくする方法が提案されている(例えば、非特許文献1を参照。)。金属酸窒化膜又は金属シリケート膜では、金属原子と酸素原子との間に窒素原子又はシリコン原子が挿入されることにより原子同士の結合が強まるため、結晶化が抑制されると考えられる。   Therefore, a method has been proposed in which silicon or nitrogen is contained in a metal oxide to form a metal silicate film, a metal oxynitride film, or a metal nitride silicate (for example, an HfSiON film) to make the gate insulating film difficult to crystallize ( For example, see Non-Patent Document 1.) In the metal oxynitride film or the metal silicate film, it is considered that crystallization is suppressed because the bond between atoms is strengthened by inserting a nitrogen atom or a silicon atom between a metal atom and an oxygen atom.

しかし、金属酸化膜にシリコンを含有させ、金属シリケート膜とすると、シリコンを含まない金属酸化膜と比べて比誘電率が低下するため、ゲート絶縁膜の物理的な膜厚を薄くする必要性がある。従って、結晶粒界を抑制することによるリーク電流の改善と、物理的な膜厚が薄くなることによるリーク電流の増大とがトレードオフの関係となる。   However, if the metal oxide film contains silicon and is a metal silicate film, the relative dielectric constant is reduced compared to a metal oxide film that does not contain silicon. Therefore, there is a need to reduce the physical film thickness of the gate insulating film. is there. Therefore, there is a trade-off relationship between an improvement in leakage current due to suppression of crystal grain boundaries and an increase in leakage current due to a reduction in physical film thickness.

また窒素を含まない金属シリケート膜では、金属とシリコンとの相分離によって、比誘電率に空間的な揺らぎが生じる。比誘電率の空間的な揺らぎは、トランジスタ動作時におけるキャリア散乱源となるため、キャリアの移動度が低下し、駆動電流能力が低下することになる。このため、金属シリケート膜に窒素を導入して窒化物とすることが好ましい。   In addition, in a metal silicate film that does not contain nitrogen, spatial fluctuations occur in the dielectric constant due to phase separation between the metal and silicon. Spatial fluctuations in the dielectric constant become a carrier scattering source during transistor operation, so that carrier mobility is lowered and drive current capability is lowered. For this reason, it is preferable to introduce nitrogen into the metal silicate film to form a nitride.

しかし、過度の窒素導入は、ゲート絶縁膜中に欠陥を誘発する原因となるため、ゲート絶縁膜中に導入する窒素濃度の最適化が必要である。結晶化を抑えるためには、金属シリケート膜に導入する窒素が多い方がよく、窒素の組成を少なくとも10原子%程度とすることが好ましい。しかし、シリコン基板まで達した窒素原子は、キャリアのトラップ準位を形成し、MOSFETの動作においてキャリアの移動度を劣化させ、さらには、ゲート絶縁膜の信頼性も劣化させてしまう。このため、ゲート絶縁膜直下のシリコン基板への窒素の拡散をできるだけ少なくすることが必要となる。従って、ゲート絶縁膜の比誘電率の低下を抑制し且つ結晶化を抑制するために、窒素添加量及び添加した窒素の深さ方向のプロファイルが最適化された金属窒化シリケート膜が必要とされている。   However, excessive introduction of nitrogen causes defects in the gate insulating film, so that it is necessary to optimize the concentration of nitrogen introduced into the gate insulating film. In order to suppress crystallization, it is better that more nitrogen is introduced into the metal silicate film, and the nitrogen composition is preferably at least about 10 atomic%. However, the nitrogen atoms reaching the silicon substrate form a carrier trap level, which deteriorates the carrier mobility in the operation of the MOSFET, and further degrades the reliability of the gate insulating film. For this reason, it is necessary to minimize the diffusion of nitrogen into the silicon substrate directly under the gate insulating film. Therefore, in order to suppress a decrease in the dielectric constant of the gate insulating film and to suppress crystallization, a metal nitride silicate film having an optimized nitrogen addition amount and a profile in the depth direction of the added nitrogen is required. Yes.

一方、ゲート電極は、動作速度を向上させるために電極抵抗を低くすることが求められている。このため、ポリシリコン電極の上部を部分的にシリサイド(CoSi又はNiSi等)化する手法が用いられてきた。しかし、ゲート絶縁膜に金属酸化物を用いる場合には、トランジスタ動作時の閾値電圧の絶対値が大きくなってしまうという問題が生じる。閾値電圧の値が大きくなる原因は明確ではないが、トランジスタ製造プロセスにおいて、基板が1000℃程度の高温に曝される結果、ゲート電極材料とゲート絶縁膜材料とが反応してしまい、ゲート電極材料の実効的な仕事関数が変化してしまう、フェルミレベルピンニングと呼ばれる現象が報告されている。   On the other hand, the gate electrode is required to have a low electrode resistance in order to improve the operation speed. For this reason, a technique has been used in which the upper portion of the polysilicon electrode is partially silicided (CoSi or NiSi). However, when a metal oxide is used for the gate insulating film, there arises a problem that the absolute value of the threshold voltage at the time of transistor operation becomes large. The reason why the threshold voltage increases is not clear, but the gate electrode material reacts with the gate insulating film material as a result of the substrate being exposed to a high temperature of about 1000 ° C. in the transistor manufacturing process. A phenomenon called Fermi-level pinning has been reported, in which the effective work function of the is changed.

例えば、非特許文献2には、ゲート電極材料をポリシリコンとした場合に、ポリシリコンの実効的な仕事関数の値が、ポリシリコンのドーパントの種類によらず、シリコンのバンドギャップエネルギーの中間値(ミッドギャップ)よりもややN+ポリシリコン寄りに固定される結果、特にp型MOSFETの閾値電圧の絶対値が相当に大きくなることが報告されている。 For example, in Non-Patent Document 2, when the gate electrode material is polysilicon, the effective work function value of polysilicon is an intermediate value of the band gap energy of silicon regardless of the type of dopant of polysilicon. It has been reported that the absolute value of the threshold voltage of the p-type MOSFET becomes considerably large as a result of being fixed slightly closer to N + polysilicon than (mid gap).

フェルミレベルピンニング現象に起因した閾値電圧の絶対値の増大を抑える方法としては、ゲート電極とゲート絶縁膜との界面にシリコン窒化膜等からなる薄い緩衝層を介在させる又は金属濃度を全体に低減したシリケート構造のゲート絶縁膜とする等の方法が検討されている。しかし、緩衝層を設ける場合には、緩衝層の誘電率が高誘電体膜と比べて低く且つ緩衝層が島状に成長するため、緩衝層の膜厚が厚くなる。また、ゲート絶縁膜を金属濃度が低い金属シリケート構造とする場合には、ゲート絶縁膜の実効的な誘電率が極端に低下する。このように、ポリシリコン電極は高誘電体膜をゲート酸化膜とするMOSFETの電極材料には適していない。   As a method of suppressing the increase in the absolute value of the threshold voltage due to the Fermi level pinning phenomenon, a thin buffer layer made of a silicon nitride film or the like is interposed at the interface between the gate electrode and the gate insulating film, or the metal concentration is reduced as a whole. A method such as a gate insulating film having a silicate structure has been studied. However, when the buffer layer is provided, the buffer layer has a lower dielectric constant than the high dielectric film, and the buffer layer grows in an island shape, so that the thickness of the buffer layer is increased. Further, when the gate insulating film has a metal silicate structure with a low metal concentration, the effective dielectric constant of the gate insulating film is extremely lowered. Thus, the polysilicon electrode is not suitable as an electrode material for a MOSFET having a high dielectric film as a gate oxide film.

ポリシリコン電極に代わるゲート電極として、フルシリサイドゲート電極が提案されている。フルシリサイド電極は、ゲート絶縁膜上に堆積したポリシリコン膜の上に、ソースドレイン領域の活性化処理等のプロセスの後に、直接金属を堆積し、熱処理によってポリシリコン層全体を金属シリサイド化することにより形成できる(例えば、特許文献1を参照。)。つまり、ポリシリコンゲート電極の形成プロセスの後に、電極のシリサイド化工程を追加することにより、フルシリサイドゲート電極を形成できる。従って、従来プロセスの延長線上にあるため、製造プロセスが比較的容易である。さらには、ゲート電極は導電性金属であり、キャリアの空乏化が生じるポリシリコン電極に比べて、反転層容量が増大するので、トランジスタの電流駆動力が改善されるという利点もある。
K.Sekine,他,“Nitrogen profile control by plasma nitridation technique for poly-Si gate HfSiON CMOSFET with excellent interface property and ultra-low leakage current”,IEDM Tech.Dig.,2003,p.103−105 C.Hobbs,他,“Fermi level pinning at the poly Si/metaloxide interface”,Proceedings of the 2003 Symposium on VLSI Technology,2003,p.9−10 特開2005−228868号公報
A full silicide gate electrode has been proposed as a gate electrode replacing the polysilicon electrode. The full silicide electrode is formed by directly depositing a metal on a polysilicon film deposited on a gate insulating film after a process such as activation of a source / drain region, and siliciding the entire polysilicon layer by heat treatment. (For example, refer to Patent Document 1). That is, a full silicide gate electrode can be formed by adding a silicidation step of the electrode after the formation process of the polysilicon gate electrode. Therefore, the manufacturing process is relatively easy because it is an extension of the conventional process. Furthermore, since the gate electrode is a conductive metal and the inversion layer capacitance is increased as compared with the polysilicon electrode in which carrier depletion occurs, there is an advantage that the current driving capability of the transistor is improved.
K. Sekine, et al., “Nitrogen profile control by plasma nitridation technique for poly-Si gate HfSiON CMOSFET with excellent interface property and ultra-low leakage current”, IEDM Tech. Dig., 2003, p. 103-105 C. Hobbs, et al., “Fermi level pinning at the poly Si / metal oxide interface”, Proceedings of the 2003 Symposium on VLSI Technology, 2003, p. 9-10 JP 2005-228868 A

しかしながら、従来の金属窒化シリケート膜からなるゲート絶縁膜の形成においては、
窒素導入量及び導入した窒素の深さ方向のプロファイルの制御が不十分であるという問題がある。
However, in the formation of a gate insulating film made of a conventional metal nitride silicate film,
There is a problem that the amount of nitrogen introduced and the profile of the introduced nitrogen in the depth direction are not sufficiently controlled.

シリコンの組成に関しては、化学的気相体積(CVD)法、原子層堆積法又は物理的堆積法を用いることにより、組成比を比較的良好に制御することができる。しかし、窒素の導入はアンモニア雰囲気における高温熱窒化により通常行われているため、窒素の組成、特に深さ方向のプロファイルを十分に制御することが困難である。アンモニア熱窒化処理は、高温での熱処理を伴うため、窒素の拡散長を伸ばすことになり、金属シリケート膜だけでなくシリコン基板にまで窒素が導入されてしまう。シリコン基板への窒素の導入を避けるためには、できるだけ低温での熱処理を行うことが望ましいが、熱処理温度を低くすると窒化種が不活性となり窒素の導入量が低下してしまう。   Regarding the composition of silicon, the composition ratio can be controlled relatively well by using a chemical vapor volume (CVD) method, an atomic layer deposition method or a physical deposition method. However, since nitrogen is usually introduced by high-temperature thermal nitriding in an ammonia atmosphere, it is difficult to sufficiently control the nitrogen composition, particularly the profile in the depth direction. Since the ammonia thermal nitriding treatment involves a heat treatment at a high temperature, the diffusion length of nitrogen is extended, so that nitrogen is introduced not only into the metal silicate film but also into the silicon substrate. In order to avoid introduction of nitrogen into the silicon substrate, it is desirable to perform heat treatment at as low a temperature as possible, but if the heat treatment temperature is lowered, the nitriding species become inactive and the amount of nitrogen introduced decreases.

低温におても窒素の導入量を確保するために、プラズマ等によって活性化した窒素を用いることが試みられているが、結晶化を抑えるために必要な窒化量を達成するにはプラズマ等による活性化だけでは不十分である。このため、窒化時間を長くしたり、プラズマ励起出力を高くしたりする必要があるが、今度は、荷電粒子の蓄積による電気的破壊又は物理的なスパッタリングによる欠陥発生などのプラズマによるダメージが発生しやすくなる。   In order to secure the amount of nitrogen introduced even at low temperatures, attempts have been made to use nitrogen activated by plasma or the like, but plasma or the like can be used to achieve the amount of nitridation necessary to suppress crystallization. Activation alone is not sufficient. For this reason, it is necessary to lengthen the nitriding time or increase the plasma excitation output, but this time, plasma damage such as electrical breakdown due to accumulation of charged particles or defects due to physical sputtering occurs. It becomes easy.

一方、フルシリサイドゲート電極を、金属窒化シリケート膜等のシリコンを含むゲート絶縁膜上に形成する場合には、フルシリサイド化に用いる金属が、金属窒化シリケート膜中のシリコンと反応してしまう。金属窒化シリケート膜中のシリコンが反応した反応量に応じてゲート絶縁膜のシリコン酸化膜換算膜厚及びリーク電流密度等の電気的特性が変化するため、金属窒化シリケート膜中のシリコンの最適化も必要である。   On the other hand, when the full silicide gate electrode is formed on a gate insulating film containing silicon such as a metal nitride silicate film, the metal used for full silicidation reacts with silicon in the metal nitride silicate film. The electrical characteristics of the gate insulating film, such as the equivalent thickness of the silicon oxide film and the leakage current density, change according to the reaction amount of the silicon in the metal nitride silicate film, so the silicon in the metal nitride silicate film can be optimized. is necessary.

本発明は、前記従来の問題を解決し、シリコン酸化膜換算膜厚が薄く且つリーク電流密度が低い等の電気的特性が優れたMOS型半導体装置を実現できるようにすることを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to realize a MOS type semiconductor device having excellent electrical characteristics such as a thin silicon oxide equivalent film thickness and a low leakage current density.

前記の目的を達成するため、本発明は半導体装置を、互いに誘電率が異なる複数の高誘電体膜が積層されたゲート絶縁膜を備えた構成とする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, a semiconductor device includes a gate insulating film in which a plurality of high dielectric films having different dielectric constants are stacked.

具体的に、本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、半導体基板の上に形成され、少なくとも一層が窒素を含み、誘電率が互いに異なる複数の高誘電体膜が積層されてなるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上に形成されたフルシリサイドゲート電極とを備え、複数の高誘電体膜のうちゲート電極側の高誘電体膜は、基板側の高誘電体膜と比べて窒素の組成が高いことを特徴とする。   Specifically, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate and a gate insulating film formed on the semiconductor substrate, wherein at least one layer includes nitrogen and a plurality of high dielectric films having different dielectric constants are stacked. And a full silicide gate electrode formed on the gate insulating film. Among the plurality of high dielectric films, the high dielectric film on the gate electrode side has a nitrogen composition as compared with the high dielectric film on the substrate side. Is characterized by high.

本発明に係る半導体装置によれば、複数の高誘電体膜のうちゲート電極側の高誘電体膜は、基板側の高誘電体膜と比べて窒素の組成が高いため、ゲート絶縁膜の結晶化を抑えると共に、基板への窒素の導入を抑えることができる。従って、ゲート絶縁膜のシリコン酸化膜換算膜厚を薄く保つことができるので、リーク電流が小さい半導体装置を実現することができる。また、基板への窒素の導入が少ないので、キャリアの移動度の劣化が少ない半導体装置を実現できる。   According to the semiconductor device of the present invention, the high dielectric film on the gate electrode side among the plurality of high dielectric films has a higher nitrogen composition than the high dielectric film on the substrate side. And the introduction of nitrogen into the substrate can be suppressed. Accordingly, the equivalent silicon oxide film thickness of the gate insulating film can be kept thin, so that a semiconductor device with a small leakage current can be realized. In addition, since introduction of nitrogen into the substrate is small, a semiconductor device with little deterioration in carrier mobility can be realized.

本発明の半導体装置において、複数の高誘電体膜のうちゲート電極側の高誘電体膜は、基板側の高誘電体膜と比べて誘電率が高いことが好ましい。   In the semiconductor device of the present invention, the high dielectric film on the gate electrode side among the plurality of high dielectric films preferably has a higher dielectric constant than the high dielectric film on the substrate side.

本発明の半導体装置において、複数の高誘電体膜のうちの最もゲート電極側の高誘電体膜は、窒素を10原子パーセント以上含むことが好ましい。このような構成とすることにより、ゲート絶縁膜の結晶化を確実に低減することができる。   In the semiconductor device of the present invention, the high dielectric film on the most gate electrode side of the plurality of high dielectric films preferably contains 10 atomic percent or more of nitrogen. With such a configuration, crystallization of the gate insulating film can be reliably reduced.

本発明の半導体装置において、フルシリサイドゲート電極は、チタン、コバルト、ニッケル、白金、イットリビウム及び遷移金属のうちの少なくとも1つを含むことが好ましい
本発明の半導体装置において、各高誘電体膜は、ハフニウム、ジルコニウム、チタン、タンタル、アルミニウム、ランタン及び希土類元素のうちの少なくとも1つと、シリコン及び窒素とを含むことが好ましい。
In the semiconductor device of the present invention, the full silicide gate electrode preferably includes at least one of titanium, cobalt, nickel, platinum, yttrium, and a transition metal. In the semiconductor device of the present invention, each high dielectric film includes: It is preferable to include at least one of hafnium, zirconium, titanium, tantalum, aluminum, lanthanum, and rare earth elements, and silicon and nitrogen.

この場合において、複数の高誘電体膜のうちゲート電極側の高誘電体膜は、基板側の高誘電体膜と比べてシリコンの組成が低いことが好ましい。このような構成とすることにより、ゲート電極側において窒素の組成が高く且つ基板側において窒素の組成が低い窒素プロファイルを有するゲート電極を確実に実現できる。   In this case, among the plurality of high dielectric films, the high dielectric film on the gate electrode side preferably has a lower silicon composition than the high dielectric film on the substrate side. With such a configuration, a gate electrode having a nitrogen profile having a high nitrogen composition on the gate electrode side and a low nitrogen composition on the substrate side can be reliably realized.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の上に、少なくとも一層が窒素を含み、誘電率が互いに異なる複数の高誘電体膜を順次積層することにより、ゲート絶縁膜を形成する工程(a)と、ゲート絶縁膜の上に、フルシリサイドゲート電極を形成する工程(b)とを備え、工程(a)において、複数の高誘電体膜のうちゲート電極側の高誘電体膜の窒素の組成は、基板側の高誘電体膜の窒素の組成よりも高くすることを特徴とする。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a gate insulating film by sequentially laminating a plurality of high dielectric films having at least one layer containing nitrogen and having different dielectric constants on a semiconductor substrate ( a) and a step (b) of forming a full silicide gate electrode on the gate insulating film. In the step (a), the nitrogen in the high dielectric film on the gate electrode side among the plurality of high dielectric films is provided. The composition is characterized by being higher than the nitrogen composition of the high dielectric film on the substrate side.

本発明の半導体装置の製造方法によれば、ゲート電極側の高誘電体膜の窒素の組成は、基板側の高誘電体膜の窒素の組成よりも高くするため、ゲート絶縁膜の結晶化を抑えるのに十分な窒素をゲート絶縁膜に導入することができると共に、基板への窒素の導入を抑えることができる。従って、ゲート絶縁膜のシリコン酸化膜換算膜厚を薄く保つことができるので、リーク電流が小さい半導体装置を実現することができる。また、基板への窒素の導入が少ないので、キャリアの移動度の劣化が少ない半導体装置を実現できる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the nitrogen composition of the high dielectric film on the gate electrode side is higher than the nitrogen composition of the high dielectric film on the substrate side, the crystallization of the gate insulating film is performed. Nitrogen sufficient for suppression can be introduced into the gate insulating film, and introduction of nitrogen into the substrate can be suppressed. Accordingly, the equivalent silicon oxide film thickness of the gate insulating film can be kept thin, so that a semiconductor device with a small leakage current can be realized. In addition, since introduction of nitrogen into the substrate is small, a semiconductor device with little deterioration in carrier mobility can be realized.

本発明の半導体装置の製造方法において、工程(a)は、半導体基板の上にシリコンの組成が互いに異なる複数の金属シリケート膜を順次堆積する工程(a1)と、複数の金属シリケート膜のうちゲート電極側の金属シリケート膜に、半導体基板側の金属シリケート膜よりも濃度が高くなるように窒素を導入する工程(a2)とを含み、工程(a1)において、複数の金属シリケート膜のうちゲート電極側の金属シリケート膜のシリコンの組成は、基板側の金属シリケート膜のシリコンの組成よりも低くすることが好ましい。このような構成とすることにより、ゲート電極側の高誘電体膜の窒素の組成を、基板側の高誘電体膜の窒素の組成よりも確実に高くすることができる。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step (a) includes a step (a1) of sequentially depositing a plurality of metal silicate films having different silicon compositions on a semiconductor substrate, and a gate of the plurality of metal silicate films. A step (a2) of introducing nitrogen into the metal silicate film on the electrode side so that the concentration is higher than that of the metal silicate film on the semiconductor substrate side, and in step (a1), the gate electrode of the plurality of metal silicate films The silicon composition of the metal silicate film on the side is preferably lower than the silicon composition of the metal silicate film on the substrate side. With such a configuration, the nitrogen composition of the high dielectric film on the gate electrode side can be surely made higher than the nitrogen composition of the high dielectric film on the substrate side.

本発明の半導体装置の製造方法では、工程(a2)において、窒素の導入は、プラズマ又は紫外(UV)光により励起した窒化種を用いて行うことが好ましい。このような構成とすることにより、ゲート絶縁膜が還元性の高温の気体に曝されることがなくなるため、ゲート絶縁膜の劣化によるリーク電流の増大を防ぐことができる。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the step (a2), nitrogen is preferably introduced using a nitriding species excited by plasma or ultraviolet (UV) light. With such a structure, the gate insulating film is not exposed to a reducing high-temperature gas, and thus an increase in leakage current due to deterioration of the gate insulating film can be prevented.

本発明の半導体装置の製造方法では、工程(a2)において、窒素の導入は、400℃以下の温度で行うことが好ましい。このような構成とすることにより、窒素の拡散長を短くすることができるので、基板への窒素の導入を確実に抑えることができる。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the step (a2), nitrogen is preferably introduced at a temperature of 400 ° C. or lower. With such a configuration, the diffusion length of nitrogen can be shortened, so that introduction of nitrogen into the substrate can be reliably suppressed.

本発明の半導体装置の製造方法では、工程(a2)において、窒素の導入は、水素を含む雰囲気において行うことを特徴とする。このような構成とすることにより、水素が金属シリケート膜を還元して、金属原子とシリコン原子との結合強度を弱めるので、窒素をより多く導入することができる。また、プラズマを励起する際の出力を低くすることができ且つプラズマ照射時間を短くすることができるので、プラズマによる電気的なダメージを低減することができる。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the step (a2), nitrogen is introduced in an atmosphere containing hydrogen. With such a configuration, hydrogen reduces the metal silicate film and weakens the bond strength between the metal atom and the silicon atom, so that more nitrogen can be introduced. In addition, since the output at the time of exciting the plasma can be reduced and the plasma irradiation time can be shortened, electrical damage due to the plasma can be reduced.

本発明の半導体装置の製造方法では、工程(a)において、各高誘電体膜は、化学気相堆積法、原子層堆積法又は物理的堆積法を用いて形成することが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the step (a), each high dielectric film is preferably formed using a chemical vapor deposition method, an atomic layer deposition method, or a physical deposition method.

本発明に係る半導体装置及びその製造方法によれば、シリコン酸化膜換算膜厚が薄く且つリーク電流密度が低い等の電気的特性が優れたMOS型半導体装置を実現できる。   According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention, it is possible to realize a MOS semiconductor device having excellent electrical characteristics such as a thin silicon oxide equivalent film thickness and a low leakage current density.

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1は一実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図1に示すように本実施形態の半導体装置は、シリコンからなる半導体基板11の素子分離膜12に囲まれた素子形成領域13に形成されたMOSトランジスタである。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the semiconductor device of this embodiment is a MOS transistor formed in an element formation region 13 surrounded by an element isolation film 12 of a semiconductor substrate 11 made of silicon.

MOSトランジスタのゲート絶縁膜15aは、半導体基板11の上に形成されたゲート絶縁膜下地膜14aの上に順次形成された第1の高誘電体膜31aと第2の高誘電体膜32aとからなる。本実施形態においては、第1の高誘電体膜31a及び第2の高誘電体膜32aは、互いに窒素の組成及びシリコンの組成が異なる窒化ハフニウムシリケートからなる。第2の高誘電体膜32aは第1の高誘電体膜よりも窒素の組成が高く且つシリコンの組成が低い。このため、第2の高誘電体膜32aは第1の高誘電体膜31aよりも誘電率が高い。   The gate insulating film 15a of the MOS transistor includes a first high dielectric film 31a and a second high dielectric film 32a which are sequentially formed on the gate insulating film base film 14a formed on the semiconductor substrate 11. Become. In the present embodiment, the first high dielectric film 31a and the second high dielectric film 32a are made of hafnium nitride silicate having different nitrogen compositions and different silicon compositions. The second high dielectric film 32a has a higher nitrogen composition and a lower silicon composition than the first high dielectric film. Therefore, the second high dielectric film 32a has a dielectric constant higher than that of the first high dielectric film 31a.

ゲート絶縁膜15aの上には、フルシリサイドゲート電極24が形成され、ゲート電極下地膜14a、ゲート絶縁膜15a及びフルシリサイドゲート電極24の側面上にはサイドウォール19が形成されている。   A full silicide gate electrode 24 is formed on the gate insulating film 15 a, and sidewalls 19 are formed on the side surfaces of the gate electrode base film 14 a, the gate insulating film 15 a, and the full silicide gate electrode 24.

素子形成領域13におけるフルシリサイドゲート電極24の両側方の領域にはエクステンション領域20が形成され、サイドウォール19の両側方の領域にはソースドレイン領域21が形成されている。ソースドレイン領域21の上部には、金属シリサイドソースドレイン22が形成されている。   Extension regions 20 are formed in regions on both sides of the full silicide gate electrode 24 in the element formation region 13, and source / drain regions 21 are formed in regions on both sides of the sidewall 19. A metal silicide source / drain 22 is formed on the source / drain region 21.

半導体基板11の全面を覆う層間膜23が形成されており、図示していないが、フルシリサイドゲート電極24及び金属シリサイドソースドレイン22等と接続されたコンタクトプラグ及び配線等が形成されている。   An interlayer film 23 covering the entire surface of the semiconductor substrate 11 is formed, and although not shown, contact plugs and wirings connected to the full silicide gate electrode 24, the metal silicide source drain 22 and the like are formed.

なお、本実施形態の半導体装置は、n型MOSトランジスタであっても、p型MOSトランジスタであってもよい。   Note that the semiconductor device of this embodiment may be an n-type MOS transistor or a p-type MOS transistor.

以下に、一実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。図2及び図3は一実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示している。   A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment will be described below with reference to the drawings. 2 and 3 show a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment in the order of steps.

まず、図2(a)に示すように、例えば主面の面方位が(100)面であるシリコンからなる半導体基板11の上部に、シャロウトレンチ分離(STI:shallow Trench Isolation)からなる素子分離膜12を選択的に形成する。続いて、半導体基板11の上部に、イオン注入法により、n型MOSFETの場合はp型のウエルを形成し、p型MOSFETの場合はn型のウエルを形成する。これにより、半導体基板11の主面に複数の素子形成領域13を形成する。   First, as shown in FIG. 2A, for example, an element isolation film made of shallow trench isolation (STI) is formed on a semiconductor substrate 11 made of silicon whose main surface has a (100) plane orientation. 12 is formed selectively. Subsequently, a p-type well is formed in the case of an n-type MOSFET and an n-type well is formed in the case of a p-type MOSFET by ion implantation on the upper portion of the semiconductor substrate 11. Thereby, a plurality of element formation regions 13 are formed on the main surface of the semiconductor substrate 11.

続いて、半導体基板11の表面に対して公知の標準RCA洗浄(アンモニア過酸化水素水洗浄と塩酸過酸化水素水洗浄を基本とするウエット洗浄である。)及び希釈フッ酸洗浄を順次行う。その後、洗浄した半導体基板11を、例えば温度が600℃〜1000℃程度の酸化性雰囲気において熱処理する。これにより、半導体基板11における素子形成領域13の上に、酸化シリコンからなる下地膜14を形成する。下地膜14は、膜厚は1.0nm以下であることが望ましい。また、下地膜14はウエット処理により形成した、ケミカルなシリコン酸化膜でもよい。   Subsequently, a known standard RCA cleaning (wet cleaning based on ammonia hydrogen peroxide solution cleaning and hydrochloric acid hydrogen peroxide solution cleaning) and diluted hydrofluoric acid cleaning are sequentially performed on the surface of the semiconductor substrate 11. Thereafter, the cleaned semiconductor substrate 11 is heat-treated in an oxidizing atmosphere at a temperature of about 600 ° C. to 1000 ° C., for example. Thereby, a base film 14 made of silicon oxide is formed on the element formation region 13 in the semiconductor substrate 11. The base film 14 preferably has a film thickness of 1.0 nm or less. Further, the base film 14 may be a chemical silicon oxide film formed by a wet process.

次に、例えば有機金属気相堆積(MOCVD)法を用いて、下地膜14の上にゲート絶縁膜形成膜15を形成する。本実施形態においては、ゲート絶縁膜形成膜15は、膜厚が2nmのハフニウムシリケートからなる第1の高誘電体膜31と膜厚が1nmのハフニウムシリケートからなる第2の高誘電体膜32とが積層されて形成されている。第1の高誘電体膜31と第2の高誘電体膜32とは、シリコンの組成が互いに異なっている。   Next, the gate insulating film forming film 15 is formed on the base film 14 by using, for example, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. In the present embodiment, the gate insulating film forming film 15 includes a first high dielectric film 31 made of hafnium silicate having a thickness of 2 nm, and a second high dielectric film 32 made of hafnium silicate having a thickness of 1 nm. Are stacked. The first high dielectric film 31 and the second high dielectric film 32 have different silicon compositions.

第1の高誘電体膜31は、例えば、液体のハフニウム源(Hfソース)であるHf(O−t−C374及び液体のシリコン源(Siソース)であるSi(O−t−C374に窒素等からなるキャリアガスを吹き込んでバブリングを行う。これにより、Hfソース及びSiソースを気体状にしたソースガスを発生させ、発生させたソースガスをキャリアガスと共に反応炉に導入する。これにより、ハフニウムシリケートからなる第1の高誘電体膜31を堆積する。なお、反応炉内の温度は500℃程度の温度に設定すればよい。堆積するハフニウムシリケートのシリコンに対するハフニウムの濃度は、Hfソース及びSiソースの供給量により調整することが可能である。 The first high dielectric film 31 includes, for example, Hf (Ot-C 3 H 7 ) 4 that is a liquid hafnium source (Hf source) and Si (Ot) that is a liquid silicon source (Si source). -C 3 H 7 ) Bubbling is performed by blowing a carrier gas such as nitrogen into 4 . Thereby, a source gas in which the Hf source and the Si source are made into a gaseous state is generated, and the generated source gas is introduced into the reaction furnace together with the carrier gas. Thus, the first high dielectric film 31 made of hafnium silicate is deposited. In addition, what is necessary is just to set the temperature in a reaction furnace to the temperature of about 500 degreeC. The concentration of hafnium with respect to silicon of the deposited hafnium silicate can be adjusted by the supply amount of the Hf source and the Si source.

本実施形態においては、第1の高誘電体膜31である酸化ハフニウム膜のハフニウム組成は50%であることが望ましい。ハフニウム組成が50%であれば成膜直後に結晶化しない安定相を得ることができると共に、比誘電率を大きく維持できるからである。また窒素の拡散に対する耐性も得られる。   In the present embodiment, the hafnium composition of the hafnium oxide film that is the first high dielectric film 31 is desirably 50%. This is because if the hafnium composition is 50%, a stable phase that does not crystallize immediately after film formation can be obtained, and the relative dielectric constant can be maintained large. Resistance to nitrogen diffusion is also obtained.

続いて、原料ガスの供給を一旦停止した後、第1の高誘電体膜31の上に、第2の高誘電体膜32を同様の方法により堆積する。   Subsequently, after the supply of the source gas is temporarily stopped, a second high dielectric film 32 is deposited on the first high dielectric film 31 by the same method.

第2の高誘電体膜32は、ハフニウムの組成が80%以上のハフニウムシリケートとすればよい。ハフニウムを過剰とすることにより、シリコンの比率が高いハフニウムシリケート膜に比べて窒化されやすく、後の工程において、ゲート絶縁膜の基板から離れた部分に窒素をより多く局在させることが可能となる。また誘電率が高いのでシリコン酸化膜換算膜厚を薄くすることができる。   The second high dielectric film 32 may be a hafnium silicate having a hafnium composition of 80% or more. Excessive hafnium is more easily nitrided than a hafnium silicate film having a high silicon ratio, and in a later step, more nitrogen can be localized in a portion away from the substrate of the gate insulating film. . Moreover, since the dielectric constant is high, the equivalent silicon oxide film thickness can be reduced.

なお、第1の高誘電体膜31及び第2の高誘電体膜32はMOCVD法に代えて、物理的堆積法(スパッタ法)、原子層堆積法、レーザーアブレーション法又は分子線エピタキシ法により堆積してもよい。   The first high dielectric film 31 and the second high dielectric film 32 are deposited by physical deposition (sputtering), atomic layer deposition, laser ablation, or molecular beam epitaxy instead of MOCVD. May be.

その後、炭素又は水素等の残留不純物の除去を行うために、700〜1000℃程度の熱処理を行う。この際の加熱雰囲気は、半導体基板11と第1の高誘電体膜31、第2の高誘電体膜32及び下地膜14の膜厚が大きく変化しないように、微量の酸素を含んだ窒素とすることが望ましい。   Thereafter, in order to remove residual impurities such as carbon or hydrogen, heat treatment at about 700 to 1000 ° C. is performed. The heating atmosphere at this time is nitrogen containing a small amount of oxygen so that the film thicknesses of the semiconductor substrate 11, the first high dielectric film 31, the second high dielectric film 32, and the base film 14 do not change greatly. It is desirable to do.

次に、ゲート絶縁膜形成膜15へ窒素の導入を行う。ゲート絶縁膜形成膜15の窒化処理は、プラズマにより活性化した窒素をゲート絶縁膜形成膜15に供給することにより行う。具体的には、1Pa〜10Pa以下に減圧した雰囲気に窒素を供給し、プラズマにより窒素を励起して窒素ラジカルを発生させ、ゲート絶縁膜形成膜15と反応させる。圧力が10Pa以上の雰囲気において励起した窒素ラジカルは、平均自由行程が短く、ゲート絶縁膜形成膜15と反応する前にエネルギーを消失するため、ゲート絶縁膜形成膜15の窒化量を高くすることができない。また、1Pa以下の雰囲気において励起した窒素ラジカルは、エネルギーが強すぎるために、半導体基板11に導入される窒素の量が増加してしまう。このため、窒化の際の圧力は1Pa〜10Paとすることが好ましい。   Next, nitrogen is introduced into the gate insulating film formation film 15. The nitriding treatment of the gate insulating film forming film 15 is performed by supplying nitrogen activated by plasma to the gate insulating film forming film 15. Specifically, nitrogen is supplied to an atmosphere whose pressure is reduced to 1 Pa to 10 Pa or less, and nitrogen is excited by plasma to generate nitrogen radicals, which are reacted with the gate insulating film forming film 15. Nitrogen radicals excited in an atmosphere having a pressure of 10 Pa or more have a short mean free path and lose energy before reacting with the gate insulating film forming film 15, so that the nitriding amount of the gate insulating film forming film 15 may be increased. Can not. Moreover, since the nitrogen radical excited in the atmosphere of 1 Pa or less has too much energy, the amount of nitrogen introduced into the semiconductor substrate 11 increases. For this reason, the pressure during nitriding is preferably 1 Pa to 10 Pa.

なお、窒化の際のウエハ温度は400℃以下とすることが望ましい。ウェハ温度が400℃以下であれば、窒素の拡散長が短く、半導体基板11へ導入される窒素の量を低減できる。   The wafer temperature during nitriding is desirably 400 ° C. or lower. If the wafer temperature is 400 ° C. or less, the diffusion length of nitrogen is short, and the amount of nitrogen introduced into the semiconductor substrate 11 can be reduced.

本実施形態においてはプラズマにより窒素を励起して窒素ラジカルを発生させる例を示したが、紫外(UV)光を照射することにより窒素ラジカルを発生させてもよい。   In the present embodiment, an example is shown in which nitrogen radicals are generated by exciting nitrogen with plasma, but nitrogen radicals may be generated by irradiation with ultraviolet (UV) light.

また、窒化処理は、水素を添加した雰囲気で行うことがより望ましい。プラズマにより水素分子は電気的に励起された水素ラジカルとなって金属酸化膜及び金属酸化膜中の不純物を還元する。水素によって還元された金属酸化膜中のサイトは窒素により終端されるために、窒素単独で窒化するよりも多くの窒素を導入することができる。これにより、プラズマ照射の時間を短縮できるため、プラズマにより金属酸化膜等が受ける電気的な損傷を低減することができる。この場合、水素濃度は50%〜75%とすることが望ましいという知見を本願発明者らは得ている。水素濃度が25%程度の場合には、窒素単独の場合と、ほとんど変わらなかった。なお、水素を添加した場合にも窒化の際の圧力は1Pa〜10Paとし、ウェハ温度は400℃以下とすることが好ましい。   The nitriding treatment is more preferably performed in an atmosphere to which hydrogen is added. Hydrogen molecules become electrically excited hydrogen radicals by the plasma, and reduce the metal oxide film and impurities in the metal oxide film. Since the sites in the metal oxide film reduced by hydrogen are terminated with nitrogen, more nitrogen can be introduced than when nitriding with nitrogen alone. Thereby, since the plasma irradiation time can be shortened, electrical damage to the metal oxide film or the like caused by the plasma can be reduced. In this case, the inventors of the present application have found that the hydrogen concentration is desirably 50% to 75%. When the hydrogen concentration was about 25%, there was almost no difference from the case of nitrogen alone. Even when hydrogen is added, the pressure during nitriding is preferably 1 Pa to 10 Pa, and the wafer temperature is preferably 400 ° C. or lower.

その後、CVD法により、ゲート絶縁膜形成膜15の上に膜厚が、100nm程度のシリコン電極形成膜16を堆積する。シリコン電極形成膜16は、ドーピングされていても構わない。さらにシリコン酸化膜からなるハードマスク形成膜17を堆積する。続いて、リソグラフィー技術により、ハードマスク形成膜17の上に、ゲートパターンを有するレジストマスク18を形成する。   Thereafter, a silicon electrode forming film 16 having a thickness of about 100 nm is deposited on the gate insulating film forming film 15 by CVD. The silicon electrode formation film 16 may be doped. Further, a hard mask forming film 17 made of a silicon oxide film is deposited. Subsequently, a resist mask 18 having a gate pattern is formed on the hard mask formation film 17 by lithography.

次に、図2(b)に示すように、例えば塩素ガスを主成分とするドライエッチャントを用いて、ハードマスク形成膜17から下地膜14までを順次パターニングする。これによりハードマスク17a、シリコン電極16a、ゲート絶縁膜15a及びゲート絶縁膜下地膜14aが形成される。   Next, as shown in FIG. 2B, the hard mask formation film 17 to the base film 14 are sequentially patterned using, for example, a dry etchant mainly composed of chlorine gas. Thereby, the hard mask 17a, the silicon electrode 16a, the gate insulating film 15a, and the gate insulating film base film 14a are formed.

次に、図2(c)に示すように、半導体基板11の上部にハードマスク17aを用いてイオン注入を行い、エクステンション領域20を形成する。続いて、ハードマスク17a、シリコン電極16a、ゲート絶縁膜15a及びゲート絶縁膜下地膜14aからなる積層体の両側面上にシリコン窒化膜からなるサイドウォール19を形成する。次に、サイドウォール19及びハードマスク17aをマスクとして、半導体基板11の上部に再度イオン注入を行って、ソースドレイン領域21を形成する。続いて、1000℃以上の熱処理によって、イオン注入された不純物を電気的に活性化させる。   Next, as shown in FIG. 2C, ion implantation is performed on the upper portion of the semiconductor substrate 11 using a hard mask 17 a to form extension regions 20. Subsequently, sidewalls 19 made of a silicon nitride film are formed on both side surfaces of the laminated body made up of the hard mask 17a, the silicon electrode 16a, the gate insulating film 15a, and the gate insulating film base film 14a. Next, ion implantation is performed again on the upper portion of the semiconductor substrate 11 using the sidewalls 19 and the hard masks 17a as masks to form source / drain regions 21. Subsequently, the ion-implanted impurities are electrically activated by a heat treatment at 1000 ° C. or higher.

次に、半導体基板11の上に金属ニッケル(図示せず)を堆積した後、300℃以上の温度で熱処理を行う。これにより、ソースドレイン領域21の上部に金属シリサイドソースドレイン22を形成する。シリコン電極16aはハードマスク17aに覆われているため、金属ニッケルとは反応しない。次に、未反応の金属ニッケルを硫酸と過酸化水素水の混合液で除去し、さらに結晶相制御のための熱処理を行う。   Next, after depositing metallic nickel (not shown) on the semiconductor substrate 11, heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. or higher. As a result, the metal silicide source / drain 22 is formed on the source / drain region 21. Since the silicon electrode 16a is covered with the hard mask 17a, it does not react with metallic nickel. Next, unreacted metallic nickel is removed with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, and a heat treatment for controlling the crystal phase is performed.

次に、図3(a)に示すように、シリコン酸化膜からなる層間膜23をハードマスク17aが十分に覆われるまで堆積する。次に、層間膜23を、化学的機械研磨(CMP)法を用いて平坦化しながらハードマスク17aに達しないように研磨した後、ドライエッチングにより層間膜23とハードマスク17aとをエッチバック除去し、シリコン電極16aを露出させる。   Next, as shown in FIG. 3A, an interlayer film 23 made of a silicon oxide film is deposited until the hard mask 17a is sufficiently covered. Next, the interlayer film 23 is polished using a chemical mechanical polishing (CMP) method so as not to reach the hard mask 17a, and then the interlayer film 23 and the hard mask 17a are etched back and removed by dry etching. The silicon electrode 16a is exposed.

次に、図3(b)に示すように半導体基板11上に金属ニッケルを堆積し、次に300℃以上の温度で熱処理を行う。これによりシリコン電極16aがシリサイド化されて、フルシリサイドゲート電極24となる。次に、未反応の金属ニッケルを硫酸と過酸化水素水の混合液で除去し、さらに結晶相制御のための熱処理を行う。   Next, as shown in FIG. 3B, metallic nickel is deposited on the semiconductor substrate 11, and then heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. or higher. As a result, the silicon electrode 16 a is silicided to form a full silicide gate electrode 24. Next, unreacted metallic nickel is removed with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, and a heat treatment for controlling the crystal phase is performed.

本実施形態は、ゲート絶縁膜形成膜15をシリコンの組成が高い第1の高誘電体膜31とシリコンの組成が低い第2の高誘電体膜32とを積層して形成した後、ゲート絶縁膜形成膜15を窒化している。ハフニウムシリケート等のシリコンを含む金属酸化物からなる絶縁膜を、窒化する場合には、シリコンの組成が低い方が窒化されやすい。   In the present embodiment, the gate insulating film forming film 15 is formed by laminating the first high dielectric film 31 having a high silicon composition and the second high dielectric film 32 having a low silicon composition, and then gate insulating. The film forming film 15 is nitrided. When nitriding an insulating film made of a metal oxide containing silicon such as hafnium silicate, the lower the silicon composition, the easier it is to nitride.

図4はシリコンの組成が異なるハフニウムシリケートをアンモニア熱窒化した場合における、得られた窒化ハフニウムシリケートの窒素の組成を示している。図4に示すように、元のハフニウムシリケートのハフニウムの組成が高い場合ほど、得られた窒化ハフニウムシリケートの窒素の組成が高くなっている。つまり、ハフニウム組成が高くシリコンの組成が低いハフニウムシリケートほど窒化されやすく、窒素の組成が高い窒化ハフニウムシリケートとなる。これは、アンモニア熱窒化の場合も、プラズマ励起した窒素により窒化する場合も同じである。   FIG. 4 shows the nitrogen composition of the obtained hafnium silicate nitride obtained when ammonia-nitrided hafnium silicates having different silicon compositions. As shown in FIG. 4, the higher the hafnium composition of the original hafnium silicate, the higher the nitrogen composition of the obtained hafnium silicate. That is, a hafnium silicate having a higher hafnium composition and a lower silicon composition is more easily nitrided, resulting in a hafnium silicate having a higher nitrogen composition. This is the same both in the case of ammonia thermal nitriding and in the case of nitriding with plasma-excited nitrogen.

従って、ハフニウムの組成が高くシリコンの組成が低い第2の高誘電体膜32は窒化されやすく、ハフニウムの組成が低くシリコンの組成が高い第1の高誘電体膜31は窒化されにくい。このため、本実施形態の半導体装置のゲート絶縁膜は、ゲート電極側においては、ゲート絶縁膜の結晶化を防止する10原子%以上の窒素濃度を達成しつつ、基板側への窒素の拡散を抑えることが可能となる。   Therefore, the second high dielectric film 32 having a high hafnium composition and a low silicon composition is easily nitrided, and the first high dielectric film 31 having a low hafnium composition and a high silicon composition is not easily nitrided. For this reason, the gate insulating film of the semiconductor device of this embodiment achieves a nitrogen concentration of 10 atomic% or more that prevents crystallization of the gate insulating film on the gate electrode side, while diffusing nitrogen to the substrate side. It becomes possible to suppress.

また、本実施形態においては、窒化をアンモニア熱窒化ではなく、窒素プラズマを用いたプラズマ窒化により行っている。プラズマ窒化は、アンモニア熱窒化と比べて低温の温度条件で窒化を行うことができる。このため、基板側への窒素の拡散をアンモニア熱窒化を用いた場合よりも抑えることができる。   In the present embodiment, nitriding is performed by plasma nitridation using nitrogen plasma instead of ammonia thermal nitridation. In plasma nitriding, nitriding can be performed under a temperature condition lower than that of ammonia thermal nitriding. For this reason, the diffusion of nitrogen to the substrate side can be suppressed as compared with the case where ammonia thermal nitriding is used.

図5は、ハフニウムシリケート膜に対してアンモニア窒化又はプラズマ窒化を行うことにより形成した窒化ハフニウムシリケート膜について、窒素の深さ方向のプロファイルを二次イオン質量分析(SIMS)により測定した結果を示している。シリコン基板の表面に形成した下地膜厚の上に、厚さが5nmでハフニウム組成が50%のハフニウムシリケート膜を形成した後、アンモニア雰囲気において800℃の温度で1分間の熱処理、あるいは400℃の温度で80秒間のプラズマ窒化処理を行い窒化ハフニウムシリケート膜を形成した。図5に示すようにアンモニア窒化の場合には、窒素濃度が表面側からなだらかに変化している。一方、プラズマ窒化の場合には、表面付近の窒素濃度は、アンモニア熱窒化を行った場合とほとんど変わらないが、基板側に向かって窒素濃度が大きく低下しており、表面側の窒素濃度を高くしつつ、基板側への窒素の拡散が抑えられていることが明らかである。   FIG. 5 shows the result of measuring the profile in the depth direction of nitrogen by secondary ion mass spectrometry (SIMS) for a hafnium silicate film formed by performing ammonia nitridation or plasma nitridation on a hafnium silicate film. Yes. After forming a hafnium silicate film having a thickness of 5 nm and a hafnium composition of 50% on the base film formed on the surface of the silicon substrate, heat treatment at 800 ° C. for 1 minute in an ammonia atmosphere, or 400 ° C. Plasma nitriding treatment was performed at a temperature for 80 seconds to form a hafnium nitride silicate film. As shown in FIG. 5, in the case of ammonia nitriding, the nitrogen concentration changes gently from the surface side. On the other hand, in the case of plasma nitriding, the nitrogen concentration in the vicinity of the surface is almost the same as in the case of performing ammonia thermal nitriding, but the nitrogen concentration is greatly decreased toward the substrate side, and the nitrogen concentration on the surface side is increased. However, it is clear that the diffusion of nitrogen to the substrate side is suppressed.

一方、プラズマ窒化は、アンモニア熱窒化の場合よりも窒素の導入量が低くなる傾向がある。図6は厚さが3nmのハフニウムシリケート膜を窒化した際の処理温度と、得られた窒化膜の窒素の組成との関係を示している。図6に示すように通常行われている、700℃〜800℃で1分間のアンモニア熱窒化を行った場合と比べて、400℃で40秒のプラズマ窒化処理を行った場合には、窒素の導入量が不足している。しかし、プラズマ窒化の場合には処理温度が400℃と低いため、処理時間を長くすることが可能である。例えば、120秒の処理を行った場合には、窒素の組成が約10原子%となり、ゲート絶縁膜の結晶化の防止に十分である。   On the other hand, in plasma nitriding, the amount of nitrogen introduced tends to be lower than in the case of ammonia thermal nitriding. FIG. 6 shows the relationship between the processing temperature when nitriding a hafnium silicate film having a thickness of 3 nm and the nitrogen composition of the obtained nitride film. As shown in FIG. 6, when the plasma nitriding treatment is performed at 400 ° C. for 40 seconds, compared with the case where the ammonia thermal nitriding is performed at 700 ° C. to 800 ° C. for 1 minute, The amount introduced is insufficient. However, in the case of plasma nitriding, since the processing temperature is as low as 400 ° C., the processing time can be extended. For example, when the treatment for 120 seconds is performed, the composition of nitrogen is about 10 atomic%, which is sufficient for preventing the gate insulating film from being crystallized.

図7はアンモニア熱窒化により窒化ハフニウムシリケート膜からなるゲート絶縁膜を形成したMOSFETと、プラズマ窒化により窒化ハフニウムシリケート膜からなるゲート絶縁膜を形成したMOSFETについて、ゲート絶縁膜のシリコン酸化膜換算膜厚とリーク電流密度との関係を示している。シリコン酸化膜換算膜厚は、ゲート絶縁膜中に導入された窒素の量が高くなるほど薄くなる。従って、図7においてアンモニア熱窒化の場合には、シリコン酸化膜換算膜厚が薄いほど熱処理温度が高いことを示しており、プラズマ窒化の場合には、シリコン酸化膜換算膜厚が薄いほど処理時間が長いことを示している。なお、図7において比較を単純化するために、物理的な膜厚が3nmでハフニウム組成が50%のハフニウムシリケート膜をそれぞれの方法により窒化した窒化ハフニウムシリケート膜をゲート絶縁膜としている。   FIG. 7 shows a silicon oxide equivalent film thickness of a gate insulating film for a MOSFET in which a gate insulating film made of a hafnium nitride nitride film is formed by ammonia thermal nitriding and a MOSFET in which a gate insulating film made of a hafnium silicate nitride film is formed by plasma nitriding. And the leakage current density. The equivalent silicon oxide film thickness decreases as the amount of nitrogen introduced into the gate insulating film increases. Accordingly, in FIG. 7, in the case of ammonia thermal nitriding, the heat treatment temperature is higher as the silicon oxide film equivalent film thickness is smaller. In the case of plasma nitriding, the processing time is shorter as the silicon oxide film equivalent film thickness is smaller. Indicates that it is long. In order to simplify the comparison in FIG. 7, a hafnium silicate film obtained by nitriding a hafnium silicate film having a physical film thickness of 3 nm and a hafnium composition of 50% by each method is used as a gate insulating film.

アンモニア熱窒化によりゲート絶縁膜を形成した場合には、処理温度が高くなり窒素導入量が増えてシリコン酸化膜換算膜厚が薄くなるに従い、リーク電流密度が上昇している。これは以下のような理由によると考えられる。金属シリケート膜を高温でアンモニアのような還元性のガスに曝すと、金属シリケート膜は還元されて酸素を失う。また、MOCVD法により形成した膜のような水素及び有機物等の炭素を不純物として含む膜の場合には、不純物が還元されて金属シリケート膜中に欠陥が生成される。欠陥サイトは酸素等によって終端されない場合、未結合手を通じたキャリアの伝導が生じるため、ゲート絶縁膜中にリーク電流が流れる原因となる。   When the gate insulating film is formed by ammonia thermal nitridation, the leakage current density increases as the processing temperature increases, the amount of nitrogen introduced increases, and the equivalent silicon oxide film thickness decreases. This is considered due to the following reasons. When the metal silicate film is exposed to a reducing gas such as ammonia at a high temperature, the metal silicate film is reduced and loses oxygen. In the case of a film containing hydrogen and carbon such as an organic substance as impurities, such as a film formed by MOCVD, the impurities are reduced and defects are generated in the metal silicate film. When the defect site is not terminated by oxygen or the like, carrier conduction through dangling bonds occurs, which causes a leakage current to flow in the gate insulating film.

一方、プラズマ窒化の場合には、処理時間を長くしてシリコン酸化膜換算膜厚が薄くなるに従い、リーク電流密度が低くなっている。このことは、プラズマ窒化の場合には、処理時間を長くしても、ゲート絶縁膜にダメージを与えないことを示している。   On the other hand, in the case of plasma nitriding, the leakage current density is lowered as the processing time is increased and the equivalent silicon oxide film thickness is reduced. This indicates that in the case of plasma nitriding, the gate insulating film is not damaged even if the processing time is increased.

図7ではゲート電極をポリシリコンゲートとした場合も示している。この場合には、ゲート絶縁膜とゲート電極との界面において窒化ハフニウムシリケート膜よりも比誘電率が低いシリコン酸化膜が形成されるため、フルシリサイドゲート電極の場合よりもシリコン酸化膜換算膜厚が厚くなっている。   FIG. 7 also shows the case where the gate electrode is a polysilicon gate. In this case, a silicon oxide film having a relative dielectric constant lower than that of the hafnium nitride silicate film is formed at the interface between the gate insulating film and the gate electrode. It is thick.

図8はシリコン基板とゲート絶縁膜との断面を透過型電子顕微鏡により観察した一例を示している。図8に示すようにゲート絶縁膜下地膜14aの厚さは、プラズマ窒化によりゲート絶縁膜を形成した場合には、アンモニア熱窒化によりゲート絶縁膜を形成した場合よりも薄くなっている。これは、アンモニア熱窒化の場合には、拡散によりシリコン基板に到達した窒素によりシリコン基板が窒化されたためであると考えられる。このことからも、プラズマ窒化の場合には、基板への窒素の拡散を抑えることができることを示している。   FIG. 8 shows an example in which cross sections of the silicon substrate and the gate insulating film are observed with a transmission electron microscope. As shown in FIG. 8, the thickness of the gate insulating film base film 14a is thinner when the gate insulating film is formed by plasma nitriding than when the gate insulating film is formed by ammonia thermal nitriding. This is considered to be because, in the case of ammonia thermal nitriding, the silicon substrate was nitrided by nitrogen that reached the silicon substrate by diffusion. This also indicates that in the case of plasma nitriding, diffusion of nitrogen to the substrate can be suppressed.

以上説明したように、本実施形態の半導体装置及びその製造方法は、より多くの窒素を低温で導入することができ且つシリコン基板への窒素の拡散を抑えることができる。また高温において強い還元性雰囲気に曝されることがないので、金属酸化膜が還元されにくく、リーク電流が増加することがない。また金属酸化膜の窒化とフルシリサイド反応とを組み合わせることで、シリコン酸化膜換算膜厚をより薄くできるので、物理的な膜厚を厚くでき、よりリーク電流を低減することができる。   As described above, the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment can introduce more nitrogen at a low temperature and can suppress the diffusion of nitrogen into the silicon substrate. Further, since it is not exposed to a strong reducing atmosphere at a high temperature, the metal oxide film is not easily reduced, and the leakage current does not increase. Further, by combining the nitridation of the metal oxide film and the full silicide reaction, the equivalent film thickness of the silicon oxide film can be reduced, so that the physical film thickness can be increased and the leakage current can be further reduced.

なお、本実施形態においては、ゲート絶縁膜が2つの高誘電体膜からなる例を示したが、3層以上の高誘電体膜が積層されていてもよい。また、高誘電体膜をハフニウムシリケートを窒化して形成したが、ジルコニウム、チタン、タンタル、アルミニウム、ランタン及び希土類元素のうちの少なくとも1つの硅化物に窒素を導入してもよい。   In the present embodiment, an example in which the gate insulating film is composed of two high dielectric films is shown, but three or more high dielectric films may be laminated. Further, although the high dielectric film is formed by nitriding hafnium silicate, nitrogen may be introduced into at least one nitride of zirconium, titanium, tantalum, aluminum, lanthanum, and rare earth elements.

本発明に係る半導体装置及びその製造方法によれば、シリコン酸化膜換算膜厚が薄く且つリーク電流密度等の電気的特性に優れたMOS型半導体装置を実現でき、高誘電体材料からなるゲート絶縁膜と、金属シリサイド膜からなるゲート電極とを有する半導体装置とその製造方法等として有用である。   According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention, it is possible to realize a MOS type semiconductor device having a thin silicon oxide equivalent film thickness and excellent electrical characteristics such as leakage current density, and gate insulation made of a high dielectric material. This is useful as a semiconductor device having a film and a gate electrode made of a metal silicide film, and a method for manufacturing the same.

本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention to process order. 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention to process order. 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法においてゲート絶縁膜の窒素組成とハフニウム組成との相関を示すグラフである。5 is a graph showing a correlation between a nitrogen composition and a hafnium composition of a gate insulating film in a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. プラズマ窒化により形成した窒化ハフニウムシリケート膜と、アンモニア窒化により形成した窒化ハフニウムシリケート膜との深さ方向の窒素プロファイルを比較して示すグラフである。4 is a graph showing a comparison of depth-wise nitrogen profiles of a hafnium nitride silicate film formed by plasma nitriding and a hafnium silicate film formed by ammonia nitriding. 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法において、プラズマ窒化を用いた場合に窒素組成を向上させる方法を説明するグラフである。6 is a graph illustrating a method for improving the nitrogen composition when plasma nitriding is used in the method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る半導体装置におけるゲート絶縁膜のシリコン酸化膜換算膜厚とリーク電流密度との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the silicon oxide film equivalent film thickness of a gate insulating film, and a leakage current density in the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る半導体装置のゲート絶縁膜下地膜の厚さと、従来のアンモニア熱窒化法により形成した半導体装置のゲート絶縁膜下地膜の厚さとを比較して示す電子顕微鏡写真である。4 is an electron micrograph showing a comparison between the thickness of a gate insulating film base film of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention and the thickness of a gate insulating film base film of a semiconductor device formed by a conventional ammonia thermal nitriding method. .

符号の説明Explanation of symbols

11 半導体基板
12 素子分離膜
13 素子形成領域
14 下地膜
14a ゲート絶縁膜下地膜
15 ゲート絶縁膜形成膜
15a ゲート絶縁膜
16 シリコン電極形成膜
16a シリコン電極
17 ハードマスク形成膜
17a ハードマスク
18 レジストマスク
19 サイドウォール
20 エクステンション領域
21 ソースドレイン領域
22 金属シリサイドソースドレイン
23 層間膜
24 フルシリサイドゲート電極
31 第1の高誘電体膜
32 第2の高誘電体膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Semiconductor substrate 12 Element isolation film 13 Element formation area 14 Base film 14a Gate insulation film base film 15 Gate insulation film formation film 15a Gate insulation film 16 Silicon electrode formation film 16a Silicon electrode 17 Hard mask formation film 17a Hard mask 18 Resist mask 19 Sidewall 20 Extension region 21 Source / drain region 22 Metal silicide source / drain 23 Interlayer film 24 Full silicide gate electrode 31 First high dielectric film 32 Second high dielectric film

Claims (12)

半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成され、少なくとも一層が窒素を含み、誘電率が互いに異なる複数の高誘電体膜が積層されてなるゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されたフルシリサイドゲート電極とを備え、
前記複数の高誘電体膜のうち前記ゲート電極側の高誘電体膜は、前記基板側の高誘電体膜と比べて窒素の組成が高いことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A gate insulating film formed on the semiconductor substrate, wherein at least one layer contains nitrogen and a plurality of high dielectric films having different dielectric constants are laminated;
A full silicide gate electrode formed on the gate insulating film,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the high dielectric film on the gate electrode side of the plurality of high dielectric films has a higher nitrogen composition than the high dielectric film on the substrate side.
前記複数の高誘電体膜のうち前記ゲート電極側の高誘電体膜は、前記基板側の高誘電体膜と比べて誘電率が高いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a high dielectric film on the gate electrode side among the plurality of high dielectric films has a higher dielectric constant than a high dielectric film on the substrate side. 前記複数の高誘電体膜のうちの最もゲート電極側の高誘電体膜は、窒素を10原子パーセント以上含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the high-dielectric film closest to the gate electrode among the plurality of high-dielectric films contains 10 atomic percent or more of nitrogen. 前記フルシリサイドゲート電極は、チタン、コバルト、ニッケル、白金、イットリビウム及び遷移金属のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the full silicide gate electrode includes at least one of titanium, cobalt, nickel, platinum, yttrium, and a transition metal. 5. 前記各高誘電体膜は、ハフニウム、ジルコニウム、チタン、タンタル、アルミニウム、ランタン及び希土類元素のうちの少なくとも1つと、シリコン及び窒素とを含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。   5. Each of the high dielectric films includes at least one of hafnium, zirconium, titanium, tantalum, aluminum, lanthanum, and rare earth elements, and silicon and nitrogen. A semiconductor device according to 1. 前記複数の高誘電体膜のうち前記ゲート電極側の高誘電体膜は、前記基板側の高誘電体膜と比べてシリコンの組成が低いことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the high dielectric film on the gate electrode side among the plurality of high dielectric films has a lower silicon composition than the high dielectric film on the substrate side. 半導体基板の上に、少なくとも一層が窒素を含み、誘電率が互いに異なる複数の高誘電体膜を順次積層することにより、ゲート絶縁膜を形成する工程(a)と、
前記ゲート絶縁膜の上に、フルシリサイドゲート電極を形成する工程(b)とを備え、
前記工程(a)において、前記複数の高誘電体膜のうち前記ゲート電極側の高誘電体膜の窒素の組成は、前記基板側の高誘電体膜の窒素の組成よりも高くすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step (a) of forming a gate insulating film by sequentially laminating a plurality of high dielectric films having at least one layer containing nitrogen and having different dielectric constants on a semiconductor substrate;
And (b) forming a full silicide gate electrode on the gate insulating film,
In the step (a), the nitrogen composition of the high dielectric film on the gate electrode side among the plurality of high dielectric films is higher than the nitrogen composition of the high dielectric film on the substrate side. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記工程(a)は、
前記半導体基板の上にシリコンの組成が互いに異なる複数の金属シリケート膜を順次堆積する工程(a1)と、
前記複数の金属シリケート膜のうち前記ゲート電極側の金属シリケート膜に、前記半導体基板側の金属シリケート膜よりも濃度が高くなるように窒素を導入する工程(a2)とを含み、
前記工程(a1)において、前記複数の金属シリケート膜のうち前記ゲート電極側の金属シリケート膜のシリコンの組成は、前記基板側の金属シリケート膜のシリコンの組成よりも低くすることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
The step (a)
Sequentially depositing a plurality of metal silicate films having different silicon compositions on the semiconductor substrate (a1);
A step (a2) of introducing nitrogen into the metal silicate film on the gate electrode side among the plurality of metal silicate films so as to have a higher concentration than the metal silicate film on the semiconductor substrate side,
The silicon composition of the metal silicate film on the gate electrode side among the plurality of metal silicate films in the step (a1) is lower than the silicon composition of the metal silicate film on the substrate side. Item 8. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 7.
前記工程(a2)において、前記窒素の導入は、プラズマ又は紫外光により励起した窒化種を用いて行う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。   9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein in the step (a2), the introduction of nitrogen is performed using a nitriding species excited by plasma or ultraviolet light. 前記工程(a2)において、前記窒素の導入は、400℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein in the step (a2), the introduction of nitrogen is performed at a temperature of 400 ° C. or lower. 前記工程(a2)において、前記窒素の導入は、水素を含む雰囲気において行うことを特徴とする請求項9又は10に記載の半導体装置の製造方法。   11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein in the step (a2), the introduction of nitrogen is performed in an atmosphere containing hydrogen. 前記工程(a)において、前記各高誘電体膜は、化学気相堆積法、原子層堆積法又は物理的堆積法を用いて形成することを特徴とする請求項7から11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
12. The method according to claim 7, wherein in the step (a), each of the high dielectric films is formed by using a chemical vapor deposition method, an atomic layer deposition method, or a physical deposition method. The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-3.
JP2006250550A 2006-09-15 2006-09-15 Semiconductor device and manufacturing method therefor Pending JP2008072001A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006250550A JP2008072001A (en) 2006-09-15 2006-09-15 Semiconductor device and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006250550A JP2008072001A (en) 2006-09-15 2006-09-15 Semiconductor device and manufacturing method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008072001A true JP2008072001A (en) 2008-03-27

Family

ID=39293323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006250550A Pending JP2008072001A (en) 2006-09-15 2006-09-15 Semiconductor device and manufacturing method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008072001A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010140278A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-09 パナソニック株式会社 Semiconductor device and process for manufacture thereof
US8071447B2 (en) 2009-02-12 2011-12-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device manufacturing method
JP2012522379A (en) * 2009-03-26 2012-09-20 東京エレクトロン株式会社 Method of forming a high dielectric constant gate stack having reduced equivalent oxide thickness
US8471359B2 (en) 2009-02-16 2013-06-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8071447B2 (en) 2009-02-12 2011-12-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device manufacturing method
US8435858B2 (en) 2009-02-12 2013-05-07 Kabshiki Kaisha Toshiba Semiconductor device manufacturing method
US8471359B2 (en) 2009-02-16 2013-06-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
US8796087B2 (en) 2009-02-16 2014-08-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of fabricating a semiconductor device
JP2012522379A (en) * 2009-03-26 2012-09-20 東京エレクトロン株式会社 Method of forming a high dielectric constant gate stack having reduced equivalent oxide thickness
WO2010140278A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-09 パナソニック株式会社 Semiconductor device and process for manufacture thereof
JP2010283040A (en) * 2009-06-02 2010-12-16 Panasonic Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4598639B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP4791332B2 (en) Semiconductor structure including double metal gate and manufacturing method thereof (self-alignment integration of double metal gate)
JP5401244B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
TWI604562B (en) Method of selective nitridation
US6953727B2 (en) Manufacture method of semiconductor device with gate insulating films of different thickness
US20080050870A1 (en) Method for fabricating semiconductor device
JP2007184584A (en) Metal gate electrode and high-performance circuit having polygate electrode
US7514376B2 (en) Manufacture of semiconductor device having nitridized insulating film
JP2006086511A (en) Semiconductor device
JP2008244059A (en) Manufacturing method of semiconductor device
US7939396B2 (en) Base oxide engineering for high-K gate stacks
JP2012044013A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP4489368B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US20090294877A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2005079310A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP5050351B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP3399413B2 (en) Oxynitride film and method for forming the same
JP2008072001A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2009252895A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2004107451A1 (en) Semiconductor device fitted with mis type field-effect transistor, process for producing the same and method of forming metal oxide film
JP2005158998A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2008243994A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR101858524B1 (en) Manufacturing method for semiconductor device
JP2006114747A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2008205065A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor