JP2010021365A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数種類のMOSFETを含む半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a plurality of types of MOSFETs.
現在、半導体装置の高機能化により、異なる機能を果たす複数の種類のトランジスタが1つの集積回路(IC)チップに集積されている。一般的な集積回路においては、極めて多くの金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)が用いられており、これらのMOSFETは所望される機能に応じて、異なる閾値電圧(Vth)を有するように設計されている。例えば、主として演算機能を果たすコア部のMOSFET(以下、コアトランジスタ)は、例えば1.0−1.5Vといった低い電源電圧で動作し、Vthも低く設計されている。また、外部との情報の入/出力(I/O)や電源管理などの機能を果たす周辺回路部のトランジスタ(以下、I/Oトランジスタ)は、例えば、1.8V−3.3Vといった比較的高い電源電圧で動作し、Vthも比較的高く設計されている。さらには、メモリ部のトランジスタが異なるVthを有することや、コアトランジスタ及びI/Oトランジスタ等のグループの各々の中で、異なるVthを有するMOSFETが使用されることもある。 Currently, with the enhancement of functions of semiconductor devices, a plurality of types of transistors having different functions are integrated on one integrated circuit (IC) chip. In general integrated circuits, a very large number of metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFETs) are used, and these MOSFETs have different threshold voltages (Vth) depending on the desired function. Designed to. For example, a MOSFET (hereinafter referred to as a core transistor) in a core portion that mainly performs an arithmetic function operates with a low power supply voltage such as 1.0 to 1.5 V and is designed to have a low Vth. In addition, a transistor (hereinafter referred to as an I / O transistor) in a peripheral circuit section that performs functions such as external input / output (I / O) and power management is relatively low, for example, 1.8V-3.3V. It operates with a high power supply voltage and is designed to have a relatively high Vth. Furthermore, the transistors in the memory portion may have different Vths, or MOSFETs having different Vths may be used in each group of core transistors and I / O transistors.
これらのMOSFETがそれぞれの所望機能を果たすには、それぞれのVthを適切に制御することが極めて重要である。所望のVthを得ることは、一般的に、ゲート絶縁膜の材料及び厚さ、ゲート電極材料の仕事関数、並びにチャネル領域の不純物濃度という、大きく分類して3つの要素を適切に組み合わせることで行われている。 In order for these MOSFETs to perform their respective desired functions, it is extremely important to appropriately control their respective Vth. In general, obtaining a desired Vth is achieved by appropriately combining three major elements of the material and thickness of the gate insulating film, the work function of the gate electrode material, and the impurity concentration of the channel region. It has been broken.
近年、MOSFETの微細化及び低Vth化が進められるにつれ、それに伴うリーク電流の増大を抑制するために、ゲート絶縁膜に高誘電率(high−k)誘電体を用いることが検討されている。中でも、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート又は窒素添加ハフニウムシリケートといったハフニウム系酸化物、及びその他のイオン結晶性金属酸化物の適用が注目されている。しかしながら、ハフニウム系酸化物などイオン結晶性金属酸化物のゲート絶縁膜と、一般的なポリシリコンのゲート電極とを組み合わせると、その界面でフェルミレベルピニングと呼ばれる現象が発生することが知られている。フェルミレベルピニングは、N型MOSFET及びP型MOSFETの双方において、Vthを深い側(絶対値が大きい側)にシフトさせる。 In recent years, as the miniaturization of MOSFETs and the lowering of Vth are promoted, it has been studied to use a high dielectric constant (high-k) dielectric for the gate insulating film in order to suppress an increase in leakage current associated therewith. In particular, the application of hafnium-based oxides such as hafnium oxide, hafnium silicate, or nitrogen-added hafnium silicate, and other ion crystalline metal oxides has attracted attention. However, it is known that when a gate insulating film of an ion crystalline metal oxide such as hafnium-based oxide and a general polysilicon gate electrode are combined, a phenomenon called Fermi level pinning occurs at the interface. . Fermi level pinning shifts Vth to the deep side (the side with the larger absolute value) in both the N-type MOSFET and the P-type MOSFET.
このような、ゲート絶縁膜がハフニウム系酸化物を含み、且つゲート電極がポリシリコンを含むMOSFETにおいて、フェルミレベルピニングによる影響を有するVthを調整するためには、上記の3つの要素のうち、チャネル領域の不純物濃度を調整することが考えられる。フェルミレベルピニングによるシフトを打ち消すようにVthを浅い側に調整するためには、チャネル領域へのイオン注入のドーズ量を低減し、チャネル領域の不純物(ただし、隣接するソース/ドレイン領域の導電型と逆の導電型の不純物)濃度を低くすることになる。そうすることは、一面において、MOSFETのオフ状態でのリーク電流に相当するスタンドバイ電流Ioffや、Vthのバラつきを抑制することができるという効果を奏する。 In such a MOSFET in which the gate insulating film includes a hafnium-based oxide and the gate electrode includes polysilicon, in order to adjust Vth having an influence due to Fermi level pinning, the channel among the above three elements is selected. It is conceivable to adjust the impurity concentration of the region. In order to adjust the Vth to a shallow side so as to cancel the shift due to Fermi level pinning, the dose of ion implantation into the channel region is reduced, and the impurity in the channel region (however, the conductivity type of the adjacent source / drain region) The impurity (converse conductivity type) concentration is lowered. Doing so has the effect of suppressing variations in the standby current I off corresponding to the leakage current in the off state of the MOSFET and the Vth.
また、ハフニウム系酸化物を含むゲート絶縁膜を有するMOSFETのVth制御に関連し、ハフニウム系酸化物中の一部の元素の含有量を調整することにより、フェルミレベルピニングによる影響を抑制あるいは制御することが提案されている(特許文献1及び2参照)。それにより、例えば、フェルミレベルピニングによるVthシフトが大きいことが知られているP型MOSFETにおいてVthシフト量が低減される。
しかしながら、従来のチャネル領域の不純物濃度の調整、又はハフニウム系酸化物中の元素含有量の調整によるVth制御技術は、所望のVthが異なる複数種類のMOSFETを有する半導体装置において問題を生じさせる。 However, the conventional Vth control technique by adjusting the impurity concentration of the channel region or adjusting the element content in the hafnium-based oxide causes a problem in a semiconductor device having a plurality of types of MOSFETs having different desired Vths.
具体的には、フェルミレベルピニングにより深い側にVthがシフトされるMOSFETにおいてチャネル領域の不純物濃度を低減することは、上述のように、Vthのバラつきやスタンドバイ電流Ioffを抑制するという効果を奏する。しかしながら、例えば、I/Oトランジスタは、その所望Vthが高く、コアトランジスタの2−4倍程度のゲート酸化膜(例えば、SiO2)厚さが要求される。このような酸化膜上にハフニウム系酸化物が堆積されると、チャネル領域へのイオン注入のドーズ量をゼロとしてチャネル領域の不純物濃度を低減したとしても、所望のVthに設定することが不可能となることがある。すなわち、I/Oトランジスタの存在により、それ以外のトランジスタに対しても、フェルミレベルピニングによる効果を引き出すこと、又はハフニウム系酸化物を使用すること自体が不可能となる。 Specifically, reducing the impurity concentration of the channel region in the MOSFET Vth deep side by Fermi level pinning is shifted, as described above, the effect of suppressing variation or standby current I off of Vth Play. However, for example, an I / O transistor has a high desired Vth and requires a gate oxide film (eg, SiO 2 ) thickness that is about 2-4 times that of the core transistor. If hafnium-based oxide is deposited on such an oxide film, it is impossible to set the desired Vth even if the impurity concentration in the channel region is reduced by reducing the dose of ion implantation into the channel region. It may become. That is, the presence of the I / O transistor makes it impossible to bring out the effect of Fermi level pinning or to use a hafnium-based oxide for other transistors.
また、所望のVthが異なる複数の種類のMOSFETのそれぞれについて、例えばハフニウム系酸化物の有無、厚さ及び/又は元素含有量などのパラメータを調整することは、複数回のhigh−kゲート絶縁膜の堆積又はそれへのイオン注入を必要とし、非効率的であり且つゲート絶縁膜の信頼性を低下させる。 Further, for each of a plurality of types of MOSFETs having different desired Vths, for example, adjusting parameters such as the presence / absence of a hafnium-based oxide, thickness, and / or element content can be performed multiple times. Deposition or ion implantation into it, which is inefficient and reduces the reliability of the gate insulating film.
本実施形態の一観点によれば、半導体装置の製造方法が提供される。この方法は、半導体基板上の複数種類のMOSFETを形成する領域に二酸化シリコンを含む第1ゲート絶縁膜と、金属酸化物を含む第2ゲート絶縁膜を形成する工程と、第1及び第2ゲート絶縁膜上にポリシリコンを含むゲート電極を形成する工程とを有する。この方法は更に、ゲート電極形成後、複数種類のMOSFETのうち、1種類以上のMOSFETの温度を、他の種類のMOSFETの温度と異ならせるように熱処理する工程を有する。 According to one aspect of the present embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device is provided. In this method, a step of forming a first gate insulating film containing silicon dioxide and a second gate insulating film containing a metal oxide in a region where a plurality of types of MOSFETs are to be formed on a semiconductor substrate, and first and second gates Forming a gate electrode containing polysilicon over the insulating film. This method further includes a step of heat-treating the temperature of one or more types of MOSFETs among the plurality of types of MOSFETs after the formation of the gate electrode so as to be different from the temperature of other types of MOSFETs.
本発明によれば、所望Vthが異なる複数種類のMOSFETに対して、共通のhigh−kゲート絶縁膜を使用してMOSFETの性能を向上させながら、MOSFETの種類に応じてVthを選択的に制御することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, for a plurality of types of MOSFETs having different desired Vths, a common high-k gate insulating film is used to improve the performance of the MOSFETs while selectively controlling the Vth according to the type of the MOSFETs. It is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can be used.
以下、添付の図面を参照しながら実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.
先ず、図1乃至図3を参照して、実施形態に使用される熱処理によるVth制御法について説明する。 First, the Vth control method by heat treatment used in the embodiment will be described with reference to FIGS.
図1は、ゲート絶縁膜にハフニウム系酸化物を有し、且つゲート電極にポリシリコンを有する典型的なMOSFET1を概略的に示している。MOSFET1は、シリコンから成る半導体基板2、ゲート電極構造3、及びソース/ドレイン領域4を有している。また、ゲート電極構造3の下の半導体基板2内には、ソース/ドレイン領域4によって挟まれたチャネル領域5が画成されている。ゲート電極構造3は、半導体基板2上に順次形成された例えばSiO2から成る第1ゲート絶縁膜11、ハフニウム系酸化物などのイオン結晶性金属酸化物から成る第2ゲート絶縁膜12、及びドープトポリシリコンから成るゲート電極13と、これらの側面に形成されたサイドウォール14とを有している。当業者に認識されるように、ソース/ドレイン領域4は側壁スペーサ14を用いて自己整合的に形成されている。なお、図示されたソース/ドレイン領域4は模式的なものであり、例えば、側壁スペーサ14の形成に先立って当業者に周知のLDD領域が形成されていてもよい。
FIG. 1 schematically shows a
ここでは、第2ゲート絶縁膜12として、Hf/(Hf+Si)比=6−11%のHfxSiyO膜を化学的気相成長(CVD)法によって0.3−1.5nmの厚さに堆積する。堆積条件は、以下に限定されないが、600℃の温度及び5torrの圧力とする。このMOSFET1のVthは、P型MOSFET又はN型MOSFETの何れにおいても、フェルミレベルピニングによって深い側にシフトされている。
Here, as the second gate
図2を参照するに、図1に示されたMOSFETに異なる温度の熱処理を施したときのVthが示されている。より具体的には、図2(a)は、同一条件で製造されたI/Oトランジスタ用のN型MOSFETに、1000℃及び1015℃の熱処理を施したときのVthを示している。また、図2(b)は、同一条件で製造されたI/Oトランジスタ用のP型MOSFETに、図2(a)と同様の熱処理を施したときのVthを示している。図2の(a)及び(b)のそれぞれにおいて、1015℃の熱処理は1000℃の熱処理より、Vthを浅い側に一層大きくシフトさせることが分かる。この熱処理によるVthシフト量の、1000℃と1015℃との間の15℃の温度差による相違は、N型MOSFETで20−30mV程度、P型MOSFETで40−60mV程度であった。 Referring to FIG. 2, Vth is shown when the MOSFET shown in FIG. 1 is subjected to heat treatment at different temperatures. More specifically, FIG. 2A shows Vth when N-type MOSFETs for I / O transistors manufactured under the same conditions are subjected to heat treatment at 1000 ° C. and 1015 ° C. FIG. 2B shows Vth when a P-type MOSFET for an I / O transistor manufactured under the same conditions is subjected to the same heat treatment as in FIG. In each of FIGS. 2A and 2B, it can be seen that the heat treatment at 1015 ° C. shifts Vth to a shallower side than the heat treatment at 1000 ° C. The difference in the Vth shift amount due to this heat treatment due to the temperature difference of 15 ° C. between 1000 ° C. and 1015 ° C. was about 20-30 mV for the N-type MOSFET and about 40-60 mV for the P-type MOSFET.
さらに図3を参照するに、一般的な6T構成のCMOS型SRAMに異なる温度の熱処理を施したときの、(a)N型駆動トランジスタ、(b)N型トランスファトランジスタ、及び(c)P型負荷トランジスタのVthが示されている。図3(a)−(c)の横軸は試料番号#1−#4を表している。#1−#4の試料は互いに、第2ゲート絶縁膜すなわちHfxSiyO膜のHf/(Hf+Si)比及び熱処理温度の少なくとも一方で異なっており、それらの条件は表1に示す通りである。なお、熱処理によるVthシフト量は、HfxSiyO膜の膜厚が0.3−1.5nmの範囲内のうち0.5nm−1.0nmの範囲内で大きくなる結果が観測されており、これらの試料#1−#4のHfxSiyO膜の膜厚は0.5nmで共通とした。
図3から、SRAMを構成する(a)N型駆動トランジスタ、(b)N型トランスファトランジスタ、及び(c)P型負荷トランジスタの何れにおいても、1015℃の熱処理は1000℃の熱処理よりVthを浅い側にシフトさせていることが分かる。図3にはまた、#3及び#4の試料のVthは#1及び#2の試料のそれより概して深く、HfxSiyO膜のHf/(Hf+Si)比が高いとフェルミレベルピニングによる影響が大きいことが示されている。さらに、1000℃と1015℃との間でのVth差は、Hf/(Hf+Si)比に依存し、この比が高いほど増大することが分かる。図3においては、(b)の#3及び#4、(c)の#3及び#4に示されるように、1000℃と1015℃との間の15℃の温度差により、最大100mV程度のVth差が生じている。 From FIG. 3, in any of the (a) N-type drive transistor, (b) N-type transfer transistor, and (c) P-type load transistor constituting the SRAM, the heat treatment at 1015 ° C. is shallower than the heat treatment at 1000 ° C. It turns out that it is shifting to the side. FIG. 3 also shows that the Vth of the # 3 and # 4 samples is generally deeper than that of the # 1 and # 2 samples, and that the Hf / (Hf + Si) ratio of the Hf x Si y O film is high, which is affected by Fermi level pinning. Is shown to be large. Furthermore, it can be seen that the Vth difference between 1000 ° C. and 1015 ° C. depends on the Hf / (Hf + Si) ratio, and increases as this ratio increases. In FIG. 3, as shown in # 3 and # 4 of (b) and # 3 and # 4 of (c), a maximum of about 100 mV is caused by a temperature difference of 15 ° C. between 1000 ° C. and 1015 ° C. There is a difference in Vth.
これらの実験により、ゲート絶縁膜がハフニウム系酸化物を含み、且つゲート電極がポリシリコンから成るMOSFETにおいて、フェルミレベルピニングによって深い側にシフトされたVthは、熱処理によって逆に浅い側にシフトされることが見出された。また、15℃程度といった比較的小さい温度差により、熱処理によるVthシフト量は数十mVから100mV程度まで変化し得ることが見出された。このことは、このようなMOSFETにおいて、ゲート電極形成後に温度制御された熱処理を施すことにより、Vthを制御可能であることを意味している。 According to these experiments, in the MOSFET in which the gate insulating film contains hafnium-based oxide and the gate electrode is made of polysilicon, Vth shifted to the deep side by Fermi level pinning is shifted to the shallow side by heat treatment. It was found. It was also found that the Vth shift amount due to heat treatment can vary from several tens mV to about 100 mV due to a relatively small temperature difference such as about 15 ° C. This means that in such a MOSFET, Vth can be controlled by performing a temperature-controlled heat treatment after forming the gate electrode.
なお、これらの実験結果は一例であり、具体的なハフニウム系酸化物の種類及び厚さや、ゲートの長さ及び幅などの設計に応じて、5℃や30℃といった他の温度差で大きいVthシフト量の差が得られる結果や、より高い温度の熱処理の方が小さいVthシフト量をもたらす結果が観測されている。このような大きいVthシフト量を生じさせる温度、及び大きいVthシフト量の差を生じさせる温度差は、ゲート電極の形成後に熱処理及びVth測定を行うことで容易に決定することができる。 These experimental results are only examples, and Vth is large at other temperature differences such as 5 ° C. and 30 ° C. depending on the design of the specific type and thickness of the hafnium-based oxide and the length and width of the gate. It has been observed that a difference in shift amount is obtained and that a higher temperature heat treatment results in a smaller Vth shift amount. The temperature causing such a large Vth shift amount and the temperature difference causing the large Vth shift amount can be easily determined by performing heat treatment and Vth measurement after forming the gate electrode.
続いて、実施形態に係る半導体装置の製造方法を詳細に説明する。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment will be described in detail.
図4及び図5は、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を、主な工程における断面図によって示している。この半導体装置は、例えばコアトランジスタ、I/Oトランジスタ及びSRAM等の、n種類のMOSFET(Tr1、Tr2、・・・、Trn)を有する。これらn種類のMOSFETの少なくとも1つの種類は、他の種類のMOSFETと異なる所望Vthを有している。また、3つ以上の種類のMOSFETが、3つ以上の異なる所望Vthを有していてもよい。 4 and 5 show the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment with cross-sectional views in main steps. This semiconductor device has n types of MOSFETs (Tr1, Tr2,..., Trn) such as a core transistor, an I / O transistor, and an SRAM. At least one of these n types of MOSFETs has a desired Vth different from other types of MOSFETs. Three or more types of MOSFETs may have three or more different desired Vths.
先ず、図4(a)に示されるように、シリコンから成る半導体基板40に、素子分離のシャロートレンチアイソレーション(STI)41を形成する。STI41の形成方法は当業者に周知である。また、隣り合うSTI41間には、そこに形成されるMOSFETがN型MOSFET又はP型MOSFETの何れであるかに応じて、イオン注入とそれに続く拡散工程とによって、それぞれ、Pウェル又はNウェルが設けられていてもよい。さらに、必要に応じて、形成されるMOSFET(Tr1、Tr2、・・・、Trn)のそれぞれに対応した領域に、後に画成されるチャネル領域の不純物濃度を調整するためのチャネル注入を行ってもよい。
First, as shown in FIG. 4A, an element isolation shallow trench isolation (STI) 41 is formed on a
次に、図4(b)に示されるように、図4(a)で得られた構造上に二酸化シリコン(SiO2)膜42、及びハフニウム系酸化物を含むhigh−k誘電体膜43を堆積する。ここでは、high−k誘電体膜43はハフニウムシリケート(HfxSiyO)膜であるとして説明する。これらの膜42及び43はそれぞれ、後に、第1及び第2のゲート絶縁膜を形成するものである。SiO2膜42は、例えば1−7nmの厚さを有し、その厚さは形成されるMOSFETの種類及びそれに所望されるVthに応じて決定され得る。例えば、SiO2膜42の厚さは、コアトランジスタにおいて1−1.5nm、I/Oトランジスタにおいて4nm又は7nmとしてもよい。一方、HfxSiyO膜43は、全ての種類のMOSFETに対して同時に堆積される。従って、その厚さはMOSFETの種類にかかわらず実質的に同一であり、典型的に0.3−1.5nmの範囲内、好ましくは、上述のように熱処理によるVthシフト量の大きさから0.5nm−1.0nmの範囲内である。HfxSiyO膜43のHf/(Hf+Si)比すなわちx/(x+y)は、典型的に1−50%の範囲内であるが、高誘電率性及びフェルミレベルピニングによるVthシフト量を考慮すると、好ましくは6%−30%の範囲内である。さらには、熱処理によるVthシフト量の大きさから、より好ましくは6−11%の範囲内である。
Next, as shown in FIG. 4B, a silicon dioxide (SiO 2 )
次に、図4(c)に示されるように、HfxSiyO膜43上にポリシリコン層を堆積し、例えばフォトリソグラフィとそれに続くエッチングによるパターン形成法を用いて、第1ゲート絶縁膜45、第2ゲート絶縁膜46及びゲート電極47から成るゲートスタック48を画成する。ゲート電極47を形成するポリシリコン層は、例えば100nm程度の厚さに堆積される。このポリシリコン層はまた、堆積時、堆積後且つパターニング前、又はパターニング後にP型又はN型の不純物を高濃度にドープされ、ゲート電極として機能するのに十分な高い導電率を有する。
Next, as shown in FIG. 4C, a polysilicon layer is deposited on the Hf x Si y O film 43, and the first gate insulating film is formed by using a pattern formation method by, for example, photolithography and subsequent etching. 45, a
続いて、図5(a)に示されるように、ゲートスタック48の側面にサイドウォール50(以下、ゲートスタック48とサイドウォール50を併せてゲート電極構造51と呼ぶ)を形成し、ソース/ドレイン領域形成のためのイオン注入52を行う。サイドウォール50は窒化シリコン(Si3N4)、二酸化シリコン(SiO2)、又はこれらの双方から成り、その形成方法は当業者に周知である。イオン注入52により、N型MOSFETの場合には例えばリン(P)又はヒ素(As)などのN型不純物が、P型MOSFETの場合には例えばボロン(B)等のP型不純物が、半導体基板40に注入される。なお、このイオン注入52は上述のゲート電極47のドーピングを兼ねていてもよい。また、当業者に認識されるように、サイドウォール50の形成に先立って、低濃度にドープされたLDD領域を形成してもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 5A, a sidewall 50 (hereinafter, the
次に、図5(b)に示されるように、図5(a)で得られた構造上に保護膜53を堆積する。保護膜53は、例えばSiO2又はSi3N4から成り、詳細に後述するように、好ましくは20−300nm程度の厚さを有する。これにより、ゲート電極構造51は保護膜53によって覆われた状態となる。図5(b)においては、ゲート電極構造51の高さより大きい厚さを有する保護膜53が堆積されている。この場合、これに続くフォトリソグラフィ工程のため、保護膜53を例えば化学的機械的研磨(CMP)法などによって平坦化することができる。保護膜53の厚さが小さい場合には、保護膜53の形状は、ゲート電極構造51の形状に一層と従ったものとなる。
Next, as shown in FIG. 5B, a
次に、図5(c)に示されるように、保護膜53の一部を除去してパターニングされた保護膜54を形成した後、熱処理を行う。保護膜54のパターニングは、従来からのコンタクトホール形成又はシリサイドブロック形成と同様に、フォトリソグラフィ及びエッチングによって行うことができる。これは、特定種類のMOSFETのゲート電極構造51を露出させる。この実施形態においては、Vthを浅い側にシフトさせるべき種類のMOSFET(Trn)を露出させ、その他の種類のMOSFET(Tr1−Tr3)を保護膜54で覆われたままにしている。ここで用いる熱処理は、半導体基板の表面側を短時間で昇温可能な熱処理であり、好ましくは、フラッシュランプアニール又はレーザアニールである。これにより、n個のグループのMOSFET(Tr1、Tr2、・・・、Trn)は何れも950℃程度以上の温度まで加熱され、図5(a)のイオン注入52によって注入された不純物が活性化される。なお、図示のソース/ドレイン領域55は、不純物が活性化されたことを示している。
Next, as shown in FIG. 5C, after part of the
本実施形態のMOSFET(Tr1、Tr2、・・・、Trn)は何れも、そのゲートスタック48内にHfxSiyO(第2ゲート絶縁膜46)とポリシリコン(ゲート電極47)との界面を有しており、フェルミレベルピニングによるVthシフトが発生している。従って、全てのMOSFETのVthは一旦深い側にシフトされる。しかしながら、図1乃至図3を参照して説明されたように、このようなMOSFETのVthは、ゲートスタック48又はゲート電極構造51に施す熱処理、特に、その温度によって制御することができる。
Each of the MOSFETs (Tr1, Tr2,..., Trn) of the present embodiment has an interface between Hf x Si y O (second gate insulating film 46) and polysilicon (gate electrode 47) in the
この実施形態においては、レーザアニール又はフラッシュランプアニールによる熱処理は、パターニングされた保護膜54の存在により、露出されたMOSFET(Trn)と、露出されていないMOSFETとの間に温度差を生じさせる。このとき、露出されたMOSFET(Trn)がその他のMOSFETより5−30℃(例えば、15℃)程度高い温度になるように、保護膜54の構造及び膜質、及び/又は、レーザ又はフラッシュランプのパワー、波長、照射時間及び/又は照射角度などのパラメータを設定する。
In this embodiment, the heat treatment by laser annealing or flash lamp annealing causes a temperature difference between the exposed MOSFET (Trn) and the unexposed MOSFET due to the presence of the patterned
引き続き図5(c)を参照して、露出されたMOSFET(この例では、Trn)と、露出されていないMOSFETとの間に所定の温度差を生成するための、保護膜54(及び、図5(b)の保護膜53)の条件と、レーザ又はフラッシュランプの照射条件とを説明する。保護膜54の上方に図示された矢印56は、レーザ又はフラッシュランプの照射を表している。この照射の角度は、好ましくは、保護膜54のパターンの影響を回避するため、0°すなわち半導体基板40に垂直である。
Still referring to FIG. 5C, the protective film 54 (and the figure) for generating a predetermined temperature difference between the exposed MOSFET (Trn in this example) and the unexposed MOSFET. The conditions of the protective film 53) of 5 (b) and the irradiation conditions of the laser or flash lamp will be described. An
一例として、レーザアニールの場合、レーザの波長は典型的に300−1000nmである。具体的な波長に応じて、上記の所定の温度差を達成するよう、保護膜54の材料、厚さ及び/又は反射係数などが設計される。例えば、保護膜54がSiO2であり、且つレーザの波長が500nm程度の場合、保護膜54によって覆われていないSi表面の反射率は0.6程度である。一方、SiO2から成る保護膜54の反射係数はその膜厚によって制御されることが可能であり、例えば、膜厚が30nmで約0.65、膜厚が100nmで0.8−0.9程度となる。従って、保護膜54の膜厚を増大させて、その反射係数をSi表面の反射係数より高くすることによって、露出されたMOSFET(Trn)のゲート絶縁膜の温度がその他のMOSFET(Tr1−Tr3)のそれより所定の温度だけ高くなるようにすることができる。必要とされる5−30℃程度の温度差を生じさせる場合、保護膜54の膜厚は20−50nm程度となり得る。また、露出されていないMOSFET(Tr1−Tr3)のゲート絶縁膜の温度を、例えばソース/ドレイン領域の活性化温度より低くするなど、十分に低くするには、保護膜54の膜厚を100nm程度以上とすればよい。現実には、保護膜の堆積時間や所望の温度差の上限から、保護膜の膜厚は300nm以下とすることが好ましい。当然ながら、ソース/ドレイン領域の活性化と露出されていないMOSFET(Tr1−Tr3)のVthシフトの低減との双方を考慮する場合など、これらの中間の膜厚も用いられ得る。
As an example, for laser annealing, the laser wavelength is typically 300-1000 nm. Depending on the specific wavelength, the material, thickness, and / or reflection coefficient of the
図6は、第1実施形態の第1の変形例を示している。図6は、図5(c)に対応する工程を示しており、同一の部分には同一の参照符号を付している。この変形例においては、Vthを浅い側にシフトさせるべきグループのMOSFET(Trn)を覆ったままとするように、保護膜64を残存させている。この場合、保護膜64(及び、図5(b)の保護膜53)は、露出されたSi表面より低い反射係数を有するように設計される。
FIG. 6 shows a first modification of the first embodiment. FIG. 6 shows a process corresponding to FIG. 5C, and the same portions are denoted by the same reference numerals. In this modification, the
また、上述のように、より高い温度の熱処理の方が小さいVthシフト量をもたらす場合も観測されている。この変形例はそのような場合に用いられてもよく、その場合、保護膜64は露出されたSi表面より高い反射係数を有するように設計される。
In addition, as described above, it has been observed that a higher temperature heat treatment results in a smaller amount of Vth shift. This modification may be used in such a case, in which case the
図7は、第1実施形態の第2の変形例を示している。図7の(a)−(c)は、図4(c)に続く工程を示しており、ソース/ドレイン領域の形成のための熱処理がVthシフトのための熱処理に先立って行われることを除いて、図5の(a)−(c)と同様である。 FIG. 7 shows a second modification of the first embodiment. FIGS. 7A to 7C show steps subsequent to FIG. 4C except that the heat treatment for forming the source / drain regions is performed prior to the heat treatment for the Vth shift. This is the same as (a)-(c) in FIG.
すなわち、図7(a)において、ソース/ドレイン領域形成のためのイオン注入52に続いて、注入された不純物を活性化させてソース/ドレイン領域75を形成するための第1の熱処理を行う。この第1の熱処理の温度は、イオン注入52によって注入された不純物を活性化するのに十分であり、且つn個のグループのMOSFETの何れに対しても有意なVthシフトを生じさせない温度にされる。この温度は好ましくは950−1000℃の範囲内である。第1の熱処理は、従来のソース/ドレイン活性化アニールを用いて行われることができ、例えば、ハロゲンランプによる急速熱アニール(RTA)によって行われてもよい。
That is, in FIG. 7A, following the
そして、図7(b)において保護膜73を堆積した後、図7(c)において保護膜73の一部を除去してパターニングされた保護膜74を形成し、Vthシフトのための第2の熱処理を行う。保護膜74の上方に図示された矢印76は、第2の熱処理にて使用されるレーザ又はフラッシュランプの照射を表している。この第2の熱処理は、ソース/ドレイン領域75が既に形成されているため、n個のグループのMOSFETの全てを、ソース/ドレイン領域の活性化に必要な温度まで加熱する必要はない。故に、保護膜74及び第2の熱処理は、専ら、保護膜74によって露出されたMOSFET(Trn)、及び保護膜74によって覆われたMOSFET(Tr1−Tr3)のそれぞれのVthを所望量だけシフトさせるために設計され得る。例えば、保護膜74は100−300nmの厚さを有するSiO2から成り、これによって覆われたMOSFET(Tr1−Tr3)の第2の熱処理による温度は、そのVthに有意な変化を生じさせない低い温度に保たれるようにしてもよい。
Then, after depositing the
続いて、図8を用いて、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。図8は、この半導体装置の製造方法を、主な工程における断面図によって示している。この半導体装置は、第1実施形態における半導体装置と同様に、n種類のMOSFET(Tr1、Tr2、・・・、Trn)を有する。 Then, the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 8 shows a method for manufacturing this semiconductor device with sectional views in main steps. This semiconductor device has n types of MOSFETs (Tr1, Tr2,..., Trn), similarly to the semiconductor device in the first embodiment.
先ず、図8(a)に示されるように、シリコンから成る半導体基板80に素子分離のシャロートレンチアイソレーション(STI)81を形成する。この工程は第1実施形態の図4(a)の工程と同様であるが、半導体基板80は非アニール領域80−1、アニール領域80−2、及びそれらの間に介在するバッファ領域80−3を有している。非アニール領域80−1には、Vthシフトのための熱処理が不要な種類のMOSFETが配置されている。一方、アニール領域80−2には、後にVthシフトのための熱処理が必要な種類のMOSFETが配置されている。また、バッファ領域80−3は、後に行われるアニール領域80−2への熱処理の非アニール領域80−1への影響を緩和させるための領域である。非アニール領域80−1に複数種類のMOSFETが配置される場合、それらの種類のMOSFETは種類ごとにまとめて配置されてもよいし、任意に散在するように配置されてもよい。また、アニール領域80−2に複数種類のMOSFETが配置される場合、それらの種類ごとに必要なVthシフト量が異なるときには、好ましくは、それらの種類のMOSFETは種類ごとにまとめて配置される。なお、非アニール領域80−1、アニール領域80−2及びバッファ領域80−3の何れにおいても、図4(a)に関連して説明されたように、Pウェル又はNウェルの形成、及び/又はチャネル注入を行ってもよい。
First, as shown in FIG. 8A, a shallow trench isolation (STI) 81 for element isolation is formed on a
次に、図8(b)に示されるように、また図4(b)の工程と同様に、図8(a)で得られた構造上に二酸化シリコン(SiO2)膜82、及びハフニウム系酸化物を含むhigh−k誘電体膜83を堆積する。ここでは、high−k誘電体膜83はハフニウムシリケート(HfxSiyO)膜であるとして説明する。SiO2膜82の厚さ、並びにHfxSiyO膜83の厚さ及びHf/(Hf+Si)比すなわちx/(x+y)は、第1実施形態と同様にして決定され得る。
Next, as shown in FIG. 8B, and similarly to the process of FIG. 4B, a silicon dioxide (SiO 2 )
次に、図8(c)に示されるように、また図4(c)の工程と同様に、HfxSiyO膜83上にポリシリコン層を堆積し、例えばフォトリソグラフィとそれに続くエッチングによるパターン形成法を用いて、第1ゲート絶縁膜85、第2ゲート絶縁膜86及びゲート電極87から成るゲートスタック88を画成する。
Next, as shown in FIG. 8C, and similarly to the step of FIG. 4C, a polysilicon layer is deposited on the Hf x Si y O film 83, for example, by photolithography and subsequent etching. A
続いて、図9(a)に示されるように、ゲートスタック88の側面にサイドウォール90(以下、ゲートスタック88とサイドウォール90を併せてゲート電極構造91と呼ぶ)を形成し、ソース/ドレイン領域95形成のためのイオン注入92及びその活性化のための熱処理を行う。第1実施形態に関連して説明されたように、サイドウォール90の形成方法及びイオン注入92は当業者に周知であり、また、サイドウォール90の形成に先立って、低濃度にドープされたLDD領域を形成してもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 9A, a side wall 90 (hereinafter, the
次に、図9(b)に示されるように、アニール領域80−2への局所的な熱処理を行う。ここで用いる熱処理は、半導体基板の表面側を局所的に短時間で昇温可能な熱処理であり、好ましくはレーザアニールである。この例においては、局所的なレーザ照射96により、アニール領域80−2内のMOSFET(Trn)のみに熱処理を加えることができる。Trnの熱処理温度は、典型的に950−1200℃の範囲内であり、TrnのVthを浅い側に所望量だけシフトさせる温度になるよう、レーザのパワー、波長、照射時間、及び照射角度などのパラメータによって制御される。従って、アニール領域80−2に複数種類のMOSFETがその種類ごとにまとめて配置されている場合には、これらのパラメータを用いて、その種類ごとに異なる熱処理温度に制御し、異なるVthシフト量を実現することができる。
Next, as shown in FIG. 9B, local heat treatment is performed on the annealing region 80-2. The heat treatment used here is a heat treatment capable of locally raising the temperature of the surface side of the semiconductor substrate in a short time, and is preferably laser annealing. In this example, heat treatment can be applied only to the MOSFET (Trn) in the annealing region 80-2 by the
アニール領域80−2の大きさ(複数種類のMOSFETが種類ごとにまとめて配置される場合には種類ごとの大きさ)は、例えば、100μm×100μmとすることができる。しかしながら、当業者に理解されるように、半導体チップ全体におけるレイアウト効率を考慮して、より多くの数の一層小さいアニール領域80−2を設けてもよい。アニール領域100−2のレーザアニールには、この領域の大きさに適合されたビーム径を有するレーザを用いてもよい。しかしながら、アニール領域100−2内のレイアウト効率及び均一な温度制御の点から、より小さいビーム径を有するレーザを用いてこの領域内をスキャンすることが好ましい。 The size of the annealing region 80-2 (the size for each type when a plurality of types of MOSFETs are arranged for each type) can be set to 100 μm × 100 μm, for example. However, as will be appreciated by those skilled in the art, a larger number of smaller anneal regions 80-2 may be provided in view of the layout efficiency of the entire semiconductor chip. For laser annealing of the annealing region 100-2, a laser having a beam diameter adapted to the size of this region may be used. However, from the viewpoint of layout efficiency and uniform temperature control in the annealing region 100-2, it is preferable to scan the region using a laser having a smaller beam diameter.
図10は、第2実施形態の第1の変形例を示している。図10は、図9(b)に対応する工程を示しており、同一の部分には同一の参照符号を付している。この半導体装置は、非アニール領域80−1とアニール領域80−2との間にバッファ領域を有していない。ただし、アニール領域80−2に隣接するMOSFET(Tr3)は、Vthに関する設計及び/又はプロセス上の余裕度が大きい種類のMOSFETにされている。従って、アニール領域80−2へのレーザアニールによる影響によって隣接するMOSFET(Tr3)のVthがシフトされたとしても、半導体装置の機能に有意な影響を及ぼさないようにすることができる。この変形例は、特に、多数のアニール領域80−2が設けられる半導体装置において有利となり得る。 FIG. 10 shows a first modification of the second embodiment. FIG. 10 shows a process corresponding to FIG. 9B, and the same reference numerals are given to the same portions. This semiconductor device does not have a buffer region between the non-annealed region 80-1 and the annealed region 80-2. However, the MOSFET (Tr3) adjacent to the annealing region 80-2 is a type of MOSFET having a large design and / or process margin related to Vth. Therefore, even if the Vth of the adjacent MOSFET (Tr3) is shifted due to the influence of the laser annealing on the annealing region 80-2, the function of the semiconductor device can be prevented from being significantly affected. This modification can be particularly advantageous in a semiconductor device provided with a large number of annealing regions 80-2.
図11は、第2実施形態の第2の変形例を示している。図11は、図9(b)に対応する工程を示しており、同一の部分には同一の参照符号を付している。この変形例においては、先行する図9(a)におけるソース/ドレイン領域95の活性化のための熱処理に続いて、保護膜94を形成し、熱処理を行う。保護膜94は、第1実施形態における保護膜54と同様の膜であり、半導体基板80の全面に堆積された後、アニール領域80−2から除去され且つ非アニール領域80−1に残存されるようにパターニングされる。これにより、非アニール領域80−1内に配置されたMOSFET(Tr1−Tr3)のゲート電極構造91は保護膜94に覆われ、アニール領域80−2内にまとめて配置された、Vthが浅い側にシフトされるべきMOSFET(Trn)のゲート電極構造91は露出される。
FIG. 11 shows a second modification of the second embodiment. FIG. 11 shows a process corresponding to FIG. 9B, and the same reference numerals are given to the same portions. In this modification, a
ここで用いる熱処理は、半導体基板の表面側を短時間で昇温可能な熱処理であり、好ましくは、フラッシュランプアニール又はレーザアニールである。保護膜94は、第1実施形態における保護膜54と同様に、例えばSiO2又はSi3N4から成り、好ましくは20−300nm程度の厚さを有する。例えば、図5(c)を参照して説明されたように、非アニール領域80−1内のMOSFET(Tr1−Tr3)のゲート絶縁膜の温度を、例えばソース/ドレイン領域の活性化温度より低くするよう、十分に低くするには、保護膜94(SiO2)の膜厚を100−300nm程度とすればよい。
The heat treatment used here is a heat treatment that can raise the temperature of the surface side of the semiconductor substrate in a short time, and is preferably flash lamp annealing or laser annealing. The
他の例では、露出されたMOSFET(Trn)のゲート絶縁膜の温度をその他のMOSFET(Tr1−Tr3)のそれより5−30℃程度だけ高くするよう、保護膜94(SiO2)の膜厚を20−50nm程度とすればよい。この場合、当業者に認識されるように、先行する図9(a)におけるソース/ドレイン領域95の活性化のための熱処理は省略されてもよい。
In another example, the film thickness of the protective film 94 (SiO 2 ) is set so that the temperature of the exposed gate insulating film of the MOSFET (Trn) is about 5-30 ° C. higher than that of the other MOSFETs (Tr1-Tr3). May be about 20-50 nm. In this case, as recognized by those skilled in the art, the heat treatment for activating the source /
なお、図11に示された半導体装置は、図10の半導体装置と同様に、非アニール領域80−1とアニール領域80−2との間にバッファ領域を有していない。しかしながら、保護膜94の存在により、アニール領域80−2に隣接するMOSFET(Tr3)は如何なる種類のMOSFETにされていてもよい。また、保護膜94はバッファ領域80−3を有する半導体装置の非アニール領域80−1にも適用され得るものである。
Note that the semiconductor device shown in FIG. 11 does not have a buffer region between the non-annealed region 80-1 and the annealed region 80-2, like the semiconductor device of FIG. However, the MOSFET (Tr3) adjacent to the annealing region 80-2 may be any type of MOSFET due to the presence of the
以上の説明から明らかなように、様々な実施形態において用いられる、熱処理による選択的なVth制御法は、共通のhigh−k誘電体膜(第2ゲート絶縁膜)を用いながら、所望のVthが異なる複数種類のMOSFETに対して、その種類ごとにVthを選択的に制御することが可能である。この選択的なVth制御法は、故に、high−k誘電体膜に関する例えば堆積及びイオン注入等の工程の選択的な制御を必要としない。従って、実施形態に係る半導体装置の製造方法は、high−k誘電体膜を露出させて行う工程を最少化することができ、high−k誘電体膜、ひいてはゲート絶縁膜の信頼性を低下させることがない。 As is clear from the above description, the selective Vth control method by heat treatment used in various embodiments uses a common high-k dielectric film (second gate insulating film) while the desired Vth is For a plurality of different types of MOSFETs, Vth can be selectively controlled for each type. This selective Vth control method therefore does not require selective control of processes such as deposition and ion implantation on the high-k dielectric film. Therefore, the manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment can minimize the steps performed by exposing the high-k dielectric film, and reduce the reliability of the high-k dielectric film, and thus the gate insulating film. There is nothing.
以上、特定の実施形態について詳述したが、これらの実施形態には、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。例えば、ゲート絶縁膜にハフニウム系酸化物を有する半導体装置に関する実施形態について詳述したが、他のイオン結晶性金属酸化物など、フェルミレベルピニングによるVthシフト及び熱処理によるVthシフトの双方を生じさせるゲート絶縁膜を有し、且つ所望Vthが異なる複数種類のMOSFETを有する如何なる半導体装置にも等しく適用され得るものである。 As mentioned above, although specific embodiment was explained in full detail, various deformation | transformation and a change are possible for these embodiment within the range described in the claim. For example, the embodiment relating to the semiconductor device having a hafnium-based oxide in the gate insulating film has been described in detail. However, a gate that causes both Vth shift due to Fermi level pinning and Vth shift due to heat treatment, such as other ion crystalline metal oxides. The present invention is equally applicable to any semiconductor device having an insulating film and having a plurality of types of MOSFETs having different desired Vth.
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
(付記1)
半導体基板上の複数種類のMOSFETを形成する領域に二酸化シリコンを含む第1ゲート絶縁膜と、金属酸化物を含む第2ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1及び第2ゲート絶縁膜上にポリシリコンを含むゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極形成後、前記複数種類のMOSFETのうち、1種類以上のMOSFETの温度を、他の種類のMOSFETの温度と異ならせるように熱処理する工程とを有する、
半導体装置の製造方法。
(付記2)
前記金属酸化物は、二酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート及び窒素添加ハフニウムシリケートから成るグループから選択される、ことを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(付記3)
前記金属酸化物はハフニウムシリケートであり、且つHf/(Hf+Si)比は6−11%の範囲内である、ことを特徴とする付記2に記載の半導体装置の製造方法。
(付記4)
前記半導体基板に前記複数種類のMOSFETのソース領域及びドレイン領域の形成のための不純物を注入する工程を更に有し、
前記熱処理する工程は、フラッシュランプ又はレーザを照射する工程を有する、ことを特徴とする付記1乃至3の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
(付記5)
前記照射する工程は前記不純物を活性化させる、ことを特徴とする付記4に記載の半導体装置の製造方法。
(付記6)
前記不純物を活性化させる熱処理工程、
を更に有し、
前記照射する工程は、前記熱処理工程の後に行われる、ことを特徴とする付記4に記載の半導体装置の製造方法。
(付記7)
前記熱処理する工程は、前記照射する工程に先立って、前記1種類以上のMOSFETの前記ゲート電極を露出させ且つ前記他の種類のMOSFETの前記ゲート電極を覆う保護膜を形成する工程を有する、ことを特徴とする付記4乃至6の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
(付記8)
前記照射する工程は、前記保護膜によって前記1種類以上のMOSFETと前記他の種類のMOSFETとの間に所定の温度差を生じさせるように、前記複数種類のMOSFETの全ての種類に、フラッシュランプ又はレーザを照射する、ことを特徴とする付記7に記載の半導体装置の製造方法。
(付記9)
前記所定の温度差は、前記フラッシュランプ又はレーザのパワー、波長、照射時間及び/又は照射角度によって制御される、ことを特徴とする付記8に記載の半導体装置の製造方法。
(付記10)
前記所定の温度差は、前記保護膜の材料、厚さ及び/又は反射係数によって制御される、ことを特徴とする付記8又は9に記載の半導体装置の製造方法。
(付記11)
前記保護膜は二酸化シリコンから成り、且つ前記保護膜の厚さは20−300nmである、ことを特徴とする付記10に記載の半導体装置の製造方法。
(付記12)
前記保護膜は二酸化シリコンから成り、且つ前記保護膜の厚さは20−50nmである、ことを特徴とする付記11に記載の半導体装置の製造方法。
(付記13)
前記所定の温度差は5−30℃である、ことを特徴とする付記8乃至10の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
(付記14)
前記半導体基板上において、前記1種類以上のMOSFETは第1の領域内に配置され、前記他の種類のMOSFETは第2の領域内に配置されており、且つ
前記熱処理する工程は、前記第1の領域のみにレーザを照射する、
ことを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
Regarding the above description, the following items are further disclosed.
(Appendix 1)
Forming a first gate insulating film containing silicon dioxide and a second gate insulating film containing metal oxide in a region where a plurality of types of MOSFETs are formed on a semiconductor substrate;
Forming a gate electrode containing polysilicon on the first and second gate insulating films;
After the formation of the gate electrode, a step of heat-treating the temperature of one or more MOSFETs out of the plurality of types of MOSFETs to be different from the temperature of other types of MOSFETs,
A method for manufacturing a semiconductor device.
(Appendix 2)
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to
(Appendix 3)
The method for manufacturing a semiconductor device according to
(Appendix 4)
A step of implanting impurities for forming source regions and drain regions of the plurality of types of MOSFETs in the semiconductor substrate;
The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of
(Appendix 5)
The method of manufacturing a semiconductor device according to
(Appendix 6)
A heat treatment step for activating the impurities;
Further comprising
The method of manufacturing a semiconductor device according to
(Appendix 7)
Prior to the irradiating step, the heat treatment step includes a step of exposing the gate electrode of the one or more types of MOSFETs and forming a protective film covering the gate electrodes of the other types of MOSFETs. A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of
(Appendix 8)
In the irradiation step, a flash lamp is applied to all types of the plurality of types of MOSFETs so that a predetermined temperature difference is generated between the one or more types of MOSFETs and the other types of MOSFETs by the protective film. Alternatively, the semiconductor device manufacturing method according to
(Appendix 9)
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 8, wherein the predetermined temperature difference is controlled by the power, wavelength, irradiation time and / or irradiation angle of the flash lamp or laser.
(Appendix 10)
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to
(Appendix 11)
The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 10, wherein the protective film is made of silicon dioxide, and the thickness of the protective film is 20 to 300 nm.
(Appendix 12)
The method of manufacturing a semiconductor device according to
(Appendix 13)
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 8 to 10, wherein the predetermined temperature difference is 5 to 30 ° C.
(Appendix 14)
On the semiconductor substrate, the one or more types of MOSFETs are disposed in a first region, the other types of MOSFETs are disposed in a second region, and the heat treatment step includes the steps of: Irradiate only the area of the laser,
2. A method of manufacturing a semiconductor device according to
1 MOSFET
2、40、80 半導体基板
3、51、91 ゲート電極構造
4、55、75、95 ソース/ドレイン領域
5 チャネル領域
11、45、85 第1ゲート絶縁膜
12、46、86 第2ゲート絶縁膜
13、47、87 ゲート電極
14、50、90 サイドウォール
42、82 二酸化シリコン膜
43、83 high−k誘電体膜
52、92 イオン注入
54、64、74、94 保護膜
56、76、96 フラッシュランプ照射又はレーザ照射
80−1 非アニール領域
80−2 アニール領域
80−3 バッファ領域
1 MOSFET
2, 40, 80
Claims (5)
前記第1及び第2ゲート絶縁膜上にポリシリコンを含むゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極形成後、前記複数種類のMOSFETのうち、1種類以上のMOSFETの温度を、他の種類のMOSFETの温度と異ならせるように熱処理する工程とを有する、
半導体装置の製造方法。 Forming a first gate insulating film containing silicon dioxide and a second gate insulating film containing metal oxide in a region where a plurality of types of MOSFETs are formed on a semiconductor substrate;
Forming a gate electrode containing polysilicon on the first and second gate insulating films;
After the formation of the gate electrode, a step of heat-treating the temperature of one or more MOSFETs out of the plurality of types of MOSFETs to be different from the temperature of other types of MOSFETs,
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記熱処理する工程は、フラッシュランプ又はレーザを照射する工程を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 A step of implanting impurities for forming source regions and drain regions of the plurality of types of MOSFETs in the semiconductor substrate;
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment step includes a step of irradiating a flash lamp or a laser.
前記熱処理する工程は、前記第1の領域のみにレーザを照射する、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 On the semiconductor substrate, the one or more types of MOSFETs are disposed in a first region, the other types of MOSFETs are disposed in a second region, and the heat treatment step includes the steps of: Irradiate only the area of the laser,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5694669A (en) * | 1979-12-27 | 1981-07-31 | Toshiba Corp | Manufacture of mos-type integrated circuit |
JP2005340329A (en) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2008021827A (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Renesas Technology Corp | Manufacturing method for semiconductor device |
-
2008
- 2008-07-10 JP JP2008180625A patent/JP2010021365A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5694669A (en) * | 1979-12-27 | 1981-07-31 | Toshiba Corp | Manufacture of mos-type integrated circuit |
JP2005340329A (en) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2008021827A (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Renesas Technology Corp | Manufacturing method for semiconductor device |
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