JP2010040711A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置は、第1のMISトランジスタと第2のMISトランジスタとを備える。第1のMISトランジスタは、第1の活性領域12a上に形成された第1のゲート絶縁膜13aと、第1のゲート絶縁膜13a上に形成された第1の金属膜14a、及び、第1の金属膜14a上に形成された第1のシリコン膜17aを含む第1のゲート電極24Aとを備える。第2のMISトランジスタは、第2の活性領域12b上に形成された第2のゲート絶縁膜13bと、第2のゲート絶縁膜上に形成された第1の金属膜14b、第1の金属膜14b上に形成された第2の金属膜15b、及び、第2の金属膜15bの上に形成された第2のシリコン膜17bを含む第2のゲート電極24Bとを備えている。
【選択図】図1
Description
C.Hobbs et al., "Fermi Level Pinning at the PolySi/Metal Oxide Interface", VLSI Tech. Digest 2003 T.Hayashi et al., "Cost Worthy and High Performance LSTP CMIS; Poly-Si/HfSiON nMIS and Poly-Si/TiN/HfSiON pMIS", IEDM Tech. Digest 2006 S.Sakashita et al., "Diffusion control technique in TiN stacked metal gate electrodes for p-MISFETs", Ext. Abst. SSDM 2006
以下に、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について図面を参照しながら説明する。
本発明の第1の実施形態の変形例に係る半導体装置及びその製造方法について図面を参照しながら説明する。
本発明の第2の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について図面を参照しながら説明する。
なお、上述と同様に、第1の金属膜14の膜厚は、1nm以上であって且つ5nm以下であることが好ましい。
10a 第1の活性領域
10b 第2の活性領域
11 素子分離領域
12a p型ウェル領域
12b n型ウェル領域
13 ゲート絶縁膜形成膜
13a 第1のゲート絶縁膜
13b 第2のゲート絶縁膜
14,14a,14b 第1の金属膜
15,15b 第2の金属膜
14A 第1のゲート電極形成部
14B 第2のゲート電極形成部
16 レジストマスク
17 シリコン膜
17a 第1のシリコン膜
17b 第2のシリコン膜
18a 第1のオフセットスペーサ
18b 第2のオフセットスペーサ
19a 接合深さが比較的浅いn型ソースドレイン領域
19b 接合深さが比較的浅いp型ソースドレイン領域
20a 第1の内側サイドウォール
20b 第2の内側サイドウォール
21a 第1の外側サイドウォール
21b 第2の外側サイドウォール
21A 第1のサイドウォール
21B 第2のサイドウォール
22a 接合深さが比較的深いn型ソースドレイン領域
22b 接合深さが比較的深いp型ソースドレイン領域
23a 第1の金属シリサイド膜
23b 第2の金属シリサイド膜
24a 第3の金属シリサイド膜
24b 第4の金属シリサイド膜
24A 第1のゲート電極
24B 第2のゲート電極
25 絶縁膜
26 層間絶縁膜
27a 第1のコンタクトホール
27b 第2のコンタクトホール
28a 第1のコンタクトプラグ
28b 第2のコンタクトプラグ
29 導電膜
29a 第1の導電膜
Claims (19)
- 半導体基板における第1の活性領域上に形成された第1のMISトランジスタと第2の活性領域上に形成された第2のMISトランジスタとを備えた半導体装置において、
前記第1のMISトランジスタは、
前記第1の活性領域上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1の金属膜、及び、前記第1の金属膜上に形成された第1のシリコン膜を含む第1のゲート電極と、
前記第2のMISトランジスタは、
前記第2の活性領域上に形成された第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に形成された前記第1の金属膜、前記第1の金属膜上に形成された第2の金属膜、及び、前記第2の金属膜の上に形成された第2のシリコン膜を含む第2のゲート電極とを備えている、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とは、互いに同じ金属材料からなり、
前記第1の金属膜の密度は、前記第2の金属膜の密度よりも小さい、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とは、互いに異なる金属材料からなる、半導体装置。 - 請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1のゲート電極は、
前記第1の金属膜の上に形成された導電膜と、
前記導電膜と前記第1のシリコン膜との間に形成された前記第2の金属膜とをさらに備えている、半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置において、
前記導電膜は、シリコン膜からなる、半導体装置。 - 請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1の金属膜の膜厚は、1nm以上であって且つ5nm以下である、半導体装置。 - 請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1のゲート絶縁膜と前記第2のゲート絶縁膜とは、互いに同じ絶縁材料からなる、半導体装置。 - 請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1のゲート絶縁膜及び前記第2のゲート絶縁膜は、比誘電率が10以上の金属酸化物からなる高誘電率膜を含む、半導体装置。 - 請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1のゲート電極は、前記第1のシリコン膜の上部に形成された第1のシリサイド膜をさらに備えており、
前記第2のゲート電極は、前記第2のシリコン膜の上部に形成された第2のシリサイド膜をさらに備えている、半導体装置。 - 請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記半導体基板上に、前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極を覆うように形成された絶縁膜をさらに備えている、半導体装置。 - 請求項10に記載の半導体装置において、
前記第1のゲート電極の側面上に形成された断面形状がL字状の第1のサイドウォールと、
前記第2のゲート電極の側面上に形成された断面形状がL字状の第2のサイドウォールとをさらに備え、
前記絶縁膜は、前記第1のサイドウォール及び前記第2のサイドウォールの上に接して形成されている、半導体装置。 - 請求項1〜11のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1のMISトランジスタは、n型MISトランジスタであり、
前記第2のMISトランジスタは、p型MISトランジスタである、半導体装置。 - 半導体基板における第1の活性領域上に形成された第1のMISトランジスタと第2の活性領域上に形成された第2のMISトランジスタとを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板に、素子分離領域によって囲まれた前記第1の活性領域と前記第2の活性領域とを形成する工程(a)と、
前記第1の活性領域及び前記第2の活性領域上に、ゲート絶縁膜形成膜、第1の金属膜及び第2の金属膜をこの順で形成する工程(b)と、
前記第1の活性領域上に形成された前記第2の金属膜を除去する工程(c)と、
前記工程(c)の後に、前記半導体基板の上にシリコン膜を形成する工程(d)と、
前記工程(d)の後に、パターニングを行うことにより、前記第1の活性領域上に、前記ゲート絶縁膜形成膜からなる第1のゲート絶縁膜と、前記第1の金属膜と、前記シリコン膜とを含む第1のゲート電極形成部を形成すると共に、前記第2の活性領域上に、前記ゲート絶縁膜形成膜からなる第2のゲート絶縁膜と、前記第1の金属膜と、前記第2の金属膜と、前記シリコン膜とを含む第2のゲート電極形成部を形成する工程(e)とを備える、半導体装置の製造方法。 - 請求項13に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(e)の後に、前記半導体基板上に、前記第1のゲート電極形成部及び前記第2のゲート電極形成部を覆うように、絶縁膜を形成する工程(f)とを含む、半導体装置の製造方法。 - 請求項14に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(e)の後で前記工程(f)の前に、前記第1のゲート電極形成部の側面上に断面形状がL字状の第1のサイドウォールを形成すると共に、前記第2のゲート電極形成部の側面上に断面形状がL字状の第2のサイドウォールを形成する工程(g)をさらに備え、
前記工程(f)は、前記第1のサイドウォール及び前記第2のサイドウォールの上に接するように、前記絶縁膜を形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。 - 半導体基板における第1の活性領域上に形成された第1のMISトランジスタと第2の活性領域上に形成された第2のMISトランジスタとを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板に、素子分離領域によって囲まれた前記第1の活性領域と前記第2の活性領域とを形成する工程(a)と、
前記第1の活性領域及び前記第2の活性領域上に、ゲート絶縁膜形成膜、第1の金属膜及び導電膜をこの順で形成する工程(b)と、
前記第2の活性領域上に形成された前記導電膜を除去する工程(c)と、
前記工程(c)の後に、前記第1の活性領域における前記導電膜の上及び前記第2の活性領域における前記第1の金属膜の上に、第2の金属膜を形成する工程(d)と、
前記工程(d)の後に、前記半導体基板の上にシリコン膜を形成する工程(e)と、
前記工程(e)の後に、パターニングを行うことにより、前記第1の活性領域上に、前記ゲート絶縁膜形成膜からなる前記第1のゲート絶縁膜と、前記第1の金属膜と、前記導電膜と、前記第2の金属膜と、前記シリコン膜とを含む第1のゲート電極形成部を形成すると共に、前記第2の活性領域上に、前記ゲート絶縁膜形成膜からなる前記第2のゲート絶縁膜と、前記第1の金属膜と、前記第2の金属膜と、前記シリコン膜とを含む第2のゲート電極形成部を形成する工程(f)とを備える、半導体装置の製造方法。 - 請求項16に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(f)の後に、前記半導体基板上に、前記第1のゲート電極形成部及び前記第2のゲート電極形成部を覆うように、絶縁膜を形成する工程(g)とを含む、半導体装置の製造方法。 - 請求項17に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(f)の後で前記工程(g)の前に、前記第1のゲート電極形成部の側面上に断面形状がL字状の第1のサイドウォールを形成すると共に、前記第2のゲート電極形成部の側面上に断面形状がL字状の第2のサイドウォールを形成する工程(h)をさらに備え、
前記工程(g)は、前記第1のサイドウォール及び前記第2のサイドウォールの上に接するように、前記絶縁膜を形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。 - 請求項13〜18のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1のMISトランジスタは、n型MISトランジスタであり、
前記第2のMISトランジスタは、p型MISトランジスタである、半導体装置の製造方法。
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