JP2011176104A - 半導体装置 - Google Patents
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-
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Abstract
【解決手段】半導体装置は、半導体基板101上に、ゲート絶縁膜105と、pMIS用金属材料109又はnMIS用金属材料111と、ゲート電極材料112と、ゲート側壁メタル層122とを備えている。
【選択図】図3
Description
以下、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。
以下、本発明の第1の実施形態における変形例(1)に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
以下、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。
以下、本発明の第2の実施形態における変形例(2)に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第3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。
本変形例(3)に係る半導体装置は、図17(b)に示す構成を有しており、具体的には、上述した図3(d)、図7(a)及び図15にそれぞれ示した第1の実施形態及びその変形例(1)、並びに第3の実施形態の半導体装置におけるゲート側壁メタル層122を、内側から順に内側ゲート側壁メタル層122(内側導電膜)及び外側ゲート側壁メタル層124(外側導電膜)からなる積層構造として設けている点に特徴を有している。
本変形例(4)に係る半導体装置は、図19(c)に示す構成を有しており、具体的には、上述した図9(d)及び図12(b)にそれぞれ示した第2の実施形態及びその変形例(2)の半導体装置におけるゲート側壁シリサイド層123を、内側から順に内側ゲート側壁シリサイド層123(内側導電膜)及び外側ゲート側壁メタル層124(外側導電膜)からなる構造として設けている点に特徴を有している。
100P pチャネル型MISトランジスタが形成される領域
101 半導体基板
102 素子分離
103 nチャネル領域
104 pチャネル領域
105 ゲート絶縁膜
106 界面層
107 第1ゲート電極材料
108 レジスト
109 pMIS用金属材料
110 レジスト
111 nMIS用金属材料
112 第2ゲート電極材料
113 ゲートレジストパターン
114 オフセットサイドウォール
115 エクステンション注入層
116 サイドウォール下層膜
117 サイドウォール上層膜
118 サイドウォール
119 ソース・ドレイン注入層
121 シリサイド層
122 第1ゲート側壁メタル層
123 第1ゲート側壁シリサイド層
124 第2ゲート側壁メタル層
125 ゲート内水平PN接合
126 ゲートハードマスク
127 第3ゲート電極材料
128 第4ゲート電極材料
129 コンタクトライナー膜
130 ストレス印加層
131 ゲート内垂直PN接合
Claims (24)
- 半導体基板上に形成されたトランジスタを構成する半導体装置であって、
前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に接して形成された第1の導電膜と、
前記第1の導電膜上に接して形成されたシリコン材料を含む中間層と、
前記第1の導電膜上に接して形成されており、且つ、前記中間層の側壁に接して形成された第2の導電膜とを備えている、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記中間層上に接して形成された第3の導電膜をさらに備えており、
前記第2の導電膜は、前記第3の導電膜の側壁にさらに接して形成されている、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項2に記載の半導体装置において、
前記第3の導電膜は、シリサイド材料又は金属材料からなる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置において、
前記第3の導電膜が、前記シリサイド材料からなる場合に、
前記第3の導電膜は、Ni、Co、Ti、W、Pt、及びMoからなる群のうちから選択される少なくとも1つを含んでいる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記中間層は、シリコンを主成分とする材料であって、ポリシリコン、アモルファスシリコン、又はポーラスシリコンからなる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項5に記載の半導体装置において、
前記シリコンを主成分とする材料は、ノンドープシリコン膜又はシリコン以外の原子が導入されたドープトシリコン膜であり、
前記ドープトシリコン膜は、P(燐)、As(砒素)、B(ホウ素)、In(インジウム)、N(窒素)、C(炭素)、F(フッ素)、N(窒素)、O(酸素)、Ge(ゲルマニウム)、Pt(白金)、Ni(ニッケル)、Co(コバルト)、Ti(チタン)、Fe(鉄)、W(タングステン)、及び、Mo(モリブデン)からなる群のうちから選択される少なくとも1つをドーピングした材料からなる膜である、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項5に記載の半導体装置において、
前記中間層は、前記シリコンを主成分とする材料の内部に、前記半導体基板の主面に垂直な面にPN接合を有するように、P型キャリア及びN型キャリアを含んでいる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項5に記載の半導体装置において、
前記中間層は、前記シリコンを主成分とする材料の内部に、前記半導体基板の主面に平行な面にPN接合を有するように、P型キャリア及びN型キャリアを含んでいる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記中間層は、絶縁膜材料であって、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、イットリウム酸化膜、アルミ酸化膜、又は、アルミ窒化膜からなる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記中間層は、シリコンを主成分とする材料と絶縁膜材料との積層膜からなり、
前記シリコンを主成分とする材料は、ポリシリコン、アモルファスシリコン、又はポーラスシリコンからなり、
前記絶縁膜材料は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、イットリウム酸化膜、アルミ酸化膜、又は、アルミ窒化膜からなる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記中間層は、前記トランジスタを構成するゲート電極のチャネル面に対して応力を印加又は開放する膜であって、シリコン窒化膜、ポーラスシリコン膜、シリサイド膜、SiGe膜、又はSiC膜からなる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記中間層は、光を透過する膜であって、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、イリジウム酸化膜、又はルテニウム酸化膜からなる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜12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の導電膜は、前記トランジスタを構成するゲート電極の閾値設定用の膜であって、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、及びWからなる群のうちから選択される少なくとも1つの金属よりなる金属膜、又は、これらの金属群のうちから選択される少なくとも1つの金属の窒化物、珪化物、若しくは炭化物からなる膜であり、Ti、Ta、Zr、Hf、又はNbからなる前記窒化物は、正規組成を有さないNの量が少ない膜である、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜12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の導電膜は、前記トランジスタを構成するゲート電極の閾値設定用の膜であって、Ni、Pd、Pt、Co、Rh、Ru、Cu、Ag、及びAuからなる群のうちから選択される少なくとも1つの金属よりなる金属膜、これらの金属群のうちから選択される少なくとも1つの金属の窒化物、珪化物、炭化物、若しくは酸化物からなる膜、TiN、TaN、ZrN、HfN、若しくはNbNの正規組成を有する膜からなるTi、Ta、Zr、Hf、若しくはNbの窒化物、Ru酸化物からなる膜、又はIr酸化物からなる膜である、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜12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の導電膜は、前記トランジスタを構成するゲート電極の内部において、前記半導体基板の主面に垂直な面で断線している、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜15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2の導電膜は、金属膜からなる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項16に記載の半導体装置において、
前記第2の導電膜は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、及びWからなる群のうちから選択される少なくとも1つの金属よりなる金属膜、又は、これらの金属群のうちから選択される少なくとも1つの金属の窒化物、珪化物、若しくは炭化物からなる膜であり、Ti、Ta、Zr、Hf、又はNbからなる前記窒化物は、正規組成を有さないNの量が少ない膜である、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項16に記載の半導体装置において、
前記第2の導電膜は、前記トランジスタを構成するゲート電極の閾値設定用の膜であって、Ni、Pd、Pt、Co、Rh、Ru、Cu、Ag、及びAuからなる群のうちから選択される少なくとも1つの金属よりなる金属膜、これらの金属群のうちから選択される少なくとも1つの金属の窒化物、珪化物、炭化物、若しくは酸化物からなる膜、TiN、TaN、ZrN、HfN、若しくはNbNの正規組成を有する膜からなるTi、Ta、Zr、Hf、若しくはNbの窒化物、Ru酸化物からなる膜、又はIr酸化物からなる膜である、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項16に記載の半導体装置において、
前記第2の導電膜の材料は、前記第1の導電膜の材料と同じである、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項16に記載の半導体装置において、
前記第2の導電膜は、内側導電膜及び外側導電膜の積層膜からなり、
前記内側導電膜は、低抵抗膜であって、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ni、Pd、Pt、Co、Rh、Ru、Cu、Ag、又はAuからなり、
前記外側導電膜は、耐酸化膜であって、TiN若しくはTaNの窒化物、Ir酸化物若しくはRu酸化物、Pt、又はAuからなる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜15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2の導電膜は、シリサイド膜からなる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項21に記載の半導体装置において、
前記第2の導電膜は、Ni、Co、Ti、W、Pt、及びMoからなる群のうちから選択される少なくとも1つを含んでいる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項21に記載の半導体装置において、
前記第2の導電膜は、内側導電膜及び外側導電膜の積層膜からなり、
前記内側導電膜は、低抵抗膜であって、Ni、Co、Ti、W、Pt、及びMoからなる群のうちから選択される少なくとも1つを含んでおり、
前記外側導電膜は、耐酸化膜であって、TiN若しくはTaNの窒化物、Ir酸化物若しくはRu酸化物、Pt、又はAuからなる、ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置において、
前記第2の導電膜は、シリサイド膜からなり、
前記第3の導電膜が、前記シリサイド材料からなる場合に、
前記第2の導電膜の材料は、前記第3の導電膜の材料と同じである、ことを特徴とする半導体装置。
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