JP4044306B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、特にn型MISトランジスタとp型MISトランジスタとで異なるゲート材料を用いた半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
MOSFETの微細化に伴って、ゲート酸化膜の薄膜化が進み、ゲート長50nm以下では1nm程度の極めて薄いゲート酸化膜厚が求められている。その要因の一つとして、ゲート電極に用いているポリシリコンの空乏化がある。このポリシリコンの空乏化がなくなると、ゲート酸化膜を0.5nm程度厚くすることができる。従って、ゲート空乏化のない金属をゲート電極に用いた、いわゆるメタルゲート電極のMOSFET(MISFET)が注目されている。
【0003】
しかし、ゲート電極として1種類の金属を用いた場合には、以下のような問題がある。ゲート電極の仕事関数がn型及びp型MISFETで同一になるため、ポリシリコンゲートのように仕事関数が異なるゲート電極をn型MISFETとp型MISFETとで作り分けることができず、しきい値電圧を適正化することが非常に難しくなる。特に、0.5V以下の低いしきい値を実現するためには、n型MISFETのゲート電極には仕事関数が4.6eV以下、望ましくは4.3eV以下の材料、p型MISFETのゲート電極には仕事関数が4.6eV以上、望ましくは4.9eV以上の材料が必要とされる。そのため、ゲート電極としてn型MISFETとp型MISFETとで異なる金属材料を用いた、いわゆるデュアルメタルゲートプロセスが必要とされる。
【0004】
デュアルメタルゲートプロセスでは、n型とp型MISFETとでゲート電極を作り分ける必要から、n型及びp型MISFETの形成領域を含む全面に一方のMISFET(例えばn型)用のゲート電極材料を形成した後、他方のMISFET(例えばp型)の形成領域に形成されたゲート電極材料のみを除去し、その後で他方のMISFET(例えばp型)用のゲート電極材料を形成する。
【0005】
例えば、n型MISFETのゲート電極材料としてハフニウム窒化物、p型MISFETのゲート電極材料としてタングステンを用いた場合、p型MISFET形成領域のハフニウム窒化物は、レジストをマスクとして、例えば過酸化水素水を用いてウエットエッチングによって除去する。
【0006】
しかしながら、ハフニウム窒化物等のゲート電極材料をウエットエッチングで除去する際に、p型MISFET形成領域のゲート絶縁膜がエッチング液に晒されてしまう。また、マスクとして用いたレジストを剥離する際に、剥離液として用いる有機溶剤などにもp型MISFET形成領域のゲート絶縁膜が晒されることになる。したがって、上述したデュアルメタルゲートプロセスでは、p型MISFETのゲート絶縁膜の信頼性が大幅に低下してしまう問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このように、n型MISFETとp型MISFETとで仕事関数等が異なるゲート電極材料を用いたデュアルメタルゲートプロセスが提案されているが、ゲート電極材料を除去する際のエッチング液やレジストを剥離する際の剥離液にゲート絶縁膜が晒されるため、ゲート絶縁膜の信頼性が大幅に低下するという問題があった。
【0008】
本発明は、上記従来の課題に対してなされたものであり、上述したデュアルメタルゲートプロセスの問題を改善し、素子の特性や信頼性を向上させることが可能な半導体装置及びその製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、n型MISトランジスタ及びp型MISトランジスタを有する半導体装置であって、n型及びp型MISトランジスタの一方のトランジスタのゲート電極は、ゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート材料膜、第1のゲート材料膜上に形成された第2のゲート材料膜及び第2のゲート材料膜上に形成された第3のゲート材料膜を含み、n型及びp型MISトランジスタの他方のトランジスタのゲート電極は、ゲート絶縁膜上に形成された第3のゲート材料膜を含み、前記第1のゲート材料膜は、アンチモン、ビスマス、インジウム、鉛、スズ又はテルルからなる金属膜、又はそれらの金属元素を含む金属化合物膜であることを特徴とする。
【0010】
また、本発明は、n型MISトランジスタ及びp型MISトランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に第1のゲート材料膜を形成する工程と、第1のゲート材料膜上に第2のゲート材料膜を形成する工程と、n型及びp型MISトランジスタの一方のトランジスタが形成される第1の領域の第2のゲート材料膜を選択的に除去して、第1の領域の第1のゲート材料膜を露出させる工程と、露出した第1の領域の第1のゲート材料膜を熱処理により選択的に昇華させて、第1の領域のゲート絶縁膜を露出させる工程と、露出した第1の領域のゲート絶縁膜上と、n型及びp型MISトランジスタの他方のトランジスタが形成される第2の領域の第2のゲート材料膜上とに、第3のゲート材料膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【0011】
【作用】
本発明によれば、熱処理により第1のゲート材料膜を第2のゲート材料膜に対して選択的に昇華させることでゲート絶縁膜を露出させるので、従来のように、ゲート材料膜を除去する際のエッチング液やレジストを剥離する際の剥離液にゲート絶縁膜が晒されることがない。したがって、ゲート絶縁膜の信頼性の低下を防止することができる。特に、第1のゲート材料膜として、アンチモン、ビスマス、インジウム、鉛、スズ又はテルル、或いはそれらの化合物を用いた場合、それらの材料は一般に比較的低温で昇華するため、n型MISトランジスタとp型MISトランジスタとで異なるゲート材料を用いた半導体装置を容易に得ることができ、素子特性や信頼性に優れた半導体装置を得ることが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【0013】
(実施形態1)
図1(a)〜図6(l)は、本発明の第1の実施形態に係るMISFET(MISトランジスタ)の製造工程を示した断面図である。本実施形態は、いわゆるダマシンゲート技術を用いてMISFETを作製する例である。
【0014】
まず、図1(a)に示すように、シリコン基板10の表面領域にSTI技術等を用いて素子分離領域11を形成する。続いて、将来除去されるダミーゲート構造として、例えば厚さ6nm程度のゲート酸化膜12、厚さ150nm程度のポリシリコン膜13、厚さ50nm程度のシリコン窒化膜14の積層構造を、酸化技術、CVD技術、リソグラフィー技術及びRIE技術を用いて形成する。続いて、イオン注入技術を用いて、エクステンション拡散層領域15を形成する。さらに、シリコン窒化膜からなる幅40nm程度のゲート側壁16をCVD技術とRIE技術を用いて形成する。
【0015】
次に、図1(b)に示すように、イオン注入技術によりソース・ドレイン拡散層17を形成する。その後、サリサイドプロセス技術を用いて、ダミーゲート構造及びゲート側壁16をマスクにして、ソース・ドレイン領域のみに厚さ40nm程度のシリサイド膜(例えばコバルトシリサイド膜)18を形成する。この時、ソース・ドレイン領域のドーパントとして、n型領域にはヒ素、p型領域にはガリウムを、いずれも1×1015/cm2以上のドーズ量でイオン注入しておく。これらのドーパントは、シリサイドの凝集を抑制し、熱耐性を大幅に向上させることが可能なものである。
【0016】
次に、図2(c)に示すように、層間膜19として例えばシリコン酸化膜をCVD法によって堆積する。さらに、このシリコン酸化膜をCMP技術によって平坦化することで、シリコン窒化膜14及びシリコン窒化膜16の上面を露出させる。
【0017】
次に、図2(d)に示すように、例えば燐酸を用いて、シリコン窒化膜14を層間膜19に対して選択的に除去する。この時に、ゲート側壁のシリコン窒化膜16もポリシリコン膜13の高さ程度までエッチングされる。続いて、例えばラジカル原子エッチング技術を用いて、ダミーゲートであるポリシリコン膜13を、層間膜19及びゲート側壁16に対して選択的に除去する。
【0018】
次に、図3(e)に示すように、弗酸等のウエット処理によってダミーゲート酸化膜12を除去することで、シリコン基板10の表面を露出させる。続いて、このようにして得られたゲート用溝部の少なくとも底部に、ゲート絶縁膜20を形成する。ゲート絶縁膜20には、例えばシリコン基板10を熱酸化したシリコン酸化膜を用いることができる。また、このシリコン酸化膜の表面を窒素プラズマでさらに窒化したものを用いてもよい。さらに、以下に述べるように、高誘電体膜をゲート絶縁膜20に用いてもよい。
【0019】
ゲート絶縁膜20に用いる高誘電体膜には、例えばハフニウム酸化膜があげられる。このハフニウム酸化膜は、例えば、HfCl4とNH3を用いたCVD法、有機系のHfガス等を用いたCVD法、或いはハフニウム窒化物のターゲットやハフニウムのターゲットを用いたスパッタリング法等を用いてハフニウム窒化膜を形成した後、ハフニウム窒化膜の酸化を行うことで形成することができる。酸化されるハフニウム窒化膜の厚さは、数nm程度の極薄であることが望ましい。ハフニウム窒化膜の膜厚が厚くなるにつれて、結晶化が起こりやすくなるためである。また、ハフニウム窒化物をスパッタリング法で形成する場合は、スパッタされたハフニウムやハフニウム窒化物の粒子のエネルギーを100eV以下、望ましくは50eV以下にすることが望ましい。スパッタ粒子のエネルギーが高くなるにつれて、シリコン基板へスパッタ粒子が食い込むようになり、チャネル表面のモフォロジーが劣化するためである。
【0020】
次に、図3(f)に示すように、仕事関数が4.6eV以下の電極材料として、アンチモン膜(第1のゲート材料膜)21を、10nm程度、望ましくはそれ以下の膜厚で、少なくともゲート用溝の底部に成膜する。成膜には、スパッタリング法、CVD法或いは蒸着法を用いればよい。アンチモンは融点が630℃と低いため、熱蒸着による成膜を簡単に行うことができる。
【0021】
スパッタリング法を用いる場合は、スパッタされたアンチモン粒子のエネルギーを100eV以下、望ましくは50eV以下に制御することが望ましい。アンチモン粒子のエネルギーをこのような低エネルギーにすることで、下地のゲート絶縁膜20へアンチモン粒子が食い込むことがなくなり、ゲート絶縁膜の信頼性が著しく向上する。
【0022】
なお、図4(g)に示すように、アンチモンを溶かした塗布液をウエハ全面に塗布し、ベーキングを行った後、ドライエッチング技術でアンチモンをエッチバックし、ゲート用溝の底部のみにアンチモン膜21を残すようにしてもよい。この場合にも、アンチモン膜21の膜厚は10nm以下にすることが望ましい。
【0023】
次に、図4(h)に示すように、タングステン膜(第2のゲート材料膜)22を全面に成膜する。成膜法には、スパッタリング法、CVD法或いは塗布法等を用いればよい。タングステン22の膜厚は特に限定されないが、望ましくは20nm以下程度がよく、その理由は後述する。
【0024】
次に、図5(i)の工程に移行する。なお、図5(i)からは、図の向かって左側はn型MISFET形成領域、右側はp型MISFET形成領域とする(以後の図も同様)。本工程では、リソグラフィー技術を用いて、p型MISFET領域のみを開口したレジスト23のパターンを形成する。
【0025】
次に、図5(j)に示すように、レジスト23をマスクとして、過酸化水素水によるウエットエッチングを行うことで、p型MISFET領域のみタングステン膜22を選択的に除去する。アンチモン膜21は過酸化水素水に不溶なため、タングステン膜22のみを選択的に除去することが可能である。また、ゲート絶縁膜20はアンチモン膜21に覆われているため、過酸化水素水に晒されないですむ。また、タングステン膜22の膜厚を20nm以下程度と薄くしておくことで、エッチング量が少なくてすむ。
【0026】
次に、図6(k)に示すように、レジスト23を有機溶剤などで除去するが、この時もゲート絶縁膜20はアンチモン膜21に覆われているため、有機溶剤などに晒されないですむ。その後、例えば窒素雰囲気中において500℃程度の温度で熱処理を行う。この熱処理により、p型MISFET領域の表面に露出していたアンチモン膜21が昇華してなくなり、p型MISFET領域のゲート絶縁膜20が露出する。一方、n型MISFET領域のアンチモン膜21はタングステン膜22に覆われているので昇華しない。熱処理時の雰囲気の圧力は、大気圧程度(1×105Pa程度)でもよいが、より効率的にアンチモンを昇華させたい場合は、大気圧以下の圧力で熱処理を行う。
【0027】
次に、図6(l)に示すように、タングステン膜(第3のゲート材料膜)24を、スパッタリング法或いはCVD法など用いて全面に堆積する。続いて、アンチモン膜21、タングステン膜22及びタングステン膜24のCMPを行うことで、n型MISFET領域のゲート用溝内にはアンチモン膜21、タングステン膜22及びタングステン膜24が、p型MISFET領域にはタングステン膜24が、それぞれ埋め込まれたゲート電極構造が得られる。
【0028】
なお、タングステン膜24の成膜にスパッタリング法を用いる場合は、スパッタされたタングステン粒子のエネルギーを100eV以下、望ましくは50eV以下に制御することが望ましい。タングステン粒子のエネルギーをこのような低エネルギーにすることで、下地のゲート絶縁膜20へタングステン粒子が食い込むことがなくなり、ゲート絶縁膜の信頼性が著しく向上する。
【0029】
以上のようにして、n型MISFETはアンチモン膜21、タングステン膜22及びタングステン膜24の積層膜からなるゲート電極構造、p型MISFETはタングステン膜24の単層膜からゲート電極構造のCMISFETが作製される。
【0030】
このように、本実施形態では、n型MISFETのゲート電極の最下層にアンチモン膜(仕事関数4.2eV程度)、p型MISFETのゲート電極にタングステン膜(仕事関数4.9eV程度)を用いることで、n型MISFET及びp型MISFETいずれもゲート電極の仕事関数を最適化することができる。したがって、n型MISFETとp型MISFETそれぞれのしきい値電圧を適正化することが可能となる。
【0031】
また、p型MISFETのゲート絶縁膜を露出させる際に、熱処理によってアンチモン膜を選択的に昇華させることから、ゲート絶縁膜の表面が従来のようにウエットエッチング溶液や有機溶剤などに晒されることがない。従って、ゲート絶縁膜の信頼性に優れたMISFETを作製することが可能となる。
【0032】
なお、ゲート絶縁膜の信頼性を高めるために、以下のような方法を適用することが望ましい。
【0033】
まず、ゲート絶縁膜20を成膜する工程からアンチモン膜21を成膜する工程までは、大気に晒すことなく行うことが望ましい。つまり、ゲート絶縁膜20の成膜装置とアンチモン膜21の成膜装置との間のウエハ搬送は、窒素を充満させて大気を追い出した空間、或いは真空の空間で行うことが望ましい。また、アンチモン膜21を昇華させるための熱処理装置とタングステン膜24の成膜装置との間のウエハ搬送についても、同様に行うことが望ましい。
【0034】
また、アンチモン膜21を昇華させるための熱処理装置とタングステン膜24の成膜装置を同じ装置としてもよい。具体的には、ウエハ1枚単位で成膜する、いわゆる枚葉式の成膜装置を用いればよい。この場合、まず、タングステン膜24の成膜を行うチャンバー内において、タングステン膜24を成膜する前に、シリコンウエハを例えば500℃程度に加熱してp型MISFET領域のアンチモン膜21を昇華させる。シリコンウエハの加熱は、例えば、光を照射して行う、或いはシリコンウエハの載置台であるウエハチャックを加熱することで行えばよい。その後、同一チャンバー内でウエハを大気に晒すことなくタングステン膜24を成膜する。
【0035】
以上のような方法を適用することにより、p型MISFET領域のゲート絶縁膜20が全く大気に晒されることなく、タングステン膜24を成膜することが可能となる。
【0036】
(実施形態2)
図7(a)〜図10(h)は、本発明の第2の実施形態に係るMISFET(MISトランジスタ)の製造工程を示した断面図である。
【0037】
まず、図7(a)に示すように、シリコン基板30の表面領域に素子分離領域31を形成し、続いてゲート絶縁膜32を成膜する。ゲート絶縁膜32の成膜方法等は第1の実施形態と同様であり、例えばハフニウム酸化膜からなるゲート絶縁膜32を全面に成膜する。さらに、第1の実施形態と同様に、ゲート絶縁膜32上にアンチモン膜(第1のゲート材料膜)33を10nm程度、望ましくはそれ以下の厚さで全面に成膜し、続いて厚さ20nm程度のタングステン膜(第2のゲート材料膜)34を全面に成膜する。
【0038】
次に、図7(b)の工程に移行する。なお、図7(b)からは、図の向かって左側はn型MISFET形成領域、右側はp型MISFET形成領域とする(以後の図も同様)。本工程では、リソグラフィー技術を用いて、p型MISFET領域のみを開口したレジスト35のパターンを形成する。
【0039】
次に、図8(c)に示すように、過酸化水素水によるウエットエッチングを行うことで、p型MISFET領域に形成されたタングステン膜34のみを選択的に除去する。ゲート絶縁膜32はアンチモン膜33に覆われているため、過酸化水素水に晒されないですむ。
【0040】
次に、図8(d)に示すように、レジスト35を有機溶剤などで除去するが、この時もゲート絶縁膜32はアンチモン膜33に覆われているため、有機溶剤などに晒されないですむ。その後、第1の実施形態と同様、例えば窒素雰囲気中において500℃程度の温度で熱処理を行う。この熱処理により、p型MISFET領域の表面に露出していたアンチモン膜33が昇華してなくなり、p型MISFET領域のゲート絶縁膜32が露出する。一方、n型MISFET領域のアンチモン膜33はタングステン膜34に覆われているので昇華しない。
【0041】
次に、図9(e)に示すように、タングステン膜(第3のゲート材料膜)36を、スパッタリング法或いはCVD法など用いて、全面に厚さ50nm程度堆積する。さらに、シリコン窒化膜37をCVD技術など用いて、全面に厚さ50nm程度堆積する。
【0042】
次に、図9(f)に示すように、リソグラフィー技術とRIE技術を用いて、シリコン窒化膜37、タングステン膜36、タングステン膜34及びアンチモン膜33のエッチングを行い、n型及びp型MISFET領域にゲート電極を形成する。ソース・ドレインが形成される領域のゲート絶縁膜32もRIE技術を用いて除去してもよい。ここでは除去した場合について図示している。
【0043】
次に、図10(g)に示すように、上記のようにして形成されたゲート電極をマスクにして、イオン注入技術によりエクステンション拡散層領域38を形成する。その後、シリコン窒化膜からなる幅が40nm程度のゲート側壁39を形成する。さらに、イオン注入技術によりソース・ドレイン拡散層40を形成した後、不純物活性化の熱処理を行う。なお、図9(f)の工程においてソース・ドレイン領域のゲート絶縁膜32を除去しなかった場合は、ゲート側壁39を形成するためのRIE技術を用いたエッチバック処理において、ソース・ドレイン領域のゲート絶縁膜32もエッチングする。
【0044】
次に、図10(h)に示すように、サリサイドプロセス技術を用いて、ソース・ドレイン領域のみに厚さ40nm程度のシリサイド膜(例えばコバルトシリサイド膜)41を形成する。
【0045】
以上のようにして、n型MISFETはアンチモン膜33、タングステン膜34及びタングステン膜36の積層膜からなるゲート電極構造、p型MISFETはタングステン膜36の単層膜からゲート電極構造のCMISFETが作製される。
【0046】
本実施形態においても、第1の実施形態と同様、n型及びp型MISFETのゲート電極の仕事関数の最適化、ゲート絶縁膜の信頼性の向上といった、素子特性及びに信頼性に優れたMISFETを得ることが可能となる。
【0047】
なお、以上説明した第1及び第2の実施形態では、第1のゲート材料膜としてアンチモン(Sb)、第2及び第3のゲート材料膜としてタングステン(W)を用いたが、以下に述べるように、これらの材料以外の導電性を有する材料を用いることも可能である。
【0048】
また、第1及び第2の実施形態では、n型MISFETのゲート電極を第1、第2及び第3のゲート材料膜で、p型MISFETのゲート電極を第3のゲート材料膜で構成したが、第1、第2及び第3のゲート材料膜の組み合わせを適当に選択することで、p型MISFETのゲート電極を第1、第2及び第3のゲート材料膜で、n型MISFETのゲート電極を第3のゲート材料膜で構成することも可能である。
【0049】
第1のゲート材料膜としては、n型MISFETのゲート電極に適用する場合には、仕事関数が4.6eV以下、望ましくは4.3eV以下の材料、p型MISFETのゲート電極に適用する場合には、仕事関数が4.6eV以上、望ましくは4.9eV以上の材料を用いることが望ましい。また、ゲート絶縁膜にダメージを与えない程度の温度、例えば800℃以下程度の温度で昇華が可能な材料であることが望ましい。
【0050】
具体的には、上述したアンチモンの他、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、鉛(Pb)、スズ(Sn)及びテルル(Te)などの金属を用いることが可能である。アンチモン、ビスマス、インジウム、鉛及びスズは主としてn型MISFETのゲート電極に用いることが可能であり、テルルは主としてp型MISFETのゲート電極に用いることが可能である。
【0051】
ビスマス、インジウム、鉛、スズ及びテルルは、アンチモンよりも昇華しにくいが、蒸気圧を考慮して熱処理時の雰囲気の圧力を適当な値に下げれば、昇華するようになる。例えばビスマスでは、真空度を1×10-1Pa以下程度にして500℃程度で熱処理すれば、昇華させることが可能である。インジウムでは1×10-4Pa以下で600℃程度、鉛では1×10-2Pa以下で600℃程度で熱処理することで、昇華させることが可能である。
【0052】
また、アンチモン、ビスマス、インジウム、鉛、スズ及びテルルのなかから選択された1又は2以上の金属元素を含む金属化合物を、第1のゲート材料膜として用いることも可能である。これらの2以上の金属元素どうしの化合物でもよいし、これらの1以上の金属元素とその他の金属元素との化合物でもよい。
【0053】
具体的には、主としてn型MISFETのゲート電極に適した化合物として、インジウム・スズ酸化物があげられる。また、主としてp型MISFETのゲート電極に適した化合物として、砒素化インジウム、アンチモン化インジウム、テルル化ビスマス、砒素化インジウムとアンチモン化インジウムの化合物、テルル化鉛、テルル化スズ、テルル化鉛とテルル化スズの化合物、セレン化鉛とセレン化スズの化合物があげられる。
【0054】
上述した金属化合物のうち、アンチモン化インジウムや砒素化インジウムは半導体であるが、バンドギャップがそれぞれ0.17eV、0.35eV程度であり、シリコンのバンドギャップ(1.1eV)よりはるかに小さい値である。このような小さなバンドギャップの材料は、室温で多数の電子とホールが発生しているので、金属に近い電気伝導性を示す。従って、このような化合物を第1のゲート材料として用いることも可能である。
【0055】
また、バンドギャップを小さくすることも可能である。例えば、テルル化鉛とテルル化スズのバンドギャップは、それぞれ0.22eVと0.25eVであるが、テルル化鉛とテルル化スズを3:2程度のモル比で混ぜ合わせることで、バンドギャップをゼロにすることも可能である。これは、上述した他の半導体でも同様である。
【0056】
第2のゲート材料膜としては、所定の温度及び圧力下において、第1のゲート材料膜よりも昇華温度が高い材料を用いる。具体的には、第1のゲート材料を昇華させる工程の温度及び圧力において昇華しない材料であって、その工程の温度より融点が十分に高い材料を用いることが望ましい。例えば、第1のゲート材料膜としてアンチモンを用いた場合には、アンチモンを昇華させる工程での熱処理温度が800℃以下程度であることから、融点が1000℃程度以上であることが望ましい。具体的には、第2のゲート材料膜として、タングステン(W)或いはモリブデン(Mo)などの金属や、タングステン窒化物、モリブデン窒化物或いはチタン窒化物(TiN)などの金属窒化物を用いることが望ましい。これらはアンチモンと反応しにくいので、望ましい材料といえる。
【0057】
第3のゲート材料膜としては、n型MISFETに適用する場合(n型MISFETのゲート絶縁膜に接するゲート材料膜に適用する場合)には、仕事関数が4.6eV以下、望ましくは4.3eV以下の材料、p型MISFETのゲート電極に適用する場合(p型MISFETのゲート絶縁膜に接するゲート材料膜に適用する場合)には、仕事関数が4.6eV以上、望ましくは4.9eV以上の材料を用いることが望ましい。
【0058】
具体的には、第3のゲート材料膜として、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)或いはルテニウム(Ru)などの金属や、イリジウム酸化物或いはルテニウム酸化物などの導電性金属酸化物を用いることが望ましい。タングステン、モリブデン及び白金は、シリコン酸化膜中に拡散しにくいので、ゲート絶縁膜にシリコン酸化膜を用いた場合には、特に望ましい材料であるといえる。
【0059】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【0060】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のデュアルメタルゲートプロセスを用いた半導体装置の問題点が改善され、素子特性や信頼性に優れた半導体装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るMISトランジスタの製造工程の一部を示した断面図。
【図2】本発明の第1の実施形態に係るMISトランジスタの製造工程の一部を示した断面図。
【図3】本発明の第1の実施形態に係るMISトランジスタの製造工程の一部を示した断面図。
【図4】本発明の第1の実施形態に係るMISトランジスタの製造工程の一部を示した断面図。
【図5】本発明の第1の実施形態に係るMISトランジスタの製造工程の一部を示した断面図。
【図6】本発明の第1の実施形態に係るMISトランジスタの製造工程の一部を示した断面図。
【図7】本発明の第2の実施形態に係るMISトランジスタの製造工程の一部を示した断面図。
【図8】本発明の第2の実施形態に係るMISトランジスタの製造工程の一部を示した断面図。
【図9】本発明の第2の実施形態に係るMISトランジスタの製造工程の一部を示した断面図。
【図10】本発明の第2の実施形態に係るMISトランジスタの製造工程の一部を示した断面図。
【符号の説明】
10、30…シリコン基板
11、31…素子分離領域
12…ゲート酸化膜
13…ポリシリコン膜
14…シリコン窒化膜
15、38…エクステンション拡散層領域
16、39…ゲート側壁
17、40…ソース・ドレイン拡散層
18、41…シリサイド膜
19…層間膜
20、32…ゲート絶縁膜
21、33…アンチモン膜(第1のゲート材料膜)
22、34…タングステン膜(第2のゲート材料膜)
23、35…レジスト
24、36…タングステン膜(第3のゲート材料膜)
37…シリコン窒化膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device using different gate materials for an n-type MIS transistor and a p-type MIS transistor and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
With the miniaturization of MOSFETs, the gate oxide film is becoming thinner, and an extremely thin gate oxide film thickness of about 1 nm is required for a gate length of 50 nm or less. One of the factors is depletion of polysilicon used for the gate electrode. When the polysilicon is not depleted, the gate oxide film can be thickened by about 0.5 nm. Accordingly, a so-called metal gate electrode MOSFET (MISFET) using a metal without gate depletion as a gate electrode has attracted attention.
[0003]
However, when one kind of metal is used as the gate electrode, there are the following problems. Since the work function of the gate electrode is the same for the n-type and p-type MISFET, gate electrodes having different work functions such as a polysilicon gate cannot be formed separately for the n-type MISFET and the p-type MISFET, and the threshold value It becomes very difficult to optimize the voltage. In particular, in order to realize a low threshold value of 0.5 V or less, a material having a work function of 4.6 eV or less, preferably 4.3 eV or less is used for the gate electrode of the n-type MISFET, and a work function is used for the gate electrode of the p-type MISFET. Is required to be 4.6 eV or more, preferably 4.9 eV or more. Therefore, a so-called dual metal gate process using different metal materials for the n-type MISFET and the p-type MISFET as the gate electrode is required.
[0004]
In the dual metal gate process, the gate electrode material for one MISFET (for example, n-type) is formed on the entire surface including the formation region of the n-type and p-type MISFET because it is necessary to create a gate electrode separately for the n-type and p-type MISFET. After that, only the gate electrode material formed in the formation region of the other MISFET (for example, p-type) is removed, and then the gate electrode material for the other MISFET (for example, p-type) is formed.
[0005]
For example, when hafnium nitride is used as the gate electrode material of the n-type MISFET and tungsten is used as the gate electrode material of the p-type MISFET, the hafnium nitride in the p-type MISFET formation region is made of, for example, hydrogen peroxide using a resist as a mask. And removed by wet etching.
[0006]
However, when the gate electrode material such as hafnium nitride is removed by wet etching, the gate insulating film in the p-type MISFET formation region is exposed to the etching solution. Further, when the resist used as the mask is peeled off, the gate insulating film in the p-type MISFET formation region is also exposed to an organic solvent used as a peeling solution. Therefore, the dual metal gate process described above has a problem that the reliability of the gate insulating film of the p-type MISFET is significantly lowered.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, a dual metal gate process using gate electrode materials having different work functions or the like has been proposed for n-type MISFETs and p-type MISFETs, but the etching solution and resist for removing the gate electrode materials are removed. Since the gate insulating film is exposed to the stripping solution, there is a problem that the reliability of the gate insulating film is significantly lowered.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and provides a semiconductor device capable of improving the above-described problems of the dual metal gate process and improving element characteristics and reliability, and a method of manufacturing the same. The purpose is to do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a semiconductor device having an n-type MIS transistor and a p-type MIS transistor, wherein a gate electrode of one of the n-type and p-type MIS transistors is a first gate material formed on a gate insulating film. A second gate material film formed on the first gate material film and a third gate material film formed on the second gate material film, and the other of the n-type and p-type MIS transistors. The gate electrode of the transistor includes a third gate material film formed on the gate insulating film, and the first gate material film is a metal film made of antimony, bismuth, indium, lead, tin, or tellurium, or these A metal compound film containing any of the above metal elements.
[0010]
The present invention also relates to a method of manufacturing a semiconductor device having an n-type MIS transistor and a p-type MIS transistor, the step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, and a first gate material on the gate insulating film. A step of forming a film, a step of forming a second gate material film on the first gate material film, and a second region of the first region where one of the n-type and p-type MIS transistors is formed. A step of selectively removing the gate material film to expose the first gate material film in the first region, and a step of selectively sublimating the exposed first gate material film in the first region by heat treatment. The step of exposing the gate insulating film in the first region, the second region in the second region where the other transistor of the n-type and p-type MIS transistors is formed on the exposed gate insulating film in the first region. Gate material In the upper, characterized by comprising a step of forming a third gate material film.
[0011]
[Action]
According to the present invention, since the gate insulating film is exposed by selectively sublimating the first gate material film with respect to the second gate material film by heat treatment, the gate material film is removed as in the prior art. The gate insulating film is not exposed to the etching solution or the stripping solution used to strip the resist. Therefore, it is possible to prevent the reliability of the gate insulating film from being lowered. In particular, when antimony, bismuth, indium, lead, tin, or tellurium, or a compound thereof is used as the first gate material film, these materials generally sublime at a relatively low temperature. A semiconductor device using a gate material different from that of the type MIS transistor can be easily obtained, and a semiconductor device having excellent element characteristics and reliability can be obtained.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
(Embodiment 1)
FIG. 1A to FIG. 6L are cross-sectional views showing manufacturing steps of a MISFET (MIS transistor) according to the first embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which a MISFET is manufactured using a so-called damascene gate technique.
[0014]
First, as shown in FIG. 1A, an
[0015]
Next, as shown in FIG. 1B, a source /
[0016]
Next, as shown in FIG. 2C, a silicon oxide film, for example, is deposited as the
[0017]
Next, as shown in FIG. 2D, the
[0018]
Next, as shown in FIG. 3E, the surface of the
[0019]
An example of the high dielectric film used for the
[0020]
Next, as shown in FIG. 3F, as an electrode material having a work function of 4.6 eV or less, an antimony film (first gate material film) 21 is formed to a thickness of about 10 nm, preferably less than that, A film is formed on the bottom of the gate groove. For film formation, a sputtering method, a CVD method, or an evaporation method may be used. Since antimony has a low melting point of 630 ° C., it can be easily formed by thermal evaporation.
[0021]
When the sputtering method is used, it is desirable to control the energy of the sputtered antimony particles to 100 eV or less, preferably 50 eV or less. By setting the energy of the antimony particles to such a low energy, the antimony particles do not bite into the underlying
[0022]
As shown in FIG. 4G, a coating solution in which antimony is dissolved is applied to the entire surface of the wafer, and after baking, antimony is etched back by a dry etching technique, and an antimony film is formed only on the bottom of the gate groove. 21 may be left. Also in this case, it is desirable that the film thickness of the
[0023]
Next, as shown in FIG. 4H, a tungsten film (second gate material film) 22 is formed on the entire surface. As the film formation method, a sputtering method, a CVD method, a coating method, or the like may be used. The film thickness of
[0024]
Next, the process proceeds to the process of FIG. From FIG. 5 (i), the left side is the n-type MISFET formation region and the right side is the p-type MISFET formation region (the same applies to the subsequent drawings). In this step, a pattern of the resist 23 having an opening only in the p-type MISFET region is formed by using a lithography technique.
[0025]
Next, as shown in FIG. 5J, the
[0026]
Next, as shown in FIG. 6 (k), the resist 23 is removed with an organic solvent or the like, but at this time, the
[0027]
Next, as shown in FIG. 6L, a tungsten film (third gate material film) 24 is deposited on the entire surface by sputtering or CVD. Subsequently, by performing CMP of the
[0028]
When a sputtering method is used for forming the
[0029]
As described above, the n-type MISFET has a gate electrode structure formed of a laminated film of the
[0030]
As described above, in this embodiment, an antimony film (work function of about 4.2 eV) is used as the lowermost layer of the gate electrode of the n-type MISFET, and a tungsten film (work function of about 4.9 eV) is used as the gate electrode of the p-type MISFET. Both the n-type MISFET and the p-type MISFET can optimize the work function of the gate electrode. Therefore, the threshold voltages of the n-type MISFET and the p-type MISFET can be optimized.
[0031]
Further, when the gate insulating film of the p-type MISFET is exposed, the antimony film is selectively sublimated by heat treatment, so that the surface of the gate insulating film may be exposed to a wet etching solution, an organic solvent, or the like as in the prior art. Absent. Therefore, it is possible to manufacture a MISFET with excellent gate insulating film reliability.
[0032]
In order to increase the reliability of the gate insulating film, it is desirable to apply the following method.
[0033]
First, it is desirable to perform from the step of forming the
[0034]
The heat treatment apparatus for sublimating the
[0035]
By applying the above method, the
[0036]
(Embodiment 2)
FIG. 7A to FIG. 10H are cross-sectional views showing manufacturing steps of a MISFET (MIS transistor) according to the second embodiment of the present invention.
[0037]
First, as shown in FIG. 7A, the
[0038]
Next, the process proceeds to the process of FIG. From FIG. 7B, the left side of the figure is an n-type MISFET formation region, and the right side is a p-type MISFET formation region (the same applies to the subsequent drawings). In this step, a pattern of the resist 35 having an opening only in the p-type MISFET region is formed using a lithography technique.
[0039]
Next, as shown in FIG. 8C, only tungsten
[0040]
Next, as shown in FIG. 8 (d), the resist 35 is removed with an organic solvent or the like. At this time, the
[0041]
Next, as shown in FIG. 9E, a tungsten film (third gate material film) 36 is deposited to a thickness of about 50 nm on the entire surface by sputtering or CVD. Further, a
[0042]
Next, as shown in FIG. 9F, the
[0043]
Next, as shown in FIG. 10G, the extension
[0044]
Next, as shown in FIG. 10H, a silicide film (for example, cobalt silicide film) 41 having a thickness of about 40 nm is formed only in the source / drain regions by using a salicide process technique.
[0045]
As described above, the n-type MISFET has a gate electrode structure formed of a laminated film of an
[0046]
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the MISFET has excellent device characteristics and excellent reliability, such as optimization of the work function of the gate electrode of the n-type and p-type MISFET and improvement of the reliability of the gate insulating film. Can be obtained.
[0047]
In the first and second embodiments described above, antimony (Sb) is used as the first gate material film and tungsten (W) is used as the second and third gate material films. It is also possible to use materials having conductivity other than these materials.
[0048]
In the first and second embodiments, the gate electrode of the n-type MISFET is composed of the first, second and third gate material films, and the gate electrode of the p-type MISFET is composed of the third gate material film. By appropriately selecting a combination of the first, second and third gate material films, the gate electrode of the p-type MISFET is the first, second and third gate material films, and the gate electrode of the n-type MISFET. Can be formed of a third gate material film.
[0049]
As a first gate material film, when applied to a gate electrode of an n-type MISFET, a material having a work function of 4.6 eV or less, preferably 4.3 eV or less, and when applied to a gate electrode of a p-type MISFET, It is desirable to use a material having a work function of 4.6 eV or higher, preferably 4.9 eV or higher. Further, it is desirable that the material can be sublimated at a temperature that does not damage the gate insulating film, for example, a temperature of about 800 ° C. or less.
[0050]
Specifically, in addition to the above-described antimony, metals such as bismuth (Bi), indium (In), lead (Pb), tin (Sn), and tellurium (Te) can be used. Antimony, bismuth, indium, lead and tin can be used mainly for the gate electrode of the n-type MISFET, and tellurium can be used mainly for the gate electrode of the p-type MISFET.
[0051]
Bismuth, indium, lead, tin, and tellurium are less likely to sublime than antimony, but sublimate if the atmospheric pressure during heat treatment is reduced to an appropriate value in consideration of the vapor pressure. For example, in bismuth, the vacuum level is 1 × 10 -1 Sublimation can be achieved by heat treatment at about 500 ° C. at about Pa or less. 1 × 10 for indium -Four About 600 ℃ at Pa or less, 1 × 10 for lead -2 Sublimation can be achieved by heat treatment at about 600 ° C. under Pa.
[0052]
Alternatively, a metal compound containing one or more metal elements selected from antimony, bismuth, indium, lead, tin, and tellurium can be used as the first gate material film. The compound of these two or more metal elements may be sufficient, and the compound of these one or more metal elements and another metal element may be sufficient.
[0053]
Specifically, indium tin oxide is mainly used as a compound suitable for the gate electrode of n-type MISFET. Also, as compounds suitable for the gate electrode of p-type MISFET, indium arsenide, indium antimonide, bismuth telluride, indium arsenide and indium antimonide compounds, lead telluride, tin telluride, lead telluride and tellurium And tin selenide compounds, lead selenide and tin selenide compounds.
[0054]
Among the metal compounds described above, indium antimonide and indium arsenide are semiconductors, but have band gaps of about 0.17 eV and 0.35 eV, which are much smaller than the band gap of silicon (1.1 eV). Such a material having a small band gap exhibits electrical conductivity close to that of a metal because a large number of electrons and holes are generated at room temperature. Therefore, such a compound can be used as the first gate material.
[0055]
It is also possible to reduce the band gap. For example, the band gaps of lead telluride and tin telluride are 0.22 eV and 0.25 eV, respectively. By mixing lead telluride and tin telluride in a molar ratio of about 3: 2, the band gap is reduced to zero. It is also possible to do. The same applies to the other semiconductors described above.
[0056]
As the second gate material film, a material having a sublimation temperature higher than that of the first gate material film is used under a predetermined temperature and pressure. Specifically, it is desirable to use a material that does not sublime at the temperature and pressure of the step of sublimating the first gate material and has a sufficiently high melting point than the temperature of the step. For example, when antimony is used as the first gate material film, the heat treatment temperature in the process of sublimating antimony is about 800 ° C. or lower, so the melting point is preferably about 1000 ° C. or higher. Specifically, a metal such as tungsten (W) or molybdenum (Mo) or a metal nitride such as tungsten nitride, molybdenum nitride, or titanium nitride (TiN) is used as the second gate material film. desirable. These are desirable materials because they do not easily react with antimony.
[0057]
As the third gate material film, when applied to an n-type MISFET (when applied to a gate material film in contact with the gate insulating film of the n-type MISFET), the work function is 4.6 eV or less, preferably 4.3 eV or less. When applying to the gate electrode of the material, p-type MISFET (when applying to the gate material film in contact with the gate insulating film of the p-type MISFET), use a material having a work function of 4.6 eV or higher, preferably 4.9 eV or higher. Is desirable.
[0058]
Specifically, as the third gate material film, a metal such as tungsten (W), molybdenum (Mo), platinum (Pt), iridium (Ir), or ruthenium (Ru), iridium oxide, ruthenium oxide, or the like. It is desirable to use the conductive metal oxide. Tungsten, molybdenum, and platinum are difficult materials to diffuse into the silicon oxide film, and thus can be said to be particularly desirable materials when a silicon oxide film is used as the gate insulating film.
[0059]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining the disclosed constituent elements. For example, even if several constituent requirements are deleted from the disclosed constituent requirements, the invention can be extracted as an invention as long as a predetermined effect can be obtained.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, problems of a semiconductor device using a conventional dual metal gate process are improved, and a semiconductor device having excellent element characteristics and reliability can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of a manufacturing process of a MIS transistor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the MIS transistor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the MIS transistor according to the first embodiment of the invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the MIS transistor according to the first embodiment of the invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the MIS transistor according to the first embodiment of the invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the MIS transistor according to the first embodiment of the invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of a manufacturing process of a MIS transistor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a part of a manufacturing process of a MIS transistor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view showing a part of a manufacturing process of a MIS transistor according to a second embodiment of the invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of a manufacturing process of a MIS transistor according to a second embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
10, 30 ... silicon substrate
11, 31 ... element isolation region
12 ... Gate oxide film
13 ... Polysilicon film
14 ... Silicon nitride film
15, 38 ... Extension diffusion layer region
16, 39 ... Gate side wall
17, 40 ... Source / drain diffusion layers
18, 41 ... Silicide film
19 ... Interlayer film
20, 32 ... Gate insulating film
21, 33 ... antimony film (first gate material film)
22, 34 ... Tungsten film (second gate material film)
23, 35 ... resist
24, 36 ... Tungsten film (third gate material film)
37 ... Silicon nitride film
Claims (11)
n型及びp型MISトランジスタの一方のトランジスタのゲート電極は、ゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート材料膜、第1のゲート材料膜上に形成された第2のゲート材料膜及び第2のゲート材料膜上に形成された第3のゲート材料膜からなり、
n型及びp型MISトランジスタの他方のトランジスタのゲート電極は、ゲート絶縁膜上に形成された第3のゲート材料膜からなり、
前記第1のゲート材料膜は、アンチモン、ビスマス、インジウム、鉛、スズ又はテルルからなる金属膜、又はそれらの金属元素を含む金属化合物膜であり、
前記第2のゲート材料膜は、前記第1のゲート材料膜が昇華する条件において昇華しない材料からなり、
前記第3のゲート材料膜は、前記第1のゲート材料膜と仕事関数が異なる材料からなる
ことを特徴とする半導体装置。A semiconductor device having an n-type MIS transistor and a p-type MIS transistor,
The gate electrode of one of the n-type and p-type MIS transistors includes a first gate material film formed on the gate insulating film, a second gate material film formed on the first gate material film, and a second gate material film. and a third gate material film formed on the second gate material layer,
The gate electrode of the other transistor of the n-type and p-type MIS transistor, and a third gate material film formed on the gate insulating film,
The first gate material film, antimony, bismuth, indium, lead, a metal film made of tin or tellurium, or a metal compound film der containing these metal elements is,
The second gate material film is made of a material that does not sublime under the condition that the first gate material film is sublimated,
The semiconductor device, wherein the third gate material film is made of a material having a work function different from that of the first gate material film .
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein the second gate material film is a tungsten film, a molybdenum film, a tungsten nitride film, a molybdenum nitride film, or a titanium nitride film.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein the third gate material film is a tungsten film, a molybdenum film, a platinum film, an iridium film, a ruthenium film, an iridium oxide film, or a ruthenium oxide film.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein constituent materials of the second gate material film and the third gate material film are the same. 5.
半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に第1のゲート材料膜を形成する工程と、
第1のゲート材料膜上に第2のゲート材料膜を形成する工程と、
n型及びp型MISトランジスタの一方のトランジスタが形成される第1の領域の第2のゲート材料膜を選択的に除去して、第1の領域の第1のゲート材料膜を露出させる工程と、
露出した第1の領域の第1のゲート材料膜を熱処理により選択的に昇華させて、第1の領域のゲート絶縁膜を露出させる工程と、
露出した第1の領域のゲート絶縁膜上と、n型及びp型MISトランジスタの他方のトランジスタが形成される第2の領域の第2のゲート材料膜上とに、第3のゲート材料膜を形成する工程と、
を備え、
前記第1のゲート材料膜は、アンチモン、ビスマス、インジウム、鉛、スズ又はテルルからなる金属膜、又はそれらの金属元素を含む金属化合物膜であり、
前記第2のゲート材料膜は、前記第1のゲート材料膜が昇華する条件において昇華しない材料からなり、
前記第3のゲート材料膜は、前記第1のゲート材料膜と仕事関数が異なる材料からなる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。A method of manufacturing a semiconductor device having an n-type MIS transistor and a p-type MIS transistor,
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a first gate material film on the gate insulating film;
Forming a second gate material film on the first gate material film;
selectively removing the second gate material film in the first region where one of the n-type and p-type MIS transistors is formed, and exposing the first gate material film in the first region; ,
A step of selectively sublimating the exposed first gate material film in the first region by heat treatment to expose the gate insulating film in the first region;
A third gate material film is formed on the exposed gate insulating film in the first region and on the second gate material film in the second region where the other of the n-type and p-type MIS transistors is formed. Forming, and
Equipped with a,
The first gate material film is a metal film made of antimony, bismuth, indium, lead, tin or tellurium, or a metal compound film containing those metal elements,
The second gate material film is made of a material that does not sublime under the condition that the first gate material film is sublimated,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the third gate material film is made of a material having a work function different from that of the first gate material film .
ことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5 , wherein the second gate material film is a tungsten film, a molybdenum film, a tungsten nitride film, a molybdenum nitride film, or a titanium nitride film.
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の半導体装置の製造方法。The semiconductor device according to claim 5 or 6 , wherein the third gate material film is a tungsten film, a molybdenum film, a platinum film, an iridium film, a ruthenium film, an iridium oxide film, or a ruthenium oxide film. Method.
ことを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the second gate material film and the third gate material film are made of the same material.
ことを特徴とする請求項5乃至8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。9. The method according to claim 5 , further comprising processing the first, second, and third gate material films to form gate electrodes of n-type and p-type MIS transistors. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
ことを特徴とする請求項5乃至9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。10. The semiconductor device according to claim 5, wherein the steps from the sublimation of the first gate material film to the step of forming the third gate material film are performed without being exposed to the atmosphere. Production method.
ことを特徴とする請求項5乃至10のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。In the step of sublimating the first gate material film, according to any one of claims 5 to 10 heat treatment temperature was as 800 ° C. or less, and characterized by a heat treatment atmosphere with 1 × 10 5 Pa or less semiconductor Device manufacturing method.
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