JP4445213B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、情報通信機器の発達に伴いLSI等の半導体装置に要求される処理能力は年々厳しくなっており、トランジスタの動作速度の高速化が図られている。これまで、トランジスタの動作速度の高速化は主にゲート電極の加工寸法の微細化によって進められており、最近ではゲート長が0.1μm以下にまで微細化されている。また、ゲート電極の膜厚はシリコンを主構成材料として用いた場合で20nm程度にまで薄膜化することが要求されている。しかし、以前はそれほど問題となっていなかったゲート電極の細線化による抵抗の増加が信号遅延に与える影響が、トランジスタの高速化にとって無視できないほど大きくなっている。この問題を解決するためには、高速化や低消費電力化が図れ、シリコンプロセスとの親和性の大きい材料が不可欠である。最近では、前記の要求を満たす材料として電子の移動度がシリコンの約2.6倍、正孔の移動度がシリコンの約4.2倍と高いゲルマニウムをシリコンに添加したシリコンゲルマニウムをゲート電極に用いることが考えられている。また、ゲート絶縁膜の下にあるシリコン(チャネル)に歪みを与えると電子の移動度が増加することから、シリコンよりも格子定数の大きなシリコンゲルマニウムをチャネルの下地膜(チャネル下地膜)に用いてシリコンに歪みを与え、ドレイン電流を増加させる方法も考えられている。
【0003】
しかし、MOSトランジスタの製造プロセスでは、ゲート電極やチャネル下地膜の形成後に高温の熱処理が加わるため、シリコンゲルマニウムからなるゲート電極やチャネル下地膜には熱処理によるゲルマニウムの拡散や凝集が生じる可能性がある。その結果、シリコンゲルマニウムの組成に変化が生じ、移動度の低下や、シリコンゲルマニウムの仕事関数が変化し、MOSトランジスタのしきい値電圧の変動などの問題が生じる恐れがある。また、チャネルに十分な歪みが与えられなくなり、ドレイン電流の減少などの問題が生じる恐れがある。
【0004】
この問題に対して、例えば特開2000−269501号公報では、シリコンゲルマニウムを主構成材料とするチャネル下地膜の上面に、炭素を含有するシリコン膜を形成する形態が記載され、特開2000−77425号公報、特開2002−134741号公報、特開2002−184993号公報などにもシリコンゲルマニウムゲート電極に炭素を注入する形態が開示されている。
【特許文献1】
特開2000−269501号公報
【特許文献2】
特開2000−77425号公報
【特許文献3】
特開2002−134741号公報
【特許文献4】
特開2002−184993号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記公知文献に開示の形態のように単に炭素を添加するだけでは、その添加量に応じてリーク電流が増加する恐れがあることを本発明者らは見出した。
【0006】
そこで、本発明は、低抵抗でリーク電流を抑制した高性能の半導体装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは、ゲルマニウムが添加されたゲート電極およびチャネル下地膜からのゲルマニウムの拡散を抑制する手段をリーク電流増加させずに得るために鋭意研究を行った結果、ゲート電極およびチャネル下地膜にコバルトまたは窒素を添加することが有効であることを明らかにした。
【0008】
また、炭素を添加する場合であれば、添加量を制御することによっても、前記の課題解決に寄与することを見出した。これにより、実質問題とならない程度にリーク電流を抑制しつつ、ゲルマニウムの拡散を抑制できる半導体装置を提供できる。
【0009】
そこで、前記課題は例えば、下記のような構成を備えた半導体装置によって解決される。
又、炭素または窒素を添加することが有効であることを明らかにした。
【0010】
(1)半導体基板と、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形成されたゲート電極と、を備え、前記ゲート電極がゲルマニウムと前記ゲルマニウムより少量のコバルトとを含有することを特徴とする半導体装置である。なお、前記少量とは層中の各元素のat%における少量であるということである。なお、前記ゲート電極はシリコンゲルマニウムを主構成材料とすることが好ましい。なお、主構成材料とは、ゲート電極を構成する層中におけるシリコンゲルマニウムのat%が少なくとも半分を越えることをいうことができる。以下にも同様である。
または、ゲート電極はゲルマニウムと、前記ゲルマニウムより少量の窒素を含有 することを特徴とする半導体装置である。
または、ゲート電極はゲルマニウムと炭素とを含有し、前記炭素は、前記ゲルマニウムより少量で、かつ0.08at.%以上0.96at.%以下含有することを特徴とする半導体装置である。
【0011】
(2)半導体基板と、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形成されたゲート電極と、を備え、前記ゲート絶縁膜の基板側には、前記ゲート絶縁膜と間隔を介してチャネル下地膜が形成され、前記チャネル下地膜は、シリコンゲルマニウムを主構成材料とし、コバルトを含有することを特徴とする半導体装置である。例えば、ゲート絶縁膜の下にシリコンを主構成材料とするチャネルを備え、前記チャネルの下にシリコンゲルマニウムを主構成材料とするチャネル下地膜を備え、そのチャネル下地膜がコバルトを含有するものである。
または、ゲート絶縁膜の基板側には、前記ゲート絶縁膜と間隔を介してチャネル下地膜が形成され、前記チャネル下地膜は、シリコンゲルマニウムを主構成材料とし、窒素を含有することを特徴とする半導体装置である。
または、ゲート絶縁膜の基板側には、前記ゲート絶縁膜と間隔を介してチャネル下地膜が形成され、前記チャネル下地膜は、シリコンゲルマニウムを主構成材料とし、炭素を0.08at.%以上0.96at.%以下含有することを特徴とする半導体装置である。
【0012】
このような形態を備えることにより、低抵抗でリーク電流を抑制した高性能の半導体装置を提供することができる。このため、しきい値などの特性変化を抑えた信頼性の高い半導体装置を構成できる。
【0013】
また、例えば、シリコンゲルマニウムを主構成材料とするゲート電極とチャネル下地膜のうち少なくとも一方を有する半導体装置においては、少なくとも以下のいずれかの作用を有することができる。例えば、ゲート電極またはチャネル下地膜からゲルマニウムが拡散しにくい安定性の高い半導体装置を提供するができる。または、高速化に対応した電気抵抗の低いゲート電極部を有する半導体装置を提供することができる。または、チャネルに与える歪みの変化を抑えた信頼性の高い半導体装置を提供することである。または、歩留りの高い、製造コストに優れた半導体装置を提供することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を例示する。なお、本発明は、本発明で開示した形態に限定されるものではなく、周知技術及び今後の周知技術に基づく修正を除外するものではない。なお、以下において、ゲルマニウムはGe、コバルトはCo、炭素はC、窒素はN、タングステンはW、モリブデンはMoとして必要に応じて記号を用いる。
【0015】
本発明の半導体装置について、詳細に説明する。
(第1実施例)
本発明における第1実施例である半導体装置の主要部分の断面構造を図1に示す。本実施例の半導体装置は、図1に示すように、シリコン基板1の上に形成された電界効果トランジスタ10から構成される。
【0016】
電界効果トランジスタ10は、ウェル11に形成されたソース・ドレイン12とゲート絶縁膜13と、ゲート電極14とを備え,ゲート電極14およびソース・ドレイン12の上面には、シリサイド(18、19)が形成される。なお、ソース・ドレイン12とは、ゲート電極14を挟んで対向する12で示されたソース領域、もしくはドレイン領域のことである。ソースとドレインの違いは、電流がどちらからどちらへ流すかという違いであり、基本的な構造上の違いはないので、本明細書では、ソース・ドレイン12として表記する。また、トランジスタは、酸化シリコンや窒化シリコンからなる浅溝素子分離2によって、他のトランジスタと互いに電気的に絶縁される。
【0017】
ゲート絶縁膜13は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、五酸化タンタル、二酸化シリコンなどの誘電体膜、あるいはこれらの積層構造からなり、例えば化学気相蒸着法、スパッタ法などを用いて形成される。また、ゲート電極14はシリコンゲルマニウムを主構成材料として、例えば化学気相蒸着法、スパッタ法、分子線エピタキシー法などを用いて形成される。
【0018】
ゲート絶縁膜13とゲート電極14、シリサイド(18、19)の側壁には、酸化シリコンや窒化シリコンからなるサイドウォール15が形成される。
【0019】
電界効果トランジスタ10の上面には、例えば、BPSG(Boron-doped Phospho Silicate Glass)膜やSOG(Spin On Glass)膜、あるいはTEOS(Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate)膜、あるいは化学気相成長法、あるいはスパッタ法で形成した酸化シリコンからなる層間絶縁膜3で覆われる。
【0020】
シリコン基板1上に形成された電界効果トランジスタ10は、所望の回路が構成されるように図1に示すような、コンタクトプラグ7や配線21等によって電気的に接続される。
【0021】
本実施例におけるGeの拡散抑制効果を、分子動力学シミュレーションによる解析結果を用いて、以下に説明する。分子動力学シミュレーションとは、例えばジャーナルオブアプライドフィジックス(Journal of Applied Physics)の第54巻(1983年発行)の4877ページに記述されているように,原子間ポテンシャルを通して各原子に働く力を計算し、この力を基にニュートンの運動方程式を解くことによって各時刻における各原子の位置を算出する方法である。
【0022】
本実施例の効果は、ゲート電極に添加元素を含有させることによって、ゲート電極形成後の熱処理によるゲート電極中のGeの拡散が抑制されることである。そこで、Geの拡散係数を計算し、これを添加元素の有無で比較することにより、本実施例の効果を解析できる。分子動力学シミュレーションにより拡散係数を計算する方法は、例えばフィジカルレビューB(Physical Review B)の第29巻(1984年発行)の5367ページから5369ページまでに記述されている。
【0023】
はじめに、シリコンゲルマニウム(シリコン:ゲルマニウム=1:1)からなる一辺3nmの立方体をゲート電極の解析モデルとして用いた計算例を示す。900℃において、ゲート電極中のGeが拡散する際の、Geの拡散係数Dの比を計算した結果を図2〜7に示す。Dは添加元素を含まない場合のGeの拡散係数であり、図2はシリコンゲルマニウムにCoを添加した場合の低濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性、図3は高濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性を示した結果である。具体的には、図2はシリコンゲルマニウムからなる一辺3nmの立方体形状のゲート電極中のゲルマニウムが拡散する際の、900℃でのゲルマニウムの拡散係数を、コバルトの添加濃度の低い領域について示した図である。図3は、シリコンゲルマニウムからなる一辺3nmの立方体形状のゲート電極中のゲルマニウムが拡散する際の、900℃でのゲルマニウムの拡散係数を、コバルトの添加濃度の高い領域について示した図である。
【0024】
図4はシリコンゲルマニウムにNを添加した場合の低濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性、図5は高濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性を示した結果である。
具体的には、図4は、シリコンゲルマニウムからなる一辺3nmの立方体形状のゲート電極中のゲルマニウムが拡散する際の、900℃でのゲルマニウムの拡散係数を、窒素の添加濃度の低い領域について示した図である。図5は、シリコンゲルマニウムからなる一辺3nmの立方体形状のゲート電極中のゲルマニウムが拡散する際の、900℃でのゲルマニウムの拡散係数を、窒素の添加濃度の高い領域について示した図である。
【0025】
シリコンゲルマニウムにCoを添加した場合、図2に示すように、シリコンゲルマニウム中のGeの拡散係数はシリコンゲルマニウムに添加するCoの濃度が0.03at.%を超えると急激に減少するという効果が得られる。また、Coを0.08at.%以上添加すると拡散係数は無添加の場合の約10分の1以下に低減されるという効果が得られる。図3に示すように、その効果はCoの濃度が1.4at.%を超えると急激に弱くなる。また、Coを1.7at.%まで添加すると拡散係数は無添加の場合の約2分の1まで増加することが分かる。
【0026】
次に、シリコンゲルマニウムにNを添加した場合は図4に示すように、シリコンゲルマニウム中のGeの拡散係数はシリコンゲルマニウムに添加するNの濃度が0.012at.%を超えると急激に減少する。また、Nを0.03at.%以上添加すると拡散係数は無添加の場合の約30分の1以下にまで低減される効果が得られる。図5に示すように、その効果はNの濃度が0.9at.%を超えると急激に弱くなる。また、Nを1.06at.%まで添加すると拡散係数は無添加の場合の約2分の1まで増加することが分かる。
【0027】
従って、シリコンゲルマニウムを主構成材料とするゲート電極にCoを添加する場合は、Coを0.03at.%以上にする。或はさらに、1.7at.%以下にすることが好ましい。より好ましくはCoを0.08at.%以上の濃度で添加し、或はさらに1.4at.%以下の濃度で添加することでゲート電極中のGeの拡散を抑制することができる。
【0028】
また、Nを添加する場合は、Nを0.012at.%以上にする。或はさらに、1.06at.%以下にすることが好ましい。より好ましくはNを0.03at.%以上の濃度で添加し、或はさらに、0.9at.%以下の濃度で添加することでゲート電極中のGeの拡散を抑制することができる。
【0029】
次にCを添加する場合を検討した。図6はシリコンゲルマニウムにCを添加した場合の低濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性、図7は高濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性を示した結果である。具体的には、図6は、シリコンゲルマニウムからなる一辺3nmの立方体形状のゲート電極中のゲルマニウムが拡散する際の、900℃でのゲルマニウムの拡散係数を、炭素の添加濃度の低い領域について示した図である。また、図7は、シリコンゲルマニウムからなる一辺3nmの立方体形状のゲート電極中のゲルマニウムが拡散する際の、900℃でのゲルマニウムの拡散係数を、炭素の添加濃度の高い領域について示した図である。
【0030】
シリコンゲルマニウムにCを添加した場合は図6に示すように、シリコンゲルマニウム中のGeの拡散係数はシリコンゲルマニウムに添加するCの濃度が0.008at.%を超えると急激に減少する。また、Cを0.02at.%以上添加すると拡散係数は無添加の場合の約50分の1以下にまで低減される効果が得られる。図7に示すように、その効果はCの濃度が0.8at.%を超えると急激に弱くなる。また、Cを0.96at.%まで添加すると拡散係数は無添加の場合の約2分の1まで増加することが分かる。
【0031】
このためCを添加する場合は、Cを0.008at.%以上にする。或はさらに、0.96at.%以下にすることが好ましい。より好ましくはCを0.02at.%以上の濃度で添加し、或はさらに0.8at.%以下の濃度で添加することでゲート電極中のGeの拡散を抑制することができる。
【0032】
以上の効果は、上記の添加濃度範囲であればゲート電極にCoとNを含有させる場合、或はCoとCを含有する形態であってもよい。或はCo、C、Nを含有させてもよい。
n なお、このような場合でも、解析モデルの寸法や温度、SiとGeの含有比率などの計算条件を変えても同様に示すことができる。本実施例におけるシリコンゲルマニウムのSiとGeの含有比率は必要に応じて変えることができる。
【0033】
また、前記のように、低抵抗でリーク電流増加を抑制すると共に、Coを添加することにより添加した膜の電気抵抗の低減できる。また、Coによる電気抵抗の低減効果を得ることにより、高速化や低消費電力化を図るMOSトランジスタを備えた半導体装置に適応することが好ましい。また、Nでは添加濃度の調整が容易であるという利点がある。また、Cは添加した膜の強度の向上を図ることができる。また、多きなGeの拡散を抑制する効果を得ることができる。
【0034】
シリサイド(18、19)には、ゲート電極14やソース・ドレイン12とコンタクトプラグ7との間の電気抵抗を低減させるために、例えばWやMoのような金属を主構成材料とするシリサイド膜または金属膜、シリサイド膜と金属膜との積層膜が用いられる。また、ゲート電極14にCoを添加する場合は、シリサイド(18、19)の主構成材料にCoを用いることで、コスト低減を図ることができる。このため、ゲート電極上にはシリサイド層を備え、そのシリサイドがコバルトを主構成材料とするシリサイド膜または金属膜、またはシリサイド膜と金属膜の積層構造である形態を備えることが好ましい。
【0035】
また、上述の元素の拡散速度は、単結晶より多結晶の方が大きくなる。ゲート電極に用いられるシリコンゲルマニウムを多結晶で形成することにより効果的な半導体装置を形成することができる。
【0036】
なお、本実施例が適用される半導体装置のゲート電極の最小加工寸法は0.4〜0.03μmであることが望ましい。但し、必ずしもこれに限定されるものではない。
【0037】
また、シリコン基板1の構造は、SOI(Silicon On Insulator)構造であってもよい。
半導体基板上(例えば単結晶シリコン等を用いることができる)に絶縁層(例えば、酸化シリコンなどを用いることができる)が配置し、その上に半導体層(例えば単結晶化したシリコンを用いることができる)が形成される。その半導体層の上にゲート絶縁膜とその上にゲート電極が形成される形態をとることができる。
【0038】
また、前述した形態を備えた半導体装置は、しきい値などの特性変化を抑えた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【0039】
また、前記形態を備えることにより、ゲート電極またはチャネル下地膜からゲルマニウムが拡散しにくい安定性の高い半導体装置を提供するができる。または、高速化に対応した電気抵抗の低いゲート電極部を有する半導体装置を提供することができる。または、チャネルに与える歪みの変化を抑えた信頼性の高い半導体装置を提供することである。または、歩留りの高い、製造コストに優れた半導体装置を提供することができる。
(第2実施例)
本発明における第2実施例である半導体装置の主要部分の断面構造を図8に示す。第2実施例の第1実施例との主な違いは、ゲート電極が第一ゲート電極14aと第二ゲート電極14bからなる二層構造となっている点であり、それ以外は第1実施例と同様の構造を有している。第二ゲート電極14bには、主構成材料としてシリコンゲルマニウムが用いられ、添加元素としてCoまたはNを第1実施例のゲート電極14と同様の濃度で含有させる。または、Cを第1実施例のゲート電極14と同様の濃度で含有させる。第一ゲート電極14aには、主構成材料としてシリコンまたはシリコンゲルマニウムが用いられる。なお、第1実施例で記載した添加元素は含有させない。或は、第二ゲート電極14bにおける前記添加元素濃度より低い濃度だけ添加する場合であってもよい。これにより、添加元素がゲート絶縁膜に接することをより効果的に防ぐことができ、添加元素が原因となって生じるリーク電流による電気特性の低下を抑制することができる。
(第3実施例)
本発明における第3実施例である半導体装置の主要部分の断面構造を図9(a)に示す。第3実施例の第1実施例との主な違いは、ゲート電極が第一ゲート電極14aと第二ゲート電極14bと第三ゲート電極14cからなる三層構造となっている点であり、それ以外は第1実施例と同様の構造を有している。第一ゲート電極14a、第二ゲート電極14b、第三ゲート電極14cの主構成材料にはシリコンゲルマニウムが用いられる。第二ゲート電極14bには、添加元素としてCoまたはNを第1実施例のゲート電極14と同様の濃度で含有させる。或は、添加元素としてCを第1実施例のゲート電極14と同様の濃度で含有させる。第一ゲート電極14aは、図9(b)に示すように第二ゲート電極14bとの界面付近で、添加元素としてCoまたはNを第1実施例のゲート電極14と同様の濃度で含有させ、その濃度をゲート絶縁膜13に向かって単調に減少し、ゲート絶縁膜13との界面でほぼ0となる濃度分布を有するように添加元素を含有させる。或は、添加元素としてCを第1実施例のゲート電極14と同様の濃度で含有させ、その濃度をゲート絶縁膜13に向かって単調に減少し、ゲート絶縁膜13との界面でほぼ0となる濃度分布を有するように添加元素を含有させる。これによって、ゲート電極に含有させる添加元素がゲート絶縁膜に接してできる界面欠陥準位を防ぎ、リーク電流を抑制することができる。第三ゲート電極14cは、図9(b)に示すように第二ゲート電極14bとの界面付近で、添加元素としてCoを第1実施例のゲート電極14と同様の濃度で含有させ、その濃度がシリサイド18に向かって単調に増加し、シリサイド18との界面で濃度がほぼ50%となる濃度分布を有するようにCoを含有させる。これによって、ゲート電極とシリサイドとの電気抵抗の差を低減することができる。また、第一ゲート電極14a、第二ゲート電極14bに含有させる添加元素にCoを用いることで、コスト低減を図ることができる。
【0040】
なお、第3実施例の半導体装置のゲート電極は、第一ゲート電極14aと第二ゲート電極14b、あるいは第二ゲート電極14bと第三ゲート電極14cからなる二層構造であってもよい。
(第4実施例)
本発明における第4実施例である半導体装置の主要部分の断面構造を図10に示す。第4実施例の半導体装置は、ゲート電極13の下にシリコンを主構成材料とするチャネル16を備え、チャネル16の下にシリコンゲルマニウムを主構成材料とするチャネル下地膜15を備える。チャネル下地膜15には、添加元素としてCoまたはNを第1実施例のゲート電極14と同様の濃度で含有させる。或は、添加元素としてCを第1実施例のゲート電極14と同様の濃度で含有させる。これによって、チャネル下地膜15中のGeの拡散を抑制し、チャネル16に与える歪みの変化を防ぐことができる。
【0041】
なお、チャネル16上の構造は第1実施例、または第2実施例、または第3実施例、またはそれ以外の構造であってもよい。また、シリコンゲルマニウムのSiとGeの含有比率は必要に応じて変えても構わない。
(第5実施例)
本発明における第5実施例である半導体装置の主要部分の断面構造を図11に示す。本実施例の半導体装置は、図11に示すように、n形基板31の上に形成されたバイポーラトランジスタ30から構成される。
【0042】
バイポーラトランジスタ30は、n+形基板(32、33)と、n形エピタキシャル層34と、シリコン酸化膜35と、p形エピタキシャルベース層36と、シリコンナイトライド/シリコン酸化膜スペーサ37と、p+形ポリシリコン38と、n+形ポリシリコン39とを備える。p形エピタキシャルベース層36には、主構成材料としてシリコンゲルマニウムが用いられ、添加元素としてCoまたはNを第1実施例のゲート電極14と同様の濃度で含有させる。または、Cを第1実施例のゲート電極14と同様の濃度で含有させる。
【0043】
本実施例では、ベース層からゲルマニウムが拡散しにくい安定性の高い半導体装置を提供することができる。これにより、しきい値などの特性変化を抑えた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【0044】
なお、本実施例の半導体装置はnpn形バイポーラトランジスタであるが、n形基板31と、n+形基板(32、33)と、n形エピタキシャル層34と、n+形ポリシリコン39と、がp形であり、p形エピタキシャルベース層36と、p+形ポリシリコン38と、がn形である、pnp形バイポーラトランジスタであってもよい。
また、n形基板31の構造は、SOI構造であってもよい。
【0045】
【発明の効果】
本発明により、低抵抗でリーク電流を抑制した高性能の半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例である半導体装置の主要部の断面図である。
【図2】シリコンゲルマニウムにCoを添加した場合の低濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性を示す図である。
【図3】シリコンゲルマニウムにCoを添加した場合の高濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性を示す図である。
【図4】シリコンゲルマニウムにNを添加した場合の低濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性を示す図である。
【図5】図5はシリコンゲルマニウムにNを添加した場合の高濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性を示す図である。
【図6】シリコンゲルマニウムにCを添加した場合の低濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性を示す図である。
【図7】シリコンゲルマニウムにCを添加した場合の高濃度領域におけるD/Dの添加濃度依存性を示す図である。
【図8】本発明の第2実施例である半導体装置の主要部の断面図である。
【図9】(a)は、本発明の第3実施例である半導体装置の主要部の断面図である。(b)は、図9(a)中の一領域の構造を示す断面図および、その領域に含有する添加元素の濃度分布を示した図である。
【図10】本発明の第4実施例である半導体装置の主要部の断面図である。
【図11】本発明の第5実施例である半導体装置の主要部の断面図である。
【符号の説明】
1…………………………………………シリコン基板
2…………………………………………浅溝素子分離
3、20…………………………………層間絶縁膜
7…………………………………………コンタクトプラグ
8、22…………………………………バリアメタル
10………………………………………電界効果トランジスタ
11………………………………………ウェル
12………………………………………ソース・ドレイン
13………………………………………ゲート絶縁膜
14、14a、14b、14c………ゲート電極
15………………………………………チャネル下地膜
16………………………………………チャネル
17………………………………………サイドウォール
18、19………………………………シリサイド
30………………………………………バイポーラトランジスタ
31………………………………………n形基板
32、33………………………………n+形基板
34………………………………………n形エピタキシャル層
35………………………………………シリコン酸化膜
36………………………………………p形エピタキシャルベース層
37………………………………………シリコンナイトライド/シリコン酸化膜スペーサ
38………………………………………p+形ポリシリコン
39………………………………………n+形ポリシリコン
41………………………………………ゲルマニウム原子
42………………………………………添加原子
43………………………………………コバルト原子

Claims (7)

  1. 半導体基板と、
    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形成されたゲート電極と、を備え、
    前記ゲート電極がシリコンとゲルマニウムと前記ゲルマニウムより少量のコバルトとを含有し、
    前記ゲート電極が前記コバルトを0.03at.%以上1.7at.%以下の濃度で含有することを特徴とする半導体装置。
  2. 半導体基板と、
    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形成されたゲート電極と、を備え、
    前記ゲート電極はシリコンとゲルマニウムと前記ゲルマニウムより少量の窒素を含有し、
    前記ゲート電極が前記窒素を0.012at.%以上1.06at.%以下の濃度で含有することを特徴とする半導体装置。
  3. 半導体基板と、
    前記半導体基板内に形成されたチャネル下地膜と、
    前記チャネル下地膜上に形成されたチャネル形成領域と、
    前記チャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、を備え
    記チャネル下地膜は、シリコンゲルマニウムを主構成材料とし、コバルトを含有し、かつ、前記チャネル下地膜が前記コバルトを0.03at.%以上1.7at.%以下の濃度で含有することを特徴とする半導体装置。
  4. 半導体基板と、
    前記半導体基板内に形成されたチャネル下地膜と、
    前記チャネル下地膜上に形成されたチャネル形成領域と、
    前記チャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、を備え
    記チャネル下地膜は、シリコンゲルマニウムを主構成材料とし、窒素を含有し、かつ、前記チャネル下地膜が前記窒素を0.012at.%以上1.06at.%以下の濃度で含有することを特徴とする半導体装置。
  5. 半導体基板と、
    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形成されたゲート電極と、を備え、
    前記ゲート電極はシリコンとゲルマニウムと炭素とを含有し、前記炭素は、前記ゲルマニウムより少量で、かつ0.008at.%以上0.96at.%以下含有することを特徴とする半導体装置。
  6. 半導体基板と、
    前記半導体基板内に形成されたチャネル下地膜と、
    前記チャネル下地膜上に形成されたチャネル形成領域と、
    前記チャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、を備え
    記チャネル下地膜は、シリコンゲルマニウムを主構成材料とし、炭素を0.008at.%以上0.96at.%以下含有することを特徴とする半導体装置。
  7. 請求項1に記載の半導体装置において、上記ゲート電極上にシリサイド膜を備え、前記シリサイドがコバルトを主構成材料とすることを特徴とする半導体装置。
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