JP5521726B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
第1実施形態による半導体装置及びその製造方法を図1乃至図7を用いて説明する。
まず、本実施形態による半導体装置について図1を用いて説明する。図1は、本実施形態による半導体装置を示す断面図である。
次に、本実施形態による半導体装置の評価結果について図2を用いて説明する。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図3乃至図7を用いて説明する。図3乃至図7は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
第2実施形態による半導体装置及びその製造方法を図8乃至図10を用いて説明する。図1乃至図7に示す第1実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
まず、本実施形態による半導体装置について図8を用いて説明する。図8は、本実施形態による半導体装置を示す半導体装置である。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図9及び図10を用いて説明する。図9及び図10は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
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キャップ膜と、
前記キャップ膜上に形成されたシリコン酸化膜と、
前記シリコン酸化膜上に形成された金属ゲート電極と、
前記金属ゲート電極の両側の前記半導体基板内に形成されたソース/ドレイン拡散層と
を有する第1のトランジスタを有する
ことを特徴とする半導体装置。
付記1記載の半導体装置において、
前記ゲート絶縁膜は、Hfの酸化物又はZrの酸化物を含む
ことを特徴とする半導体装置。
付記1又は2記載の半導体装置において、
前記キャップ膜は、希土類金属の酸化物又はMgの酸化物を含む
ことを特徴とする半導体装置。
付記3記載の半導体装置において、
前記希土類金属は、La、Y又はDyである
ことを特徴とする半導体装置。
付記1乃至4のいずれかに記載の半導体装置において、
前記ゲート絶縁膜と前記キャップ膜との間に形成された酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜又は酸化タンタル膜を更に有する
ことを特徴とする半導体装置。
付記1乃至5のいずれかに記載の半導体装置において、
前記半導体基板と前記ゲート絶縁膜との間に形成された他のシリコン酸化膜を更に有する
ことを特徴とする半導体装置。
付記1乃至6のいずれかに記載の半導体装置において、
前記金属ゲート電極は、TiN又はTaNを含む
ことを特徴とする半導体装置。
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キャップ膜を形成する工程と、
前記キャップ膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜上に金属ゲート電極を形成する工程と、
前記金属ゲート電極の両側の前記半導体基板内にソース/ドレイン拡散層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
半導体基板の第1の活性領域上及び第2の活性領域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キャップ膜を形成する工程と、
前記キャップ膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第1の活性領域上の前記シリコン酸化膜を除去する工程と、
前記第1の活性領域上の前記キャップ膜上に第1の金属ゲート電極を形成し、前記第2の活性領域上の前記シリコン酸化膜上に第2の金属ゲート電極を形成する工程と、
前記第1の金属ゲート電極の両側の前記半導体基板内に第1のソース/ドレイン拡散層を形成し、前記第2の金属ゲート電極の両側の前記半導体基板内に第2のソース/ドレイン拡散層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記8記載の半導体装置の製造方法において、
前記シリコン酸化膜を形成する工程の後、前記金属ゲート電極を形成する工程の前に、熱処理を行う工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記9記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の活性領域上の前記シリコン酸化膜を除去する工程の後、前記第1の金属ゲート電極及び前記第2の金属ゲート電極を形成する工程の前に、熱処理を行う工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記8記載の半導体装置の製造方法において、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程の後、前記キャップ膜を形成する工程の前に、前記ゲート絶縁膜上に酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜又は酸化タンタル膜を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記9記載の半導体装置の製造方法において、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程の後、前記キャップ膜を形成する工程の前に、前記ゲート絶縁膜上に酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜又は酸化タンタル膜を形成する工程と、前記第1の活性領域上の前記酸化アルミニウム膜、前記酸化チタン膜又は前記酸化タンタル膜を除去する工程とを更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記8乃至13のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程の前に、前記半導体基板上に他のシリコン酸化膜を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記8乃至14のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記ゲート絶縁膜は、Hfの酸化物又はZrの酸化物を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。(11)
(付記16)
付記8乃至15のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記キャップ膜は、希土類金属の酸化物又はMgの酸化物を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。(12)
(付記17)
付記16記載の半導体装置の製造方法において、
前記希土類金属は、La、Y又はDyである
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記8記載の半導体装置の製造方法において、
前記金属ゲート電極は、TiN又はTaNを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記9記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の金属ゲート電極及び前記第2の金属ゲート電極は、TiN又はTaNを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記9記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の金属ゲート電極は、TaSiN又はTaCNを含み、
前記第2の金属ゲート電極は、Mo、Ru又はTiを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4…Pチャネル型MISFET形成領域
10…半導体基板
12a、12b…素子領域
14…素子分離領域
16P…P型ウェル
16N…N型ウェル
18…シリコン酸化膜
20…ゲート絶縁膜
21…酸化アルミニウム膜
22…キャップ膜
23…シリコン酸化膜
24…金属ゲート電極
26…シリコン層
28…積層体
30…エクステンション領域
32…サイドウォール絶縁膜
34…不純物拡散領域
36…ソース/ドレイン拡散層
38…シリサイド膜
40…Nチャネル型MISFET
42…積層体
44…エクステンション領域
46…不純物拡散領域
48…ソース/ドレイン拡散層
50、50a…Pチャネル型MISFET
52…層間絶縁膜
54…コンタクトホール
56…導体プラグ
58…配線層
60…フォトレジスト膜
62…開口部
64…フォトレジスト膜
66…開口部
68…フォトレジスト膜
70…開口部
72…フォトレジスト膜
74…フォトレジスト膜
76…開口部
78…フォトレジスト膜
80…開口部
82…フォトレジスト膜
84…開口部
86…フォトレジスト膜
88…開口部
90…フォトレジスト膜
92…開口部
Claims (10)
- 半導体基板の第1の活性領域上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記半導体基板の第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1のゲート絶縁膜上に形成された第1のキャップ膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のキャップ膜と、
前記第1及び第2のキャップ膜のうちの第2のキャップ膜上のみに形成された第1のシリコン酸化膜と、
前記第1のキャップ膜上に形成された第1の金属ゲート電極と、
前記シリコン酸化膜上に形成された第2の金属ゲート電極と、
前記第1の金属ゲート電極の両側の前記第1の活性領域内に形成された第1のソース/ドレイン拡散層と、
前記第2の金属ゲート電極の両側の前記第2の活性領域内に形成された第2のソース/ドレイン拡散層と
を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1及び第2のゲート絶縁膜は、Hfの酸化物又はZrの酸化物を含む
ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1又は2記載の半導体装置において、
前記第1及び第2のキャップ膜は、希土類金属の酸化物又はMgの酸化物を含む
ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置において、
前記希土類金属は、La、Y又はDyである
ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至4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1のキャップ膜との間及び前記第2のゲート絶縁膜と前記第2のキャップ膜との間のうちの、前記第2のゲート絶縁膜と前記第2のキャップ膜との間に形成された酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜又は酸化タンタル膜を更に有する
ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1の活性領域と前記第1のゲート絶縁膜との間に形成された第2のシリコン酸化膜と、
前記第2の活性領域と前記第2のゲート絶縁膜との間に形成された第3のシリコン酸化膜とを更に有する
ことを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板の第1の活性領域上及び第2の活性領域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キャップ膜を形成する工程と、
前記キャップ膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第1の活性領域上の前記シリコン酸化膜を除去する工程と、
前記第1の活性領域上の前記キャップ膜上に第1の金属ゲート電極を形成し、前記第2の活性領域上の前記シリコン酸化膜上に第2の金属ゲート電極を形成する工程と、
前記第1の金属ゲート電極の両側の前記半導体基板内に第1のソース/ドレイン拡散層を形成し、前記第2の金属ゲート電極の両側の前記半導体基板内に第2のソース/ドレイン拡散層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項7記載の半導体装置の製造方法において、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程の後、前記キャップ膜を形成する工程の前に、前記ゲート絶縁膜上に酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜又は酸化タンタル膜を形成する工程と、前記第1の活性領域上の前記酸化アルミニウム膜、前記酸化チタン膜又は前記酸化タンタル膜を除去する工程とを更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項7又は8に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ゲート絶縁膜は、Hfの酸化物又はZrの酸化物を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項7乃至9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、
前記キャップ膜は、希土類金属の酸化物又はMgの酸化物を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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