JP2006086272A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばMOS(Metal Oxide Semiconductor)デバイスのゲートスタック構造に用いて好適の半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device suitable for use in, for example, a gate stack structure of a MOS (Metal Oxide Semiconductor) device.
従来、MOSデバイスでは、ゲート絶縁膜としてSiO2ゲート絶縁膜が広く用いられてきた。しかし、SiO2ゲート絶縁膜の薄膜化が進み、その厚さが原子数個分にまで薄くなると、ゲートリーク電流が増大してしまい、消費電力や発熱量の増大という問題が深刻になり、その抑制が重要な課題となってきた。
そこで、近年、ゲート絶縁膜として、SiO2ゲート絶縁膜よりも誘電率の高い絶縁膜(高誘電率ゲート絶縁膜,High-kゲート絶縁膜)を用いることが提案されている。
Conventionally, in a MOS device, a SiO 2 gate insulating film has been widely used as a gate insulating film. However, as the thickness of the SiO 2 gate insulating film is reduced and the thickness is reduced to several atoms, the gate leakage current increases and the problem of increased power consumption and heat generation becomes serious. Suppression has become an important issue.
Therefore, in recent years, it has been proposed to use an insulating film (high dielectric constant gate insulating film, high-k gate insulating film) having a higher dielectric constant than the SiO 2 gate insulating film as the gate insulating film.
一方、ゲート電極としては、従来、ポリシリコンゲート電極が広く用いられてきた。しかし、ゲート絶縁膜の薄膜化が進むにつれて、ゲート空乏化によってトランジスタのオン電流が低下してしまうという問題が深刻になり、その抑制が重要な課題となってきた。
また、ポリシリコンゲート電極は、高誘電率ゲート絶縁膜と組み合わせて使った場合に、ゲート絶縁膜とゲート電極との界面で欠陥が生じやすく、動作電圧(閾値電圧)が上昇してしまう傾向がある。さらにフォノン振動が発生して、トランジスタのチャネル内での電子の移動を阻害するという問題も発生する。
On the other hand, a polysilicon gate electrode has been widely used as the gate electrode. However, as the gate insulating film becomes thinner, the problem that the on-current of the transistor decreases due to gate depletion becomes serious, and the suppression thereof has become an important issue.
In addition, when a polysilicon gate electrode is used in combination with a high dielectric constant gate insulating film, defects tend to occur at the interface between the gate insulating film and the gate electrode, and the operating voltage (threshold voltage) tends to increase. is there. Further, phonon oscillation occurs, which causes a problem of inhibiting the movement of electrons in the channel of the transistor.
そこで、近年、ゲート電極として、メタルゲート電極を用いることが提案されている。
なお、従来、半導体デバイスにおいて、誘電率の高い膜(高誘電率膜,強誘電率膜)を設ける場合には、この膜からの酸素の拡散が問題の一つとされており、この問題を解決するために種々の提案がなされている(例えば特許文献1〜3参照)。また、リーク電流を抑制するために、高誘電率絶縁膜を設ける技術もある(例えば特許文献4参照)。
Conventionally, when a film having a high dielectric constant (high dielectric constant film, ferroelectric film) is provided in a semiconductor device, oxygen diffusion from this film has been one of the problems. Various proposals have been made for this purpose (see, for example,
ところで、高誘電率(High-k)ゲート絶縁膜やメタルゲート電極を採用する場合、例えば図4に示すように、高誘電率(High-k)ゲート絶縁膜50又はSiO2ゲート絶縁膜51上に直接メタルゲート電極52を設けることが考えられる。
しかしながら、高誘電率(High-k)ゲート絶縁膜50又はSiO2ゲート絶縁膜51上に直接メタルゲート電極52を設けると、高誘電率ゲート絶縁膜50又はSiO2ゲート絶縁膜51とメタルゲート電極52とが激しく反応してしまうという問題がある。特に、高誘電率ゲート絶縁膜50とメタルゲート電極52との反応は、低い温度(例えば500℃程度)でも進行することが多いため、問題が大きい。このように、ゲート絶縁膜50,51とゲート電極52とが反応してしまうと、ゲートリーク電流の増大(極度の場合には絶縁性の喪失)を招き、信頼性の低下につながることになる。
By the way, when a high dielectric constant (High-k) gate insulating film or a metal gate electrode is adopted, for example, as shown in FIG. 4, the high dielectric constant (High-k) gate
However, when the
また、高誘電率ゲート絶縁膜50上にポリシリコン(Poly-Si)ゲート電極53を設けることも考えられる。
しかしながら、この場合にも、上記の組み合わせの場合と同様に、高誘電率ゲート絶縁膜50とポリシリコンゲート電極53とが反応してしまうという問題がある。
このような高誘電率ゲート絶縁膜50とポリシリコンゲート電極53との反応を抑えるために、図5に示すように、高誘電率ゲート絶縁膜50とポリシリコンゲート電極53との間にシリコン窒化膜(SiN膜)54を挟むことが提案されている(例えば上記特許文献3など)。
It is also conceivable to provide a polysilicon (Poly-Si)
However, also in this case, there is a problem that the high dielectric constant gate
In order to suppress such a reaction between the high dielectric constant gate
しかしながら、高誘電率ゲート絶縁膜50とポリシリコンゲート電極53との間にSiN膜54を挟むと、SiN膜54に含まれる窒素Nがゲート電極53を構成するポリシリコンと反応してしまい、仕事関数が変動してしまう場合がある。そして、仕事関数が変動してしまうと、閾値電圧(Vth)が変動(例えば0.1V以上)してしまうため、目標とする閾値電圧に調整することが難しくなる。
However, if the SiN
なお、上記特許文献1〜3には、誘電率の高い膜からの酸素の拡散を抑制するための技術が開示されているに過ぎず、上記の問題については何ら考慮されていない。
また、上記特許文献4は、浮遊電極及び強誘電体層を備えるMFMIS型トランジスタにおいて、上部電極金属と強誘電体層との間や強誘電体層と浮遊電極金属層との間に、絶縁体層として、SiO2,Si3N4,SiONのうちのひとつあるいは複数と、高誘電率絶縁膜とを積層させる技術が開示されている。また、Si基板と浮遊電極(白金,ポリシリコン,シリサイドなど)との間に、ゲート絶縁膜(SiO2膜,Si3N4膜,SiON膜)と、高誘電率絶縁膜とを設けることも記載されている(例えば段落番号0049,図5参照)。しかしながら、この文献には、Si基板と浮遊電極との間に、絶縁体層として、ゲート絶縁膜(SiO2膜,Si3N4膜,SiON膜)と、高誘電率絶縁膜とを設けることが記載されているに過ぎず、浮遊電極と高誘電率絶縁膜とが反応してしまうという上記の問題については何ら考慮されていない。
Note that
Further, in
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、高誘電率ゲート絶縁膜やメタルゲート電極を採用する場合に、仕事関数の変動を抑えて閾値電圧の変動量を低く抑えることができるようにした、半導体装置を提供することを目的とする。
また、高誘電率ゲート絶縁膜やメタルゲート電極を採用する場合に、ゲートリーク電流の増大を抑えて、信頼性の低下を招かないようにすることも目的とする。
The present invention has been devised in view of such problems. When a high dielectric constant gate insulating film or a metal gate electrode is employed, the variation of the threshold voltage can be suppressed by suppressing the variation of the work function. An object of the present invention is to provide a semiconductor device.
Another object of the present invention is to suppress an increase in gate leakage current and prevent a decrease in reliability when a high dielectric constant gate insulating film or a metal gate electrode is employed.
このため、本発明の半導体装置は、ゲート電極と、高誘電率ゲート絶縁膜とを備え、ゲート電極がメタルゲート電極であるか、又は、ゲート絶縁膜が高誘電率ゲート絶縁膜である場合に、ゲート電極と高誘電率ゲート絶縁膜との間に、ゲート電極側から順に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜を備えることを特徴としている(請求項1)。
また、本発明の半導体装置は、ゲート電極と、高誘電率ゲート絶縁膜とを備え、ゲート電極がメタルゲート電極であるか、又は、ゲート絶縁膜が高誘電率ゲート絶縁膜である場合に、ゲート電極と高誘電率ゲート絶縁膜との間に、シリコン酸化膜を備えることを特徴としている(請求項2)。
For this reason, the semiconductor device of the present invention includes a gate electrode and a high dielectric constant gate insulating film, and the gate electrode is a metal gate electrode or the gate insulating film is a high dielectric constant gate insulating film. A silicon oxide film and a silicon nitride film are provided in this order from the gate electrode side between the gate electrode and the high dielectric constant gate insulating film.
The semiconductor device of the present invention includes a gate electrode and a high dielectric constant gate insulating film, and when the gate electrode is a metal gate electrode or when the gate insulating film is a high dielectric constant gate insulating film, A silicon oxide film is provided between the gate electrode and the high dielectric constant gate insulating film (claim 2).
特に、ゲート電極をメタルゲート電極とする場合に適用するのが好ましい。この場合、メタルゲート電極は、Mo,W,Ta,Ti,Hf,Zr,V,Cr,Nbを含む金属群から選ばれるいずれか1種の金属を含むものとして構成するのが好ましい(請求項3)。また、高誘電率ゲート絶縁膜は、酸化ハフニウム,酸化ジルコニウム,酸化アルミニウム,酸化イットリウム,ランタン族酸化物、又は前記各酸化物のシリケート、又は前記各酸化物若しくは前記各シリケートを含む混合物により構成するのが好ましい(請求項4)。 In particular, it is preferable to apply when the gate electrode is a metal gate electrode. In this case, the metal gate electrode is preferably configured to include any one metal selected from a metal group including Mo, W, Ta, Ti, Hf, Zr, V, Cr, and Nb. 3). The high dielectric constant gate insulating film is made of hafnium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, yttrium oxide, lanthanum group oxide, silicate of each oxide, or each oxide or a mixture containing each silicate. (Claim 4).
さらに、本発明の半導体装置は、Mo,W,Ta,Ti,Hf,Zr,V,Cr,Nbを含む金属群から選ばれるいずれか1種の金属を含む金属膜と、高誘電率膜とを備え、金属膜と高誘電率膜との間に、金属膜側から順に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜を備えることを特徴としている(請求項5)。 Furthermore, the semiconductor device of the present invention includes a metal film containing any one metal selected from a metal group including Mo, W, Ta, Ti, Hf, Zr, V, Cr, and Nb, a high dielectric constant film, And a silicon oxide film and a silicon nitride film in that order from the metal film side between the metal film and the high dielectric constant film.
したがって、本発明によれば、ゲート電極と高誘電率ゲート絶縁膜との間にシリコン酸化膜が設けられているため、仕事関数の変動を抑えることができ、これにより、閾値電圧の変動量を低く抑えることができるという利点がある。
また、本発明によれば、ゲート電極と高誘電率ゲート絶縁膜との間にシリコン窒化膜が設けられているため、ゲートリーク電流の増大を抑えることができ、ひいては信頼性を確保できるようになるという利点がある。
Therefore, according to the present invention, since the silicon oxide film is provided between the gate electrode and the high dielectric constant gate insulating film, it is possible to suppress the work function fluctuation, thereby reducing the threshold voltage fluctuation amount. There is an advantage that it can be kept low.
In addition, according to the present invention, since the silicon nitride film is provided between the gate electrode and the high dielectric constant gate insulating film, an increase in gate leakage current can be suppressed, and as a result, reliability can be ensured. There is an advantage of becoming.
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる半導体装置について説明する。
本実施形態にかかる半導体装置[例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)デバイスなどのMOSデバイス(例えばMOSトランジスタを含む)]は、図1に示すように、ゲート電極1と、シリコン酸化膜2と、シリコン窒化膜3と、ゲート絶縁膜4とを備えるものとして構成される。
Hereinafter, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the present embodiment [for example, a MOS device (including a MOS transistor) such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) device] includes a
つまり、本半導体装置は、ゲート電極1がメタルゲート電極であるか、又は、ゲート絶縁膜4が高誘電率ゲート絶縁膜である場合に、ゲート電極1とゲート絶縁膜4との間に、ゲート電極1側から順に、シリコン酸化膜2、シリコン窒化膜3を備えるものとする。
ここで、ゲート電極1は、メタルゲート電極とするのが好ましい。特に、製造工程において活性化のために1000℃以上の高温にする熱処理(アニール処理)を行なうことを考慮すると、熱処理工程における上限温度よりも高い融点を有する高融点金属により構成するのが好ましい。例えば、Mo,W,Ta,Ti,Hf,Zr,V,Cr,Nbを含む金属群から選ばれるいずれか1種の金属を含む金属膜とするのが好ましい。つまり、Mo,W,Ta,Ti,Hf,Zr,V,Cr,Nbを含む金属群から選ばれるいずれか1種の金属、又はこれらの金属の化合物、又はこれらの金属や化合物を含む混合物により構成される金属膜とするのが好ましい。
That is, in the semiconductor device, when the
Here, the
なお、ゲート絶縁膜を高誘電率ゲート絶縁膜とする場合には、ゲート電極はポリシリコンなどの一般に用いられている材料によって構成しても良い。
ゲート絶縁膜4は、高誘電率ゲート絶縁膜(High-kゲート絶縁膜,高誘電率膜)とするのが好ましい。例えば、酸化ハフニウム(HfO2),酸化ジルコニウム(ZrO2),酸化アルミニウム(Al2O3),酸化イットリウム(Y2O3),ランタン族酸化物(例えばLa203)、又はこれらの酸化物のシリケート(例えば、HfO2の場合、Hf SixOy;Hfシリケート)[Nを含んだシリケート(例えば、HfO2の場合、Hf SixOyNz;Hfシリケート)でも良い]、又はこれらの酸化物やそのシリケートを含む混合物(例えばHfAlOx)などにより構成するのが好ましい。
When the gate insulating film is a high dielectric constant gate insulating film, the gate electrode may be made of a commonly used material such as polysilicon.
The
なお、ゲート電極をメタルゲート電極とする場合には、ゲート絶縁膜はSiO2などの一般に用いられている材料によって構成しても良い。
シリコン窒化膜3は、ゲートリーク電流の増大を抑えるために、ゲート電極1とゲート絶縁膜4との間に設けられる。ここでは、シリコン窒化膜をSiN(窒化ケイ素)により形成している。
When the gate electrode is a metal gate electrode, the gate insulating film may be made of a commonly used material such as SiO 2 .
The silicon nitride film 3 is provided between the
シリコン酸化膜2は、仕事関数の変動を抑えて閾値電圧の変動量を低く抑えるために、シリコン窒化膜3とゲート電極1との間に設けられる。ここでは、シリコン酸化膜をSiO2(酸化シリコン)により形成している。
上述のように、ゲートリーク電流の増大を抑えるために、シリコン窒化膜3を設けると、ゲート電極1とシリコン窒化膜3とが接することになる。一方、高融点金属に窒素が導入されると仕事関数が変化してしまう。例えば、モリブデンMoに窒素が導入されると仕事関数が変化してしまうことについては、例えば、IEEE Electron Device Letters, vol.23, no.1, Page:49-51に記載されている。このため、特に、ゲート電極1を高融点金属により構成する場合に、高融点金属からなるメタルゲート電極1にシリコン窒化膜3から窒素が導入され、仕事関数が変化してしまう可能性が高い。したがって、特に、ゲート電極1を高融点金属により構成する場合に、シリコン窒化膜3とゲート電極1との間にシリコン酸化膜2を設けることが重要になる。
The silicon oxide film 2 is provided between the silicon nitride film 3 and the
As described above, when the silicon nitride film 3 is provided in order to suppress an increase in gate leakage current, the
ここでは、ゲート電極1とゲート絶縁膜4との間に、シリコン酸化膜2と、シリコン窒化膜3とを設け、ゲート絶縁膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜/ゲート電極(例えばHigh-k/SiN/SiO2/ゲート電極)の積層構造にし、その厚さ(膜厚)を、その後の熱処理やゲート電極1の材料の種類(例えばメタルの種類)によって調整するようにしている。このように構成することで、例えばゲート絶縁膜/シリコン酸化膜/ゲート電極(例えばHigh-k/SiO2/ゲート電極)という積層構造にする場合と比較して、全体の厚さを薄くすることができるという効果もある。
Here, a silicon oxide film 2 and a silicon nitride film 3 are provided between the
逆に言うと、全体の厚さを薄くする点をそれほど考慮しなくてもよい場合には、上述の構成において、シリコン窒化膜3を設けずに、ゲート絶縁膜/シリコン酸化膜/ゲート電極(例えばHigh-k/SiO2/ゲート電極)という積層構造にすることもできる。
次に、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。ここでは、2つの代表的な例について説明するが、これに限られるものではない。以下、説明を分かり易くするため、本発明に関わる部分を中心に説明する。
(第1の製造方法)
まず、第1の製造方法について、図2を参照しながら説明する。
Conversely, in the case where it is not necessary to consider so much that the entire thickness is reduced, in the above configuration, without providing the silicon nitride film 3, the gate insulating film / silicon oxide film / gate electrode ( For example, a stacked structure of High-k / SiO 2 / gate electrode) may be used.
Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described. Here, two typical examples will be described, but the present invention is not limited to this. Hereinafter, in order to make the explanation easy to understand, the description will focus on the parts related to the present invention.
(First manufacturing method)
First, the first manufacturing method will be described with reference to FIG.
第1の製造方法は、基本的に、MOSデバイスを製造する際の一般的な製造方法である。この方法によれば、従来の製造装置をそのまま使えることになる。
まず、図2(A)に示すように、STI(Shallow Trench Isolation)技術を用いて、Si基板5に浅い溝を形成し、絶縁物で埋めて素子分離領域6を形成する。
次に、図2(B)に示すように、Nウエル(N−WELL)7及びPウェル(P−WELL)8を形成し、チャネル注入を行なう。
The first manufacturing method is basically a general manufacturing method for manufacturing a MOS device. According to this method, the conventional manufacturing apparatus can be used as it is.
First, as shown in FIG. 2A, shallow trenches are formed in the
Next, as shown in FIG. 2B, an N well (N-WELL) 7 and a P well (P-WELL) 8 are formed, and channel implantation is performed.
次いで、図2(C)に示すように、例えばHfシリケートをMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法により堆積させて、例えば1.5nmのHfシリケート膜(高誘電率膜)9[これがゲート絶縁膜(高誘電率ゲート絶縁膜)となる]を形成する。なお、Hfシリケート膜9の下側に他の膜を形成しておいても良い。
次に、図2(D)に示すように、例えばLPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法によりSiH2Cl2(DCS;ジクロロシラン)−NH3(アンモニア)のガス系で、例えば680℃程度の所定の温度条件として、SiNを堆積させて、例えば0.2nmのSiN膜(シリコン窒化膜)10を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, for example, Hf silicate is deposited by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method, for example, a 1.5 nm Hf silicate film (high dielectric constant film) 9 [this is a gate insulating film. (To be a high dielectric constant gate insulating film). Another film may be formed below the
Next, as shown in FIG. 2D, for example, a gas system of SiH 2 Cl 2 (DCS; dichlorosilane) -NH 3 (ammonia) by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method, for example, at about 680 ° C. As a predetermined temperature condition, SiN is deposited to form, for example, a 0.2 nm SiN film (silicon nitride film) 10.
なお、例えばLPCVD法によりSiH4(モノシラン)−NH3(アンモニア)のガス系で、例えば600℃程度の所定の温度条件として、SiNを堆積させて、SiN膜(シリコン窒化膜)10を形成しても良い。
次いで、図2(E)に示すように、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により堆積させたSiN膜(CVD−SiN)の表面を、オゾン中で、かつ常温で酸化して、SiO2膜(シリコン酸化膜)11を形成する。
For example, SiN is deposited by a LPCVD method in a gas system of SiH 4 (monosilane) -NH 3 (ammonia) under a predetermined temperature condition of, for example, about 600 ° C. to form a SiN film (silicon nitride film) 10. May be.
Next, as shown in FIG. 2 (E), the surface of the SiN film (CVD-SiN) deposited by the CVD (Chemical Vapor Deposition) method is oxidized in ozone at room temperature to form an SiO 2 film (silicon Oxide film) 11 is formed.
なお、CVD法により堆積させたSiN膜(CVD−SiN)の表面を、酸素中で、例えば600℃程度の所定の温度条件で酸化して、SiO2膜(シリコン酸化膜)11を形成しても良い。
その後、図2(F)に示すように、MOCVD法によりモリブデンMoを堆積させてMo膜(モリブデン膜,金属膜)12[これがゲート電極(メタルゲート電極)となる]を形成する。
The surface of the SiN film (CVD-SiN) deposited by the CVD method is oxidized in oxygen at a predetermined temperature condition of, for example, about 600 ° C. to form a SiO 2 film (silicon oxide film) 11. Also good.
Thereafter, as shown in FIG. 2F, molybdenum Mo is deposited by MOCVD to form a Mo film (molybdenum film, metal film) 12 [this becomes a gate electrode (metal gate electrode)].
そして、図2(G)に示すように、ゲート加工を行なう。この結果、ゲート電極(メタルゲート電極,モリブデンゲート電極)12A/SiO2膜(シリコン酸化膜)11A/SiN膜(シリコン窒化膜)10A/ゲート絶縁膜(高誘電率ゲート絶縁膜,Hfシリケートゲート絶縁膜)9Aの積層構造が形成される。
以降、通常のプロセスにしたがって、図2(H)に示すように、不純物を注入してエクステンション・ソースドレイン13を形成する。また、サイドウォール14も形成する。さらに、不純物を注入してコンタクト・ソースドレイン15も形成する。そして、熱処理(アニール処理)を行なって不純物を活性化させる。その後、メタル配線、層間絶縁膜の形成工程へ進む。
(第2の製造方法)
次に、第2の製造方法について、図3を参照しながら説明する。
Then, gate processing is performed as shown in FIG. As a result, the gate electrode (metal gate electrode, molybdenum gate electrode) 12A / SiO 2 film (silicon oxide film) 11A / SiN film (silicon nitride film) 10A / gate insulation film (high dielectric constant gate insulation film, Hf silicate gate insulation) A laminated structure of
Thereafter, according to a normal process, as shown in FIG. 2H, impurities are implanted to form the extension /
(Second manufacturing method)
Next, the second manufacturing method will be described with reference to FIG.
第2の製造方法は、ダマシン法による製造方法である。ダマシン法は、例えば、Conference: Proceedings of IEEE International Electron Devices Meeting, 1992, Page: 301-4 やInternational Electron Devices Meeting 1998. Technical Digest Page: 785-8に詳しい。この方法によれば、工程は多くなるものの、膜厚を薄くできるという利点がある。 The second manufacturing method is a manufacturing method based on the damascene method. The damascene method is detailed in, for example, Conference: Proceedings of IEEE International Electron Devices Meeting, 1992, Page: 301-4 and International Electron Devices Meeting 1998. Technical Digest Page: 785-8. This method has an advantage that the film thickness can be reduced although the number of steps is increased.
まず、上述したような通常の製造プロセス(図2参照)にしたがって、チャネル、ソース・ドレインを形成する。つまり、図3(A)に示すように、後で除去しやすい材料[通常、ポリシリコン(poly−Si),シリコン窒化物(SiN)等]でダミー・ゲート絶縁膜9B及びダミー・ゲート12Bを形成し、これを用いてチャネル及びソース・ドレイン領域のプロファイルを形成する。なお、上述の第1の製造方法(図2参照)と同じものには同じ符号を付している。
First, a channel, a source and a drain are formed according to a normal manufacturing process (see FIG. 2) as described above. That is, as shown in FIG. 3A, the dummy
次に、図3(B)に示すように、層間絶縁膜を形成するための材料(例えば低誘電率材料)16Aを堆積させた後、図3(C)に示すように、ダミー・ゲート12Bの上部表面が出るまでCMP(Chemical Mechanical Polishing)法により研磨・除去して、層間絶縁膜16を形成する。
次いで、図3(D)に示すように、選択性のある溶液でダミー・ゲート12B及びダミー・ゲート絶縁膜9Bを除去する。
Next, as shown in FIG. 3B, after depositing a material (for example, a low dielectric constant material) 16A for forming an interlayer insulating film, as shown in FIG. 3C, the
Next, as shown in FIG. 3D, the
次に、図3(E)に示すように、例えばHfO2をALCVD(Atomic Layer Chemical Vapor Deposition)法により堆積させて、例えば3nmのHfO2膜(高誘電率膜)17[これがゲート絶縁膜(高誘電率ゲート絶縁膜)となる]を形成する。
次いで、図3(F)に示すように、例えばLPCVD法によりSiH4−NH3のガス系で、例えば600℃程度の所定の温度条件として、SiNを堆積させて、例えば0.3nmのSiN膜(シリコン窒化膜)18を形成する。
Next, as shown in FIG. 3E, for example, HfO 2 is deposited by ALCVD (Atomic Layer Chemical Vapor Deposition) method, for example, a 3 nm HfO 2 film (high dielectric constant film) 17 [this is a gate insulating film ( A high dielectric constant gate insulating film) is formed.
Next, as shown in FIG. 3F, SiN is deposited under a predetermined temperature condition of, for example, about 600 ° C. in a gas system of SiH 4 —NH 3 by, for example, LPCVD, for example, to form a 0.3 nm SiN film, for example. A (silicon nitride film) 18 is formed.
なお、例えばLPCVD法によりDCS(SiH2Cl2)−NH3のガス系で、例えば680℃程度の所定の温度条件として、SiNを堆積させて、SiN膜(シリコン窒化膜)18を形成しても良い。
以下、図3(G)〜図3(J)では、説明を分かり易くするために、一方のゲート部分のみを拡大して示すこととする。
For example, a SiS film (silicon nitride film) 18 is formed by depositing SiN in a gas system of DCS (SiH 2 Cl 2 ) —NH 3 by LPCVD, for example, under a predetermined temperature condition of about 680 ° C., for example. Also good.
In the following, in FIGS. 3G to 3J, only one gate portion is enlarged and shown for easy understanding.
次に、図3(G)に示すように、CVD法により堆積させたSiN膜(CVD−SiN)18の表面を、酸素中で、例えば600℃程度の所定の温度条件で酸化して、SiO2膜(シリコン酸化膜)19を形成する。
なお、CVD法により堆積させたSiN膜(CVD−SiN)18の表面を、オゾン中で、かつ常温で酸化して、SiO2膜(シリコン酸化膜)19を形成しても良い。
Next, as shown in FIG. 3G, the surface of the SiN film (CVD-SiN) 18 deposited by the CVD method is oxidized in oxygen at a predetermined temperature condition of, for example, about 600 ° C. Two films (silicon oxide films) 19 are formed.
The surface of the SiN film (CVD-SiN) 18 deposited by the CVD method may be oxidized in ozone and at room temperature to form the SiO 2 film (silicon oxide film) 19.
次いで、図3(H)に示すように、MOCVD法によりタングステンWを堆積させてW膜(タングステン膜,金属膜)20[これがゲート電極(メタルゲート電極)となる]を形成する。
その後、図3(I)に示すように、反応性イオンエッチング(RIE;Reactive Ion Etching)によりゲート加工を行なう。なお、図3(J)に示すように、CMP法によって削り落とすことでゲート加工を行なっても良い。この結果、ゲート電極(メタルゲート電極,タングステンゲート電極)20A(20B)/SiO2膜(シリコン酸化膜)19/SiN膜(シリコン窒化膜)18/ゲート絶縁膜(高誘電率ゲート絶縁膜,HfO2ゲート絶縁膜)17の積層構造が形成される。以降、メタル配線、層間絶縁膜の形成工程へ進む。
Next, as shown in FIG. 3H, tungsten W is deposited by MOCVD to form a W film (tungsten film, metal film) 20 [this becomes a gate electrode (metal gate electrode)].
Thereafter, as shown in FIG. 3I, gate processing is performed by reactive ion etching (RIE). Note that as shown in FIG. 3J, gate processing may be performed by scraping off by a CMP method. As a result, the gate electrode (metal gate electrode, tungsten gate electrode) 20A (20B) / SiO 2 film (silicon oxide film) 19 / SiN film (silicon nitride film) 18 / gate insulating film (high dielectric constant gate insulating film, HfO) A stacked structure of ( 2 gate insulating films) 17 is formed. Thereafter, the process proceeds to the formation process of the metal wiring and the interlayer insulating film.
したがって、本実施形態にかかる半導体装置によれば、ゲート電極とゲート絶縁膜との間にシリコン酸化膜が設けられているため、仕事関数の変動を抑えることができ、これにより、閾値電圧の変動量を低く抑えることができるという利点がある。例えば、閾値電圧Vthの変動量を5mV以下に抑えることができる。
また、ゲート電極とゲート絶縁膜との間にシリコン窒化膜が設けられているため、ゲートリーク電流の増大を抑えることができ、ひいては信頼性を確保できるようになるという利点もある。例えば、寿命を2倍以上(多くの場合、数桁)長くすることができる。
Therefore, according to the semiconductor device according to the present embodiment, since the silicon oxide film is provided between the gate electrode and the gate insulating film, it is possible to suppress the work function fluctuation, and thereby the threshold voltage fluctuation. There is an advantage that the amount can be kept low. For example, the variation amount of the threshold voltage V th can be suppressed to 5 mV or less.
In addition, since the silicon nitride film is provided between the gate electrode and the gate insulating film, there is an advantage that an increase in gate leakage current can be suppressed and reliability can be secured. For example, the lifetime can be increased by a factor of 2 or more (in many cases, several orders of magnitude).
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上記以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、MOSデバイスを例に説明したが、本発明はその他の構造の半導体装置(半導体デバイス)に適用することもできる。この場合、半導体装置は、Mo,W,Ta,Ti,Hf,Zr,V,Cr,Nbを含む金属群から選ばれるいずれか1種の金属を含む金属膜と、高誘電率膜とを備え、金属膜と高誘電率膜との間に、金属膜側から順に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜を備えるものとして構成される。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In addition to the above, various deformation | transformation can be implemented in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the MOS device has been described as an example, but the present invention can also be applied to a semiconductor device (semiconductor device) having another structure. In this case, the semiconductor device includes a metal film containing any one metal selected from a metal group containing Mo, W, Ta, Ti, Hf, Zr, V, Cr, and Nb, and a high dielectric constant film. A silicon oxide film and a silicon nitride film are arranged in this order from the metal film side between the metal film and the high dielectric constant film.
1 ゲート電極(メタルゲート電極,金属膜)
2,11,11A,19 SiO2膜(シリコン酸化膜)
3,10,10A,18 SiN膜(シリコン窒化膜)
4 ゲート絶縁膜(高誘電率ゲート絶縁膜,高誘電率膜)
5 Si基板
6 シャロー・トレンチ
7 Nウェル
8 Pウェル
9 Hfシリケート膜
9A Hfシリケートゲート絶縁膜
12 モリブデン膜
12A モリブデンゲート電極
13 エクステンション・ソースドレイン
14 サイドウォール
15 コンタクト・ソースドレイン
16 層間絶縁膜
16A 層間絶縁膜材料
17 HfO2ゲート絶縁膜
20 タングステン膜
20A,20B タングステンゲート電極
1 Gate electrode (metal gate electrode, metal film)
2, 11, 11A, 19 SiO 2 film (silicon oxide film)
3, 10, 10A, 18 SiN film (silicon nitride film)
4 Gate insulation film (high dielectric constant gate insulation film, high dielectric constant film)
5
Claims (5)
ゲート絶縁膜とを備え、
前記ゲート電極がメタルゲート電極であるか、又は、前記ゲート絶縁膜が高誘電率ゲート絶縁膜である場合に、前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間に、前記ゲート電極側から順に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜を備えることを特徴とする、半導体装置。 A gate electrode;
A gate insulating film,
When the gate electrode is a metal gate electrode or the gate insulating film is a high dielectric constant gate insulating film, silicon is sequentially formed between the gate electrode and the gate insulating film from the gate electrode side. A semiconductor device comprising an oxide film and a silicon nitride film.
ゲート絶縁膜とを備え、
前記ゲート電極がメタルゲート電極であるか、又は、前記ゲート絶縁膜が高誘電率ゲート絶縁膜である場合に、前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間に、シリコン酸化膜を備えることを特徴とする、半導体装置。 A gate electrode;
A gate insulating film,
When the gate electrode is a metal gate electrode or the gate insulating film is a high dielectric constant gate insulating film, a silicon oxide film is provided between the gate electrode and the gate insulating film. A semiconductor device.
高誘電率膜とを備え、
前記金属膜と前記高誘電率膜との間に、前記金属膜側から順に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜を備えることを特徴とする、半導体装置。 A metal film containing any one metal selected from a metal group containing Mo, W, Ta, Ti, Hf, Zr, V, Cr, and Nb;
High dielectric constant film,
A semiconductor device comprising a silicon oxide film and a silicon nitride film in order from the metal film side between the metal film and the high dielectric constant film.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007266552A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
KR101116349B1 (en) * | 2006-05-31 | 2012-03-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | Semiconductor device and method for fabricating the same |
US8575012B2 (en) | 2010-08-04 | 2013-11-05 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device production method and semiconductor device |
US8637929B2 (en) | 2010-12-28 | 2014-01-28 | Fujitsu Semiconductor Limited | LDMOS transistor having a gate electrode formed over thick and thin portions of a gate insulation film |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58222575A (en) * | 1982-06-18 | 1983-12-24 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor device |
JPH05243562A (en) * | 1991-11-06 | 1993-09-21 | Ramtron Internatl Corp | Field-effect transistor and dielectric layered structure used for the same and manufacturing method of the same |
JPH0677402A (en) * | 1992-07-02 | 1994-03-18 | Natl Semiconductor Corp <Ns> | Dielectric structure for semiconductor device and its manufacture |
JP2003069011A (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2006019551A (en) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
2004
- 2004-09-15 JP JP2004268273A patent/JP2006086272A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58222575A (en) * | 1982-06-18 | 1983-12-24 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor device |
JPH05243562A (en) * | 1991-11-06 | 1993-09-21 | Ramtron Internatl Corp | Field-effect transistor and dielectric layered structure used for the same and manufacturing method of the same |
JPH0677402A (en) * | 1992-07-02 | 1994-03-18 | Natl Semiconductor Corp <Ns> | Dielectric structure for semiconductor device and its manufacture |
JP2003069011A (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2006019551A (en) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007266552A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
KR101116349B1 (en) * | 2006-05-31 | 2012-03-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | Semiconductor device and method for fabricating the same |
US8575012B2 (en) | 2010-08-04 | 2013-11-05 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device production method and semiconductor device |
US8637929B2 (en) | 2010-12-28 | 2014-01-28 | Fujitsu Semiconductor Limited | LDMOS transistor having a gate electrode formed over thick and thin portions of a gate insulation film |
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