特許

J-GLOBAL ID：201103050996783090

半導体装置の製造方法

発明者： 生田目 俊秀
出願人/特許権者： ルネサスエレクトロニクス株式会社
代理人 (1件)： 筒井 大和
公報種別：公開公報
出願番号（国際出願番号）：特願2009-179756
公開番号（公開出願番号）：特開2011-035158
出願日： 2009年07月31日
公開日（公表日）： 2011年02月17日
要約：

【課題】金属ゲート電極/高誘電体ゲート絶縁膜構造のMISトランジスタを有する半導体装置を高性能化する。【解決手段】シリコン基板1上に、順に、ハフニウムおよび酸素を主体とする高誘電体膜hk1と、第1金属および酸素を主体とし、化学量論的組成よりも多くの第1金属を含むpMIS用キャップ膜Cp1を形成する。その後、シリコン基板1に、第1熱処理と第2熱処理とを順に施す。続いて、pMIS用キャップ膜Cp1上にゲート電極用金属膜EM1を形成し、これらを加工することでpMIS用金属ゲート電極pG1とpMIS用高誘電率ゲート絶縁膜pI1とを形成する。特に、第1熱処理では高誘電体膜hk1中の余剰酸素を除去し、第2熱処理では高誘電体膜hk1中にpMIS用キャップ膜Cp1中の第1金属を拡散させる。第1熱処理は、第2熱処理よりも低い温度で施す。【選択図】図11

請求項（抜粋）：

半導体基板上に電界効果トランジスタを形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、 前記電界効果トランジスタを形成する工程は、 (a)前記半導体基板上に、ハフニウムおよび酸素を主体とする絶縁膜からなる高誘電体膜を形成する工程と、 (b)前記高誘電体膜上に、第1金属および酸素を主体とする膜からなるキャップ膜を形成する工程と、 (c)前記半導体基板に第1熱処理を施す工程と、 (d)前記半導体基板に第2熱処理を施す工程と、 (e)前記キャップ膜上に、ゲート電極用金属膜を形成する工程と、 (f)前記ゲート電極用金属膜、前記キャップ膜および前記高誘電体膜を加工することで、前記ゲート電極用金属膜を有する金属ゲート電極と、前記キャップ膜および前記高誘電体膜を有する高誘電率ゲート絶縁膜とを形成する工程とを有し、 前記(b)工程では、前記第1金属を化学量論的組成よりも多く含むような前記キャップ膜を形成し、 前記(c)工程では、前記第1熱処理によって、前記高誘電体膜中の余剰酸素を前記キャップ膜中の前記第1金属に捕獲させることで、前記高誘電体膜中から前記余剰酸素を除去し、 前記(d)工程では、前記第2熱処理によって、前記キャップ膜中の前記第1金属を前記高誘電体膜中に拡散させ、 前記(c)工程および前記(d)工程において、前記第1熱処理は、前記第2熱処理よりも低い温度で施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。

IPC (4件)：

H01L 21/823 ,  H01L 27/092 ,  H01L 29/78 ,  H01L 21/316

FI (3件)：

H01L27/08 321D ,  H01L29/78 301G ,  H01L21/316 M

Fターム (76件)：

5F048AA07 ,  5F048AC03 ,  5F048BA01 ,  5F048BB06 ,  5F048BB07 ,  5F048BB08 ,  5F048BB09 ,  5F048BB11 ,  5F048BB13 ,  5F048BB17 ,  5F048BC06 ,  5F048BE03 ,  5F048BF06 ,  5F048BF07 ,  5F048BF12 ,  5F048BF16 ,  5F048BG13 ,  5F048DA25 ,  5F058BD01 ,  5F058BD05 ,  5F058BF02 ,  5F058BF14 ,  5F058BF27 ,  5F058BF29 ,  5F058BF37 ,  5F058BH03 ,  5F058BJ01 ,  5F140AA06 ,  5F140AB03 ,  5F140BA01 ,  5F140BD02 ,  5F140BD04 ,  5F140BD09 ,  5F140BD11 ,  5F140BD13 ,  5F140BD15 ,  5F140BE05 ,  5F140BE07 ,  5F140BE09 ,  5F140BE17 ,  5F140BF10 ,  5F140BF14 ,  5F140BF21 ,  5F140BF28 ,  5F140BG08 ,  5F140BG12 ,  5F140BG22 ,  5F140BG28 ,  5F140BG30 ,  5F140BG32 ,  5F140BG34 ,  5F140BG37 ,  5F140BG52 ,  5F140BG53 ,  5F140BH14 ,  5F140BJ08 ,  5F140BJ11 ,  5F140BJ15 ,  5F140BJ17 ,  5F140BJ20 ,  5F140BJ27 ,  5F140BK02 ,  5F140BK13 ,  5F140BK21 ,  5F140BK25 ,  5F140BK27 ,  5F140BK29 ,  5F140BK34 ,  5F140CA02 ,  5F140CA03 ,  5F140CB04 ,  5F140CB08 ,  5F140CC01 ,  5F140CC03 ,  5F140CC08 ,  5F140CE07