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JP5228355B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description

本発明は、半導体領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成されてなる半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device in which a gate electrode is formed on a semiconductor region via a gate insulating film, and a method for manufacturing the same.

近年、MOS型の半導体デバイスにおいては、微細化が進むにつれて多結晶シリコンゲートの高抵抗化、空乏層の発生による駆動電流の低下が懸念されている。これらの課題を解決する手段として、ゲート電極を金属で形成する試みがなされている。しかしながら、この金属ゲートでは、通常の半導体プロセスに導入すると、金属材料自体が所望の場所以外の半導体内に入った場合に様々な欠陥レベルを発生させる。このため現存の半導体プロセスに導入することは簡単ではない。   In recent years, in a MOS type semiconductor device, there is a concern about the increase in resistance of a polycrystalline silicon gate and the decrease in driving current due to the generation of a depletion layer as miniaturization progresses. As means for solving these problems, attempts have been made to form the gate electrode from metal. However, when this metal gate is introduced into a normal semiconductor process, various defect levels are generated when the metal material itself enters a semiconductor other than the desired location. For this reason, it is not easy to introduce into existing semiconductor processes.

そこで、多結晶シリコン層上をNi,Co等の金属で覆い、熱処理することで多結晶シリコンと金属とを反応させてなるシリサイドゲートが開発されている。このシリサイドゲートは多結晶シリコンゲートに比して低抵抗であり、従来の多結晶シリコンゲートで使用する多結晶シリコン層を用いて形成することができ、多少のプロセス変更で現有の半導体プロセスに導入し易いという利点がある。   In view of this, a silicide gate has been developed in which a polycrystalline silicon layer is covered with a metal such as Ni or Co and heat-treated to react the polycrystalline silicon with the metal. This silicide gate has a lower resistance than the polycrystalline silicon gate, and can be formed using the polycrystalline silicon layer used in the conventional polycrystalline silicon gate, and introduced into the existing semiconductor process with some process changes. There is an advantage that it is easy to do.

更に、集積回路の微細化が進むと、ゲート電極長が短くなる。ゲート電極長が例えば0.5μm以下になると、通常のシリサイドゲートでは十分低い抵抗値を得ることが困難になる。このため、多結晶シリコン層をシリサイド化する際に、多結晶シリコン層の全体をシリサイド化するフルシリサイデーションが提案されている(例えば、非特許文献1を参照)。ゲート電極全体をシリサイドで形成することにより、ゲート抵抗を低下させると共に、多結晶シリコン層内に生成する可能性のある空乏層の発生を防止することができ、トランジスタ特性が向上するという利点も生じる。   Furthermore, as the integrated circuit becomes finer, the gate electrode length becomes shorter. When the gate electrode length is, for example, 0.5 μm or less, it is difficult to obtain a sufficiently low resistance value with a normal silicide gate. For this reason, full silicidation has been proposed in which when the polycrystalline silicon layer is silicided, the entire polycrystalline silicon layer is silicided (see, for example, Non-Patent Document 1). By forming the entire gate electrode from silicide, the gate resistance can be reduced, and a depletion layer that may be generated in the polycrystalline silicon layer can be prevented, and the transistor characteristics are improved. .

更に特許文献1では、上記のフルシリサイデーション化を適用したゲート電極について、仕事関数の制御範囲を拡大すべく、シリサイド金属であるNiの含有量を所定値範囲に増大化させる技術が開示されている。   Furthermore, Patent Document 1 discloses a technique for increasing the content of Ni, which is a silicide metal, to a predetermined value range in order to expand the work function control range for the gate electrode to which the above-described full silicidation is applied. ing.

特開2005−129551号公報JP 2005-129551 A J Kedzierski et.al IEDM2002 p.247J Kedzierski et.al IEDM2002 p.247

しかしながら、例えば特許文献1のようにNiの含有量を増大化させても、未だ十分に広い仕事関数の制御範囲が得られず、従ってゲート電極の閾値電圧(Vth)の広範囲の制御は実現しているとは言い難い。具体的に、シリサイドゲートにおいて、当該シリサイドゲートのゲート絶縁膜との界面に1×1021/cm3を超える大量のNiを導入しても、Vthの制御範囲は未だ十分ではないことが判っている。 However, even if the Ni content is increased as in Patent Document 1, for example, a sufficiently wide work function control range cannot be obtained yet, and thus a wide range control of the threshold voltage (V th ) of the gate electrode is realized. It ’s hard to say. Specifically, it has been found that even if a large amount of Ni exceeding 1 × 10 21 / cm 3 is introduced into the interface of the silicide gate with the gate insulating film, the control range of V th is still not sufficient. ing.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、金属半導体化合物からなるゲート電極を採用して十分な低抵抗化を図るも、煩瑣な構成・製造工程を付加することなく、容易且つ確実にゲート電極の閾値電圧(Vth)の十分に広範囲な制御を可能とし、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is easy and easy to employ a gate electrode made of a metal semiconductor compound to reduce resistance sufficiently, without adding a troublesome configuration and manufacturing process. An object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor device and a method for manufacturing the same, which can reliably control a sufficiently wide range of the threshold voltage (V th ) of the gate electrode.

本発明の半導体装置は、半導体領域と、前記半導体領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを含み、前記ゲート電極は、半導体と高融点金属とが化学反応してなる金属半導体化合物からなり、炭素、窒素及び酸素のうちから選ばれた少なくとも1種である添加元素を、10重量%以上20重量%以下含み、前記ゲート絶縁膜との界面部位に前記添加元素が当該界面部位以外の部位よりも多く偏析しているThe semiconductor device of the present invention includes a semiconductor region and a gate electrode formed on the semiconductor region via a gate insulating film, and the gate electrode is a metal semiconductor formed by a chemical reaction between a semiconductor and a refractory metal. It consists compound, carbon, an additional element is at least one kind selected from nitrogen and oxygen, see containing 10 to 20% by weight, the additive element to the interface site the interface between the gate insulating film More segregation than other parts .

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体領域上にゲート絶縁膜を介して、炭素、窒素及び酸素のうちから選ばれた少なくとも1種である添加元素を、10重量%以上20重量%以下含む電極形状の半導体層を形成する工程と、前記半導体層上に高融点金属膜を形成し、熱処理することにより前記半導体層を金属半導体化合物化して、前記ゲート絶縁膜との界面部位に前記添加元素が当該界面部位以外の部位よりも多く偏析するゲート電極を形成する工程とを含む。
本発明の半導体装置の製造方法は、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、炭素、窒素及び酸素のうちから選ばれた少なくとも1種である添加元素を10重量%以上20重量%以下含む半導体層を形成する工程と、前記半導体層上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜、前記半導体層、及び前記ゲート絶縁膜をパターニングする工程と、パターニングされた前記保護膜、前記半導体層、及び前記ゲート絶縁膜をマスクとして、前記半導体基板に不純物注入を行いソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、前記不純物注入の後、前記保護膜、前記ソース領域および前記ドレイン領域を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を研磨し、前記保護膜を露出させる工程と、
前記保護膜を除去して前記半導体層を露出させる工程と、前記絶縁膜及び前記半導体層上に金属膜を形成し、熱処理により前記半導体層を金属半導体化合物化する工程とを含む。
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes 10 wt% or more and 20 wt% or less of an additive element that is at least one selected from carbon, nitrogen, and oxygen via a gate insulating film on a semiconductor region. Forming an electrode-shaped semiconductor layer; forming a refractory metal film on the semiconductor layer; and heat-treating the semiconductor layer into a metal-semiconductor compound to form the additive element at an interface with the gate insulating film Forming a gate electrode that segregates more than a part other than the interface part .
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, and an additive element that is at least one selected from carbon, nitrogen, and oxygen on the gate insulating film. A step of forming a semiconductor layer including 20% by weight or less by weight, a step of forming a protective film on the semiconductor layer, a step of patterning the protective film, the semiconductor layer, and the gate insulating film; Using the protective film, the semiconductor layer, and the gate insulating film as a mask, implanting impurities into the semiconductor substrate to form a source region and a drain region; and after the impurity implantation, the protective film, the source region And forming an insulating film covering the drain region, polishing the insulating film and exposing the protective film,
Removing the protective film and exposing the semiconductor layer; and forming a metal film on the insulating film and the semiconductor layer and forming the semiconductor layer into a metal semiconductor compound by heat treatment.

本発明によれば、金属半導体化合物からなるゲート電極を採用して十分な低抵抗化を図るも、煩瑣な構成・製造工程を付加することなく、容易且つ確実にゲート電極の閾値電圧(Vth)の十分に広範囲な制御を可能とする、信頼性の高い半導体装置が実現する。 According to the present invention, a gate electrode made of a metal semiconductor compound is used to achieve a sufficiently low resistance, but the threshold voltage (V th) of the gate electrode can be easily and reliably added without adding a complicated configuration and manufacturing process. ), A highly reliable semiconductor device capable of sufficiently wide range control is realized.

−本発明の基本骨子−
本発明では、所謂MIS(Metal Insulator Semiconductor)型半導体装置において、ゲート電極を、半導体と高融点金属とが化学反応してなる金属半導体化合物から形成し、半導体領域のチャネル部よりも大きなバンドギャップを有する半導体層が金属半導体化合物化されてなるものとして構成する。ここで、当該バンドギャップを得るための具体的構成としては、金属半導体化合物化の前に、炭素、窒素及び酸素のうちから選ばれた少なくとも1種である添加元素が導入されてなる半導体層を形成する。
-Basic outline of the present invention-
In the present invention, in a so-called MIS (Metal Insulator Semiconductor) type semiconductor device, the gate electrode is formed from a metal semiconductor compound formed by a chemical reaction between a semiconductor and a refractory metal, and has a larger band gap than the channel portion of the semiconductor region. The semiconductor layer is formed as a metal semiconductor compound. Here, as a specific configuration for obtaining the band gap, a semiconductor layer in which an additive element which is at least one selected from carbon, nitrogen, and oxygen is introduced before forming a metal semiconductor compound is used. Form.

金属半導体化合物化前におけるゲート電極材料である半導体層に上記の添加物を導入することにより、半導体層自体のバンドギャップが拡大される。これにより、バンド端が半導体領域に比べて広がる。そして、当該半導体層の金属半導体化合物化を行うことにより、金属半導体化合物の仕事関数の可変幅が広がり、閾値電圧(Vth)を大きく変化させることができる。 By introducing the above additive into the semiconductor layer that is the gate electrode material before forming the metal semiconductor compound, the band gap of the semiconductor layer itself is expanded. Thereby, a band edge spreads compared with a semiconductor region. Then, by forming the semiconductor layer into a metal semiconductor compound, the variable range of the work function of the metal semiconductor compound is widened, and the threshold voltage (V th ) can be greatly changed.

詳細には、半導体領域に例えばシリコン(例えばシリコン基板)を用い、ゲート電極材料に多結晶シリコンを用いる場合、多結晶シリコン膜を炭素、窒素及び酸素のうちから選ばれた少なくとも1種である添加元素を含有するように形成して半導体層とした後、この半導体層上にNi,Co,Pd,Pt等の高融点金属膜を積層して熱処理してシリサイド化し、ゲート電極を形成する。ここで、半導体領域の他の例としては、ゲルマニウム(例えばゲルマニウム基板)が用いられる。この場合、ゲルマニウム膜(シリコン等を含有する(GexSi1-x,0<x≦1等)ようにしても良い。)を上記の添加元素を含有するように形成して半導体層とした後、この半導体層上にNi,Co等の高融点金属膜を積層し、熱処理することにより半導体層をgermanide化して、ゲート電極を形成する。 Specifically, when silicon (for example, a silicon substrate) is used for the semiconductor region and polycrystalline silicon is used for the gate electrode material, the polycrystalline silicon film is added with at least one selected from carbon, nitrogen, and oxygen After forming the semiconductor layer so as to contain an element, a refractory metal film of Ni, Co, Pd, Pt or the like is laminated on the semiconductor layer and heat-treated to form a gate electrode. Here, as another example of the semiconductor region, germanium (eg, a germanium substrate) is used. In this case, a germanium film (containing silicon or the like (Ge x Si 1-x , 0 <x ≦ 1 etc.)) may be formed to contain the above-described additive elements to form a semiconductor layer. Thereafter, a refractory metal film of Ni, Co or the like is laminated on the semiconductor layer, and the semiconductor layer is germanide by heat treatment to form a gate electrode.

以下、半導体領域にシリコンを用い、半導体層をシリサイド化してゲート電極を形成する場合について詳説する。
図1に、シリコンに炭素(C)を含有してなる半導体層における、Cの割合(C/Si:wt%)とバンドギャップ(Eg:eV)との関係について調べた結果を示す。
ここでは、プラズマCVD法(P−CVD法)により非晶質の半導体膜を成膜する。半導体膜を非晶質の状態に形成することにより、後のシリサイド化が容易となる。成膜条件としては、成膜温度を300℃、圧力を0.3torr(40Pa)、投入パワーを20Wとし、原料ガスとしてCH4及びSiH4の混合ガスを用いて、CH4/SiH4=0〜0.7と変化させた。その結果、シリコンにCを20wt%程度添加することにより、Egが2eV以上に、伝導帯(Ec)及び荷電子帯(Ev)と共に変化することが認められた。
Hereinafter, a case where silicon is used for the semiconductor region and the gate electrode is formed by siliciding the semiconductor layer will be described in detail.
FIG. 1 shows the results of examining the relationship between the C ratio (C / Si: wt%) and the band gap (Eg: eV) in a semiconductor layer containing carbon (C) in silicon.
Here, an amorphous semiconductor film is formed by a plasma CVD method (P-CVD method). By forming the semiconductor film in an amorphous state, later silicidation is facilitated. The film formation conditions are as follows: the film formation temperature is 300 ° C., the pressure is 0.3 torr (40 Pa), the input power is 20 W, a mixed gas of CH 4 and SiH 4 is used as the source gas, and CH 4 / SiH 4 = 0. It was changed to -0.7. As a result, it was confirmed that by adding about 20 wt% of C to silicon, Eg changed to 2 eV or more together with the conduction band (Ec) and the valence band (Ev).

同様に、図2に、シリコンに窒素(N)を含有してなる半導体層における、Nの割合(N/Si:wt%)とバンドギャップ(Eg:eV)との関係について調べた結果を示す。
ここでは、プラズマCVD法(P−CVD法)により非晶質の半導体膜を成膜する。半導体膜を非晶質の状態に形成することにより、後のシリサイド化が容易となる。成膜条件としては、成膜温度を300℃、圧力を0.3torr(40Pa)、投入パワーを20Wとし、原料ガスとしてNH3及びSiH4の混合ガスを用いて、NH3/SiH4=0〜1。0と変化させた。その結果、シリコンにNを20wt%程度添加することにより、Egが1.9eV以上に、Ec及びEvと共に変化することが認められた。
Similarly, FIG. 2 shows the results of examining the relationship between the N ratio (N / Si: wt%) and the band gap (Eg: eV) in a semiconductor layer containing nitrogen (N) in silicon. .
Here, an amorphous semiconductor film is formed by a plasma CVD method (P-CVD method). By forming the semiconductor film in an amorphous state, later silicidation is facilitated. The film formation conditions are as follows: the film formation temperature is 300 ° C., the pressure is 0.3 torr (40 Pa), the input power is 20 W, a mixed gas of NH 3 and SiH 4 is used as the source gas, and NH 3 / SiH 4 = 0. Changed to ~ 1.0. As a result, it was confirmed that Eg changed to 1.9 eV or more together with Ec and Ev by adding about 20 wt% of N to silicon.

その後、半導体層上に例えばNi膜を形成し、熱処理することによってシリサイド化してゲート電極を形成する。当該シリサイド化を確実に行なってフルシリサイド化するには、添加物の添加量はC,N共に20%以下とする必要がある。本発明の手法により形成されたゲート電極において、そのシリサイド化前におけるEgは、1.6<Eg≦2.0程度に拡大される。ここで、添加量が下限値の1.6では0であり、上限値の2.0では20%程度である。ゲート電極は、例えばソース/ドレインの不純物活性化時のアニール処理により多結晶化され、1.6<Eg≦2.0程度のEgを有する状態から、1.1<Eg≦1.5程度となる。従って、本発明において、多結晶化後でフルシリサイド化前のゲート電極におけるEgの取り得る適正範囲は1.1<Eg≦1.5程度である。   Thereafter, a Ni film, for example, is formed on the semiconductor layer, and silicided by heat treatment to form a gate electrode. In order to perform the silicidation surely and to achieve full silicidation, the amount of additive must be 20% or less for both C and N. In the gate electrode formed by the method of the present invention, Eg before silicidation is expanded to about 1.6 <Eg ≦ 2.0. Here, the addition amount is 0 when the lower limit is 1.6, and is about 20% when the upper limit is 2.0. The gate electrode is polycrystallized by, for example, an annealing process at the time of impurity activation of the source / drain, and has a state of Eg of about 1.6 <Eg ≦ 2.0, and about 1.1 <Eg ≦ 1.5. Become. Accordingly, in the present invention, an appropriate range of Eg in the gate electrode after polycrystallization and before full silicidation is about 1.1 <Eg ≦ 1.5.

そして、シリコンにNを添加してなる当該ゲート電極にn型不純物、例えばリン(P)を導入した場合のC(ゲート電極の容量:×10-11f)−V(ゲート電圧:V)特性について、Nを添加しない従来のゲート電極との比較に基づいて調べた。その結果を図3に示す。 Then, C (gate electrode capacity: × 10 −11 f) −V (gate voltage: V) characteristics when an n-type impurity such as phosphorus (P) is introduced into the gate electrode formed by adding N to silicon. Was examined based on a comparison with a conventional gate electrode to which N was not added. The result is shown in FIG.

ここでは、本発明のゲート電極として、シリコンにNを10wt%添加し(Si0.90.1)、Pをイオン注入してなる半導体層をシリサイド化した。シリサイド化の条件としては、Ni膜を用いて400℃で急速アニール処理(RTA)し、厚み130nm程度のフルシリサイド化されてなるゲート電極を形成した。一方、比較例のゲート電極として、シリコンにPをイオン注入してなる半導体層を、上記と同様の条件でシリサイド化した。
図示のように、本発明のゲート電極の方が、比較例のゲート電極よりもC−V曲線が左方へシフトしていることが認められる。これは、比較例に比べて本発明のゲート電極を備えたMOS型半導体装置の仕事関数の制御範囲が大きいことを意味している。
Here, as a gate electrode of the present invention, 10 wt% of N was added to silicon (Si 0.9 N 0.1 ), and a semiconductor layer formed by ion implantation of P was silicided. As for the silicidation conditions, a rapid annealing process (RTA) was performed at 400 ° C. using a Ni film to form a fully silicided gate electrode having a thickness of about 130 nm. On the other hand, as a gate electrode of the comparative example, a semiconductor layer obtained by ion implantation of P into silicon was silicided under the same conditions as described above.
As shown in the figure, it can be seen that the CV curve is shifted to the left in the gate electrode of the present invention than in the gate electrode of the comparative example. This means that the work function control range of the MOS semiconductor device having the gate electrode of the present invention is larger than that of the comparative example.

−本発明を適用した具体的な実施形態−
以下、本発明をCMOSトランジスタに適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、説明の便宜上、CMOSトランジスタの構成をその製造方法と共に述べる。
図4は、本実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
-Specific embodiment to which the present invention is applied-
Hereinafter, specific embodiments in which the present invention is applied to CMOS transistors will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, for convenience of explanation, the configuration of the CMOS transistor is described together with its manufacturing method.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the CMOS transistor according to the present embodiment in the order of steps.

初めに、図4(a)に示すように、シリコン基板1にSTI素子分離構造2を形成した後、ウェル12,22、及びLDD領域18,28を順次形成する。
詳細には、先ず、シリコン基板1の素子分離領域に素子分離構造、ここではSTI(Shallow Trench Isolation)法によりSTI素子分離構造2(素子分離構造に形成した溝内をシリコン酸化物等の絶縁物で埋め込む構造)を形成する。これにより、シリコン基板1上でn型素子を形成する活性領域11(以下、n型活性領域11と記す。)と、p型素子を形成する活性領域21(以下、p型活性領域21と記す。)とが画定される。
First, as shown in FIG. 4A, after the STI element isolation structure 2 is formed on the silicon substrate 1, the wells 12 and 22 and the LDD regions 18 and 28 are sequentially formed.
Specifically, first, an element isolation structure in the element isolation region of the silicon substrate 1, here, an STI element isolation structure 2 (insulating material such as silicon oxide in a groove formed in the element isolation structure) by an STI (Shallow Trench Isolation) method. To be embedded). Thereby, an active region 11 (hereinafter referred to as n-type active region 11) for forming an n-type element on the silicon substrate 1 and an active region 21 (hereinafter referred to as p-type active region 21) for forming a p-type element are formed. .) Are defined.

次に、p型活性領域21をレジストで覆い、当該レジストをマスクとしてn型活性領域11にp型不純物、例えばホウ素(B)をイオン注入により導入する。このイオン注入は、ウェル形成用及びチャネル領域形成用(閾値制御用)に行なわれるものであり、先ず深く導入した後、これよりも浅く且つ高濃度となるように、例えば加速エネルギーが10keV程度、ドーズ量が1×1013/cm2程度の条件でイオン注入する。 Next, the p-type active region 21 is covered with a resist, and a p-type impurity such as boron (B) is introduced into the n-type active region 11 by ion implantation using the resist as a mask. This ion implantation is performed for well formation and channel region formation (threshold control). First, after deep introduction, for example, acceleration energy is about 10 keV so as to be shallower and higher in concentration. Ions are implanted under the condition that the dose is about 1 × 10 13 / cm 2 .

次に、レジストを灰化処理等により除去した後、n型活性領域11をレジストで覆い、当該レジストをマスクとしてp型活性領域21にn型不純物、例えばリン(P)をイオン注入により導入する。このイオン注入も同様に、ウェル形成用及びチャネル領域形成用(閾値制御用)に行なわれるものであり、先ず深く導入した後、これよりも浅く且つ高濃度となるように、例えば加速エネルギーが50keV程度、ドーズ量が1×1013/cm2程度の条件でイオン注入する。レジストは灰化処理等により除去する。
そして、更に熱処理による不純物の活性化を行なう。これにより、pウェル12及びnウェル22(チャネル領域は不図示)をそれぞれ形成する。
Next, after removing the resist by ashing or the like, the n-type active region 11 is covered with a resist, and an n-type impurity such as phosphorus (P) is introduced into the p-type active region 21 by ion implantation using the resist as a mask. . Similarly, this ion implantation is performed for well formation and channel region formation (threshold control). First, after deep introduction, for example, acceleration energy is 50 keV so as to be shallower and higher in concentration. The ion implantation is performed under the condition that the dose is about 1 × 10 13 / cm 2 . The resist is removed by ashing or the like.
Further, the impurities are activated by heat treatment. Thereby, a p-well 12 and an n-well 22 (channel region not shown) are formed.

続いて、図4(b)に示すように、ゲート絶縁膜13,23及び半導体層14a,24a、保護膜20を順次形成し、LDD領域18,28のイオン注入を行なう。
詳細には、先ず、n型活性領域11及びp型活性領域21に、絶縁膜、ここではシリコン酸化膜をCVD法により例えば膜厚2nm程度に成膜する。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, gate insulating films 13 and 23, semiconductor layers 14a and 24a, and a protective film 20 are sequentially formed, and ion implantation of the LDD regions 18 and 28 is performed.
Specifically, first, an insulating film, here a silicon oxide film, is formed in the n-type active region 11 and the p-type active region 21 by a CVD method to a film thickness of about 2 nm, for example.

次に、P−CVD法により、原料ガスとしてCH4及びSiH4の混合ガスを用いて、アモルファスシリコン内にCを例えば20wt%程度(C/Si≒0.2)含有するように、Cを含有したアモルファスシリコン膜(以下、C含有a−Si膜とする。)を例えば膜厚100nm程度に堆積する。このC含有a−Si膜は比較的低温、ここでは300℃程度で成膜される。 Next, by using a mixed gas of CH 4 and SiH 4 as a source gas by a P-CVD method, C is contained in amorphous silicon so as to contain, for example, about 20 wt% (C / Si≈0.2). The contained amorphous silicon film (hereinafter referred to as C-containing a-Si film) is deposited to a thickness of about 100 nm, for example. This C-containing a-Si film is formed at a relatively low temperature, here about 300 ° C.

なお、P−CVD法の代わりにPVD法(スパッタ法)を用いても良い。また、C含有a−Si膜の代わりに、Nを含有したアモルファスシリコン膜、Oを含有したアモルファスシリコン膜を形成しても良い。前者を形成するには、原料ガスとして例えばNH3及びSiH4の混合ガスを用い、後者を形成するには、原料ガスとして例えばN2O及びSiH4の混合ガスを用いる。
その後、C含有a−Si膜を覆うように、絶縁膜、例えばシリコン窒化膜をCVD法により堆積する。
Note that a PVD method (sputtering method) may be used instead of the P-CVD method. Further, instead of the C-containing a-Si film, an amorphous silicon film containing N or an amorphous silicon film containing O may be formed. In order to form the former, for example, a mixed gas of NH 3 and SiH 4 is used as the source gas, and in order to form the latter, for example, a mixed gas of N 2 O and SiH 4 is used as the source gas.
Thereafter, an insulating film such as a silicon nitride film is deposited by a CVD method so as to cover the C-containing a-Si film.

次に、シリコン窒化膜、C含有a−Si膜、及びシリコン酸化膜を電極形状に加工し、ゲート絶縁膜13,23、ゲート絶縁膜13,23上の半導体層14a,24a、及び半導体層14a,24a上の保護膜20を形成する。   Next, the silicon nitride film, the C-containing a-Si film, and the silicon oxide film are processed into electrode shapes, and the gate insulating films 13 and 23, the semiconductor layers 14a and 24a on the gate insulating films 13 and 23, and the semiconductor layer 14a. , 24a is formed.

次に、p型活性領域21に相当する部分をレジストで覆い、当該レジスト及び半導体層14aをマスクとして、n型活性領域11にn型不純物、例えばリン(P)を、後述するn型ソース/ドレイン領域16よりも浅く、低濃度となるようにイオン注入する。
次に、レジストを灰化処理等により除去した後、n型活性領域11に相当する部分をレジストで覆い、当該レジスト及び半導体層24aをマスクとして、p型活性領域21にp型不純物、例えばホウ素(B)を、後述するp型ソース/ドレイン領域26よりも浅く、低濃度となるようにイオン注入する。レジストは灰化処理等により除去する。
なお、図4(b)にはLDD領域18,28を示しておく。
Next, a portion corresponding to the p-type active region 21 is covered with a resist, and using the resist and the semiconductor layer 14a as a mask, an n-type impurity, for example, phosphorus (P) is introduced into the n-type active region 11 by using an n-type source / Ions are implanted so as to be shallower and lower in concentration than the drain region 16.
Next, after the resist is removed by ashing or the like, a portion corresponding to the n-type active region 11 is covered with the resist, and a p-type impurity such as boron is added to the p-type active region 21 using the resist and the semiconductor layer 24a as a mask. (B) is ion-implanted so as to be shallower and lower in concentration than a p-type source / drain region 26 described later. The resist is removed by ashing or the like.
In FIG. 4B, the LDD regions 18 and 28 are shown.

続いて、図4(c)に示すように、サイドウォール15,25及びソース/ドレイン領域16,26を順次形成する。
詳細には、先ず、全面をシリコン酸化物、シリコン窒化物等の絶縁材料で被覆し、当該絶縁材料を全面異方性エッチング(エッチバック)して、半導体層14a,24aの両側面にサイドウォール15,25を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, sidewalls 15 and 25 and source / drain regions 16 and 26 are sequentially formed.
Specifically, first, the entire surface is covered with an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride, and the insulating material is subjected to anisotropic etching (etchback) on the entire surface to form sidewalls on both side surfaces of the semiconductor layers 14a and 24a. 15 and 25 are formed.

p型活性領域21に相当する部分をレジストで覆い、当該レジスト及び半導体層14a、サイドウォール15をマスクとして、n型活性領域11にn型不純物、例えばリン(P)を、加速エネルギーが20keV程度、ドーズ量が7×1015/cm2程度の条件でイオン注入する。このとき、保護膜20を透過して半導体層14a内にもリンがイオン注入される。
次に、レジストを灰化処理等により除去した後、n型活性領域11に相当する部分をレジストで覆い、当該レジスト及び半導体層24a、サイドウォール25をマスクとして、p型活性領域21にp型不純物、例えばホウ素(B)を、加速エネルギーが5keV程度、ドーズ量が5×1015/cm2程度の条件でイオン注入する。このとき、保護膜20を透過して半導体層14b内にもホウ素がイオン注入される。レジストは灰化処理等により除去する。
A portion corresponding to the p-type active region 21 is covered with a resist, and the resist, the semiconductor layer 14a, and the sidewall 15 are used as a mask. The ion implantation is performed under the condition that the dose is about 7 × 10 15 / cm 2 . At this time, phosphorus is ion-implanted through the protective film 20 and into the semiconductor layer 14a.
Next, after removing the resist by ashing or the like, a portion corresponding to the n-type active region 11 is covered with the resist, and the p-type active region 21 is p-type using the resist, the semiconductor layer 24a, and the sidewall 25 as a mask. Impurities such as boron (B) are ion-implanted under the conditions of an acceleration energy of about 5 keV and a dose of about 5 × 10 15 / cm 2 . At this time, boron is ion-implanted through the protective film 20 and into the semiconductor layer 14b. The resist is removed by ashing or the like.

そして、例えば1000℃でアニール(RTA)処理してイオン注入した不純物を活性化し、n型活性領域11にはn型LDD領域18及びn型ソース/ドレイン領域16を、p型活性領域21にはp型LDD領域28及びp型ソース/ドレイン領域26をそれぞれ形成する。   Then, for example, annealing (RTA) is performed at 1000 ° C. to activate the implanted ions, the n-type active region 11 includes the n-type LDD region 18 and the n-type source / drain region 16, and the p-type active region 21 includes A p-type LDD region 28 and a p-type source / drain region 26 are formed.

続いて、図5(a)に示すように、全面に厚い絶縁膜31を堆積する。
詳細には、全面に絶縁膜31、ここでは保護膜20との間でエッチングの選択比の異なる絶縁材料、例えばシリコン酸化膜をCVD法により堆積する。
Subsequently, as shown in FIG. 5A, a thick insulating film 31 is deposited on the entire surface.
More specifically, an insulating material having a different etching selectivity with respect to the insulating film 31, here the protective film 20, for example, a silicon oxide film is deposited on the entire surface by the CVD method.

続いて、図5(b)に示すように、絶縁膜31を平坦化する。
詳細には、保護膜20を研磨ストッパーとして、保護膜20の表面が露出するまで絶縁膜31を化学機械研磨法(CMP法)により研磨し、絶縁膜31を平坦化する。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the insulating film 31 is planarized.
Specifically, using the protective film 20 as a polishing stopper, the insulating film 31 is polished by a chemical mechanical polishing method (CMP method) until the surface of the protective film 20 is exposed, and the insulating film 31 is planarized.

続いて、図5(b)に示すように、保護膜20を除去する。
詳細には、ウェットエッチングにより保護膜20を除去する。ここでは、シリコン窒化膜である保護膜20を選択的にエッチングすることが可能なエッチング液を用いて、当該ウェットエッチングを行なう。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the protective film 20 is removed.
Specifically, the protective film 20 is removed by wet etching. Here, the wet etching is performed using an etchant capable of selectively etching the protective film 20 which is a silicon nitride film.

続いて、図6(a)に示すように、Ni膜3を形成する。
詳細には、n型活性領域11及びp型活性領域21を含む全面に、シリサイド金属、ここではNi膜3を例えば厚み60nm程度に、例えばスパッタ法により堆積する。
Subsequently, as shown in FIG. 6A, a Ni film 3 is formed.
More specifically, a silicide metal, here Ni film 3, is deposited on the entire surface including the n-type active region 11 and the p-type active region 21 to a thickness of about 60 nm, for example, by sputtering.

続いて、図6(b)に示すように、フルシリサイド化されてなるゲート電極14,24を形成する。
詳細には、例えば400℃程度でRTA処理して半導体層14a,24a、ここではその全体をNiシリサイド化する。その後、未反応のNiを除去する。半導体層14a,24aのフルシリサイド化により、Cと、P又はBとを含有し、NiSiからなるゲート電極14,25が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, gate electrodes 14 and 24 that are fully silicided are formed.
More specifically, for example, the semiconductor layers 14a and 24a, here, the entirety thereof are Ni silicided by RTA treatment at about 400 ° C., for example. Thereafter, unreacted Ni is removed. By full silicidation of the semiconductor layers 14a and 24a, gate electrodes 14 and 25 containing C and P or B and made of NiSi are formed.

ここで、ゲート電極14,25においては、当該ゲート電極14,25とゲート絶縁膜13,23との界面部位に、添加元素であるCが当該界面部位以外の部位よりも多く偏析している。仕事関数の増減には当該界面部位における添加元素濃度が特に重要であり、界面部位の添加元素の偏析量が他の部位よりも多ければ、シリサイド化を妨げることなく十分な仕事関数の変化が得られる。   Here, in the gate electrodes 14 and 25, C as an additive element is segregated more at the interface portion between the gate electrodes 14 and 25 and the gate insulating films 13 and 23 than at the portion other than the interface portion. The concentration of the additive element at the interface site is particularly important for increasing or decreasing the work function. If the amount of segregation of the additive element at the interface site is greater than that at other sites, a sufficient work function change can be obtained without interfering with silicidation. It is done.

しかる後、MOSトランジスタ17,27を覆う層間絶縁膜やソース/ドレイン16,26等と電気的に接続される配線等の形成工程等を経て、n型活性領域11にはp型MOSトランジスタ17、p型活性領域21にはn型MOSトランジスタ18が設けられてなるCMOSトランジスタを完成させる。   Thereafter, through a process of forming an interlayer insulating film covering the MOS transistors 17 and 27, wirings electrically connected to the source / drains 16 and 26, and the like, the n-type active region 11 has a p-type MOS transistor 17, A CMOS transistor in which an n-type MOS transistor 18 is provided in the p-type active region 21 is completed.

以上説明したように、本実施形態によれば、フルシリサイドゲートを採用して十分な低抵抗化を図るも、煩瑣な構成・製造工程を付加することなく、容易且つ確実にゲート電極の閾値電圧(Vth)の十分に広範囲な制御を可能とする、信頼性の高いCMOSトランジスタが実現する。 As described above, according to the present embodiment, a full silicide gate is used to achieve a sufficiently low resistance, but the gate electrode threshold voltage can be easily and reliably added without adding a complicated structure and manufacturing process. A highly reliable CMOS transistor capable of controlling a sufficiently wide range of (V th ) is realized.

従来のCMOSトランジスタでは、p型MOSトランジスタ17とn型MOSトランジスタ18との仕事関数差が小さく、必要以上に動作電圧を上げないとトランジスタとして十分な駆動能力が得られないという欠点があった。これに対して本実施形態のCMOSトランジスタでは、p型MOSトランジスタ17とn型MOSトランジスタ18との仕事関数差が大きく確保され、多結晶シリコンのゲート電極と同等の動作電圧を得ることが可能となる。   The conventional CMOS transistor has a drawback that the work function difference between the p-type MOS transistor 17 and the n-type MOS transistor 18 is small, and sufficient drive capability as a transistor cannot be obtained unless the operating voltage is increased more than necessary. On the other hand, in the CMOS transistor of this embodiment, a large work function difference between the p-type MOS transistor 17 and the n-type MOS transistor 18 is ensured, and an operating voltage equivalent to that of the gate electrode of polycrystalline silicon can be obtained. Become.

なお、本実施形態では、添加元素であるC,N,又はOを添加する対象としてゲート電極を例示したが、他の構造体、例えば半導体装置の配線に適用しても良い。例えば、多結晶シリコンからなる配線をC,N,又はOを添加して形成する。この場合、配線の仕事関数を大きく変化させることができるため、当該配線と接続される他の配線との間で、配線間接続の際の仕事関数差を可及的に小さく抑えることが可能となる。   In the present embodiment, the gate electrode is exemplified as an object to which the additive element C, N, or O is added. However, the gate electrode may be applied to another structure, for example, a wiring of a semiconductor device. For example, a wiring made of polycrystalline silicon is formed by adding C, N, or O. In this case, since the work function of the wiring can be changed greatly, it is possible to suppress the work function difference at the time of wiring connection between the wiring and the other wiring connected as much as possible. Become.

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.

(付記1)半導体領域と、
前記半導体領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と
を含み、
前記ゲート電極は、半導体と高融点金属とが化学反応してなる金属半導体化合物からなり、炭素、窒素及び酸素のうちから選ばれた少なくとも1種である添加元素を含むことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 1) a semiconductor region;
A gate electrode formed on the semiconductor region via a gate insulating film,
The gate electrode is made of a metal semiconductor compound obtained by a chemical reaction between a semiconductor and a refractory metal, and includes an additive element that is at least one selected from carbon, nitrogen, and oxygen. .

(付記2)前記ゲート電極は、前記化学反応前のバンドギャップが1.1(eV)より大きく1.5(eV)以下の範囲内の値とされていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。   (Supplementary note 2) The supplementary note 1, wherein the gate electrode has a band gap before the chemical reaction within a range of 1.1 (eV) to 1.5 (eV) or less. Semiconductor device.

(付記3)前記ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜との界面部位に、前記添加元素が当該界面部位以外の部位よりも多く偏析していることを特徴とする付記1又は2に記載の半導体装置。   (Supplementary note 3) The semiconductor device according to Supplementary note 1 or 2, wherein the gate electrode is segregated more at the interface portion with the gate insulating film than at the portion other than the interface portion. .

(付記4)前記ゲート電極は、その全体が前記金属半導体化合物化されてなることを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。   (Appendix 4) The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 3, wherein the gate electrode is entirely formed into the metal semiconductor compound.

(付記5)前記ゲート電極は、前記半導体領域で確定された第1の活性領域に形成されたp型ゲート電極と、前記半導体領域で確定された第2の活性領域に形成されたn型ゲート電極と有しており、
前記p型ゲート電極はp型不純物を含有しており、前記n型ゲート電極はn型不純物を含有していることを特徴とする付記1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
(Supplementary Note 5) The gate electrode includes a p-type gate electrode formed in a first active region defined in the semiconductor region and an n-type gate formed in a second active region defined in the semiconductor region. With electrodes,
The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 4, wherein the p-type gate electrode contains a p-type impurity and the n-type gate electrode contains an n-type impurity.

(付記6)半導体領域上にゲート絶縁膜を介して、炭素、窒素及び酸素のうちから選ばれた少なくとも1種である添加元素を含む電極形状の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に高融点金属膜を形成し、熱処理することにより前記半導体層を金属半導体化合物化して、ゲート電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 6) A step of forming an electrode-shaped semiconductor layer containing an additive element which is at least one selected from carbon, nitrogen and oxygen on a semiconductor region via a gate insulating film;
Forming a gate electrode by forming a refractory metal film on the semiconductor layer and heat-treating the semiconductor layer into a metal semiconductor compound.

(付記7)前記ゲート電極は、前記熱処理前のバンドギャップが1.1(eV)より大きく1.5(eV)以下の範囲内の値とされていることを特徴とする付記6に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 7) The gate electrode according to Supplementary note 6, wherein the band gap before the heat treatment is set to a value in the range of 1.1 (eV) to 1.5 (eV) or less. A method for manufacturing a semiconductor device.

(付記8)前記半導体層を、非晶質の状態に形成することを特徴とする付記6又は7に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 8) The method for manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 6 or 7, wherein the semiconductor layer is formed in an amorphous state.

(付記9)前記半導体層を、前記添加元素を含有するようにCVD法又はPVD法により形成することを特徴とする付記6〜8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 9) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of supplementary notes 6 to 8, wherein the semiconductor layer is formed by a CVD method or a PVD method so as to contain the additive element.

(付記10)前記ゲート電極を、前記半導体層の全体を前記金属半導体化合物化して形成することを特徴とする付記6〜9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 10) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of supplementary notes 6 to 9, wherein the gate electrode is formed by forming the entire semiconductor layer into the metal semiconductor compound.

(付記11)前記ゲート電極を、前記半導体領域で確定された第1の活性領域に形成されたp型ゲート電極と、前記半導体領域で確定された第2の活性領域に形成されたn型ゲート電極とから構成するに際して、
前記第1の活性領域に形成された前記半導体層にp型不純物を、前記第2の活性領域に形成された前記半導体層にn型不純物をそれぞれ導入した後、
双方の前記半導体層を前記金属半導体化合物化して、前記第1の活性領域には前記p型ゲート電極を、前記第2の活性領域には前記n型ゲート電極をそれぞれ形成することを特徴とする付記6〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 11) The gate electrode includes a p-type gate electrode formed in a first active region defined in the semiconductor region and an n-type gate formed in a second active region defined in the semiconductor region. When configuring with electrodes,
After introducing a p-type impurity into the semiconductor layer formed in the first active region and an n-type impurity into the semiconductor layer formed in the second active region,
Both the semiconductor layers are formed into the metal semiconductor compound, and the p-type gate electrode is formed in the first active region, and the n-type gate electrode is formed in the second active region. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 6 to 10.

シリコンに炭素(C)を含有してなる半導体層における、Cの割合(C/Si:wt%)とバンドギャップ(Eg:eV)との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the ratio (C / Si: wt%) of C, and a band gap (Eg: eV) in the semiconductor layer which contains carbon (C) in silicon. シリコンに窒素(N)を含有してなる半導体層における、Nの割合(N/Si:wt%)とバンドギャップ(Eg:eV)との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the ratio (N / Si: wt%) of N and the band gap (Eg: eV) in the semiconductor layer which contains nitrogen (N) in silicon. シリコンにNを添加してなる当該ゲート電極にn型不純物を導入した場合のC−V特性について、Nを添加しない従来のゲート電極との比較に基づいて示す特性図である。It is a characteristic view shown based on the comparison with the conventional gate electrode which does not add N about the CV characteristic at the time of introduce | transducing an n-type impurity into the said gate electrode formed by adding N to silicon. 本実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the CMOS transistor by this embodiment in order of a process. 図4に引き続き、本実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the CMOS transistor according to the present embodiment in order of processes subsequent to FIG. 4. 図5に引き続き、本実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the CMOS transistor according to the present embodiment in order of processes following FIG. 5.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
2 STI素子分離構造
11,21 活性領域
12,22 ウェル
13,23 ゲート絶縁膜
14a,24a 半導体層
14,24 ゲート電極
15,25 サイドウォール
16,26 ソース/ドレイン領域
17,27 MOSトランジスタ
18,28 LDD領域
20 保護膜
31 絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 STI element isolation structure 11, 21 Active region 12, 22 Well 13, 23 Gate insulating film 14a, 24a Semiconductor layer 14, 24 Gate electrode 15, 25 Side wall 16, 26 Source / drain region 17, 27 MOS transistor 18, 28 LDD region 20 Protective film 31 Insulating film

Claims (7)

半導体領域と、
前記半導体領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と
を含み、
前記ゲート電極は、半導体と高融点金属とが化学反応してなる金属半導体化合物からなり、炭素、窒素及び酸素のうちから選ばれた少なくとも1種である添加元素を、10重量%以上20重量%以下含み、前記ゲート絶縁膜との界面部位に前記添加元素が当該界面部位以外の部位よりも多く偏析していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor region;
A gate electrode formed on the semiconductor region via a gate insulating film,
The gate electrode is made of a metal semiconductor compound obtained by a chemical reaction between a semiconductor and a refractory metal, and contains at least one additive element selected from carbon, nitrogen and oxygen in an amount of 10 wt% to 20 wt%. hereinafter unrealized, the semiconductor device in which the additive element at an interface portion between the gate insulating film is characterized in that it more segregated than sites other than the interface portion.
前記ゲート電極は、前記化学反応前のバンドギャップが1.1(eV)より大きく1.5(eV)以下の範囲内の値とされていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode has a band gap before the chemical reaction within a range of 1.1 (eV) to 1.5 (eV) or less. . 前記ゲート電極は、その全体が前記金属半導体化合物化されてなることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 Wherein the gate electrode, the semiconductor device according to claim 1 or 2, characterized in that the whole is formed by the metal-semiconductor compound of. 半導体領域上にゲート絶縁膜を介して、炭素、窒素及び酸素のうちから選ばれた少なくとも1種である添加元素を、10重量%以上20重量%以下含む電極形状の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に高融点金属膜を形成し、熱処理することにより前記半導体層を金属半導体化合物化して、前記ゲート絶縁膜との界面部位に前記添加元素が当該界面部位以外の部位よりも多く偏析するゲート電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an electrode-shaped semiconductor layer containing 10 wt% or more and 20 wt% or less of an additive element selected from carbon, nitrogen, and oxygen on a semiconductor region via a gate insulating film; ,
A refractory metal film is formed on the semiconductor layer, and the semiconductor layer is converted into a metal semiconductor compound by heat treatment, so that the additive element is segregated more at the interface part with the gate insulating film than at the part other than the interface part. Forming a gate electrode to be manufactured. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記ゲート電極は、前記熱処理前のバンドギャップが1.1(eV)より大きく1.5(eV)以下の範囲内の値とされていることを特徴とする請求項に記載の半導体装置の製造方法。 5. The semiconductor device according to claim 4 , wherein the gate electrode has a band gap before the heat treatment within a range of 1.1 (eV) to 1.5 (eV) or less. Production method. 前記ゲート電極の上方に、炭素、窒素及び酸素のうちから選ばれた少なくとも1種である添加元素を含む配線形状の他の半導体層を形成する工程と、
前記他の半導体層上に高融点金属膜を形成し、熱処理することにより前記他の半導体層を金属半導体化合物化して、配線を形成する工程と
を更に含むことを特徴とする請求項又はに記載の半導体装置の製造方法。
Forming another semiconductor layer having a wiring shape including an additive element which is at least one selected from carbon, nitrogen, and oxygen above the gate electrode;
The refractory metal film is formed on the other semiconductor layer, the other semiconductor layer and a metal-semiconductor compound by a heat treatment, according to claim 4 or 5, further comprising a step of forming a wiring The manufacturing method of the semiconductor device as described in 2.
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、炭素、窒素及び酸素のうちから選ばれた少なくとも1種である添加元素を10重量%以上20重量%以下含む半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜、前記半導体層、及び前記ゲート絶縁膜をパターニングする工程と、
パターニングされた前記保護膜、前記半導体層、及び前記ゲート絶縁膜をマスクとして、前記半導体基板に不純物注入を行いソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
前記不純物注入の後、前記保護膜、前記ソース領域および前記ドレイン領域を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を研磨し、前記保護膜を露出させる工程と、
前記保護膜を除去して前記半導体層を露出させる工程と、
前記絶縁膜及び前記半導体層上に金属膜を形成し、熱処理により前記半導体層を金属半導体化合物化する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a semiconductor layer containing 10 wt% or more and 20 wt% or less of an additive element that is at least one selected from carbon, nitrogen, and oxygen on the gate insulating film;
Forming a protective film on the semiconductor layer;
Patterning the protective film, the semiconductor layer, and the gate insulating film;
Using the patterned protective film, the semiconductor layer, and the gate insulating film as a mask to implant impurities into the semiconductor substrate to form a source region and a drain region;
After the impurity implantation, forming an insulating film covering the protective film, the source region and the drain region;
Polishing the insulating film and exposing the protective film;
Removing the protective film to expose the semiconductor layer;
Forming a metal film over the insulating film and the semiconductor layer, and forming the semiconductor layer into a metal semiconductor compound by a heat treatment.
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