JPH07226507A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
- Publication number
- JPH07226507A JPH07226507A JP1563894A JP1563894A JPH07226507A JP H07226507 A JPH07226507 A JP H07226507A JP 1563894 A JP1563894 A JP 1563894A JP 1563894 A JP1563894 A JP 1563894A JP H07226507 A JPH07226507 A JP H07226507A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- tantalum
- gate electrode
- gate insulating
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 MIS構造の半導体装置及びその製造方法に
関し、動作速度の向上及び特性の均一性を向上する。
【構成】 MIS構造の半導体装置において、ゲート電
極5Gがα−Ta膜5αよりなる構造、ゲート電極がTiN
とα- Taの積層膜よりなる構造、ゲート絶縁膜が多結
晶SiC よりなりゲート電極がα−Ta膜よりなる構造、
及びスパッタ形成したβ−Ta膜のゲート電極領域のみ
選択的にα−Taとなし、α−Taとβ−Taとの選択
エッチング性を用いて上記Ta膜からα−Taゲート電
極をパターニングする工程を有する上記半導体装置の製
造方法。
(57) [Summary] [Object] To improve a semiconductor device having a MIS structure and a method for manufacturing the same, and to improve operation speed and uniformity of characteristics. [Structure] In a semiconductor device having a MIS structure, the gate electrode 5G has a structure including an α-Ta film 5α, and the gate electrode is TiN.
A structure in which a gate insulating film is made of polycrystalline SiC and a gate electrode is made of an α-Ta film,
And a step of selectively forming only the gate electrode region of the sputtered β-Ta film as α-Ta, and patterning the α-Ta gate electrode from the Ta film using the selective etching property of α-Ta and β-Ta. A method of manufacturing the semiconductor device, including:
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法、特にMIS型半導体装置及びその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method, and more particularly to a MIS type semiconductor device and its manufacturing method.
【0002】超LSI等において集積度の増大により、
回路パターンの設計ルールは微小化の一途を辿ってお
り、超LSI等の内部に配設される電極や配線の幅は極
度に微細化されている。かかる状況において微細化され
る電極や配線の抵抗増大による超LSIの動作遅延が問
題になっており、超LSIを構成するMIS型半導体素
子においては、微細で且つ低抵抗のゲート電極を形成す
る技術が強く望まれている。Due to the increase in the degree of integration in VLSI and the like,
The design rules of circuit patterns are becoming more and more miniaturized, and the widths of electrodes and wirings arranged inside a VLSI or the like are extremely miniaturized. In such a situation, there is a problem of delay in operation of VLSI due to increased resistance of miniaturized electrodes and wiring, and a technique for forming a fine and low-resistance gate electrode in a MIS type semiconductor element that constitutes the VLSI. Is strongly desired.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来、MIS型半導体装置には多くはゲ
ート絶縁膜が熱酸化による酸化シリコン(SiO2)膜からな
るMOS型半導体装置が用いられており、且つ、該MO
S型半導体装置のゲート電極を低抵抗化して動作遅延を
防止するために、ポリサイド構造のゲート電極が多く用
いられていた。2. Description of the Related Art Conventionally, a MOS type semiconductor device in which a gate insulating film is made of a silicon oxide (SiO 2 ) film formed by thermal oxidation has been used in many MIS type semiconductor devices.
In order to reduce the resistance of the gate electrode of the S-type semiconductor device and prevent operation delay, a gate electrode having a polycide structure has been often used.
【0004】図5は従来のポリサイドゲートを有するM
OS型半導体装置(MOSFET)の代表例の要部を示
した模式断面図で、図中、51は例えばp型シリコン(Si)
基板、52は素子領域、53はフィールド酸化膜、54はゲー
ト酸化膜、55A はポリSi膜、55B はタングステンシリサ
イド(WSix ) 膜、55はタングステンポリサイドゲート電
極、56S はn+ 型ソース領域、56D はn+ 型ドレイン領
域を示す。FIG. 5 shows an M having a conventional polycide gate.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a typical example of an OS type semiconductor device (MOSFET), in which 51 is, for example, p type silicon (Si).
Substrate, 52 element region, 53 field oxide film, 54 gate oxide film, 55A poly-Si film, 55B tungsten silicide (WSi x ) film, 55 tungsten polycide gate electrode, 56S n + type source region , 56D are n + type drain regions.
【0005】そして、上記MOSFETは次に図6の工
程断面図を参照して述べる方法により形成されていた。 図6(a) 参照 即ち、通常の選択酸化(LOCOS 法と称する)手段により
Si基板51の主面に、素子領域52を画定分離するフィール
ド酸化膜53を形成し、次いで通常の熱酸化手段により素
子領域52上に例えば厚さ10nm程度のゲート酸化膜54を形
成する。Then, the above MOSFET was formed by the method described below with reference to the process sectional view of FIG. See Fig. 6 (a). That is, by the usual selective oxidation (referred to as LOCOS method) means.
A field oxide film 53 that defines and separates the element region 52 is formed on the main surface of the Si substrate 51, and then a gate oxide film 54 having a thickness of, for example, about 10 nm is formed on the element region 52 by a normal thermal oxidation means.
【0006】図6(b) 参照 次いで上記基板上に、通常の気相成長手段により例えば
厚さ 100nm程度のポリSi膜55A を形成し、このポリSi膜
55A に高濃度に例えばn型不純物を導入する。Next, referring to FIG. 6 (b), a poly Si film 55A having a thickness of, for example, about 100 nm is formed on the above substrate by a normal vapor phase growth means.
A high concentration of, for example, an n-type impurity is introduced into 55A.
【0007】図6(c) 参照 次いで上記ポリSi膜55A 上に、通常のスパッタリング手
段により例えば 100nm程度の厚さを有する WSix 膜55B
を堆積し、次いで所定の高温熱処理により前記WSix 膜5
5B を低抵抗化する。Next, referring to FIG. 6 (c), a WSi x film 55B having a thickness of, for example, about 100 nm is formed on the poly Si film 55A by an ordinary sputtering means.
And then subjecting the WSi x film 5 to a predetermined high temperature heat treatment.
Lower resistance of 5B.
【0008】図6(d) 参照 次いで上記 WSix 膜55B 上に、通常のリソグラフィ手段
によりゲート電極に対応するパターン形状を有するレジ
ストパターン61を形成する。Next, as shown in FIG. 6D, a resist pattern 61 having a pattern shape corresponding to the gate electrode is formed on the WSi x film 55B by an ordinary lithography means.
【0009】図6(e) 参照 次いで上記レジストパターン61をマスクにし、通常の塩
素(Cl)系のガスによるリアクティブイオンエッチング(R
IE) 処理により WSix 膜55B 及びポリSi膜55Aを一括パ
ターニングし、ポリSi膜55A と WSix 膜55B とが積層さ
れたタングステンポリサイドゲート電極55を形成する。Next, referring to FIG. 6 (e), using the resist pattern 61 as a mask, reactive ion etching (R
The WSi x film 55B and the poly Si film 55A are collectively patterned by an IE) process to form a tungsten polycide gate electrode 55 in which the poly Si film 55A and the WSi x film 55B are stacked.
【0010】図5参照 次いで前記レジストパターン61を除去した後、前記タン
グステンポリサイドゲート電極55をマスクにしSi基板51
の素子領域52面に、例えば砒素(As)を高濃度にイオン注
入してn+ 型のソース領域56S 及びドレイン領域56D を
形成する方法である。Next, after removing the resist pattern 61, the tungsten polycide gate electrode 55 is used as a mask for the Si substrate 51.
In this method, arsenic (As) is ion-implanted at a high concentration on the surface of the element region 52 to form the n + type source region 56S and the drain region 56D.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかし上記方法で形成
される従来のMOSFETにおいては、前記タングステ
ンポリサイド構造のゲート電極55の配線抵抗率が 200μ
Ω・cm前後の比較的高い値を有することにより、配線幅
が極度に縮小された際には前記の比較的高い抵抗率によ
る配線抵抗の増大によって、該MOSFETを用いて構
成される超LSI等の動作速度が許容範囲を越えて低下
するという問題を生ずる。However, in the conventional MOSFET formed by the above method, the wiring resistivity of the gate electrode 55 of the tungsten polycide structure is 200 μm.
By having a relatively high value of about Ω · cm, when the wiring width is extremely reduced, the wiring resistance is increased due to the above-mentioned relatively high resistivity, so that a VLSI or the like configured by using the MOSFET There is a problem that the operating speed of the device decreases beyond the allowable range.
【0012】また、上記製造方法において、図6(e) を
参照して説明したように、ポリサイドゲートの形成に際
して、下層のポリSi膜55A と上層の WSix 膜55B とから
なる厚い積層膜が、同一マスクであるレジストパターン
61に整合して一括パターニングされるため、配線幅が極
度に縮小された場合、上記パターニングに際してのサイ
ドエッチングの影響を大きく受けてパターン精度が低下
し、それに伴うチャネル長や配線抵抗の変動により動作
速度がばらつくという問題もあった。Further, in the above manufacturing method, as described with reference to FIG. 6E, when forming the polycide gate, a thick laminated film composed of the lower poly-Si film 55A and the upper-layer WSi x film 55B. But the resist pattern with the same mask
Since the patterning is performed in line with 61, if the wiring width is extremely reduced, the pattern accuracy will be greatly affected by the side etching during the above patterning, and the operation will be affected by the fluctuations in channel length and wiring resistance. There was also the problem of speed variations.
【0013】そこで本発明は、配線抵抗率が低く、且つ
高いパターン精度が得られるゲート電極の形成方法及び
該方法により形成される微細且つ低抵抗のゲート電極を
有する半導体装置を提供し、超LSI等の動作速度及び
その信頼性を向上させることを目的とする。Therefore, the present invention provides a method of forming a gate electrode having a low wiring resistivity and high pattern accuracy, and a semiconductor device having a fine and low resistance gate electrode formed by the method, and a VLSI It is intended to improve the operation speed of the above and the reliability thereof.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、半導
体基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が配設され
るMIS構造を有し、該ゲート電極がα−タンタル膜よ
りなる本発明による半導体装置、若しくは、半導体基板
上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が配設されるMI
S構造を有し、該ゲート電極が窒化チタン膜上にα−タ
ンタル膜が積層された2層構造を有する本発明による半
導体装置、若しくは、半導体基板上にゲート絶縁膜を介
してゲート電極が配設されるMIS構造を有し、該ゲー
ト絶縁膜が炭化珪素膜よりなり、且つ該ゲート電極がα
−タンタル膜よりなる本発明による半導体装置、若しく
は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程、該ゲ
ート絶縁膜上にβ−タンタル膜を形成する工程、該β−
タンタル膜のゲート電極に対応する領域に選択的に不活
性物質のイオン注入を行い該領域のβ−タンタルをα−
タンタルに変質せしめる工程、全面エッチング手段によ
りβ−タンタル膜を選択的に除去し残留するα−タンタ
ル膜によるゲート電極を形成する工程を有する本発明に
よる半導体装置の製造方法、若しくは、半導体基板上に
ゲート絶縁膜を形成する工程、該ゲート絶縁上に窒化チ
タン膜を形成する工程、該窒化チタン膜を選択的にエッ
チング除去して該ゲート絶縁膜上にゲート電極に対応す
る形状を有する窒化チタン膜パターンを形成する工程、
該窒化チタン膜パターンを有するゲート絶縁膜上に該窒
化チタン膜パターン上が選択的にα−タンタルになり且
つゲート絶縁膜上がβタンタルになるタンタル膜を形成
する工程、全面エッチング手段により該タンタル膜のβ
−タンタルの領域を選択的に除去し該窒化チタン膜とα
タンタル膜が積層されたゲート電極を形成する工程を有
する本発明による半導体装置の製造方法、若しくは、半
導体基板上にゲート絶縁膜をとなる多結晶構造の炭化珪
素膜を成長させる工程、選択的な不活性物質のイオン注
入により該炭化珪素膜のゲート電極が配設される部分を
除く領域の表面部を非晶質化する工程、該炭化珪素膜上
に非晶質化された領域上でβ−タンタルになり多結晶構
造を有するゲート配設部においてα−タンタルになるタ
ンタル膜を形成する工程、全面エッチング手段により該
タンタル膜のβタンタルの領域を選択的に除去し該炭化
珪素よりなるゲート絶縁膜上にα−タンタル膜よりなる
ゲート電極を形成する工程を有する本発明による半導体
装置の製造方法、によって達成される。According to the present invention, there is provided a MIS structure in which a gate electrode is provided on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and the gate electrode is formed of an α-tantalum film. Or a MI in which a gate electrode is arranged on a semiconductor substrate via a gate insulating film.
The semiconductor device according to the present invention has an S structure and the gate electrode has a two-layer structure in which an α-tantalum film is laminated on a titanium nitride film, or a gate electrode is arranged on a semiconductor substrate via a gate insulating film. Has a MIS structure provided, the gate insulating film is made of a silicon carbide film, and the gate electrode is α
A step of forming a gate insulating film on a semiconductor device or a semiconductor substrate of the present invention made of a tantalum film, a step of forming a β-tantalum film on the gate insulating film,
Ions of an inactive substance are selectively implanted into a region of the tantalum film corresponding to the gate electrode to remove β-tantalum in the region from α-.
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, which includes a step of transforming into tantalum, a step of selectively removing the β-tantalum film by an entire surface etching means and forming a gate electrode of the remaining α-tantalum film, or A step of forming a gate insulating film, a step of forming a titanium nitride film on the gate insulating film, a titanium nitride film having a shape corresponding to a gate electrode on the gate insulating film by selectively etching away the titanium nitride film Forming a pattern,
A step of forming a tantalum film on the gate insulating film having the titanium nitride film pattern, in which the titanium nitride film pattern is selectively α-tantalum and the gate insulating film is β-tantalum, the tantalum is formed by a full etching means. Membrane β
Selectively removing the tantalum region and removing the titanium nitride film and α
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, which includes a step of forming a gate electrode having a tantalum film laminated thereon, or a step of growing a polycrystalline silicon carbide film to be a gate insulating film on a semiconductor substrate, A step of amorphizing the surface portion of a region of the silicon carbide film other than the portion where the gate electrode is provided by ion implantation of an inert material, β on the amorphized region on the silicon carbide film A step of forming a tantalum film which becomes α-tantalum in the gate arrangement portion which becomes tantalum and has a polycrystalline structure, a β tantalum region of the tantalum film is selectively removed by an etching means for the entire surface, and the gate made of silicon carbide This is achieved by the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, which has a step of forming a gate electrode made of an α-tantalum film on an insulating film.
【0015】[0015]
【作用】本発明に係る半導体装置においては、ゲート電
極を構成する導電膜にα−タンタル(Ta)を用いる。
α−Taは、高融点で化学的な耐性が高く安定なゲート
材料であると同時に、その抵抗率が20μΩ・cm程度で通
常のタングステンポリサイドに対して1/10程度である。
従って、このα−Taをゲート電極に用いることによ
り、ゲートの信頼性を高めると同時に、ゲート遅延を少
なくとも従来の1/10程度に低下させ、高速のMIS型半
導体装置の形成が可能になる。In the semiconductor device according to the present invention, α-tantalum (Ta) is used for the conductive film forming the gate electrode.
α-Ta is a stable gate material having a high melting point and high chemical resistance, and at the same time, its resistivity is about 20 μΩ · cm, which is about 1/10 of that of ordinary tungsten polycide.
Therefore, by using this α-Ta for the gate electrode, the reliability of the gate can be improved and at the same time, the gate delay can be reduced to at least about 1/10 of that in the conventional case, and a high-speed MIS type semiconductor device can be formed.
【0016】通常Taの薄膜は、常温真空中でのスパッ
タリング法によって形成されるが、この方法により絶縁
膜上に形成された薄いTa膜は通常、柱状の結晶構造を
持ったβ−Ta膜と呼ばれるもので、塊状の結晶構造を
有するα−Taとは結晶構造を異にしている。そのた
め、α−Taとβ−Taとの間には、電気的及び化学的
性質に大きな相違が現れる。A thin film of Ta is usually formed by a sputtering method in a vacuum at room temperature. A thin Ta film formed on an insulating film by this method is usually a β-Ta film having a columnar crystal structure. It is called, and has a different crystal structure from α-Ta, which has a massive crystal structure. Therefore, a large difference appears in electrical and chemical properties between α-Ta and β-Ta.
【0017】電気的性質においては、α−Taの抵抗率
が前記のように20μΩ・cm程度の低抵抗率を有するのに
対して、β−Taにおいては抵抗率を 200μΩ程度にし
か低下できない。In terms of electrical properties, the resistivity of α-Ta has a low resistivity of about 20 μΩ · cm as described above, whereas the resistivity of β-Ta can only be reduced to about 200 μΩ.
【0018】また、化学的性質においては、塩素(Cl)を
用いたプラズマエッチングにより、β−Taは容易にエ
ッチングされるのに対して、α−Taは極めて不活性で
非常にエッチングされ難い。従って、ゲート電極となる
パターン領域に選択的にα−Taを形成することができ
れば、塩素系プラズマを用いたドライエッチングにより
選択的にβ−Taを除去し、α−Taからなるゲート電
極を形成することが可能になる。In terms of chemical properties, β-Ta is easily etched by plasma etching using chlorine (Cl), whereas α-Ta is extremely inactive and very difficult to be etched. Therefore, if α-Ta can be selectively formed in the pattern region to be the gate electrode, β-Ta is selectively removed by dry etching using chlorine-based plasma to form the gate electrode made of α-Ta. It becomes possible to do.
【0019】図4は、α−Ta及びβ−Taに対して、
塩素とトリクロロメタン(クロロホルム)との混合ガス
(Cl2/CHCl3) を用いてリアクティブイオンエッチング(R
IE)処理を行った際のエッチング速度を示した図で、縦
軸はエッチング速度、横軸は上記混合ガス中に含まれる
CHCl3 の割合を示している。FIG. 4 shows that for α-Ta and β-Ta,
Mixed gas of chlorine and trichloromethane (chloroform)
(Cl 2 / CHCl 3 ) with reactive ion etching (R
(IE) is a diagram showing the etching rate when treated, the vertical axis is the etching rate, the horizontal axis is included in the above mixed gas
The ratio of CHCl 3 is shown.
【0020】この図から、例えばCHCl3 の混合割合が
0.2付近で、α−Taのエッチング速度が 100nm/min以
下であるのに対してβ−Taのエッチング速度は1000nm
/min以上の値で、10以上の大きなエッチングの選択比が
得られることがわかる。From this figure, for example, the mixing ratio of CHCl 3
Near 0.2, the etching rate of α-Ta is less than 100 nm / min, while the etching rate of β-Ta is 1000 nm.
It can be seen that a large etching selectivity ratio of 10 or more can be obtained at a value of / min or more.
【0021】一方、β−Ta膜の一部に選択的にα−T
aを形成することが可能であることは実験的に確認され
た。即ち、β−Taの結晶構造は準安定状態なので均一
なβ−Ta膜は特殊な条件下におけるスパッタ手段によ
ってのみ形成される。例えば、スパッタリングガスの純
度や、スパッタ成膜に用いる真空容器の予備真空引きの
真空度が良いこと、成膜される基板の表面状態が適切で
あること、成膜時に基板温度の上昇がないこと、成膜後
に高エネルギーの付与がなされないこと等である。従っ
て、これらの条件が満足されない場合はβ−Taにはな
り得ず、成膜されたTaはα−Taに転移する。On the other hand, a portion of the β-Ta film is selectively α-T
It was experimentally confirmed that it is possible to form a. That is, since the crystal structure of β-Ta is a metastable state, a uniform β-Ta film can be formed only by the sputtering means under special conditions. For example, the purity of the sputtering gas, the degree of vacuum in the preliminary vacuuming of the vacuum container used for sputtering film formation are good, the surface condition of the substrate on which the film is formed is appropriate, and the substrate temperature does not rise during film formation. That is, high energy is not applied after the film formation. Therefore, if these conditions are not satisfied, β-Ta cannot be obtained, and the formed Ta is transformed into α-Ta.
【0022】以下に、実験的に確認したα−Taの形成
される条件を述べる。 (1) 冷却された(イオン衝撃による発熱を避けた)鏡面
のシリコン(Si)ウエーハ上に成膜したTaはβ−Taで
あるが、冷却を行わずに高電力でスパッタする等、基板
温度を故意に上昇させる条件下ではα−Taが形成され
る。 (2) 窒化チタン(TiN) 上に普通に成膜されたTaはα−
Taである。また、Siウエーハ上にヘテロエピタキシャ
ル成長した多結晶状の炭化珪素(SiC) 膜上に成膜したT
aはα−Taである。一方、前記 SiC膜の表面を例えば
スパッタエッチングを施す等により非晶質化した面に成
膜したTaはβ−Taである。 (3) 成膜したβ−Taに高エネルギーのイオン注入を施
すと、α−Taに転移する。The conditions under which α-Ta is experimentally confirmed will be described below. (1) Although Ta formed on a cooled (avoid heat generation due to ion bombardment) mirror-like silicon (Si) wafer is β-Ta, it is sputtered with high power without cooling, and the substrate temperature is high. Is intentionally increased, α-Ta is formed. (2) Ta that is normally formed on titanium nitride (TiN) is α-
It is Ta. Also, a T film formed on a polycrystalline silicon carbide (SiC) film heteroepitaxially grown on a Si wafer.
a is α-Ta. On the other hand, Ta formed on the surface of the SiC film which has been made amorphous by subjecting the surface of the SiC film to, for example, sputter etching is β-Ta. (3) When the formed β-Ta is subjected to high-energy ion implantation, it is transformed into α-Ta.
【0023】なお、α−Taを形成する時、膜質の再現
性が低い場合が多いが、上記(1) 〜(3) の方法によって
形成されたα−Taの膜質は安定である。以上の実験に
より確認されたTaの諸性質を有効に用いれば、β−T
aの一部に選択的にα−Taを成長させたり、或いはβ
−Taの一部を選択的にα−Taに転移させることが可
能になる。Although the reproducibility of the film quality is often low when forming α-Ta, the film quality of α-Ta formed by the methods (1) to (3) above is stable. If the various properties of Ta confirmed by the above experiments are effectively used, β-T
α-Ta is selectively grown on a part of a, or β
It becomes possible to selectively transfer part of -Ta to α-Ta.
【0024】本発明においては上記Taの性質を活用
し、例えばゲート酸化膜上にゲート電極に対応する一部
領域が選択的にα−Taになっており他の領域はβ−T
aからなるTa膜を形成し、次いで前記塩素系のガスに
よるRIE 処理におけるα−Taに対するβ−Taの大き
なエッチングの選択性を利用して上記Ta膜中のβ−T
aの部分を選択的にエッチング除去し、残留するα−T
aの部分によってゲート電極を形成するものである。In the present invention, the property of Ta described above is utilized, for example, a partial region corresponding to the gate electrode on the gate oxide film is selectively α-Ta and the other region is β-T.
A Ta film made of a is formed, and then the β-T in the Ta film is utilized by utilizing the large etching selectivity of β-Ta with respect to α-Ta in the RIE process using the chlorine-based gas.
The portion a is selectively removed by etching, and the remaining α-T
The gate electrode is formed by the portion a.
【0025】以上のように本発明の方法においては、ゲ
ート電極のパターニングがエッチングマスクを介しての
選択エッチングによってなされるのではなく、ゲート電
極材料のTa膜のα構造とβ構造との高いエッチングの
選択性によってなされるので、パターンの転写精度が高
まり且つサイドエッチングによるパターン変形も防止さ
れて高精度で微細なゲート電極パターンの形成が可能に
なる。As described above, according to the method of the present invention, the patterning of the gate electrode is not performed by the selective etching through the etching mask, but high etching of the α structure and the β structure of the Ta film of the gate electrode material is performed. The pattern transfer accuracy is improved and the pattern deformation due to side etching is also prevented, so that it is possible to form a fine gate electrode pattern with high accuracy.
【0026】また、抵抗率が極めて低いα−Taにより
ゲート電極が構成されるので、ゲート電極の配線抵抗が
減少し、MIS型半導体装置の高速化が図れる。Further, since the gate electrode is formed of α-Ta having an extremely low resistivity, the wiring resistance of the gate electrode is reduced and the MIS type semiconductor device can be speeded up.
【0027】[0027]
【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図1は本発明の第1の実施例の工程断面図、図
2は本発明の第2の実施例の工程断面図、図3は本発明
の第3の実施例の工程断面図である。全図を通じ同一対
象物は同一符合で示す。EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to illustrated examples. 1 is a process sectional view of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a process sectional view of a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a process sectional view of a third embodiment of the present invention. The same object is denoted by the same reference numeral throughout the drawings.
【0028】図1に示す本発明の第1の実施例は、例え
ば酸化シリコン(SiO2)からなるゲート絶縁膜上にα−
Taからなるゲート電極が配設される請求項1及び請求
項4(7、8を含む)に対応する実施例である。In the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, α-is formed on a gate insulating film made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ).
This is an embodiment corresponding to claims 1 and 4 (including 7 and 8) in which a gate electrode made of Ta is provided.
【0029】図1(a) 参照 通常の方法に従って例えばp型Si基板1上に素子領域2
を分離画定するフィールド酸化膜3を形成し、次いで素
子領域2上に厚さ10nm前後のゲートSiO2膜4を形成す
る。Referring to FIG. 1 (a), a device region 2 is formed on a p-type Si substrate 1 according to a conventional method.
A field oxide film 3 which separates and defines the gate SiO 2 film 4 having a thickness of about 10 nm is formed on the element region 2.
【0030】図1(b) 参照 次いで上記基板上に、スパッタリング法によりβ−Ta
の形成される条件で厚さ 100nm程度のTa膜5を成膜し
た。スパッタリングの条件は次の通りである。Referring to FIG. 1 (b), β-Ta is then sputtered on the above substrate.
A Ta film 5 having a thickness of about 100 nm was formed under the above conditions. The sputtering conditions are as follows.
【0031】ターゲット 高純度Ta スパッタリングガス アルゴン(Ar) 成膜室内のガス圧 20mTorr スパッタ電力(DC) 1 KW 基板温度 < 70 ℃ 上記条件で、均一なβ−Ta膜5βが形成される。な
お、上記スパッタリングに際しての基板1の温度は最高
でも70℃であった。従ってTa膜5の温度上昇による局
部的なα−Taへの転移は発生せず、形成されるβ−T
a膜5βは均一な結晶構造を有する。Target High-purity Ta sputtering gas Argon (Ar) Gas pressure in film forming chamber 20 mTorr Sputtering power (DC) 1 KW Substrate temperature <70 ° C. Under the above conditions, a uniform β-Ta film 5β is formed. The temperature of the substrate 1 during the above sputtering was 70 ° C. at the maximum. Therefore, the local transition to α-Ta due to the temperature rise of the Ta film 5 does not occur, and the formed β-T
The a film 5β has a uniform crystal structure.
【0032】図1(c) 参照 次いで上記β−Ta膜5βにおける形成しようとするゲ
ート電極に対応する領域に、例えば走査手段により選択
的にAr原子のイオン注入を行い、このイオン注入を行
った領域のβ−Ta膜5βを選択的にα−Ta膜5αに
転移せしめた。Next, referring to FIG. 1C, Ar ions are selectively ion-implanted into the region corresponding to the gate electrode to be formed in the β-Ta film 5β by, for example, scanning means, and this ion implantation is carried out. The β-Ta film 5β in the region was selectively transferred to the α-Ta film 5α.
【0033】このα−Ta膜5αへの転移はTa膜の底
面まで完全になされることが望ましく、約 100nm程度の
膜厚を有する本実施例においては、Arのイオン注入を
加速電圧 200KV、イオン電流 400μA 以上の条件で、10
16ions/ cm3 のドーズ量で行った。なおこのイオン注入
に際し、イオン注入のなされている領域のTa膜はイオ
ン注入のエネルギーによって選択的に 170℃以上に昇温
するので、このイオン注入領域でのβ−Taからα−T
aへの転移は、イオンの衝撃エネルギーと上記昇温とに
よって推進される。It is desirable that the transition to the α-Ta film 5α is completely performed up to the bottom surface of the Ta film. In this embodiment having a film thickness of about 100 nm, Ar ion implantation is performed at an accelerating voltage of 200 KV and ion implantation. 10 or more under current of 400 μA or more
The dose was 16 ions / cm 3 . At the time of this ion implantation, the Ta film in the ion-implanted region is selectively heated to 170 ° C. or higher by the energy of the ion implantation. Therefore, β-Ta to α-T in this ion-implanted region is increased.
The transition to a is promoted by the impact energy of ions and the temperature rise.
【0034】なおここで、イオン注入の方法は、上記注
入条件が充たされ且つ高パターン精度で注入が可能な方
法ならば如何なる方法でもよく、現在実用されている装
置としては、収束イオンビーム装置、イオンプロジェク
ション露光装置等がある。また注入マスクを用い通常の
イオン注入装置によってゲート電極領域へ選択的にイオ
ン注入を行ってもよい。Here, the ion implantation method may be any method as long as the above-mentioned implantation conditions are satisfied and the implantation can be performed with high pattern accuracy. As a currently used apparatus, a focused ion beam apparatus is used. , An ion projection exposure apparatus and the like. Further, ion implantation may be selectively performed on the gate electrode region by using an ordinary ion implantation apparatus using an implantation mask.
【0035】図1(d) 参照 次いで、前述したCHCl3 の混合割合 0.2程度の〔Cl2/CH
Cl3 〕混合ガスをエッチングガスとするRIE 処理(α−
Taに対するβ−Taのエッチングの選択比10以上)に
より前記Ta膜5の全面エッチングを行い、β−Taの
領域(5β)を選択的にエッチング除去し、ゲートSiO2
膜4上にα−Ta(5α)からなるゲート電極5Gを残留
形成させる。上記RIE 処理における条件は、例えば次の
通りである。See FIG. 1 (d). Then, the above-mentioned CHCl 3 mixture ratio of about 0.2 [Cl 2 / CH
Cl 3 ] RIE process using mixed gas as etching gas (α-
The Ta film 5 is entirely etched with a selective etching ratio of β-Ta to Ta of 10 or more) to selectively remove the β-Ta region (5β) by etching to remove the gate SiO 2
A gate electrode 5G made of α-Ta (5α) is left on the film 4. The conditions in the RIE process are as follows, for example.
【0036】 エッチングガス Cl2 160 sccm CHCl3 49 sccm エッチングガス圧 200 mTorr エッチング温度 50 ℃ エッチング電力(RF) 0.8 W/cm2 図1(e) 参照 次いで、上記α−Taゲート電極5Gをマスクにし素子領
域2に例えば砒素(As)をイオン注入しn+ 型のソース領
域6S及びドレイン領域6Dを形成し、本発明の請求項1及
び4(7、8を含む)に係るMOS型半導体装置が完成
する。Etching gas Cl 2 160 sccm CHCl 3 49 sccm Etching gas pressure 200 mTorr Etching temperature 50 ° C. Etching power (RF) 0.8 W / cm 2 See FIG. 1 (e) Next, using the α-Ta gate electrode 5G as a mask For example, arsenic (As) is ion-implanted into the element region 2 to form an n + type source region 6S and a drain region 6D, and a MOS type semiconductor device according to claims 1 and 4 (including 7 and 8) of the present invention is provided. Complete.
【0037】図2に示す本発明の第2の実施例は、窒化
チタン(TiN) とα−Taの2層構造のゲート電極を有す
る請求項2及び請求項5(7、8を含む)に対応する実
施例である。The second embodiment of the present invention shown in FIG. 2 has the two-layer structure of a gate electrode of titanium nitride (TiN) and α-Ta (including 7 and 8). It is a corresponding example.
【0038】図2(a) 参照 前記実施例同様に、例えばp型Si基板1の表面に素子領
域2を画定分離するフィールド酸化膜3を形成し、次い
で素子領域2上に厚さ10nm前後のゲート酸化膜を形成し
た後、この基板上にスパッタリング法により拡散バリア
となる高融点金属Si3N4 膜、例えば厚さ50nm程度のTiN
膜7を形成する。成膜条件は例えば次の通りである。As shown in FIG. 2 (a), as in the previous embodiment, for example, a field oxide film 3 for demarcating and separating the element region 2 is formed on the surface of the p-type Si substrate 1, and then a thickness of about 10 nm is formed on the element region 2. After forming a gate oxide film, a refractory metal Si 3 N 4 film that becomes a diffusion barrier by sputtering on this substrate, for example, TiN with a thickness of about 50 nm.
The film 7 is formed. The film forming conditions are as follows, for example.
【0039】ターゲット TiN スパッタリングガス Ar 成膜室内のガス圧 10mTorr スパッタ電力(DC) 1 KW 図2(b) 参照 次いで、通常のフォトリソグラフィを用い上記TiN 膜7
上にゲート電極に対応するパターン形状を有するレジス
トパターン8を形成する。Target TiN Sputtering gas Ar Gas pressure in film forming chamber 10 mTorr Sputtering power (DC) 1 KW See FIG. 2 (b) Next, the above TiN film 7 is formed by using ordinary photolithography.
A resist pattern 8 having a pattern shape corresponding to the gate electrode is formed thereon.
【0040】図2(c) 参照 次いで、上記レジストパターン8をマスクにし例えば3
弗化窒素(NF3) をエッチングガスを用いるRIE 処理によ
りTiN 膜7を底部までエッチングし、上記素子領域2の
ゲートSiO2膜4上にゲート電極に対応するパターン形状
を有するTiN 電極パターン7Gを形成し、次いで上記レジ
ストパターン8をO2アッシング等の方法により除去す
る。Next, referring to FIG. 2 (c), using the resist pattern 8 as a mask, for example, 3
The TiN film 7 is etched to the bottom by RIE treatment with nitrogen fluoride (NF 3 ) using an etching gas, and a TiN electrode pattern 7G having a pattern shape corresponding to the gate electrode is formed on the gate SiO 2 film 4 in the device region 2. After being formed, the resist pattern 8 is removed by a method such as O 2 ashing.
【0041】図2(d) 参照 次いで、この基板上に、前記β−Taが形成される条件
を満足し、且つ下記のスパッタ成膜条件によって厚さ 1
00nm程度のTa膜を成膜する。Referring to FIG. 2 (d), the condition for forming β-Ta is satisfied on this substrate, and a thickness of 1
A Ta film of about 00 nm is formed.
【0042】スパッタ成膜の条件は例えば次の通りであ
る。 ターゲット Ta スパッタリングガス Ar 成膜室内のガス圧 20 mTorr スパッタ電力(DC) 1 KW 基板温度 < 70 ℃ この条件で形成されたTa膜5は、TiN 電極パターン7G
上がα−Ta(5α)に転移し、そのゲート酸化膜4上
がβ−Ta(5β)からなる膜となる。The conditions for sputter film formation are, for example, as follows. Target Ta Sputtering gas Ar Gas pressure in deposition chamber 20 mTorr Sputtering power (DC) 1 KW Substrate temperature <70 ℃ Ta film 5 formed under these conditions is TiN electrode pattern 7G
The upper part is transferred to α-Ta (5α), and the upper part of the gate oxide film 4 becomes a film made of β-Ta (5β).
【0043】図2(e) 参照 次いで前記実施例同様の例えばCHCl3 の混合割合 0.2程
度の〔Cl2/CHCl3 〕混合ガスをエッチングガスとするRI
E 処理(α−Taに対するβ−Taのエッチングの選択
比10以上)により前記Ta膜5の全面エッチングを行
い、β−Taの領域(5β)を選択的にエッチング除去
し、TiN 電極パターン7G上にα−Ta(5α)が積層さ
れたゲート電極9を形成する。そして、その後該ゲート
電極9をマスクにし素子領域2に例えば砒素(As)をイオ
ン注入しn+ 型のソース領域6S及びドレイン領域6Dを形
成し、本発明の請求項2及び請求項5(7、8を含む)
に係るMOS型半導体装置が完成する。Referring to FIG. 2 (e), RI is used as an etching gas, which is similar to the above-mentioned embodiment, for example, [Cl 2 / CHCl 3 ] mixed gas having a mixing ratio of CHCl 3 of about 0.2.
The Ta film 5 is entirely etched by E treatment (selection ratio of β-Ta to α-Ta of 10 or more), the β-Ta region (5β) is selectively removed by etching, and the TiN electrode pattern 7G is formed. A gate electrode 9 is formed by laminating α-Ta (5α). Then, after that, using the gate electrode 9 as a mask, for example, arsenic (As) is ion-implanted into the element region 2 to form an n + type source region 6S and a drain region 6D. , Including 8)
The MOS semiconductor device according to the present invention is completed.
【0044】図3に示す本発明の第3の実施例は、ゲー
ト絶縁膜にSiC を用いる請求項3及び請求項6(7、8
を含む)に対応する実施例である。 図3(a) 参照 上記構造のMIS型半導体装置を形成するに際しては、
例えばp型Si基板1の表面に素子領域2を画定分離する
フィールド酸化膜3を形成した後、この基板上に、Si上
でヘテロエピタキシャル成長が行われる条件で厚さ10nm
程度のゲート絶縁膜となるSiC 膜10を成膜した。成膜条
件は例えば下記の通りである。In the third embodiment of the present invention shown in FIG. 3, SiC is used for the gate insulating film.
Is included). Refer to FIG. 3 (a) When forming the MIS type semiconductor device having the above structure,
For example, after forming a field oxide film 3 for defining and separating the element region 2 on the surface of a p-type Si substrate 1, a thickness of 10 nm is formed on this substrate under the condition that heteroepitaxial growth is performed on Si.
A SiC film 10 to be a gate insulating film was formed to some extent. The film forming conditions are as follows, for example.
【0045】 成長ガス ジクロルシラン(SiH2Cl2) 700 sccm プロパン(C3H8) 30 sccm 水素(H2) 7 slm 成長ガス圧 300 mTorr 成長温度(基板温度) 1000 ℃ この成長でSi面が表出している素子領域2上にはヘテロ
エピタキシャル成長により多結晶SiC 膜10P が成長し、
フィールド酸化膜3上には非晶質SiC 膜10A が成長す
る。Growth gas Dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) 700 sccm Propane (C 3 H 8 ) 30 sccm Hydrogen (H 2 ) 7 slm Growth gas pressure 300 mTorr Growth temperature (substrate temperature) 1000 ° C. On the exposed element region 2, a polycrystalline SiC film 10P is grown by heteroepitaxial growth,
An amorphous SiC film 10A grows on the field oxide film 3.
【0046】図3(b) 参照 次いで、通常のフォトリソグラフィ技術を用い上記SiC
膜10のゲート電極を形成する領域11上にゲート電極のパ
ターン形状を有するレジストパターン12を形成し、次い
でこのレジストパターン12をマスクにし、Arガスによる
スパッタエッチングにより、ゲート電極形成領域以外の
SiC 膜10の表面部を選択的に僅かにエッチングする。エ
ッチング条件は例えば次の通りである。Next, referring to FIG. 3 (b), using the ordinary photolithography technique, the above SiC
A resist pattern 12 having a pattern shape of the gate electrode is formed on a region 11 of the film 10 where the gate electrode is to be formed, and then the resist pattern 12 is used as a mask to sputter-etch with Ar gas to form a region other than the gate electrode forming region.
The surface of the SiC film 10 is selectively and slightly etched. The etching conditions are as follows, for example.
【0047】エッチングガス Ar エッチングガス圧 200 mTorr エッチング電力(RF) 0.8 W/cm2 このスパッタエッチングにより、素子領域2上の多結晶
SiC 膜10P のレジストパターン12でマスクされていない
領域の表面部は選択的に非晶質化される。10AAは前記ス
パッタエッチングにより新たに非晶質化された領域を示
す。Etching gas Ar Etching gas pressure 200 mTorr Etching power (RF) 0.8 W / cm 2 By this sputter etching, polycrystal on the device region 2
The surface of the region of the SiC film 10P not masked by the resist pattern 12 is selectively made amorphous. 10AA indicates a region which is newly amorphized by the sputter etching.
【0048】図3(c) 参照 次いでレジストパターン12をO2アッシング手段等で除去
した後、SiC 膜10上に、前記したβ−Taを形成する条
件(図1(b) の項参照)でのスパッタリングにより厚さ
100nm程度のTa膜5を形成する。なおここで、SiC 膜
10の表面部まで多結晶SiC 膜10P の状態を維持している
ゲート形成領域11上にはα−Ta膜5αが堆積され、ま
た該SiC 膜10の表面が非晶質化されている領域10AA及び
非晶質状態で成長した領域10A 上にはβ−Ta膜5βが
堆積される。Next, as shown in FIG. 3 (c), after removing the resist pattern 12 by O 2 ashing means or the like, the above-mentioned β-Ta is formed on the SiC film 10 under the condition (see FIG. 1 (b)). Thickness by sputtering
A Ta film 5 of about 100 nm is formed. Note that here, the SiC film
The α-Ta film 5α is deposited on the gate forming region 11 which maintains the state of the polycrystalline SiC film 10P up to the surface of the region 10, and the surface 10AA in which the surface of the SiC film 10 is amorphized. A β-Ta film 5β is deposited on the region 10A grown in the amorphous state.
【0049】図3(d) 参照 次いで、前記実施例同様の例えばCHCl3 の混合割合 0.2
程度の〔Cl2/CHCl3 〕混合ガスをエッチングガスとする
RIE 処理(α−Taに対するβ−Taのエッチングの選
択比10以上)により前記Ta膜5の全面エッチングを行
い、β−Taの領域(5β)を選択的にエッチング除去
し、ゲート絶縁膜であるSiC 膜10の表面部まで多結晶状
態を維持している領域10P 上にα−Ta膜(5α)から
なるTaゲート電極10G を残留形成せしめる。Next, as shown in FIG. 3 (d), the mixing ratio of, for example, CHCl 3 similar to the above-mentioned embodiment is 0.2
Use a mixed gas of [Cl 2 / CHCl 3 ] as an etching gas
The Ta film 5 is entirely etched by RIE treatment (selection ratio of β-Ta to α-Ta is 10 or more), and the β-Ta region (5β) is selectively removed by etching to form a gate insulating film. A Ta gate electrode 10G composed of an α-Ta film (5α) is left on the region 10P which maintains the polycrystalline state up to the surface of the SiC film 10.
【0050】その後、フィールド酸化膜3及び上記α−
Ta膜(5α)からなるゲート電極10G マスクにしSiC
膜10(表面部に非晶質化領域10AAを有する領域)を通し
てSi基板1内に例えば砒素(As)をイオン注入しn+ 型の
ソース領域6S及びドレイン領域6Dを形成し、本発明の請
求項3及び請求項6(7、8を含む)に係るMOS型半
導体装置が完成する。After that, the field oxide film 3 and the above α-
Gate electrode consisting of Ta film (5α)
Arsenic (As) is ion-implanted into the Si substrate 1 through the film 10 (the region having the amorphized region 10AA on the surface) to form the n + type source region 6S and the drain region 6D. The MOS type semiconductor device according to claim 3 and claim 6 (including 7 and 8) is completed.
【0051】以上第1〜第3の実施例に示したように、
本発明によれば抵抗率が極めて低いα−Taにより配線
抵抗の小さいゲート電極を形成することが容易に可能に
なると共に、ゲート電極のパターニングがエッチングマ
スクを介しての選択エッチングによってなされるのでは
なく、ゲート電極材料のTa膜のα構造とβ構造との高
いエッチングの選択性によってなされるので、パターン
の転写精度が高まり且つサイドエッチングによるパター
ン変形も防止されて高精度で微細なゲート電極パターン
の形成が可能になる。As shown in the above first to third embodiments,
According to the present invention, it is possible to easily form a gate electrode having a low wiring resistance by using α-Ta having an extremely low resistivity, and the patterning of the gate electrode is performed by selective etching through an etching mask. In addition, since the Ta film of the gate electrode material is formed by the high etching selectivity of the α structure and the β structure, the pattern transfer accuracy is improved and the pattern deformation due to side etching is prevented, so that the gate electrode pattern is highly accurate and fine. Can be formed.
【0052】[0052]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、抵
抗率の極めて低いα−Taを用いて高精度で微細なゲー
ト電極を形成することが可能になる。As described above, according to the present invention, it becomes possible to form a fine gate electrode with high accuracy using α-Ta having an extremely low resistivity.
【0053】従って本発明は、高集積化により配線幅の
極度に縮小される超LSI等の動作速度の向上及び特性
の均一化に寄与するところが大きい。Therefore, the present invention largely contributes to the improvement of the operation speed and the uniformization of the characteristics of the VLSI or the like whose wiring width is extremely reduced due to high integration.
【図1】 本発明の第1の実施例の工程断面図FIG. 1 is a process sectional view of a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第2の実施例の工程断面図FIG. 2 is a process sectional view of a second embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の第3の実施例の工程断面図FIG. 3 is a process sectional view of a third embodiment of the present invention.
【図4】 α−Taとβ−TaのCl2/CHCl3 プラズマに
対するエッチング速度FIG. 4 Etching rate of α-Ta and β-Ta for Cl 2 / CHCl 3 plasma
【図5】 従来のMOS型半導体装置の模式断面図FIG. 5 is a schematic sectional view of a conventional MOS semiconductor device.
【図6】 従来のMOSFETの製造工程断面図FIG. 6 is a sectional view of a conventional MOSFET manufacturing process.
1 p型Si基板 2 素子領域 3 フィールド酸化膜 4 ゲートSiO2膜 5 Ta膜 5α α−Ta膜 5β β−Ta膜 5G α−Taゲート電極 6S n+ 型ソース領域 6D n+ 型ドレイン領域1 p-type Si substrate 2 element region 3 field oxide film 4 gate SiO 2 film 5 Ta film 5α α-Ta film 5β β-Ta film 5G α-Ta gate electrode 6S n + type source region 6D n + type drain region
Claims (8)
ート電極が配設されるMIS構造を有し、 該ゲート電極がα−タンタル膜よりなることを特徴とす
る半導体装置。1. A semiconductor device having a MIS structure in which a gate electrode is provided on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and the gate electrode is formed of an α-tantalum film.
ート電極が配設されるMIS構造を有し、 該ゲート電極がバリア膜上にα−タンタル膜が積層され
た2層構造を有することを特徴とする半導体装置。2. A MIS structure in which a gate electrode is provided on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and the gate electrode has a two-layer structure in which an α-tantalum film is laminated on a barrier film. A semiconductor device characterized by:
ート電極が配設されるMIS構造を有し、 該ゲート絶縁膜が炭化珪素膜よりなり、且つ該ゲート電
極がα−タンタル膜よりなることを特徴とする半導体装
置。3. A MIS structure in which a gate electrode is provided on a semiconductor substrate via a gate insulating film, the gate insulating film is made of a silicon carbide film, and the gate electrode is made of an α-tantalum film. A semiconductor device characterized by the above.
工程、該ゲート絶縁膜上にβ−タンタル膜を形成する工
程、該β−タンタル膜のゲート電極に対応する領域に選
択的に不活性物質のイオン注入を行い該領域のβ−タン
タルをα−タンタルに変質せしめる工程、全面エッチン
グ手段によりβ−タンタル膜を選択的に除去し残留する
α−タンタル膜によるゲート電極を形成する工程を有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。4. A step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a β-tantalum film on the gate insulating film, and a selective inertness in a region of the β-tantalum film corresponding to a gate electrode. There is a step of ion-implanting a substance to transform β-tantalum in the region into α-tantalum, and a step of selectively removing the β-tantalum film by a whole surface etching means to form a gate electrode by the remaining α-tantalum film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
工程、該ゲート絶縁上に窒化チタン膜を形成する工程、
該窒化チタン膜を選択的にエッチング除去して該ゲート
絶縁膜上にゲート電極に対応する形状を有する窒化チタ
ン膜パターンを形成する工程、該窒化チタン膜パターン
を有するゲート絶縁膜上に該窒化チタン膜パターン上が
選択的にα−タンタルになりゲート絶縁膜上がβ−タン
タルになるタンタル膜を形成する工程、全面エッチング
手段により該タンタル膜のβ−タンタルの領域を選択的
に除去し該窒化チタン膜とαタンタル膜が積層されたゲ
ート電極を形成する工程を有することを特徴とする半導
体装置の製造方法。5. A step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a titanium nitride film on the gate insulating film,
A step of selectively removing the titanium nitride film by etching to form a titanium nitride film pattern having a shape corresponding to a gate electrode on the gate insulating film; and the titanium nitride film having the titanium nitride film pattern on the gate insulating film. A step of forming a tantalum film in which the film pattern is selectively made to be α-tantalum and the gate insulating film is made to be β-tantalum, and the β-tantalum region of the tantalum film is selectively removed by an etching means for the entire surface to perform the nitriding. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a gate electrode in which a titanium film and an α-tantalum film are laminated.
晶構造の炭化珪素膜を成長させる工程、選択的な不活性
物質のイオン注入により該炭化珪素膜のゲート電極が配
設される部分を除く領域の表面部を非晶質化する工程、
該炭化珪素膜上に非晶質化された領域上でβ−タンタル
になり多結晶構造を有するゲート配設部においてα−タ
ンタルになるタンタル膜を形成する工程、全面エッチン
グ手段により該タンタル膜のβタンタルの領域を選択的
に除去し該炭化珪素よりなるゲート絶縁膜上にα−タン
タル膜よりなるゲート電極を形成する工程を有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。6. A step of growing a polycrystalline silicon carbide film to be a gate insulating film on a semiconductor substrate, and a portion of the silicon carbide film where a gate electrode is provided by selective ion implantation of an inert material. A step of amorphizing the surface portion of the removed region,
A step of forming a tantalum film which becomes β-tantalum on the amorphized region on the silicon carbide film and becomes α-tantalum in the gate arrangement portion having a polycrystalline structure, and the tantalum film of the entire surface is etched by an etching means. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of selectively removing a region of β tantalum and forming a gate electrode made of an α-tantalum film on the gate insulating film made of silicon carbide.
ング法によることを特徴とする請求項4、5、または6
記載の半導体装置の製造方法。7. The method for forming the tantalum film is a sputtering method.
A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
が、塩素を含むガスのプラズマを用いたドライエッチン
グ方法によることを特徴とする請求項4、5、6、また
は7記載の半導体装置の製造方法。8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the means for etching the entire surface of the tantalum film is a dry etching method using plasma of a gas containing chlorine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1563894A JPH07226507A (en) | 1994-02-10 | 1994-02-10 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1563894A JPH07226507A (en) | 1994-02-10 | 1994-02-10 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07226507A true JPH07226507A (en) | 1995-08-22 |
Family
ID=11894268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1563894A Withdrawn JPH07226507A (en) | 1994-02-10 | 1994-02-10 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07226507A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11168212A (en) * | 1997-12-02 | 1999-06-22 | Tadahiro Omi | Semiconductor device |
| US6309907B1 (en) | 1997-07-29 | 2001-10-30 | Micron Technology, Inc. | Method of fabricating transistor with silicon oxycarbide gate |
| US6731531B1 (en) | 1997-07-29 | 2004-05-04 | Micron Technology, Inc. | Carburized silicon gate insulators for integrated circuits |
| US6936849B1 (en) | 1997-07-29 | 2005-08-30 | Micron Technology, Inc. | Silicon carbide gate transistor |
| JP2005298975A (en) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Hewlett-Packard Development Co Lp | Method for forming tantalum layer and apparatus using tantalum layer |
| US6965123B1 (en) | 1997-07-29 | 2005-11-15 | Micron Technology, Inc. | Transistor with variable electron affinity gate and methods of fabrication and use |
| US7005344B2 (en) | 1997-07-29 | 2006-02-28 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a device with a gallium nitride or gallium aluminum nitride gate |
| US7109548B2 (en) | 1997-07-29 | 2006-09-19 | Micron Technology, Inc. | Operating a memory device |
| US7196929B1 (en) | 1997-07-29 | 2007-03-27 | Micron Technology Inc | Method for operating a memory device having an amorphous silicon carbide gate insulator |
-
1994
- 1994-02-10 JP JP1563894A patent/JPH07226507A/en not_active Withdrawn
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7169666B2 (en) | 1997-07-29 | 2007-01-30 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a device having a gate with a selected electron affinity |
| US7109548B2 (en) | 1997-07-29 | 2006-09-19 | Micron Technology, Inc. | Operating a memory device |
| US6731531B1 (en) | 1997-07-29 | 2004-05-04 | Micron Technology, Inc. | Carburized silicon gate insulators for integrated circuits |
| US6794255B1 (en) * | 1997-07-29 | 2004-09-21 | Micron Technology, Inc. | Carburized silicon gate insulators for integrated circuits |
| US6936849B1 (en) | 1997-07-29 | 2005-08-30 | Micron Technology, Inc. | Silicon carbide gate transistor |
| US7242049B2 (en) | 1997-07-29 | 2007-07-10 | Micron Technology, Inc. | Memory device |
| US6309907B1 (en) | 1997-07-29 | 2001-10-30 | Micron Technology, Inc. | Method of fabricating transistor with silicon oxycarbide gate |
| US6965123B1 (en) | 1997-07-29 | 2005-11-15 | Micron Technology, Inc. | Transistor with variable electron affinity gate and methods of fabrication and use |
| US7196929B1 (en) | 1997-07-29 | 2007-03-27 | Micron Technology Inc | Method for operating a memory device having an amorphous silicon carbide gate insulator |
| US7005344B2 (en) | 1997-07-29 | 2006-02-28 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a device with a gallium nitride or gallium aluminum nitride gate |
| US7141824B2 (en) | 1997-07-29 | 2006-11-28 | Micron Technology, Inc. | Transistor with variable electron affinity gate |
| US7154153B1 (en) | 1997-07-29 | 2006-12-26 | Micron Technology, Inc. | Memory device |
| JPH11168212A (en) * | 1997-12-02 | 1999-06-22 | Tadahiro Omi | Semiconductor device |
| EP1587139A3 (en) * | 2004-04-15 | 2006-05-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of making a tantalum layer and apparatus using a tantalum layer |
| JP2005298975A (en) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Hewlett-Packard Development Co Lp | Method for forming tantalum layer and apparatus using tantalum layer |
| US7445810B2 (en) | 2004-04-15 | 2008-11-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of making a tantalum layer and apparatus using a tantalum layer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0179677B1 (en) | Semiconductor device wiring or electrode | |
| JP2895166B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP3704427B2 (en) | Method for forming copper metal wiring of semiconductor device | |
| US6020254A (en) | Method of fabricating semiconductor devices with contact holes | |
| KR0143542B1 (en) | Method for fabricaiton of semiconductor device having polycrystalline silicon and metal silicides | |
| US5599741A (en) | Method for making semiconductor device with metal deposited on electron donating surface of gate electrode | |
| KR20000034928A (en) | Integrated circuit structure with dual thickness cobalt silicide layers and method for its manufacture | |
| JP2005123625A (en) | Manufacturing method of semiconductor device having silicided electrode | |
| JP3350246B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| KR100755121B1 (en) | Method for forming electrode structure and method for fabricating semiconductor device | |
| US6589866B1 (en) | Metal gate with PVD amorphous silicon layer having implanted dopants for CMOS devices and method of making with a replacement gate process | |
| JPH07226507A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US6635938B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JPH05243555A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
| JP2830705B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP3235549B2 (en) | Conductive layer formation method | |
| JP3680417B2 (en) | Semiconductor device | |
| US7232751B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
| US7135407B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
| JPH1064898A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH0235777A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
| JP3859439B2 (en) | Method for manufacturing MOSFET structure | |
| KR100353528B1 (en) | method of forming gate electrode of semiconductor device | |
| JP2000133712A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| KR100806137B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device having amorphous-metal gate electrode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010508 |