JP5203719B2 - デュアルゲート半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
また、ゲート配線が、金属ゲート電極膜とその上に形成される低抵抗の金属ゲート配線膜からなる場合、ゲート配線の接続が金属ゲート電極膜を挟むため、接続部分が高抵抗化して、半導体装置の特性が悪くなるという問題もあった。
図1は、全体が100で表される、本実施の形態1にかかるCMOSFET半導体装置の製造工程の断面図である。かかる製造工程は、以下の1〜9の工程を含む。
また、第1ゲート金属膜5や第2ゲート金属膜20を間に挟むことなく低抵抗の金属ゲート配線膜25で接続されるため、接続箇所の高抵抗化による性能の低下も防止できる。
図3は、全体が200で表される、本実施の形態2にかかるCMOSFET半導体装置の製造工程の断面図である。図3中、図1と同一符号は同一又は相当箇所を示す。かかる製造工程は、以下の1〜9の工程を含む。
ここでは、Wからなる金属ゲート配線膜13に代えてアモルファスシリコン膜15が形成されている点を除き、図1(a)と同じ構造となっている。なお、アモルファスシリコン膜15に代えて、ポリシリコン膜を用いても構わない。
図4は、全体が300で表される、本実施の形態3にかかるCMOSFET半導体装置の製造工程の断面図である。図4中、図1と同一符号は同一又は相当箇所を示す。かかる製造工程は、以下の1〜9の工程を含む。
Claims (7)
- 第1ゲート電極を有するN型FETと第2ゲート電極を有するP型FETとを含むデュアルゲート半導体装置の製造方法であって、
(a)半導体基板を準備する工程と、
(b)該半導体基板上に、該N型FETのゲート絶縁膜および該P型FETのゲート絶縁膜を形成する工程と、
(c)該N型FETおよび該P型FETの該ゲート絶縁膜上にそれぞれ、第1ゲート金属膜を形成する工程と、
(d)該N型FETおよび該P型FETの該第1ゲート金属膜上にそれぞれ、ハードマスクを形成する工程と、
(e)該N型FETおよび該P型FETの該ゲート絶縁膜、該第1ゲート金属膜および該ハードマスクの間を埋め込むように、該ハードマスク上に層間絶縁層を形成する工程と、
(f)該ハードマスクの上部を該層間絶縁層から露出させる工程と、
(g)該(f)工程後に、該N型FETおよび該P型FETの該ハードマスクを除去する工程と、
(h)該(g)工程後に、該N型FETの該第1ゲート金属膜を残しつつ、該P型FETの該第1ゲート金属膜を選択的に除去する選択除去工程と、
(i)該(h)工程後に、該N型FETの該第1ゲート金属膜上、該P型FETの該ゲート絶縁膜上および該層間絶縁層上に、第2ゲート金属膜を堆積する堆積工程と、
(j)該(i)工程後に、該第2ゲート金属膜上にゲート配線膜を形成する工程と、
(k)該(j)工程後に、該層間絶縁層上に形成されている該第2ゲート金属膜及び該ゲート配線膜を選択的に除去する工程と、を有し、
該N型FETの該第1ゲート電極は、該第1金属膜、該第2金属膜および該ゲート配線膜を有しており、
該P型FETの該第2ゲート電極は、該第2金属膜および該ゲート配線膜を有しており、
該N型FETの該第1ゲート電極と該P型FETの該第2ゲート電極とは、該ゲート配線膜で接続しており、
該第1ゲート金属膜は、TaSiN、TaC、TaN、TiSiNまたはTiNからなり、
該第2ゲート金属膜は、該第1ゲート金属膜とは異なる材料からなり、且つ、TiN、TiAlN、TaN、TaAlN、Ru、Ir、Pt、Ni、Co、W、WN、Mo、MoN、NiSiおよびPtSiからなる群から選択される材料を主成分とすることを特徴とするデュアルゲート半導体装置の製造方法。 - 該(k)工程は、CMPプロセスを用いて行われることを特徴とする請求項1に記載のデュアルゲート半導体装置の製造方法。
- 該(k)工程は、エッチングマスクを用いて、該第2金属膜および該ゲート配線膜をパターニングすることで行われることを特徴とする請求項1に記載のデュアルゲート半導体装置の製造方法。
- 該工程(k)以降は、該半導体基板の温度が500℃以下で行われる工程であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のデュアルゲート半導体装置の製造方法。
- 第1ゲート電極を有するN型FETと第2ゲート電極を有するP型FETとを含むデュアルゲート半導体装置の製造方法であって、
(a)半導体基板を準備する工程と、
(b)該半導体基板上に、該N型FETのゲート絶縁膜および該P型FETのゲート絶縁膜を形成する工程と、
(c)該N型FETおよび該P型FETの該ゲート絶縁膜上にそれぞれ、第1ゲート金属膜を形成する工程と、
(d)該N型FETおよび該P型FETの該第1ゲート金属膜上にそれぞれ、ハードマスクを形成する工程と、
(e)該N型FETおよび該P型FETの該ゲート絶縁膜、該第1ゲート金属膜および該ハードマスクの間を埋め込むように、該ハードマスク上に層間絶縁層を形成する工程と、
(f)該ハードマスクの上部を該層間絶縁層から露出させる工程と、
(g)該(f)工程後に、該N型FETおよび該P型FETの該ハードマスクを除去する工程と、
(h)該(g)工程後に、該N型FETの該第1ゲート金属膜を残しつつ、該P型FETの該第1ゲート金属膜を選択的に除去する選択除去工程と、
(i)該(h)工程後に、該N型FETの該第1ゲート金属膜上、該P型FETの該ゲート絶縁膜上および該層間絶縁層上に、シリコン膜を堆積する堆積工程と、
(j)該(i)工程後に、該シリコン膜を覆うようにニッケル層を形成する工程と、
(k)該(j)工程後に、熱処理により該シリコン膜と該ニッケル層の一部を反応させることでニッケルシリサイド膜にする工程と、
(l)該(k)工程後に、該層間絶縁層上に形成されている該ニッケルシリサイド膜及び該ニッケル層を選択的に除去する工程と、を有し、
該N型FETの該第1ゲート電極は、該第1金属膜、該ニッケルシリサイド膜および該ニッケル層を有しており、
該P型FETの該第2ゲート電極は、該ニッケルシリサイド膜および該ニッケル層を有しており、
該N型FETの該第1ゲート電極と該P型FETの該第2ゲート電極とは、該ニッケル層で接続しており、
該第1ゲート金属膜は、TaSiN、TaC、TaN、TiSiNまたはTiNからなることを特徴とするデュアルゲート半導体装置の製造方法。 - 該(l)工程は、エッチングマスクを用いて、該ニッケルシリサイド膜および該ニッケル層をパターニングすることで行われることを特徴とする請求項5に記載のデュアルゲート半導体装置の製造方法。
- 該ゲート絶縁膜は、HfSiONからなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のデュアルゲート半導体装置の製造方法。
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