【手続補正書】
【提出日】平成24年2月29日(2012.2.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に電界効果トランジスタを有する半導体装置であって、
前記電界効果トランジスタは、
前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
を備え、
前記ゲート電極は、
前記ゲート絶縁膜上に形成された第１金属からなる第１電極層と、
前記第１電極層上に形成された第２金属からなる第２電極層と、
前記第２電極層上に形成されたＮ型シリコンまたはＰ型シリコンからなる第３電極層と、を含む積層構造からなり、
前記第１金属の仕事関数をＥＦ１とし、前記第２金属の仕事関数をＥＦ２とし、前記Ｎ型シリコンのフェルミ準位をＥｆＮとし、前記Ｐ型シリコンのフェルミ準位をＥｆＰとしたとき、前記第３電極層が前記Ｎ型シリコンからなる場合において、下記式（１）を満たし、前記第３電極層が前記Ｐ型シリコンからなる場合において、下記式（２）を満たすことを特徴とする半導体装置。
（１）｜ＥＦ１−ＥｆＮ｜＞ＥＦ２−ＥｆＮ
（２）｜ＥＦ１−ＥｆＰ｜＞ＥｆＰ−ＥＦ２
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。本発明の他の態様を以下に例示する。
（１）半導体基板上に電界効果トランジスタを有する半導体装置であって、
前記電界効果トランジスタは、
前記半導体基板上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、を備え、
前記ゲート電極は、
前記ゲート絶縁膜上に設けられた第１金属からなる第１電極層と、
前記第１電極層の上に設けられた第２金属からなる第２電極層と、
前記第２電極層の上に設けられたシリコン層からなる第３電極層と、を含む積層構造であり、
前記第２金属は、前記シリコン層の多数キャリアに対する前記第１電極層と前記第３電極層とのバンド不連続を緩和する仕事関数を有する材料であることを特徴とする半導体装置。
（２）半導体基板上に電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の上に第１金属膜を形成する工程と、
前記第１金属膜の上に第２金属膜を形成する工程と、
前記第２金属膜の上にシリコン膜を形成する工程と、
前記第１金属膜、前記第２金属膜、および前記シリコン膜をゲート電極形状に加工することにより、第１電極層、第２電極層、および第３電極層を含む積層構造からなるゲート電極を形成する工程と、を含み、
前記第２金属膜は、シリコンの多数キャリアに対する前記第１電極層と前記第３電極層とのバンド不連続を緩和する仕事関数を有する材料からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
（３）（２）に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ゲート電極を形成する工程の後に、前記ゲート電極の両脇および前記第３ゲート電極層にＮ型不純物を注入する工程と、をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（４）（２）または（３）に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２電極層の上にシリコン層を形成する工程と前記ゲート電極を形成する工程の間に、前記シリコン層にＮ型不純物を注入する工程と、をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（５）（２）に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ゲート電極を形成する工程の後に、前記ゲート電極の両脇および前記第３ゲート電極層にＰ型不純物を注入する工程と、をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（６）（２）または（５）に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２電極層の上にシリコン層を形成する工程と前記ゲート電極を形成する工程の間に、前記シリコン層にＰ型不純物を注入する工程と、をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
［１］  半導体基板上に電界効果トランジスタを有する半導体装置であって、
前記電界効果トランジスタは、
前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
を備え、
前記ゲート電極は、
前記ゲート絶縁膜上に形成された第１金属からなる第１電極層と、
前記第１電極層上に形成された第２金属からなる第２電極層と、
前記第２電極層上に形成されたＮ型シリコンまたはＰ型シリコンからなる第３電極層と、を含む積層構造からなり、
前記第１金属の仕事関数をＥＦ１とし、前記第２金属の仕事関数をＥＦ２とし、前記Ｎ型シリコンのフェルミ準位をＥｆＮとし、前記Ｐ型シリコンのフェルミ準位をＥｆＰとしたとき、前記第３電極層が前記Ｎ型シリコンからなる場合において、下記式（１）を満たし、前記第３電極層が前記Ｐ型シリコンからなる場合において、下記式（２）を満たすことを特徴とする半導体装置。
（１）｜ＥＦ１−ＥｆＮ｜＞ＥＦ２−ＥｆＮ
（２）｜ＥＦ１−ＥｆＰ｜＞ＥｆＰ−ＥＦ２
［２］［１］に記載の半導体装置において、
前記第３電極層がＮ型シリコン層であるとき、
前記第１金属は、仕事関数が４．２〜４．９ｅＶの金属であり、
前記第２金属は、仕事関数が３．０〜４．３ｅＶの金属であることを特徴とする半導体装置。
［３］  ［２］に記載の半導体装置において、
前記第１金属は、ＴｉＮ、Ｗ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、Ｒｕ、ＴｉＡｌＮからなる群から選択される少なくとも一つの金属であり、
前記第２金属は、Ｔｂ、Ｙ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｍｇ、Ｔｌ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｔａ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｎｂからなる群から選択される少なくとも一つの金属であることを特徴とする半導体装置。
［４］  ［１］に記載の半導体装置において、
前記第３電極層がＰ型シリコン層であるとき、
前記第１金属は、仕事関数が４．２〜４．９ｅＶの金属であり、
前記第２金属は、仕事関数が５．０〜６．０ｅＶの金属であることを特徴とする半導体装置。
［５］［４］に記載の半導体装置において、
前記第１金属は、ＴｉＮ、Ｗ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、Ｒｕ、ＴｉＡｌＮからなる群から選択される少なくとも一つの金属であり、
前記第２金属は、Ｔｅ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される少なくとも一つの金属であることを特徴とする半導体装置。
［６］  ［１］乃至［５］いずれかに記載の半導体装置において、
前記ゲート絶縁膜は、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＳｉＯＮ、Ｌａ２Ｏ３、ＨｆＡｌＯからなる群から選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする半導体装置。
［７］  ［１］乃至［６］いずれかに記載の半導体装置において、
前記電界効果トランジスタは、Ｎチャネル電界効果トランジスタである半導体装置。
［８］  ［１］乃至［６］いずれかに記載の半導体装置において、
前記電界効果トランジスタは、Ｐチャネル電界効果トランジスタである半導体装置。
［９］  半導体基板上に電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の上に第１金属からなる第１金属層を形成する工程と、
前記第１金属層の上に第２金属からなる第２金属層を形成する工程と、
前記第２金属層の上にシリコン層を形成する工程と、
前記シリコン層にイオン注入をしてＮ型シリコンまたはＰ型シリコンからなるシリコン電極層を形成する工程と、
前記第１金属層と前記第２金属層と前記シリコン電極層とを含む積層構造からなるゲート電極を形成する工程と、
を含み、
前記第１金属の仕事関数をＥＦ１とし、前記第２金属の仕事関数をＥＦ２とし、前記Ｎ型シリコンのフェルミ準位をＥｆＮとし、前記Ｐ型シリコンのフェルミ準位をＥｆＰとしたとき、前記シリコン電極層を形成する前記工程において、前記Ｎ型シリコンからなる前記シリコン電極層を形成するとき下記式（１）を満たし、前記Ｐ型シリコンからなる前記シリコン電極層を形成するとき下記式（２）を満たすことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（１）｜ＥＦ１−ＥｆＮ｜＞ＥＦ２−ＥｆＮ
（２）｜ＥＦ１−ＥｆＰ｜＞ＥｆＰ−ＥＦ２
［１０］  前記ゲート電極を形成する前記工程は、前記第１金属層と前記第２金属層と前記シリコン層とをゲート電極形状に加工する工程を更に含み、
前記ゲート電極形状に加工する前記工程の後に、前記シリコン電極層を形成する前記工程を行うことを特徴とする［９］に記載の半導体装置の製造方法。
［１１］  前記ゲート電極を形成する前記工程は、前記第１金属層と前記第２金属層と前記シリコン電極層とをゲート電極形状に加工する工程を更に含むことを特徴とする［９］に記載の半導体装置の製造方法。
［１２］  ［９］乃至［１１］いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記シリコン電極層を形成する前記工程で前記Ｎ型シリコンからなる前記シリコン電極層を形成するとき、
前記第１金属は、仕事関数が４．２〜４．９ｅＶの金属であり、
前記第２金属は、仕事関数が３．０〜４．３ｅＶの金属であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
［１３］  ［１２］に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１金属は、ＴｉＮ、Ｗ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、Ｒｕ、ＴｉＡｌＮからなる群から選択される少なくとも一つの金属であり、
前記第２金属は、Ｔｂ、Ｙ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｍｇ、Ｔｌ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｔａ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｎｂからなる群から選択される少なくとも一つの金属であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
［１４］  ［９］乃至［１１］いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記シリコン電極層を形成する前記工程で前記Ｐ型シリコンからなる前記シリコン電極層を形成するとき、
前記第１金属は、仕事関数が４．２〜４．９ｅＶの金属であり、
前記第２金属は、仕事関数が５．０〜６．０ｅＶの金属であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
［１５］  ［１４］に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１金属は、ＴｉＮ、Ｗ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、Ｒｕ、ＴｉＡｌＮからなる群から選択される少なくとも一つの金属であり、
前記第２金属は、Ｔｅ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される少なくとも一つの金属であることを特徴とする半導体装置の製造方法。