(57)【要約】【課題】ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に高抵抗層が形成されることのない半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板１上に形成された電極が、ポリシリコン層４と、ポリシリコン層４の上に形成されたシリコン注入層６と、シリコン注入層６の上に形成された窒化タングステン層５と、窒化タングステン層５の上に形成されたタングステン層７とを有する。ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に形成される層は、シリコン窒化タングステン層またはシリコンゲルマニウム層であってもよい。【選択図】  図１０
2004193365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に電極を備えた半導体装置において、
前記電極が、
ポリシリコン層と、
前記ポリシリコン層の上に形成された中間層と、
前記中間層の上に形成された窒化タングステン層と、
前記窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記中間層はシリコン注入層、シリコン窒化タングステン層およびシリコンゲルマニウム層よりなる群から選ばれるいずれか１の層である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体基板上に電極を備えた半導体装置において、
前記電極が、
ポリシリコン層と、
前記ポリシリコン層の上に形成されたシリコン窒化タングステン層と、
前記シリコン窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
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ポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層の上に窒化タングステン層を形成する工程と、
前記窒化タングステン層の上方からシリコンを注入する工程と、
前記窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
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ポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層の上に窒化タングステン層を形成する工程と、
前記窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程と、
前記タングステン層の上方からシリコンを注入する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
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ポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層の上に窒化タングステン層を形成する工程と、
前記窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程と、
前記タングステン層の上に形成したハードマスクを用いて、前記タングステン層、前記窒化タングステン層、前記ポリシリコン層および前記ゲート絶縁膜を所望のパターンにエッチングする工程と、
前記ハードマスクの上方からシリコンを注入する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記シリコンを注入する工程は、前記ポリシリコン層と前記窒化タングステン層との間にシリコン注入層を形成する工程である請求項４〜６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記シリコンを注入する工程は、前記窒化タングステン層をシリコン窒化タングステン層にする工程である請求項４〜６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
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ポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層の上に窒化タングステン層を３００℃〜７００℃の温度で形成する工程と、
前記窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ポリシリコン層の上に前記窒化タングステン層を３５０℃〜５００℃の温度で形成する請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
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ポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層の上にシリコンゲルマニウム層を形成する工程と、
前記シリコンゲルマニウム層の上に窒化タングステン層を形成する工程と、
前記窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記シリコンゲルマニウム層を形成する工程は、前記ポリシリコン層の上に、スパッタ法または化学気相成長法によってシリコンゲルマニウム層を形成する工程である請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記シリコンゲルマニウム層を形成する工程は、前記ポリシリコン層の上にゲルマニウム層を形成し、該ゲルマニウム層を窒素ガス雰囲気下またはアンモニアガス雰囲気下で加熱処理することによって形成する工程である請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
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ポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層の上にタングステン層を形成する工程と、
前記タングステン層を窒素ガス雰囲気下またはアンモニアガス雰囲気下で加熱処理することによって、前記ポリシリコン層と接する下層をシリコン窒化タングステン層にするとともに上層を窒化タングステン層にする工程と、
前記窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記タングステン層を形成した後に連続して真空下または不活性ガス雰囲気下で加熱処理装置に搬送して前記加熱処理を行う請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
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ポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層の上にタングステン層を形成する工程と、
前記タングステン層の上方からゲルマニウムを注入して、前記ポリシリコン層と前記タングステン層との間にゲルマニウム注入層を形成する工程と、
前記タングステン層および前記ゲルマニウム注入層を窒素ガス雰囲気下またはアンモニアガス雰囲気下で加熱処理することによって、前記タングステン層を窒化タングステン層にするとともに、前記ゲルマニウム注入層をシリコンゲルマニウム層にする工程と、
前記窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
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ポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層の上に窒化タングステン層を形成する工程と、
前記窒化タングステン層の上方からゲルマニウムを注入して、前記ポリシリコン層と前記窒化タングステン層との間にゲルマニウム注入層を形成する工程と、前記ゲルマニウム注入層を加熱処理することによってシリコンゲルマニウム層にする工程と、
前記窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記加熱処理は６００℃〜１，２００℃の温度で行われる請求項１２〜１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記加熱処理は８００℃〜１，０００℃の温度で行われる請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、より詳しくは、ポリメタルゲート構造を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板上にゲート電極を形成する工程は、従来、次のような方法により行われていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
まず、拡散層が形成された半導体基板上にゲート絶縁膜、ポリシリコン層を順に形成した後、熱処理を施してポリシリコン層の結晶化を進める。次に、ポリシリコン層の上に、窒化タングステン層、タングステン層、シリコン酸化膜を順に形成する。ここで、窒化タングステン層は、ポリシリコン層とタングステン層との間の反応を抑制するバリア層としての役割を担っている。その後、シリコン酸化膜上にレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ法によってパターニングした後、得られたレジストパターンをマスクとしてシリコン酸化膜をパターニングする。続いて、このシリコン酸化膜パターンをハードマスクとして、タングステン層、窒化タングステン層、ポリシリコン層およびゲート絶縁膜をエッチングする。その後、シリコン酸化膜を成膜してからこれを全面エッチバックすることによって、サイドウォールを形成する。以上の工程により、半導体基板上にゲート電極が形成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１８８４０１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなゲート電極形成工程やその後の工程において、ゲート電極を構成する材料に高温（例えば、９５０℃以上）の熱が加えられた場合、ポリシリコン層と窒化タングステン層との界面に、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜などの高抵抗層が形成されるという問題があった。そして、この高抵抗層の存在のために、ゲート電極が良好なオーミックコンタクトを得ることができなくなり、半導体素子の動作不良や動作遅延などの不良を引き起こすといった問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に高抵抗層が形成されることのない半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、良好なオーミックコンタクトのとれるゲート電極構造を有する半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体基板上に電極を備えた半導体装置において、電極が、ポリシリコン層と、このポリシリコン層の上に形成された中間層と、この中間層の上に形成された窒化タングステン層と、この窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、半導体基板上に電極を備えた半導体装置において、電極が、ポリシリコン層と、このポリシリコン層の上に形成されたシリコン窒化タングステン層と、このシリコン窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲート絶縁膜上にポリシリコン層を形成する工程と、このポリシリコン層の上に窒化タングステン層を形成する工程と、この窒化タングステン層の上方からシリコンを注入する工程と、窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【００１２】
また、本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲート絶縁膜上にポリシリコン層を形成する工程と、このポリシリコン層の上に窒化タングステン層を形成する工程と、この窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程と、このタングステン層の上方からシリコンを注入する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【００１３】
また、本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲート絶縁膜上にポリシリコン層を形成する工程と、このポリシリコン層の上に窒化タングステン層を形成する工程と、この窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程と、このタングステン層の上に形成したハードマスクを用いて、タングステン層、窒化タングステン層、ポリシリコン層およびゲート絶縁膜を所望のパターンにエッチングする工程と、ハードマスクの上方からシリコンを注入する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【００１４】
また、本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲート絶縁膜上にポリシリコン層を形成する工程と、このポリシリコン層の上に窒化タングステン層を３００℃〜７００℃の温度で形成する工程と、この窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【００１５】
また、本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲート絶縁膜上にポリシリコン層を形成する工程と、このポリシリコン層の上にシリコンゲルマニウム層を形成する工程と、このシリコンゲルマニウム層の上に窒化タングステン層を形成する工程と、この窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【００１６】
また、本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲート絶縁膜上にポリシリコン層を形成する工程と、このポリシリコン層の上にタングステン層を形成する工程と、このタングステン層を窒素ガス雰囲気下またはアンモニアガス雰囲気下で加熱処理することによって、ポリシリコン層と接する下層をシリコン窒化タングステン層にするとともに上層を窒化タングステン層にする工程と、この窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【００１７】
また、本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲート絶縁膜上にポリシリコン層を形成する工程と、このポリシリコン層の上にタングステン層を形成する工程と、このタングステン層の上方からゲルマニウムを注入してポリシリコン層とタングステン層との間にゲルマニウム注入層を形成する工程と、タングステン層およびゲルマニウム注入層を窒素ガス雰囲気下またはアンモニアガス雰囲気下で加熱処理することによって、タングステン層を窒化タングステン層にするとともにゲルマニウム注入層をシリコンゲルマニウム層にする工程と、窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【００１８】
さらに、本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲート絶縁膜上にポリシリコン層を形成する工程と、このポリシリコン層の上に窒化タングステン層を形成する工程と、この窒化タングステン層の上方からゲルマニウムを注入して、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間にゲルマニウム注入層を形成する工程と、このゲルマニウム注入層を加熱処理することによってシリコンゲルマニウム層にする工程と、窒化タングステン層の上にタングステン層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
実施の形態１
本実施の形態においては、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコン注入層を形成することを特徴とする。
【００２１】
図１〜図１２を用いて、本実施の形態による半導体装置およびその製造方法を説明する。
【００２２】
まず、図１に示すように、半導体基板１に拡散層２を形成する。拡散層２の形成は、例えば、レジスト膜またはシリコン酸化膜若しくはシリコン窒化膜などをマスクとして、半導体基板１の表面に高濃度の不純物をイオン注入することによって行うことができる。不純物としては、ｎ型では例えばヒ素（Ａｓ）などを用いることができ、ｐ型では例えばホウ素（Ｂ）などを用いることができる。また、半導体基板としては、例えばシリコン基板などを用いることができる。
【００２３】
次に、図２に示すように、半導体基板１上にゲート絶縁膜３を形成する。ゲート絶縁膜としては、例えばシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などを用いることができ、例えば化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，以下、ＣＶＤという。）法などによって成膜することができる。
【００２４】
次に、図３に示すように、ゲート絶縁膜３上に、ＣＶＤ法などによってポリシリコン層４を形成する。ポリシリコン層の代わりにドープしたアモルファスシリコン層を形成してもよい。
【００２５】
続いて、ポリシリコン層４の結晶性を高めるために適当な条件の熱処理を施す。例えば、７５０℃程度の温度での加熱処理を行う。ポリシリコン層の代わりにドープしたアモルファスシリコン層を形成した場合には、この熱処理によって、アモルファスシリコン層からポリシリコン層へと結晶構造が変化する。
【００２６】
次に、図４に示すように、ポリシリコン層４の上に、ＣＶＤ法またはスパッタ法などによって、窒化タングステン（ＷＮ）層５を形成する。窒化タングステン層は、ポリシリコン層４と、後に形成するタングステン層との間の反応を防ぐためのバリア層としての役割を有している。
【００２７】
本実施の形態においては、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコン注入層を形成することを特徴としている。具体的には、図５に示すように、窒化タングステン層５を形成した後、窒化タングステン層５の表面からシリコン（Ｓｉ）を注入することによって、ポリシリコン層４と窒化タングステン層５との間にシリコン注入層６を形成する。シリコンの注入は、例えば、イオン注入法により行うことができる。
【００２８】
シリコンの注入は、窒化タングステン層５の上方、すなわち、窒化タングステン層５の主面側から行う。本実施の形態においては、図５に示すように、窒化タングステン層５を形成した後に、窒化タングステン層５を介してシリコンを外部から打ち込むことによって、ポリシリコン層４と窒化タングステン層５との間にシリコン注入層６を形成する。
【００２９】
このような構成とすることによって、シリコン注入層６がバリア層として働くので、ポリシリコン層４と窒化タングステン層５との間の反応を抑制することができる。したがって、プロセス中でポリシリコン層４および窒化シリコン層５に高温の熱が加わっても、これらの層の間に高抵抗層が形成されるのを防ぐことができる。
【００３０】
また、シリコン注入層６は導電性の膜であるので、良好なオーミックコンタクトを有するゲート電極を形成することが可能となる。
【００３１】
次に、図６に示すように、窒化タングステン層５の上に、ＣＶＤ法またはスパッタ法などによってタングステン（Ｗ）層７を形成する。
【００３２】
その後、図７に示すように、タングステン層７の上に、ＣＶＤ法などによってハードマスク８を形成する。ハードマスクとしては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜などを用いることができる。
【００３３】
続いて、図示しないレジスト膜をハードマスク８の上に形成した後、フォトリソグラフィ法によってレジスト膜をパターニングする。そして、得られたレジストパターンをマスクとしてハードマスク８をエッチングすることによって、図８の構造とする。
【００３４】
その後、ハードマスク８を用いて、下地のタングステン層７、窒化タングステン層５、シリコン注入層６、ポリシリコン層４およびゲート絶縁膜３を所望のパターンにエッチングして図９の構造とする。
【００３５】
最後に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜などを成膜してからこれを全面エッチバックすることによって、図１０に示すサイドウォール９を形成する。
【００３６】
以上の工程により、半導体基板上にゲート電極を形成することができる。すなわち、本実施の形態においては、半導体基板上に形成された電極が、ポリシリコン層と、このポリシリコン層の上に形成された中間層としてのシリコン注入層と、このシリコン注入層の上に形成された窒化タングステン層と、この窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とする。
【００３７】
本実施の形態によれば、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層（バリア層）としてシリコン注入層を形成するので、高温の熱がかけられてもポリシリコン層と窒化タングステン層との間に高抵抗層が形成されることはない。さらに、シリコン注入層は導電性であるので、良好なオーミックコンタクトを得ることができる。
【００３８】
本実施の形態においては、窒化タングステン層を形成した後にシリコンを注入してシリコン注入層を形成する例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。図１１に示すように、窒化タングステン層５の上にタングステン層７を形成した後で、タングステン層７の上方、すなわちタングステン層７の主面側からシリコンを注入してもよい。さらに、図１２に示すように、サイドウォール９を形成した後に、ハードマスク８の上方、すなわちハードマスク８の主面側からシリコンを注入してもよい。これらの方法によって、ポリシリコン層４と窒化タングステン層５の間にシリコン注入層６を形成することにより、本発明の効果を得ることができる。
【００３９】
実施の形態２．
本実施の形態においては、ポリシリコン層とタングステン層との間の層を、シリコン窒化タングステン層とすることを特徴とする。
【００４０】
まず、実施の形態１で説明した図１〜図４に示す方法に従って、半導体装置の製造を行う。すなわち、半導体基板に拡散層を形成した後、ゲート絶縁膜、ポリシリコン層、窒化タングステン層を順に半導体基板上に形成する。
【００４１】
ポリシリコン層の形成は、ゲート絶縁膜の上に直接ポリシリコン層を形成することにより行うことができる。ポリシリコン層の結晶性を高めるために、適当な条件（例えば、７５０℃程度）の加熱処理を施すことが好ましい。また、ゲート絶縁膜の上にドープしたアモルファスシリコン層を形成した後に、アモルファスシリコン層を加熱処理することによってもポリシリコン層を形成することができる。具体的には、７５０℃程度の温度で加熱処理を行うことによって、アモルファスシリコン層の結晶構造を変化させてポリシリコン層とすることができる。
【００４２】
次に、窒化タングステン膜の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法などによってタングステン層を形成して、図１３の構造とする。尚、図１３に示す符号に対応する膜は、実施の形態１と同様である。すなわち、図１３において、１は半導体基板、２は拡散層、３はゲート絶縁膜、４はポリシリコン層、５は窒化タングステン層、そして、７はタングステン層を表わしている。
【００４３】
次に、図１４に示すように、タングステン層７の上方から窒化タングステン層にシリコンを注入して、窒化タングステン（ＷＮ）層をシリコン窒化タングステン（ＷｘＳｉｙＮｚ）層１０とする。
【００４４】
実施の形態１においては、シリコンを注入することによって、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間にシリコン注入層を形成した。一方、本実施の形態においては、タングステン層の上方から窒化タングステン層の中にシリコンを注入することによって、窒化タングステン層をシリコン窒化タングステン層に変えることを特徴としている。すなわち、外部から注入したシリコンが、窒化タングステン層を通り抜けずに窒化タングステン層の中に留まるようにする。注入は、例えば、イオン注入法により行うことができ、注入深さは注入エネルギーの大きさによって制御することができる。
【００４５】
このような構成とすることによって、ポリシリコン層の上の層を窒化タングステン層ではなく、シリコン窒化タングステン層とすることができる。したがって、プロセス中で高温の熱が加わっても、ポリシリコン層が窒化タングステン層と反応することはないので、ポリシリコン層の上に高抵抗層が形成されることはない。
【００４６】
また、シリコン窒化タングステン層は導電性の膜であるので、良好なオーミックコンタクトを有するゲート電極を形成することができる。
【００４７】
さらに、シリコン窒化タングステン層は、下層のポリシリコン層と、上層のタングステン層との間の反応を抑制するバリア層として働く。したがって、窒化タングステン層をシリコン窒化タングステン層に変えても、ポリシリコン層とタングステン層とは反応しないので、半導体素子の抵抗値が上昇するなどの問題が起こることはない。尚、このようなバリア性の観点から考えると、本実施の形態におけるシリコン窒化タングステン層は、アモルファス状の膜であることが好ましい。
【００４８】
上記工程によって窒化タングステン層をシリコン窒化タングステン層とした後は、実施の形態１で説明した図７〜図１０に示す方法と同様にして後の工程を進める。すなわち、タングステン層の上にハードマスクを形成し、フォトリソ法によってハードマスクをパターニングする。次に、このハードマスクを用いて、下地のタングステン層、シリコン窒化タングステン層、ポリシリコン層およびゲート絶縁膜を所望のパターンにエッチングする。最後に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜などを成膜した後、これをエッチバックすることによってサイドウォールを形成する。
【００４９】
以上の工程により、半導体基板上にゲート電極を形成することができる。すなわち、本実施の形態においては、半導体基板上に形成された電極が、ポリシリコン層と、このポリシリコン層の上に形成されたシリコン窒化タングステン層と、このシリコン窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とする。
【００５０】
本実施の形態によれば、ポリシリコン層の上の膜を窒化タングステン層ではなくシリコン窒化タングステン層とするので、高温の熱がかけられてもポリシリコン層が上の層と反応することがない。すなわち、ポリシリコン層は、シリコン窒化タングステン層と反応しないので、これらの間に高抵抗層が形成されることはない。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、シリコン窒化タングステン膜は導電性であるので、良好なオーミックコンタクトを得ることができる。
【００５２】
さらに、本実施の形態によれば、シリコン窒化タングステン層は、ポリシリコン層とタングステン層との間の反応を抑制するバリア層として働くので、ポリシリコン層とタングステン層との反応によって半導体素子の抵抗値が上昇することもない。
【００５３】
本実施の形態においては、タングステン層を形成した後に、タングステン層の上方からシリコンを注入してシリコン窒化タングステン層を形成する例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。窒化タングステン層形成後に、窒化タングステン層の上方からシリコンを注入することによって、窒化タングステン層をシリコン窒化タングステン層としてもよい。また、図１５に示すように、サイドウォール９を形成した後に、ハードマスク８の上方からシリコンを注入してもよい。このようにして、ポリシリコン層４とタングステン層７の間にシリコン窒化タングステン層１０を形成することによって、本発明の効果を得ることができる。
【００５４】
実施の形態３．
本実施の形態においては、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコン窒化タングステン層を形成することを特徴とする。
【００５５】
まず、実施の形態１で説明した図１〜図３に示す方法に従って、半導体装置の製造を行う。すなわち、半導体基板に拡散層を形成した後、ゲート絶縁膜およびポリシリコン層を順に半導体基板上に形成する。
【００５６】
ポリシリコン層の形成は、ゲート絶縁膜の上に直接ポリシリコン層を形成することにより行うことができる。ポリシリコン層の結晶性を高めるために、適当な条件（例えば、７５０℃程度）の加熱処理を施すことが好ましい。また、ゲート絶縁膜の上にドープしたアモルファスシリコン層を形成した後に、アモルファスシリコン層を加熱処理することによってもポリシリコン層を形成することができる。具体的には、７５０℃程度の温度で加熱処理を行うことによって、アモルファスシリコン層の結晶構造を変化させてポリシリコン層とすることができる。
【００５７】
次に、図１６に示すように、ポリシリコン層４の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法などによってタングステン層７を形成する。本実施の形態においては、タングステン層を形成した後に、窒素（Ｎ２）雰囲気下またはアンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気下で加熱処理を行うことを特徴としている。加熱処理の温度は、６００℃〜１，２００℃であるのが好ましく、８００℃〜１，０００℃であるのがより好ましい。尚、図１６に示す符号に対応する膜は、実施の形態１と同様である。
【００５８】
図１７は、加熱処理後の半導体装置の断面図である。図に示すように、加熱処理を行うことによって、タングステン（Ｗ）層を窒化タングステン（ＷＮ）層１１にするとともに、窒化タングステン層１１とポリシリコン層４との界面付近に、シリコン窒化タングステン層（ＷｘＳｉｙＮｚ）１２を形成することができる。
【００５９】
すなわち、タングステン層を窒素ガス雰囲気下またはアンモニアガス雰囲気下で加熱処理することによって、タングステン層がポリシリコン層と接する下層をシリコン窒化タングステン層にするとともに、上層を窒化タングステン層にすることができる。
【００６０】
本実施の形態の構成によれば、シリコン窒化タングステン層がバリア層として働くので、ポリシリコン層および窒化タングステン層に高温の熱が加わってもこれらが反応して高抵抗層が形成されることはない。
【００６１】
尚、アンモニアガス雰囲気下で加熱処理を行った場合には、残留アンモニアを除去するために、引き続き窒素雰囲気下で加熱処理を行ってもよい。
【００６２】
また、本実施の形態においては、タングステン層を成膜した後、半導体基板を大気に暴露することなく連続して加熱処理を行うことが好ましい。例えば、マルチチャンバ装置を用い、タングステン層を成膜した後に真空下または不活性ガス雰囲気下で加熱処理装置に搬送する。このようにすることによって、タングステン層の表面が大気に曝されるのを防ぐことができる。したがって、タングステン層の表面に酸化膜が形成されることがないので、半導体素子の抵抗値の上昇を防ぐことができる。
【００６３】
次に、窒化タングステン層１１の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法でタングステン層１３を形成して、図１８に示す構造とする。
【００６４】
上記工程によってタングステン層を形成した後は、実施の形態１で説明した図７〜図１０に示す方法と同様にして後の工程を進める。すなわち、タングステン層の上にハードマスクを形成し、フォトリソ法によってハードマスクをパターニングする。次に、このハードマスクを用いて、下地のタングステン層、窒化タングステン層、シリコン窒化タングステン層、ポリシリコン層およびゲート絶縁膜を所望のパターンにエッチングする。最後に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜などを成膜した後、これをエッチバックすることによってサイドウォールを形成する。
【００６５】
以上の工程により、半導体基板上にゲート電極を形成することができる。すなわち、本実施の形態においては、半導体基板上に形成された電極が、ポリシリコン層と、このポリシリコン層の上に形成された中間層としてのシリコン窒化タングステン層と、このシリコン窒化タングステン層の上に形成された窒化タングステン層と、この窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とする。
【００６６】
図１９は、本実施の形態により形成されたゲート電極の断面図である。図１９において、１は半導体基板、２は拡散層、３はゲート絶縁膜、４はポリシリコン層、８はハードマスク、９はサイドウォール、１１は窒化タングステン層、１２はシリコン窒化タングステン層、そして、１３はタングステン層を表わしている。
【００６７】
本実施の形態によれば、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコン窒化タングステン層を形成するので、高温の熱がかけられてもポリシリコン層と窒化タングステン層とが反応して高抵抗層が形成されることはない。
【００６８】
また、本実施の形態によれば、シリコン窒化タングステン層は導電性であるので、良好なオーミックコンタクトを得ることができる。
【００６９】
実施の形態４．
本実施の形態においては、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコン窒化タングステン層を形成することを特徴とする。
【００７０】
まず、実施の形態１で説明した図１〜図３に示す方法に従って、半導体装置の製造を行う。すなわち、半導体基板に拡散層を形成した後、ゲート絶縁膜、ポリシリコン層を順に半導体基板上に形成する。
【００７１】
ポリシリコン層の形成は、ゲート絶縁膜の上に直接ポリシリコン層を形成することにより行うことができる。ポリシリコン層の結晶性を高めるために、適当な条件（例えば、７５０℃程度）の加熱処理を施すことが好ましい。また、ゲート絶縁膜の上にドープしたアモルファスシリコン層を形成した後に、アモルファスシリコン層を加熱処理することによってもポリシリコン層を形成することができる。具体的には、７５０℃程度の温度で加熱処理を行うことによって、アモルファスシリコン層の結晶構造を変化させてポリシリコン層とすることができる。
【００７２】
次に、ポリシリコン層の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法などによって窒化タングステン層を形成する。本実施の形態においては、窒化タングステン層を成膜する際の温度を、３００℃〜７００℃、好ましくは３５０℃〜５００℃の高温とすることを特徴としている。このようにすることによって、図２０に示すように、ポリシリコン層４上に窒化タングステン層１４を形成するとともに、ポリシリコン層４と窒化タングステン層１４との界面付近に、シリコン窒化タングステン層１５を形成することができる。尚、図２０に示す符号に対応する膜は、実施の形態１と同様である。
【００７３】
本実施の形態の構成によれば、シリコン窒化タングステン層がポリシリコン層と窒化タングステン層との間のバリア層として働くので、高抵抗層の形成を防止して良好なオーミックコンタクトのとれるゲート電極を形成することができる。
【００７４】
本実施の形態においては、窒化タングステン層およびシリコン窒化タングステン層を形成した後、窒素（Ｎ２）雰囲気下またはアンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気下で加熱処理を行ってもよい。加熱処理の温度は、６００℃〜１，２００℃であるのが好ましく、８００℃〜１，０００℃であるのがより好ましい。このような加熱処理を行うことによって、窒化タングステン層の結晶化を進めることができる。尚、アンモニアガス雰囲気下で加熱処理を行った場合には、残留アンモニアを除去するために、引き続き窒素雰囲気下で加熱処理を行ってもよい。
【００７５】
次に、窒化タングステン層１４の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法でタングステン層１６を形成して、図２１に示す構造とする。
【００７６】
上記工程によってタングステン層を形成した後は、実施の形態１で説明した図７〜図１０に示す方法と同様にして後の工程を進める。すなわち、タングステン層の上にハードマスクを形成し、フォトリソ法によってハードマスクをパターニングする。次に、下地のタングステン層、窒化タングステン層、シリコン窒化タングステン層、ポリシリコン層およびゲート絶縁膜を所望のパターンにエッチングする。最後に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜などを成膜した後、これをエッチバックすることによってサイドウォールを形成する。
【００７７】
以上の工程により、半導体基板上にゲート電極を形成することができる。すなわち、本実施の形態においては、半導体基板上に形成された電極が、ポリシリコン層と、このポリシリコン層の上に形成された中間層としてのシリコン窒化タングステン層と、このシリコン窒化タングステン層の上に形成された窒化タングステン層と、この窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とする。
【００７８】
図２２は、本実施の形態により形成されたゲート電極の断面図である。図２２において、１は半導体基板、２は拡散層、３はゲート絶縁膜、４はポリシリコン層、８はハードマスク、９はサイドウォール、１４は窒化タングステン層、１５はシリコン窒化タングステン層、そして、１６はタングステン層を表わしている。
【００７９】
本実施の形態によれば、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコン窒化タングステン層を形成するので、高温の熱がかけられてもポリシリコン層と窒化タングステン層とが反応して高抵抗層が形成されることはない。
【００８０】
また、本実施の形態によれば、シリコン窒化タングステン層は導電性であるので、良好なオーミックコンタクトを得ることができる。
【００８１】
実施の形態５．
本実施の形態においては、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコンゲルマニウム層を形成することを特徴とする。
【００８２】
まず、実施の形態１で説明した図１〜図３に示す方法に従って、半導体基板に拡散層を形成した後、ゲート絶縁膜およびポリシリコン層を順に形成する。
【００８３】
ポリシリコン層の形成は、ゲート絶縁膜の上に直接ポリシリコン層を形成することにより行うことができる。ポリシリコン層の結晶性を高めるために、適当な条件（例えば、７５０℃程度）の加熱処理を施すことが好ましい。また、ゲート絶縁膜の上にドープしたアモルファスシリコン層を形成した後に、アモルファスシリコン層を加熱処理することによってもポリシリコン層を形成することができる。具体的には、７５０℃程度の温度で加熱処理を行うことによって、アモルファスシリコン層の結晶構造を変化させてポリシリコン層とすることができる。
【００８４】
本実施の形態においては、図２３に示すように、ポリシリコン層４の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法などによってゲルマニウム（Ｇｅ）層１７を形成する。
次に、窒素雰囲気下またはアンモニアガス雰囲気下で加熱処理を行う。アンモニアガス雰囲気下で加熱処理を行った場合には、残留アンモニアを除去するために、引き続き窒素雰囲気下で加熱処理を行ってもよい。また、加熱処理の温度は、６００℃〜１，２００℃であるのが好ましく、８００℃〜１，０００℃であるのがより好ましい。このような加熱処理を行うことによって、図２４に示すように、ポリシリコン層４上のゲルマニウム層をシリコンゲルマニウム（ＳｉｘＧｅｙ）層１８に変えることができる。尚、図２３および図２４に示す符号に対応する膜は、実施の形態１と同様である。
【００８５】
また、本実施の形態においては、ゲルマニウム層を成膜した後、半導体基板を大気に暴露することなく連続して加熱処理を行うことが好ましい。例えば、マルチチャンバ装置を用い、ゲルマニウム層を成膜した後に真空下または不活性ガス雰囲気下で加熱処理装置に搬送する。このようにすることによって、ゲルマニウム層の表面が大気に曝されて酸化されるのを防ぐことができる。
【００８６】
次に、シリコンゲルマニウム層１８の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法などによって、窒化タングステン層１９、タングステン層２０を順に形成し、図２５に示す構造とする。
【００８７】
その後、実施の形態１で説明した図７〜図１０に示す方法と同様にして後の工程を進める。すなわち、タングステン層の上にハードマスクを形成し、フォトリソ法によってハードマスクをパターニングする。次に、下地のタングステン層、窒化タングステン層、シリコンゲルマニウム層、ポリシリコン層およびゲート絶縁膜を所望のパターンにエッチングする。最後に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜などを成膜した後、これをエッチバックすることによってサイドウォールを形成する。
【００８８】
以上の工程により、半導体基板上にゲート電極を形成することができる。すなわち、本実施の形態においては、半導体基板上に形成された電極が、ポリシリコン層と、このポリシリコン層の上に形成された中間層としてのシリコンゲルマニウム層と、このシリコンゲルマニウム層の上に形成された窒化タングステン層と、この窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とする。
【００８９】
図２６は、本実施の形態により形成されたゲート電極の断面図である。図２６において、１は半導体基板、２は拡散層、３はゲート絶縁膜、４はポリシリコン層、８はハードマスク、９はサイドウォール、１８はシリコンゲルマニウム層、１９は窒化タングステン層、そして、２０はタングステン層を表わしている。
【００９０】
本実施の形態によれば、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、バリア層としてシリコンゲルマニウム層を形成するので、高温の熱がかけられてもポリシリコン層と窒化タングステン層との間に高抵抗層が形成されることはない。
また、シリコンゲルマニウム層は導電性であるので、良好なオーミックコンタクトを得ることができる。
【００９１】
実施の形態６．
本実施の形態においては、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコンゲルマニウム層を形成することを特徴とする。
【００９２】
まず、実施の形態１で説明した図１〜図３に示す方法に従って、半導体基板に拡散層を形成した後、ゲート絶縁膜およびポリシリコン層を順に形成する。
【００９３】
ポリシリコン層の形成は、ゲート絶縁膜の上に直接ポリシリコン層を形成することにより行うことができる。ポリシリコン層の結晶性を高めるために、適当な条件（例えば、７５０℃程度）の加熱処理を施すことが好ましい。また、ゲート絶縁膜の上にドープしたアモルファスシリコン層を形成した後に、アモルファスシリコン層を加熱処理することによってもポリシリコン層を形成することができる。具体的には、７５０℃程度の温度で加熱処理を行うことによって、アモルファスシリコン層の結晶構造を変化させてポリシリコン層とすることができる。
【００９４】
本実施の形態においては、図２７に示すように、ポリシリコン層４の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法などによってシリコンゲルマニウム（ＳｉｘＧｅｙ）層２１を形成することを特徴とする。ここで、図２７に示す符号に対応する膜は、実施の形態１と同様である。
【００９５】
シリコンゲルマニウム層を成膜した後、窒素雰囲気下またはアンモニアガス雰囲気下で加熱処理を行ってもよい。加熱処理の温度は、６００℃〜１，２００℃であるのが好ましく、８００℃〜１，０００℃であるのがより好ましい。尚、アンモニアガス雰囲気下で加熱処理を行った場合には、残留アンモニアを除去するために、引き続き窒素雰囲気下で加熱処理を行ってもよい。
【００９６】
加熱処理を行う場合には、シリコンゲルマニウム膜を成膜した後、半導体基板を大気に暴露することなく連続して加熱処理装置に入れることが好ましい。例えば、マルチチャンバ装置を用い、シリコンゲルマニウム膜を成膜した後に真空下または不活性ガス雰囲気下で加熱処理装置に搬送する。このようにすることによって、シリコンゲルマニウム層の表面が大気に曝されて酸化されるのを防ぐことができる。
【００９７】
次に、シリコンゲルマニウム層２１の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法などによって、窒化タングステン層２２、タングステン層２３を順に形成し、図２８に示す構造とする。
【００９８】
その後、実施の形態１で説明した図７〜図１０に示す方法と同様にして後の工程を進める。すなわち、タングステン層の上にハードマスクを形成し、フォトリソ法によってハードマスクをパターニングする。次に、下地のタングステン層、窒化タングステン層、シリコンゲルマニウム層、ポリシリコン層およびゲート絶縁膜を所望のパターンにエッチングする。最後に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜などを成膜した後、これをエッチバックすることによってサイドウォールを形成する。
【００９９】
以上の工程により、半導体基板上にゲート電極を形成することができる。すなわち、本実施の形態においては、半導体基板上に形成された電極が、ポリシリコン層と、このポリシリコン層の上に形成された中間層としてのシリコンゲルマニウム層と、このシリコンゲルマニウム層の上に形成された窒化タングステン層と、この窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とする。
【０１００】
図２９は、本実施の形態により形成されたゲート電極の断面図である。図２９において、１は半導体基板、２は拡散層、３はゲート絶縁膜、４はポリシリコン層、８はハードマスク、９はサイドウォール、２１はシリコンゲルマニウム層、２２は窒化タングステン層、そして、２３はタングステン層を表わしている。
【０１０１】
本実施の形態によれば、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコンゲルマニウム層を形成するので、高温の熱がかけられてもポリシリコン層と窒化タングステン層との間に高抵抗層が形成されることはない。また、シリコンゲルマニウム層は導電性であるので、良好なオーミックコンタクトを得ることができる。
【０１０２】
実施の形態７．
本実施の形態においては、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコンゲルマニウム層を形成することを特徴とする。
【０１０３】
まず、実施の形態１で説明した図１〜図３に示す方法に従って、半導体装置の製造を行う。すなわち、半導体基板に拡散層を形成した後、ゲート絶縁膜およびポリシリコン層を順に半導体基板上に形成する。
【０１０４】
ポリシリコン層の形成は、ゲート絶縁膜の上に直接ポリシリコン層を形成することにより行うことができる。ポリシリコン層の結晶性を高めるために、適当な条件（例えば、７５０℃程度）の加熱処理を施すことが好ましい。また、ゲート絶縁膜の上にドープしたアモルファスシリコン層を形成した後に、アモルファスシリコン層を加熱処理することによってもポリシリコン層を形成することができる。具体的には、７５０℃程度の温度で加熱処理を行うことによって、アモルファスシリコン層の結晶構造を変化させてポリシリコン層とすることができる。
【０１０５】
次に、図３０に示すように、ポリシリコン層４の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法などによってタングステン層２４を形成した後、タングステン層２４の上方からゲルマニウムを（Ｇｅ）を注入する。これによって、ポリシリコン層４とタングステン層２４との間にゲルマニウム注入層２５を形成する。ゲルマニウムの注入は、例えば、イオン注入法により行うことができる。尚、図３０に示す符号に対応する膜は、実施の形態１と同様である。
【０１０６】
ゲルマニウムの注入は、タングステン層２４の上方、すなわち、タングステン層２４の主面側から行う。本実施の形態においては、図３０に示すように、タングステン層２４を形成した後に、タングステン層２４を介してゲルマニウムを外部から打ち込むことによって、ポリシリコン層４とタングステン層２４との間にゲルマニウム注入層２５を形成する。
【０１０７】
次に、窒素（Ｎ２）雰囲気下またはアンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気下で加熱処理を行う。加熱処理の温度は、６００℃〜１，２００℃であるのが好ましく、８００℃〜１，０００℃であるのがより好ましい。尚、アンモニアガス雰囲気下で加熱処理を行った場合には、残留アンモニアを除去するために、引き続き窒素雰囲気下で加熱処理を行ってもよい。
【０１０８】
図３１は加熱処理後の半導体装置の断面図であり、図３１に示す数字に対応する膜は実施の形態１と同様である。図に示すように、加熱処理を行うことによって、タングステン（Ｗ）層を窒化タングステン（ＷＮ）層２６にするとともに、ゲルマニウム注入層をシリコンゲルマニウム層２７にすることができる。すなわち、ポリシリコン層４の上には、シリコンゲルマニウム層２７を介して窒化タングステン層２６が形成されることになる。このような構成では、シリコンゲルマニウム層２７がバリア層として働くので、ポリシリコン層４および窒化タングステン層２６に高温の熱が加わってもこれらが反応して高抵抗層が形成されることはない。
【０１０９】
また、本実施の形態においては、タングステン層を成膜した後、半導体基板を大気に暴露することなく連続して加熱処理を行うことが好ましい。例えば、マルチチャンバ装置を用い、タングステン層を成膜した後に真空下または不活性ガス雰囲気下で加熱処理装置に搬送する。このようにすることによって、タングステン層の表面が大気に曝されるのを防ぐことができる。したがって、タングステン層の表面に酸化膜が形成されることがないので、半導体素子の抵抗値の上昇を防ぐことができる。
【０１１０】
次に、窒化タングステン層２６の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法でタングステン層２８を形成して、図３２に示す構造とする。図３２に示す符号に対応する膜は、実施の形態１と同様である。
【０１１１】
上記工程によってタングステン層を形成した後は、実施の形態１で説明した図７〜図１０に示す方法と同様にして後の工程を進める。すなわち、タングステン層の上にハードマスクを形成し、フォトリソ法によってハードマスクをパターニングする。次に、下地のタングステン層、窒化タングステン層、シリコンゲルマニウム層、ポリシリコン層およびゲート絶縁膜を所望のパターンにエッチングする。最後に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜などを成膜した後、エッチバックすることによってサイドウォールを形成する。
【０１１２】
以上の工程により、半導体基板上にゲート電極を形成することができる。すなわち、本実施の形態においては、半導体基板上に形成された電極が、ポリシリコン層と、このポリシリコン層の上に形成された中間層としてのシリコンゲルマニウム層と、このシリコンゲルマニウム層の上に形成された窒化タングステン層と、この窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とする。
【０１１３】
図３３は、本実施の形態により形成されたゲート電極の断面図である。図３３において、１は半導体基板、２は拡散層、３はゲート絶縁膜、４はポリシリコン層、８はハードマスク、９はサイドウォール、２６は窒化タングステン層、２７はシリコンゲルマニウム層、そして、２８はタングステン層を表わしている。
【０１１４】
本実施の形態によれば、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコン窒化タングステン層を形成するので、高温の熱がかけられてもポリシリコン層と窒化タングステン層とが反応して高抵抗層が形成されることはない。
【０１１５】
また、本実施の形態によれば、シリコン窒化タングステン層は導電性であるので、良好なオーミックコンタクトを得ることができる。
【０１１６】
実施の形態８．
本実施の形態においては、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコンゲルマニウム層を形成することを特徴とする。
【０１１７】
まず、実施の形態１で説明した図１〜図４に示す方法に従って、半導体装置の製造を行う。すなわち、半導体基板に拡散層を形成した後、ゲート絶縁膜、ポリシリコン層および窒化タングステン層を順に半導体基板上に形成する。
【０１１８】
ポリシリコン層の形成は、ゲート絶縁膜の上に直接ポリシリコン層を形成することにより行うことができる。ポリシリコン層の結晶性を高めるために、適当な条件（例えば、７５０℃程度）の加熱処理を施すことが好ましい。また、ゲート絶縁膜の上にドープしたアモルファスシリコン層を形成した後に、アモルファスシリコン層を加熱処理することによってもポリシリコン層を形成することができる。具体的には、７５０℃程度の温度で加熱処理を行うことによって、アモルファスシリコン層の結晶構造を変化させてポリシリコン層とすることができる。
【０１１９】
次に、図３４に示すように、窒化タングステン層５の上方からゲルマニウム（Ｇｅ）を注入し、ポリシリコン層４と窒化シリコン層５との間にゲルマニウム注入層２９を形成する。続いて、窒素雰囲気下またはアンモニアガス雰囲気下で熱処理を行うことによって、図３５に示すように、ゲルマニウム注入層をシリコンゲルマニウム層３０に変える。尚、図３４および図３５に示す符号に対応する膜は、実施の形態１と同様である。
【０１２０】
加熱処理の温度は、６００℃〜１，２００℃であるのが好ましく、８００℃〜１，０００℃であるのがより好ましい。また、アンモニアガス雰囲気下で加熱処理を行った場合には、残留したアンモニアを除去するために、引き続き窒素雰囲気下で加熱処理を行ってもよい。
【０１２１】
このような構成とすることによって、シリコンゲルマニウム層３０がバリア層として働くので、ポリシリコン層４と窒化タングステン層５との間の反応を抑制することができる。したがって、プロセス中でポリシリコン層４および窒化タングステン層５に高温の熱が加わっても、これらの膜の間に抵抗層が形成されるのを防ぐことができる。
【０１２２】
また、シリコンゲルマニウム層３０は導電性の膜であるので、良好なオーミックコンタクトを有するゲート電極を形成することが可能となる。
【０１２３】
次に、図３６に示すように、窒化タングステン層５の上に、ＣＶＤ法またはスパッタ法などによってタングステン層３１を形成する。
【０１２４】
その後、実施の形態１で説明した図７〜図１０に示す方法と同様にして後の工程を進める。すなわち、タングステン層の上にハードマスクを形成し、フォトリソ法によってハードマスクをパターニングする。次に、下地のタングステン層、窒化タングステン層、シリコンゲルマニウム層、ポリシリコン層およびゲート絶縁膜を所望のパターンにエッチングする。最後に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜などを成膜した後、これをエッチバックすることによってサイドウォールを形成する。
【０１２５】
以上の工程により、半導体基板上にゲート電極を形成することができる。すなわち、本実施の形態においては、半導体基板上に形成された電極が、ポリシリコン層と、このポリシリコン層の上に形成された中間層としてのシリコンゲルマニウム層と、このシリコンゲルマニウム層の上に形成された窒化タングステン層と、この窒化タングステン層の上に形成されたタングステン層とを有することを特徴とする。
【０１２６】
図３７は、本実施の形態により形成されたゲート電極の断面図である。図３７において、１は半導体基板、２は拡散層、３はゲート絶縁膜、４はポリシリコン層、５は窒化タングステン層、８はハードマスク、９はサイドウォール、３０はシリコンゲルマニウム層、そして、３１はタングステン層を表わしている。
【０１２７】
本実施の形態によれば、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に、中間層としてシリコンゲルマニウム層を形成するので、高温の熱がかけられてもポリシリコン層と窒化タングステン層との間に高抵抗層が形成されることはない。また、シリコンゲルマニウム層は導電性であるので、良好なオーミックコンタクトを得ることができる。
【０１２８】
【発明の効果】
本発明によれば、ポリシリコン層と窒化タングステン層との間に中間層を形成するので、高温で加熱処理を行ってもポリシリコン層と窒化タングステン層とが反応して高抵抗層が形成されることはない。
【０１２９】
また、本発明によれば、中間層として導電性の層を用いるので、良好なオーミックコンタクトのとれるゲート電極を形成することができる。
【０１３０】
さらに、本発明によれば、ポリシリコン層とタングステン層との間にシリコン窒化タングステン層を形成するので、ポリシリコン層とタングステン層との間の反応を抑制して低抵抗の半導体素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図４】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図５】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図６】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図７】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図８】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図９】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１０】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１１】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１２】実施の形態１において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１３】実施の形態２において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１４】実施の形態２において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１５】実施の形態２において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１６】実施の形態３において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１７】実施の形態３において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１８】実施の形態３において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１９】実施の形態３において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２０】実施の形態４において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２１】実施の形態４において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２２】実施の形態４において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２３】実施の形態５において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２４】実施の形態５において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２５】実施の形態５において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２６】実施の形態５において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２７】実施の形態６において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２８】実施の形態６において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２９】実施の形態６において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３０】実施の形態７において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３１】実施の形態７において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３２】実施の形態７において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３３】実施の形態７において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３４】実施の形態８において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３５】実施の形態８において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３６】実施の形態８において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３７】実施の形態８において、半導体装置の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１  半導体基板、  ２  拡散層、  ３  ゲート絶縁膜、  ４  ポリシリコン層、５，１１，１４，１９，２２，２６  窒化タングステン層、  ６  シリコン注入層、  ７，１３，１６，２０，２３，２４，２８，３１  タングステン層、  ８  ハードマスク、  ９  サイドウォール、  １０，１２，１５  シリコン窒化タングステン層、  １７  ゲルマニウム層、  １８，２１，２７，３０  シリコンゲルマニウム層、  ２５，２９  ゲルマニウム注入層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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