(57)【要約】【課題】信頼性の高い半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置１０において、ソース領域４０およびドレイン領域５０が形成された半導体基板３０と、ソース領域４０およびドレイン領域５０に挟まれた半導体基板３０上に形成された絶縁膜６０と、絶縁膜６０上に形成されたゲート電極８０と、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面に形成された金属含有粒子７０と、金属含有粒子７０のうち界面の縁部６０ａからはみ出していた金属含有粒子が変化した絶縁粒子７２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース領域およびドレイン領域が形成された半導体基板と、
前記ソース領域および前記ドレイン領域に挟まれた前記半導体基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記絶縁膜と前記ゲート電極との界面に形成された金属含有物と、
前記金属含有物のうち前記界面の縁部からはみ出していた金属含有物が変化した絶縁物と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
ソース領域およびドレイン領域が形成された半導体基板と、
前記ソース領域および前記ドレイン領域に挟まれた前記半導体基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記絶縁膜と前記ゲート電極との界面に形成された金属含有物と、
前記金属含有物のうち前記界面の縁部からはみ出していた金属含有物が脱離した領域に形成された絶縁物と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記界面において、ゲート電極のゲート長方向の幅が絶縁膜に向かって徐々に狭くなるよう構成していることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に金属含有物を形成する工程と、
前記金属含有物を覆うように前記絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極を所望のパターンに選択的に除去する工程と、
前記金属含有物のうち前記絶縁膜と前記ゲート電極との界面の縁部からはみ出た金属含有物を絶縁領域に変化させる工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。より具体的には、金属含有物を有するゲート電極を備える電界効果トランジスタおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の更なる高速化、低消費電力化が求められている。そのための方法として、ゲート長の縮小、ゲート絶縁膜の薄膜化およびゲート絶縁膜の高誘電率化が進められている。
【０００３】
ゲート電極材料としては、従来から不純物をドープしたポリシリコンが用いられている。しかし、ゲート電極にポリシリコンを用いた場合、電極が空乏化され実効的なゲート絶縁膜厚が増加するという問題がある。
【０００４】
このような問題に対して、非特許文献１では、閾値電圧Ｖｔｈの制御と空乏化の抑制を可能とするために、ＭＯＳ型ＦＥＴのポリシリコン／酸化シリコン界面にＴａＮ粒子を導入する構成が開示されている。
【非特許文献１】H,Fujiwara et al、「Extended Abstracts of the 2004 International Conference on Solid State Device and Materials, Tokyo, 2004」、ｐｐ．４８８−４８９
【特許文献１】特開２００５−２５１９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ポリシリコン／酸化シリコン界面に存在する金属粒子は、その一部がポリシリコン／酸化シリコン界面の縁部からはみ出す可能性があり、そのままの状態で素子を製造すると導電性であるはみ出した金属粒子に電界が集中することで絶縁破壊が起きる可能性がある。また、ポリシリコン／酸化シリコン界面からはみ出した金属粒子は、製造プロセス中に脱離するおそれがあり、後の工程に金属汚染による悪影響を与える可能性もある。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性の高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、本発明の他の目的は、ゲート電極における金属含有物によるリークを抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の半導体装置は、ソース領域およびドレイン領域が形成された半導体基板と、ソース領域およびドレイン領域に挟まれた半導体基板上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成されたゲート電極と、絶縁膜とゲート電極との界面に形成された金属含有物と、金属含有物のうち界面の縁部からはみ出していた金属含有物が変化した絶縁物と、を備える。
【０００９】
この態様によると、絶縁膜とゲート電極との界面の縁部からはみ出していた金属含有物が絶縁物に変化しているので、そのまま金属含有物が縁部からはみ出した状態と比較して、金属含有物への電界集中がおきにくくなり、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００１０】
本発明の別の態様もまた、半導体装置である。この装置は、ソース領域およびドレイン領域が形成された半導体基板と、ソース領域およびドレイン領域に挟まれた半導体基板上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成されたゲート電極と、絶縁膜とゲート電極との界面に形成された金属含有物と、金属含有物のうち界面の縁部からはみ出していた金属含有物が脱離した領域に形成された絶縁物と、を備える。
【００１１】
この態様によると、絶縁膜とゲート電極との界面の縁部からはみ出していた金属含有物が脱離した領域が絶縁物に変化しているので、そのまま金属含有物が縁部からはみ出した状態と比較して、金属含有物への電界集中がおきにくくなり、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００１２】
前記界面において、ゲート電極のゲート長方向の幅が絶縁膜に向かって徐々に狭くなるよう構成しているとよい。
【００１３】
この態様によると、ゲート電極の凸部や角部に電界が集中することによる絶縁破壊がより抑制され、半導体装置の信頼性を更に向上することができる。
【００１４】
前記金属含有粒子は、Ｗ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｔｃ，Ｒｅ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｎｂ、それらの窒化化合物またはそれらの珪素化合物、のうち少なくとも１つを含むとよい。
【００１５】
前記絶縁膜は、ＳｉＯＮやＨｆ，Ｚｒ，Ａｌの酸化物等の高誘電絶縁膜材料を用いてもよいし、これらを積層してもよい。
【００１６】
本発明の更に別の態様は、半導体装置の製造方法である。この方法は、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上に金属含有物を形成する工程と、金属含有物を覆うように絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、ゲート電極を所望のパターンに選択的に除去する工程と、金属含有物のうち絶縁膜とゲート電極との界面の縁部からはみ出た金属含有物を絶縁領域に変化させる工程と、を備える。
【００１７】
この態様によると、絶縁膜とゲート電極との界面の縁部からはみ出していた金属含有物を絶縁領域に変化させることができるので、そのまま金属含有物が縁部からはみ出した状態と比較して、金属含有物への電界集中がおきにくくなり、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００１８】
前記金属含有粒子を絶縁領域に変化させる工程は、酸素ガスを含む雰囲気中でのプラズマ酸化処理または酸素ガスを含む雰囲気中でのアニール処理であるとよい。
【００１９】
ここで、前記金属含有物としては、例えば、球状の金属含有粒子が分散している場合だけでなく、複数の金属含有粒子がつながっていてもよい。あるいは、楕円形状、棒状、多面体等の形状を有していてもよい。また、界面に形成された金属含有物の配置や密度は必ずしも均一でなくてもよい。また、金属含有物は、孔のあいた金属含有薄膜であってもよい。
【００２０】
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、信頼性の高い半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置１０の概略構造を示す断面図である。また図２は、第１の実施形態に係る半導体装置１０におけるゲート電極と絶縁膜との界面をゲート電極側から見た場合の金属含有物の配置を模式的に示した図である。図１４および図１５は、第１の実施形態に係る半導体装置１０におけるゲート電極と絶縁膜との界面をゲート電極側から見た場合の現実的な金属含有物の配置を示した図である。
【００２４】
このように金属含有物としては、図２に示すように球状の金属含有粒子が分散している場合だけでなく、現実的には複数の金属含有粒子がつながっていてもよい。あるいは、楕円形状、棒状、多面体等の形状を有していてもよい（図１４参照）。また、界面に形成された金属含有物の配置や密度は必ずしも均一でなくてもよい。また、金属含有物は、孔のあいた金属含有薄膜１７０であってもよい（図１５参照）。以下では、金属含有物の一例として金属含有粒子の場合について図１、図２を参照して説明し、図１４、図１５については、図２と同様なものについて同じ符号を付し説明を省略する。
【００２５】
半導体装置１０は、ソース領域４０およびドレイン領域５０が形成された半導体基板３０と、半導体基板３０上に形成された絶縁膜６０と、絶縁膜６０上に形成されたゲート電極８０と、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面に形成された金属含有粒子７０と、を備える。
【００２６】
本実施形態では、半導体基板３０としてシリコン基板（以下、Ｓｉ基板という）を用いており、周知の方法で素子分離領域２０により素子分離されている。また、素子分離された半導体基板３０中に、ソース領域４０およびドレイン領域５０が離間して設けられている。
【００２７】
ソース領域４０とドレイン領域５０との間の半導体基板３０上には酸化シリコン（以下、ＳｉＯ２という）による絶縁膜６０が形成されている。なお、絶縁膜６０としては、ＳｉＯＮやＨｆ，Ｚｒ，Ａｌの酸化物等の高誘電絶縁膜材料を用いてもよいし、これらを積層してもよい。これによれば、半導体基板３０とゲート電極８０との間に生じるリーク電流をより効果的に抑制することができる。
【００２８】
絶縁膜６０上には金属含有粒子７０が形成されており、更にその上に金属含有粒子を覆うようにゲート電極８０が形成されている。つまり、金属含有粒子７０は、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面に形成されていることになる。
【００２９】
本実施形態では、金属含有粒子７０としてＴｉＮを用いているが、用いることができる金属含有粒子はこれに限られるものではなく、選択されたプロセスや熱処理により絶縁物になり得るものであればよい。例えば、Ｗ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｔｃ，Ｒｅ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｎｂ等の金属、その窒化化合物、珪素化合物のいずれかを適宜選択し金属含有粒子として用いてもよい。
【００３０】
また、金属含有粒子７０は、絶縁膜６０上に分散して形成されているが、図２に示すように、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面上に金属含有粒子全体がゲート電極８０の内部に位置する金属含有粒子７０ａと、界面の縁部６０ａからその一部がはみ出した金属含有粒子７０ｂとを含む。はみ出した金属含有粒子７０ｂは、後述のプロセスにより絶縁物としての絶縁粒子７２に変化する。
【００３１】
また、ゲート電極８０としては多結晶シリコン（以下、Ｐｏｌｙ−Ｓｉという）を用いている。これによれば、例えば金属ゲートの場合ＣＭＯＳを作製する際にＮＭＯＳとＰＭＯＳ構造で金属材料を異ならせなくてはならないのに対し、プロセスが複雑にならない。
【００３２】
上述の半導体装置１０によれば、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面に形成されている金属含有粒子７０により、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の電荷密度が小さい材料をゲート電極８０に用いても電極表面での空乏化を抑制できる。また、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面の縁部６０ａからその一部がはみ出した金属含有粒子が絶縁粒子７２に変質していることで、縁部６０ａからはみ出す導体としての金属含有粒子７０ａが低減されているため、はみ出した金属含有粒子７０ａに電界が集中することによる絶縁破壊が抑制され、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００３３】
（半導体装置の製造方法）
次に、上述の半導体装置の製造方法について、図３乃至図１０を参照して説明する。図３乃至図１０は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００３４】
はじめに、図３に示すように、周知の方法で半導体基板３０を素子分離領域２０で素子分離する。本実施形態では、半導体基板３０としてＳｉ基板を用いる。
【００３５】
なお、以下の図の説明では、素子分離領域２０は省略する。
【００３６】
次に、図４に示すように、半導体基板３０の上に、例えば、酸化雰囲気中の熱処理によりＳｉＯ２の絶縁膜６０を形成する。続いて、絶縁膜上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法またはスパッタリング法によりＴｉＮの金属含有粒子７０を形成する。
【００３７】
ＣＶＤ法により金属含有粒子を形成する方法としては、はじめにチャンバー内を１．５Ｔｏｒｒの圧力に保持した状態で、Ｈｅ：２７５ｓｃｃｍ，Ｎ２：３００ｓｃｃｍ，Ｈｅ ｃａｒｒｉｅｒ：２２５ｓｃｃｍ（ＴＤＭＡＴ  ６０ｍｇ／ｍｉｎ）のそれぞれの流量のガスを供給し、ヒータ４５０℃（基板温度３７０℃）の雰囲気で２ｓ堆積させ０．５ｎｍのＴｉＮを堆積する。その後、チャンバー内を１．３Ｔｏｒｒに保持し、Ｈ２：３００ｓｃｃｍ，Ｎ２：２００ｓｃｃｍのそれぞれのガスを供給し、ヒータ４５０℃（基板温度４００℃）の雰囲気、３５０ｋＨｚ，７００Ｗのバイアス条件でプラズマ処理を６ｓ行う。この方法により金属含有粒子を形成することができる。ここで、ＴＤＭＡＴ（tetrakis dimethyl amino titanium）は、Ｔｉ［Ｎ(ＣＨ3）2］4である。
【００３８】
一方、スパッタリング法により金属含有粒子を形成する方法としては、チャンバー内を４ｍＴｏｒｒに保持した状態で、Ａｒ：３５ｓｃｃｍ，Ｎ２：５３ｓｃｃｍのそれぞれの流量のガスを供給し、ヒータ１５０℃（基板温度１２０℃）の雰囲気で、ＤＣ１５００Ｗで２．８ｓスパッタを行い０．７ｎｍのＴｉＮを堆積させる。この方法によっても金属含有粒子を形成することができる。なお、金属含有粒子の典型的な大きさは２ｎｍ程度である。
【００３９】
金属含有粒子７０を絶縁膜６０上に形成した後、Ｐｏｌｙ−Ｓｉからなるゲート電極８０を形成する。ゲート電極８０の上部には後述のゲートエッチングにより所望のゲート電極形状とするためのマスク９０が設けられる。
【００４０】
次に、図５に示すように、ゲートエッチングによりマスクで覆った以外のゲート電極８０および金属含有粒子７０が選択的にエッチングされるエッチング工程を行う。本実施形態におけるゲートエッチングは、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマエッチング法により行っている。エッチング条件は、チャンバー内を２ｍＴｏｒｒの圧力に保持した状態で、ＨＢｒ／Ｏ２：５０／４ｓｃｃｍの流量のガスを供給し、マイクロ波１８００Ｗ、バイアス高周波２０Ｗの条件でエッチング処理を行う。
【００４１】
このエッチング処理により絶縁膜６０とゲート電極８０との界面にある金属含有粒子７０のうち、縁部６０ａからはみ出している金属含有粒子７０ｂが露出した状態となる。このままの状態だと縁部６０ａにある金属含有粒子７０ｂに電界が集中し絶縁破壊を引き起こす原因となるため、半導体装置の信頼性を下げる可能性がある。
【００４２】
そこで、図６に示すように、金属含有粒子７０のうち縁部６０ａにある金属含有粒子７０ｂを絶縁物にする処理を行う。具体的には、プラズマ酸化法または酸素アニール法により行う。
【００４３】
プラズマ酸化法により金属含有粒子を絶縁物に変化させる条件としては、チャンバー内を２ｍＴｏｒｒに保持した状態で、Ｏ２ガスを供給し、マイクロ波１８００Ｗ、バイアス高周波２０Ｗの条件で処理を行うとよい。また、酸素アニール法により金属含有粒子を絶縁物に変化させる条件としては、常圧、５００℃の雰囲気中にＯ２ガスを５ｌ／ｍｉｎの流量で供給し、０．５ｈアニールするとよい。この際Ｐｏｌｙ−Ｓｉの表面も酸化され酸化膜８２が形成される。
【００４４】
これらの処理により、縁部６０ａからはみ出している金属含有粒子７０ｂを絶縁粒子７２に変化させることができる。具体的には、本実施形態におけるＴｉＮ粒子は、前述の処理により酸化物であるＴｉＯに変化する。ＴｉＯは絶縁物であるため、例え縁部６０ａからはみ出していても電界が集中することはない。
【００４５】
次に、図７に示すように、図６に示す工程で形成された酸化膜８２をフッ酸を用いた洗浄工程により除去する。この工程によれば、フッ酸は、ＴｉＯ等の絶縁粒子７２を溶解することなく、図６に示す工程でダメージを受けた絶縁膜６０の一部を一度取り除く。この際、絶縁膜６０のサイドは溶解され若干中心に向かって凹む。
【００４６】
次に、図８に示すように、図６に示す工程でプラズマエッチング等により絶縁膜６０に生成した欠陥を減少させるためにＲｅｏｘｉｄｅ処理を行う。本実施形態では、常圧、８５０℃の雰囲気中にＯ２ガスを５ｌ／ｍｉｎの流量で供給し、１．０ｈ熱処理を行う。この際形成される酸化膜８４の典型的な厚さは５ｎｍ程度である。
【００４７】
この工程により、絶縁膜のダメージを回復させ半導体装置の信頼性を向上することができる。また、この工程において、縁部６０ａからはみ出していた金属含有粒子７０ｂは絶縁粒子７２に変化させることができるため、その後の熱酸化処理に金属含有粒子７０が与える影響を少なくすることができる。また、例え絶縁粒子７２が脱離した場合でも、金属含有粒子７０が脱離した場合と比較してウェハーの汚染や装置の汚染によるその後の工程に及ぼす影響も低減することができる。
【００４８】
次に、図９に示すように、図８に示す工程で形成された酸化膜８４を、再度フッ酸による洗浄工程により除去する。
【００４９】
そして、所望のマスク（不図示）を行いソース領域およびドレイン領域を形成する。例えば、砒素（Ａｓ）、リン（Ｐ）などのドナー、または、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）などのアクセプタを不純物としてイオン注入して、ソース領域およびドレイン領域を形成する。
【００５０】
より詳しくは、ｎチャネルソース／ドレインを作成する場合、Ａｓ＋を２．５ｋｅＶのエネルギーでイオン注入を行い、ドーズ量が１．０×１０１５ｃｍ−２であるソース領域４０ａおよびドレイン領域５０ａを形成する。あるいは、ｐチャネルソース／ドレインを作成する場合、ＢＦ２＋を３．０ｋｅＶのエネルギーでイオン注入を行い、ドーズ量が５．０×１０１４ｃｍ−２であるソース領域４０ａおよびドレイン領域５０ａを形成する。
【００５１】
次に、図１０に示すように、ｎチャネルソース／ドレインを作成する場合、Ａｓ＋を４５ｋｅＶのエネルギーでソース領域４０ａおよびドレイン領域５０ａより深い位置にイオン注入を行い、ドーズ量が５．０×１０１５ｃｍ−２であるソース領域４０ｂおよびドレイン領域５０ｂを形成する。あるいは、ｐチャネルソース／ドレインを作成する場合、Ｂ＋を７．０ｋｅＶのエネルギーでソース領域４０ａおよびドレイン領域５０ａより深い位置にイオン注入を行い、ドーズ量が５．０×１０１５ｃｍ−２であるソース領域４０ｂおよびドレイン領域５０ｂを形成する。その後、ソース領域４０ａ，４０ｂおよびドレイン領域５０ａ，５０ｂは、熱処理によってブロード化されたソース領域４０およびドレイン領域５０に変化する。なお、ソース領域４０およびドレイン領域５０を形成するためにイオン注入を行う工程は上述の工程に限られることはなく、全体のプロセスの中で可能な工程を適宜選択すればよい。
【００５２】
次に、ゲート電極８０を保護するためにＳｉＯ２等のスペーサ８６を堆積し、余分なスペーサ８６をエッチングにより除去することで、図１に示す半導体装置１０が製造される。
【００５３】
上述の半導体装置の製造方法によれば、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面に形成されている金属含有粒子７０により、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の電荷密度が小さい材料をゲート電極８０に用いても電極表面での空乏化を抑制できる。また、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面の縁部６０ａからその一部がはみ出した金属含有粒子を絶縁粒子７２に変化させることができる。その結果、縁部６０ａからはみ出す導体としての金属含有粒子７０ａが低減されているため、はみ出した金属含有粒子７０ａに電界が集中することによる絶縁破壊が抑制され、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係る半導体装置１１０の概略構造を示す断面図である。また図１２は、第２の実施形態に係る半導体装置１１０におけるゲート電極と絶縁膜との界面をゲート電極側から見た場合の金属含有粒子の配置を模式的に示した図である。なお、第１の実施形態に係る半導体装置１０と重複する部分については同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
【００５５】
半導体装置１１０は、ソース領域４０およびドレイン領域５０が形成された半導体基板３０と、半導体基板３０上に形成された絶縁膜６０と、絶縁膜６０上に形成されたゲート電極８０と、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面に形成された金属含有粒子７０と、を備える。
【００５６】
絶縁膜６０上には金属含有粒子７０が形成されており、更にその上に金属含有粒子を覆うようにゲート電極８０が形成されている。つまり、金属含有粒子７０は、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面に形成されていることになる。
【００５７】
また、金属含有粒子７０は、絶縁膜６０上に分散して形成されているが、図１２に示すように、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面上に金属含有粒子全体がゲート電極８０の内部に位置する金属含有粒子７０ａと、界面の縁部６０ａからその一部がはみ出した金属含有粒子７０ｂ（図２参照）が脱離した領域８０ａとを含む。なお、金属含有物としては、図１２に示すように、球状の金属含有粒子が分散している場合だけでなく、現実的には複数の金属含有粒子がつながっていてもよい。あるいは、楕円形状、棒状、多面体等の形状を有していてもよい（図１４参照）。また、界面に形成された金属含有物の配置や密度は必ずしも均一でなくてもよい。
【００５８】
本実施形態に係る半導体装置１１０では、縁部６０ａからその一部がはみ出した金属含有粒子７０ｂが、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様のプロセス中に脱離した領域８０ａに絶縁物が形成されている。
【００５９】
上述の半導体装置１１０によれば、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面に形成されている金属含有粒子７０により、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の電荷密度が小さい材料をゲート電極８０に用いても電極表面での空乏化を抑制できる。また、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面の縁部６０ａからその一部がはみ出した金属含有粒子が脱離した領域に絶縁物が形成されていることで、縁部６０ａからはみ出す導体としての金属含有粒子７０ａが低減されているため、はみ出した金属含有粒子７０ａに電界が集中することによる絶縁破壊が抑制され、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００６０】
（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態に係る半導体装置２１０の概略構造を示す断面図である。なお、第１の実施形態に係る半導体装置１０と重複する部分については同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
【００６１】
半導体装置２１０は、ソース領域４０およびドレイン領域５０が形成された半導体基板３０と、半導体基板３０上に形成された絶縁膜６０と、絶縁膜６０上に形成されたゲート電極８０と、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面に形成された金属含有粒子７０と、を備える。
【００６２】
絶縁膜６０上には金属含有粒子７０が形成されており、更にその上に金属含有粒子を覆うようにゲート電極８０が形成されている。つまり、金属含有粒子７０は、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面に形成されていることになる。
【００６３】
また、金属含有粒子７０は、絶縁膜６０上に分散して形成されているが、図１２に示すように、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面上に金属含有粒子全体がゲート電極８０の内部に位置する金属含有粒子７０ａを含む。
【００６４】
本実施形態に係る半導体装置２１０では、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面において、ゲート電極８０の縁部８０ｂのゲート長方向の幅が絶縁膜６０に向かって徐々に狭くなるよう構成している。このように構成するためには、例えば、第１の実施形態におけるエッチング工程（図５）や周知の方法により、絶縁膜６０よりゲート電極８０を選択的にエッチングできればよい。
【００６５】
上述の半導体装置２１０によれば、絶縁膜６０とゲート電極８０との界面に形成されている金属含有粒子７０により、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の電荷密度が小さい材料をゲート電極８０に用いても電極表面での空乏化を抑制できる。また、ゲート電極８０の縁部８０ｂのゲート長方向の幅が絶縁膜６０に向かって徐々に狭くなるよう構成することで、電極の凸部や角部に電界が集中することによる絶縁破壊がより抑制され、半導体装置の信頼性を更に向上することができる。
【００６６】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【００６７】
また、上述の半導体装置は、例えば、ＣＭＯＳ、デュアルゲートトランジスタ等の回路に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の概略構造を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体装置におけるゲート電極と絶縁膜との界面をゲート電極側から見た場合の金属含有物の配置を模式的に示した図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１０】第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】第２の実施形態に係る半導体装置の概略構造を示す断面図である。
【図１２】第２の実施形態に係る半導体装置におけるゲート電極と絶縁膜との界面をゲート電極側から見た場合の金属含有物の配置を模式的に示した図である。
【図１３】第３の実施形態に係る半導体装置の概略構造を示す断面図である。
【図１４】第１の実施形態に係る半導体装置におけるゲート電極と絶縁膜との界面をゲート電極側から見た場合の現実的な金属含有物の配置を示した図である。
【図１５】第１の実施形態に係る半導体装置におけるゲート電極と絶縁膜との界面をゲート電極側から見た場合の現実的な金属含有物の配置を示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  半導体装置、  ２０  素子分離領域、  ３０  半導体基板、  ４０  ソース領域、  ５０  ドレイン領域、  ６０  絶縁膜、  ６０ａ  縁部、  ７０  金属含有粒子、  ７２  絶縁粒子、  ８０  ゲート電極、  ８０ａ  領域、  ８０ｂ  縁部。
【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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