(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高融点金属を主成分とする第１のターゲットの表面に前記高融点金属の窒化物からなる金属窒化物膜を形成する工程と、
表面に前記金属窒化物膜が形成されている前記第１のターゲットに対して、窒素ガスが実質的に含まれない第１の不活性ガスを用いる第１のスパッタリングを行なうことにより、シリコンを主成分とするシリコン含有膜の上に前記高融点金属の窒化物を堆積して第１の金属膜を形成する工程と、
前記高融点金属を主成分とする第２のターゲットに対して、窒素ガスが実質的に含まれない第２の不活性ガスを用いる第２のスパッタリングを行なうことにより、前記第１の金属膜の上に前記高融点金属を堆積して第２の金属膜を形成する工程と、
前記シリコン含有膜、前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜からなる積層膜をパターニングして、前記積層膜からなる電極構造体を形成する工程とを備えていることを特徴とする電極構造体の形成方法。
【請求項２】
前記第１のターゲットと前記第２のターゲットとは同一のターゲットであると共に、前記第１の不活性ガスと前記第２の不活性ガスとは同種のガスであることを特徴とする請求項１に記載の電極構造体の形成方法。
【請求項３】
前記第１の金属膜を形成する工程と、前記第２の金属膜を形成する工程とは、同一のチャンバー内において行なわれることを特徴とする請求項２に記載の電極構造体の形成方法。
【請求項４】
前記第２の金属膜を形成する工程の後に、前記第２のターゲットに対して、窒素ガスと第３の不活性ガスとの混合ガスを用いる第３のスパッタリングを行なうことにより、前記第２のターゲットの表面に前記高融点金属の窒化物からなる金属窒化物膜を形成する工程をさらに備え、
前記電極構造体よりも後に形成される他の電極構造体を形成する際に、表面に前記金属窒化物膜が形成されている前記第２のターゲットを前記第１のターゲットとして用いることを特徴とする請求項１に記載の電極構造体の形成方法。
【請求項５】
前記電極構造体を形成する工程の後に、前記電極構造体に対して７５０℃以上の温度で熱処理を施す工程をさらに備え、
前記熱処理の後において、前記シリコン含有膜と前記第１の金属膜との間には５ｎｍ以下の厚さを持つバリア膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電極構造体の形成方法。
【請求項６】
前記高融点金属はタングステンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電極構造体の形成方法。
【請求項７】
高融点金属を主成分とする第１のターゲットの表面に前記高融点金属の窒化物からなる金属窒化物膜を形成する工程と、
表面に前記金属窒化物膜が形成されている前記第１のターゲットに対して、窒素ガスが実質的に含まれない第１の不活性ガスを用いる第１のスパッタリングを行なうことにより、半導体領域の上に堆積されているポリシリコン膜の上に前記高融点金属の窒化物を堆積して第１の金属膜を形成する工程と、
前記高融点金属を主成分とする第２のターゲットに対して、窒素ガスが実質的に含まれない第２の不活性ガスを用いる第２のスパッタリングを行なうことにより、前記第１の金属膜の上に前記高融点金属を堆積して第２の金属膜を形成する工程と、
前記ポリシリコン膜、前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜からなる積層膜をパターニングして、前記積層膜からなるゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして不純物をイオン注入してソース又はドレインとなる不純物層を形成する工程と、
７５０℃以上の温度の熱処理を施して、前記不純物層を活性化する工程とを備え、
前記熱処理の後において、前記ポリシリコン膜と前記第１の金属膜との間には５ｎｍ以下の厚さを持つバリア膜が形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記高融点金属はタングステンであることを特徴とする請求項７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、ポリシリコン又はアモルファスシリコンからなる下層膜と、高融点金属からなる上層膜とを有する電極構造体の製造方法、及び該電極構造体からなるゲート電極を有する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＭＯＳトランジスタにおいては、ゲート電極はポリシリコン膜により形成されていたが、ＬＳＩの微細化及び高速化の進展に伴って、ＭＯＳトランジスタのゲート電極の低抵抗化の要求が大きくなってきた。
【０００３】
そこで、ゲート電極の低抵抗化を図るべく、ゲート電極として、下層のポリシリコン膜と上層の高融点金属膜との積層膜からなるポリメタルゲート電極を用いる技術が提案されていると共に、上層の高融点金属膜としてはタングステン膜が提案されている。上層の高融点金属膜としてタングステン膜を用いると、ゲート電極の抵抗値を小さくすることができる。
【０００４】
ところで、ポリシリコン膜とタングステン膜との間には、ポリシリコン膜中に導入された不純物（例えば、Ｂ、Ｐ、Ａｓ）のタングステン膜への拡散を防止するために、窒化タングステン（ＷＮx ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）からなるバリア膜が必要になる（例えば、特開平１１−２６１０５９号公報又は特開平７−２３５５４２号公報を参照）。
【０００５】
図７（ａ）は、従来の電極構造体の断面構造を示している。図７（ａ）に示すように、半導体基板１の上にゲート絶縁膜２を介してゲート電極が形成されており、該ゲート電極は、下側から順次形成された、ポリシリコン膜３、窒化タングステン（ＷＮx ）膜４及びタングステン（Ｗ）膜５により構成されている。
【０００６】
以下、従来の電極構造体の形成方法について、図８（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【０００７】
まず、図８（ａ）に示すように、半導体基板１の上にはゲート絶縁膜２を介してポリシリコン膜３が形成されており、該ポリシリコン膜３には、ｐ型ゲート電極を形成する場合にはボロン等のｐ型不純物がドーピングされていると共に、ｎ型ゲート電極を形成する場合にはリン等のｎ型不純物がドーピングされている。ポリシリコン膜３の上に窒化タングステン膜４を堆積するため、半導体基板１を、タングステンを主成分とするタングステンターゲット７が配置されたチャンバー内に搬入した後、該チャンバー内にアルゴンガスと窒素ガスとの混合ガスを導入すると共に該チャンバー内において放電を起こさせる。
【０００８】
このようにすると、アルゴンガス及び窒素ガスからなるプラズマが発生し、プラズマ中のアルゴンイオンのスパッタリングにより、タングステンターゲット７からタングステンが弾き飛ばされ、弾き飛ばされたタングステンと窒素とが反応するので、図８（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜３の上に窒化タングステン膜４が形成されると共に、タングステンターゲット７の表面にも窒化タングステン膜８が形成される。
【０００９】
次に、図８（ｃ）に示すように、窒素ガスの導入を停止してアルゴンガスのみをチャンバー内に導入すると共に、チャンバー内において放電を起こさせる。このようにすると、アルゴンガスからなるプラズマが発生し、プラズマ中のアルゴンイオンのスパッタリングによりタングステンターゲット９からタングステンが弾き飛ばされ、弾き飛ばされたタングステンが窒化タングステン膜４の上に堆積されるので、窒化タングステン膜４の上にタングステン膜５が形成される。
【００１０】
次に、半導体基板１に、ＭＯＳトランジスタのソース又はドレインとなる不純物層を形成した後、該不純物層を活性化するために例えば７５０℃以上の熱処理を施すと、図７（ｂ）に示すように、窒化タングステン４を構成する窒素が蒸発して窒化タングステン膜４がタングステン膜５に変化すると共に、ポリシリコン膜３とタングステン膜５との間にバリア膜６が形成される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ポリシリコン膜３とタングステン膜５との間に形成されるバリア膜６は、窒化タングステン膜４の窒素とポリシリコン膜３のシリコンとが反応して形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、又は窒化タングステン膜４とポリシリコン膜３とが反応して形成される窒化タングステンシリサイド（ＷＳｉＮ）膜からなる。形成される窒化シリコン膜の抵抗値及び窒化タングステンシリサイド膜の抵抗値はいずれも極めて大きいため、バリア膜６の抵抗値も大きくなり、これによって、ポリシリコン膜３とタングステン膜５との間の界面抵抗が高くなってしまうという問題がある。
【００１２】
ポリシリコン膜３とタングステン膜５との間の界面抵抗が高くなるとＭＯＳトランジスタの動作速度は遅くなる。すなわち、ゲート電極がＡＣ（交流）動作をする場合、ゲート絶縁膜に発生する分布容量に対して充放電が繰り返し行なわれるため、分布界面抵抗に電流が流れるので、分布界面抵抗の影響が現われ、これによって、ＭＯＳトランジスタの動作速度は遅くなるのである。
【００１３】
ＭＯＳトランジスタの動作速度が遅くなると、ＬＳＩの動作速度が遅くなって信号遅延時間が増加するという問題がある。ＬＳＩの動作速度が重要視される現在においては、ＭＯＳトランジスタの動作速度は、数％程度劣化するだけでも大きな問題となる。
【００１４】
尚、ＭＯＳトランジスタの遅延時間に影響を及ぼさない程度にまで界面抵抗を低くするためには、界面抵抗値としては３００Ωμｍ2 以下の値が必要となる。
【００１５】
前記に鑑み、本発明は、ポリシリコン膜と高融点金属膜との間の界面抵抗を低くすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本件発明者らは、従来の方法によるとポリシリコン膜と高融点金属膜との間の界面抵抗が高くなるのはバリア膜の厚さが大きいためであり、そして、バリア膜の厚さが大きくなるのは、窒化タングステン膜の厚さが大きいためと、窒化タングステン膜に含まれる窒素の量が多いためであると考えた。つまり、窒化タングステン膜の厚さが大きい場合又は窒化タングステン膜に含まれる窒素の量が多い場合には、窒化タングステン膜とポリシリコン膜とが反応して形成される、窒化シリコン膜又は窒化タングステンシリサイド膜の厚さが大きくなるため、バリア膜の抵抗値が大きくなり、これによって、ポリシリコン膜とタングステン膜との間の界面抵抗が高くなるのであると考えた。
【００１７】
また、従来の方法によると、ポリシリコン膜の上に膜厚の小さい窒化タングステン膜を制御性良く堆積することは困難であることにも気がついた。その理由は、タングステン膜を堆積する工程の初期段階においては、その前に行なわれる窒化タングステン膜を堆積する工程においてタングステンターゲットの表面に窒化タングステン膜が形成されているため、アルゴンガスのみを導入しても、既に堆積されている窒化タングステン膜の上に、ターゲットの窒化タングステン膜から弾き飛ばされた窒化タングステンが堆積されてしまうからである。また、タングステン膜を堆積する工程の初期段階においては、アルゴンガスのみを導入しても、チャンバー内に窒素ガスが残留しているため、タングステン膜中に窒素が混入してしまうという問題もある。
【００１８】
本発明は前記の知見に基づいて成されたものであって、具体的には以下の通りである。
【００１９】
本発明に係る電極構造体の形成方法は、高融点金属を主成分とする第１のターゲットの表面に高融点金属の窒化物からなる金属窒化物膜を形成する工程と、表面に金属窒化物膜が形成されている第１のターゲットに対して、窒素ガスが実質的に含まれない第１の不活性ガスを用いる第１のスパッタリングを行なうことにより、シリコンを主成分とするシリコン含有膜の上に高融点金属の窒化物を堆積して第１の金属膜を形成する工程と、高融点金属を主成分とする第２のターゲットに対して、窒素ガスが実質的に含まれない第２の不活性ガスを用いる第２のスパッタリングを行なうことにより、第１の金属膜の上に高融点金属を堆積して第２の金属膜を形成する工程と、シリコン含有膜、第１の金属膜及び第２の金属膜からなる積層膜をパターニングして、積層膜からなる電極構造体を形成する工程とを備えている。
【００２０】
本発明に係る電極構造体の形成方法によると、表面に金属窒化物膜が形成されている第１のターゲットに対して、窒素ガスが実質的に含まれない第１の不活性ガスを用いる第１のスパッタリングを行なうことにより、シリコン含有膜の上に高融点金属の窒化物からなる第１の金属膜を堆積するため、該第１の金属膜の厚さの制御が容易になると共に第１の金属膜における窒素濃度を低くすることができる。このため、第１の金属膜とシリコン含有膜とが反応して形成されるバリア膜の厚さが小さくなって該バリア膜の抵抗値が小さくなるので、シリコン含有膜と高融点金属膜との間の界面抵抗が低くなる。
【００２１】
本発明に係る電極構造体の形成方法において、第１のターゲットと第２のターゲットとは同一のターゲットであると共に、第１の不活性ガスと第２の不活性ガスとは同種のガスであることが好ましい。
【００２２】
このようにすると、同一のターゲットを用いてスパッタリング用のガスを切り替えるだけで、第１の金属膜及び第２の金属膜を連続的に形成することができるので、スループットが向上する。
【００２３】
この場合、第１の金属膜を形成する工程と、第２の金属膜を形成する工程とは、同一のチャンバー内において行なわれることが好ましい。
【００２４】
このようにすると、スループットが一層向上する。
【００２５】
本発明に係る電極構造体の形成方法は、第２の金属膜を形成する工程の後に、第２のターゲットに対して、窒素ガスと第３の不活性ガスとの混合ガスを用いる第３のスパッタリングを行なうことにより、第２のターゲットの表面に高融点金属の窒化物からなる金属窒化物膜を形成する工程をさらに備え、この電極構造体よりも後に形成される他の電極構造体を形成する際に、表面に金属窒化物膜が形成されている第２のターゲットを第１のターゲットとして用いることが好ましい。
【００２６】
このようにすると、第１のターゲットの表面に金属窒化物膜を形成する工程を、第２の金属膜を形成する工程に引き続いて行なうことができるので、スループットが向上する。
【００２７】
本発明に係る電極構造体の形成方法は、電極構造体を形成する工程の後に、該電極構造体に対して７５０℃以上の温度で熱処理を施す工程をさらに備え、熱処理の後において、シリコン含有膜と第１の金属膜との間には５ｎｍ以下の厚さを持つバリア膜が形成されていることが好ましい。
【００２８】
このようにすると、シリコン含有膜と高融点金属膜との間の界面抵抗を確実に低くすることができる。
【００２９】
本発明に係る電極構造体の形成方法において、高融点金属はタングステンであることが好ましい。
【００３０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、高融点金属を主成分とする第１のターゲットの表面に高融点金属の窒化物からなる金属窒化物膜を形成する工程と、表面に金属窒化物膜が形成されている第１のターゲットに対して、窒素ガスが実質的に含まれない第１の不活性ガスを用いる第１のスパッタリングを行なうことにより、半導体領域の上に堆積されているポリシリコン膜の上に高融点金属の窒化物を堆積して第１の金属膜を形成する工程と、高融点金属を主成分とする第２のターゲットに対して、窒素ガスが実質的に含まれない第２の不活性ガスを用いる第２のスパッタリングを行なうことにより、第１の金属膜の上に高融点金属を堆積して第２の金属膜を形成する工程と、ポリシリコン膜、第１の金属膜及び第２の金属膜からなる積層膜をパターニングして、積層膜からなるゲート電極を形成する工程と、ゲート電極をマスクとして不純物をイオン注入してソース又はドレインとなる不純物層を形成する工程と、７５０℃以上の温度の熱処理を施して、不純物層を活性化する工程とを備え、熱処理の後において、ポリシリコン膜と第１の金属膜との間には５ｎｍ以下の厚さを持つバリア膜が形成されている。
【００３１】
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、本発明に係る電極構造体の形成方法を用いて半導体装置を製造するため、ソース又はドレインとなる不純物層を活性化するために７５０℃以上の温度の熱処理を施しても、ゲート電極におけるポリシリコン膜と高融点金属膜との間の界面抵抗を低くすることができる。
【００３２】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、高融点金属はタングステンであることが好ましい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る電極構造体の形成方法として、ゲート電極の形成方法について、図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３を参照しながら説明する。
【００３４】
まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１０の上にシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜１１を形成した後、該ゲート絶縁膜１１の上に、減圧ＣＶＤ法によりアモルファスシリコン膜を堆積する。
【００３５】
次に、アモルファスシリコン膜におけるｎ型ゲート電極形成領域にリン（Ｐ）イオンを１０ＫｅＶの注入エネルギー及び６×１０15ｃｍ-2のドーズ量でドーピングすると共に、アモルファスシリコン膜におけるｐ型ゲート電極形成領域にボロン（Ｂ）イオンを５ＫｅＶの注入エネルギー及び５×１０15ｃｍ-2のドーズ量でドーピングする。次に、リンイオン又はボロンイオンがドーピングされたアモルファスシリコン膜に対して７５０℃の温度下で３０秒間の熱処理を施すことにより、アモルファスシリコン膜を結晶化してｎ型又はｐ型のポリシリコン膜１２を形成した後、ポリシリコン膜１２の表面に形成されているシリコン酸化膜をフッ酸系の洗浄液を用いて除去する。
【００３６】
次に、準備工程として、図３に示すように、タングステンを主成分とするタングステンターゲットが配置されているチャンバー内にアルゴンガスと窒素ガスとの混合ガスを導入すると共にチャンバー内に放電を起こさせて、タングステンターゲットの表面に窒化タングステン膜を形成する。
【００３７】
次に、ウエハ入れ替え工程として、準備工程で用いた半導体基板（ウエハ）を搬出した後、図１（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜１２が形成されている半導体基板１０を、表面に窒化タングステン膜１３ａが形成されているタングステンターゲット１３が配置されたチャンバーＡ内に搬入する。
【００３８】
次に、図３に示すように、該チャンバーＡ内にアルゴンガスを導入すると共に該チャンバーＡ内において放電を起こさせる。このようにすると、アルゴンガスからなるプラズマが発生し、プラズマ中のアルゴンイオンがタングステンターゲット１３の窒化タングステン膜１３ａをスパッタリングするので、図１（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜１２の表面には、第１の金属膜としての第１の窒化タングステン膜１４が堆積される。尚、この工程において、タングステンターゲット１３の表面に形成されている窒化タングステン膜１３ａは消滅する。その後、チャンバーＡ内へのアルゴンガスの導入及びチャンバー内での放電を継続すると、プラズマ中のアルゴンイオンがタングステンターゲット１３をスパッタリングするので、図１（ｃ）に示すように、第１の窒化タングステン膜１４の上には、第２の金属膜としてのタングステン膜１５が堆積される。
【００３９】
次に、図３に示すように、放電をいったん停止した後、チャンバーＡ内にアルゴンガスと窒素ガスとの混合ガスを導入し、その後、再び放電を起こさせると、図２（ａ）に示すように、タングステン膜１５の上に第２の窒化タングステン膜１６が形成されると共に、タングステンターゲット１３の表面にも窒化タングステン膜１３ａが形成される。
【００４０】
以上説明したポリシリコン膜１２、第１のタングステン膜１４、タングステン膜１５及び第２の窒化タングステン膜１６によって、電極構造体としてのゲート電極が構成されている。ゲート電極の高さが大き過ぎないようにするため、第１のタングステンチタン膜１４、タングステン膜１５及び第２の窒化タングステン膜１６からなる積層膜の厚さとしては４０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内が好ましい。このようにするためには、一例として、第１のタングステンチタン膜１４の厚さを３ｎｍ、タングステン膜１５の厚さを５０ｎｍ、第２の窒化タングステン膜１６の厚さを５ｎｍに設定すると良い。
【００４１】
尚、第２の窒化タングステン膜１６を形成する工程においてタングステンターゲット１３の表面に形成された窒化タングステン膜１３ａを、ポリシリコン膜１２の上に第１の窒化タングステン膜１４を堆積する工程に用いることができる。つまり、第２の窒化タングステン膜１６の形成工程と前述した準備工程とを同じ工程で行なうことができる。このようにするとスループットが向上する。
【００４２】
次に、図示は省略しているが、半導体基板１０に対してゲート電極をマスクとして不純物をドーピングして、ソース又はドレインとなる不純物層を形成した後、不純物を活性化するために例えば７５０℃以上の熱処理を施す。
【００４３】
このようにすると、第１の窒化タングステン膜１４の窒素はタングステン膜１５に拡散すると共に第２の窒化タングステン膜１６の窒素は蒸発するため、図２（ｂ）に示すように、全体として１つのタングステン膜１７が形成される。また、第１の窒化タングステン膜１４とポリシリコン膜１２とが反応して、タングステン膜１７とポリシリコン膜１２との間に、窒化シリコン膜又は窒化タングステンシリサイド膜からなるバリア膜１８が形成される。
【００４４】
第１の実施形態によると、表面に窒化タングステン膜１３ａが形成されたタングステンターゲット１３を用いると共に、チャンバーＡ内に窒素ガスを導入することなくアルゴンガスのみを導入して、第１の窒化タングステン膜１４を形成するので、第１の窒化タングステン膜１４の膜厚の制御が容易になると共に第１の窒化タングステン膜１４に含まれる窒素の量を低減することができる。このため、第１の窒化タングステン膜１４とポリシリコン膜１２とが反応して形成される、窒化シリコン膜又は窒化タングステンシリサイド膜からなるバリア膜１８の厚さが小さくなるので、バリア膜１８の抵抗値が小さくなり、これによって、ポリシリコン膜１２とタングステン膜１７との間の界面抵抗が低くなる。
【００４５】
前述したように、ＭＯＳトランジスタの遅延時間に影響を及ぼさない程度にまで、ポリシリコン膜１２と高融点金属膜１８との間の界面抵抗を低くするためには、界面抵抗としては３００Ωμｍ2 以下の値が必要になるが、第１の実施形態において、バリア膜１８の厚さを５ｎｍ以下に制御すると、７５０℃以上の熱処理、例えば９５０℃の温度下で３０秒間の熱処理を施しても、ポリシリコン膜１２と高融点金属膜１８との界面抵抗を１００Ωμｍ2 程度に抑制することができる。
【００４６】
また、第１の実施形態によると、ポリシリコン膜１２とタングステン膜１７との間にはタングステンシリサイド膜が形成されないので、タングステン膜１７が膜剥がれする事態を防止することができる。
【００４７】
図４は、第１の実施形態に係る電極構造体の形成方法を評価するために行なった実験結果であって、下層の窒化タングステン膜と上層のタングステン膜からなる積層膜中のＮ（窒素）のＳＩＭＳ分析結果を示している。
【００４８】
図４において、実施形態とは、ポリシリコン膜の上に前述の方法により形成された第１の窒化タングステン膜（厚さ＝５ｎｍ）１４とタングステン膜（厚さ＝４０ｎｍ）１５との積層膜を有する場合を示している。尚、ＳＩＭＳ分析を正確に行なうため、タングステン膜１５の上には第２の窒化タングステン膜１６を堆積しなかった。比較例１及び比較例２は、前述の従来例に相当し、ポリシリコン膜の上に窒化タングステン膜（厚さ＝５ｎｍ）４とタングステン膜（厚さ＝４０ｎｍ）５との積層膜を有する場合を示しており、比較例１は窒化タングステン膜４とタングステン膜５とを同じチャンバー内で堆積した場合であり、比較例２は窒化タングステン膜４とタングステン膜５とを異なるチャンバー内で堆積した場合である。比較例３は、ポリシリコン膜の上に窒化タングステン膜を介在させることなくタングステン膜（厚さ＝４５ｎｍ）を堆積した場合を示している。
【００４９】
図４から以下のことが分かる。すなわち、比較例１においては、タングステン膜中に多量の窒素が混入している。比較例２においては、比較例１に比べて、タングステン膜中の窒素濃度の分布が急峻になり且つ窒素濃度が低くなると共に、窒化タングステン膜の厚さ及び窒素濃度を良好に制御することができる。ところが、前述したように、比較例２の方法は、窒化タングステンを堆積するためのチャンバーとタングステン膜を堆積するためのチャンバーとからなる２つのチャンバーが必要になるという問題がある。
【００５０】
これに対して、本実施形態では、第１の窒化タングステン１４とタングステン膜１５とを１つのチャンバーで堆積することができる。また、第１の窒化タングステン膜１４を堆積する工程は、表面に窒化タングステン膜１３ａが形成されたタングステン膜１３を用いると共にチャンバーＡ内にアルゴンガスのみを導入して行なうため、第１の窒化タングステン膜１４の膜厚は窒化タングステン膜１３ａの厚さに基づいて自己整合的に決まると共に、第１の窒化タングステン膜１４中の窒素濃度は、比較例１、２に比べて低くなっている。
【００５１】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
【００５２】
まず、図５（ａ）に示すように、例えばシリコン基板からなる半導体基板２０の上に、ゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜２１を形成した後、該シリコン酸化膜２１の上にポリシリコン膜２２を堆積する。
【００５３】
次に、第１の実施形態と同様の方法で、ポリシリコン膜２２の上に、第１の窒化タングステン膜２４、タングステン膜２５及び第２の窒化タングステン膜２６を順次堆積して、第１の窒化タングステン膜２４、タングステン膜２５及び第２の窒化タングステン膜２６からなる積層膜を形成し、その後、該積層膜の上に、窒化シリコン膜からなるゲート電極を形成するためのハードマスク２７を形成する。
【００５４】
次に、図５（ｂ）に示すように、積層膜に対してハードマスク２７を用いてエッチングを行なって積層膜からなるゲート電極を形成する。次に、半導体基板２０にゲート電極をマスクとして不純物をドーピングして低濃度不純物層２８を形成した後、半導体基板２０の上に全面に亘ってシリコン窒化膜を堆積し、その後、該シリコン窒化膜に対して異方性エッチングを行なうことにより、図６（ａ）に示すように、ゲート電極の壁面にサイドウォール２９を形成する。次に、半導体基板２０にゲート電極及びサイドウォール２９をマスクとして不純物をドーピングして高濃度不純物層３０を形成する。
【００５５】
次に、半導体基板２０に対して、７５０℃以上の温度例えば９７５℃の温度下で３０秒の熱処理を施して、低濃度不純物層２８及び高濃度不純物層３０を活性化する。このようにすると、第１の窒化タングステン膜２４及び第２の窒化タングステン膜２６の窒素がタングステン膜２５に拡散するので、全体として１つのタングステン膜３１が形成されると共に、第１の窒化タングステン膜２４とポリシリコン膜２２とが反応して、タングステン膜３１とポリシリコン膜２２との間に、窒化シリコン膜又は窒化タングステンシリサイド膜からなるバリア膜３２が形成される。
【００５６】
第２の実施形態によると、７５０℃以上の熱処理の後にポリシリコン膜２２とタングステン膜３１との間に形成されるバリア膜３２の厚さを抑制できるため、ポリシリコン膜２２とタングステン膜３１との間の界面抵抗を低くできるので、ＭＯＳトランジスタの動作速度の低下を防止することができる。また、タングステンシリサイド層が形成されることに起因してタングステン膜３１が膜剥がれする事態も防止できる。
【００５７】
尚、第１及び第２の実施形態においては、高融点金属膜として、タングステン膜を用いたが、これに代えて、モリブデン（Ｍｏ）膜等を用いてもよい。
【００５８】
また、半導体基板としては、シリコン基板に代えてＳＯＩ基板を用いてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明に係る電極構造体の形成方法によると、電極構造体におけるシリコン含有膜と第２の金属膜（高融点金属膜）との間に形成される第１の金属膜の膜厚を薄く制御できると共に、第１の金属膜の窒素濃度を低くできるので、シリコン含有膜と高融点金属膜との間の界面抵抗を低くすることができる。
【００６０】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法によると、ソース又はドレインとなる不純物層を活性化するために７５０℃以上の熱処理を施しても、ゲート電極におけるポリシリコン膜と高融点金属膜との間の界面抵抗を低くすることができる。従って、ＭＯＳトランジスタの遅延時間を低減して、ＭＯＳトランジスタの動作速度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る電極構造体の形成方法の各工程を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る電極構造体の形成方法の各工程を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態において、チャンバー内に導入するガスの種類と放電との関係を示すシーケンス図である。
【図４】第１の実施形態に係る電極構造体の形成方法を評価するために行なった実験結果であって、下層の窒化タングステン膜と上層のタングステン膜からなる積層膜中のＮ（窒素）のＳＩＭＳ分析結果を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）は従来例に係る電極構造体の断面図であり、（ｂ）は従来例に係る電極構造体に対して７５０℃以上の熱処理を施したときの断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は従来例に係る電極構造体の形成方法の各工程を示す断面図である。
【図９】従来例において、チャンバー内に導入するガスの種類と放電との関係を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
Ａ  チャンバー
１０  半導体基板
１１  ゲート絶縁膜
１２  ポリシリコン膜
１３  タングステンターゲット
１３ａ  窒化タングステン膜
１４  第１の窒化タングステン膜
１５  タングステン膜
１６  第２の窒化タングステン膜
１７  タングステン膜
１８  バリア膜
２０  半導体基板
２１  ゲート絶縁膜
２２  ポリシリコン膜
２４  第１の窒化タングステン膜
２５  タングステン膜
２６  第２の窒化タングステン膜
２７  ハードマスク
２８  低濃度不純物層
２９  サイドウォール
３０  高濃度不純物層
３１  タングステン膜
３２  バリア膜
【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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