半導体装置の製造方法
【課題】半導体装置の性能を向上させる。
【解決手段】半導体基板１の主面にゲート絶縁膜用のＨｆ含有膜４、Ａｌ含有膜５及びマスク層６を形成してから、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域であるｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６とＡｌ含有膜５を選択的に除去する。それから、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４上とｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域であるｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６上に希土類含有膜７を形成し、熱処理を行って、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４を希土類含有膜７と反応させ、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４をＡｌ含有膜５と反応させる。その後、未反応の希土類含有膜７とマスク層６を除去してから、メタルゲート電極を形成する。マスク層６は、窒化チタン又は窒化タンタルからなる窒化金属膜６ａと、その上のチタン又はタンタルからなる金属膜６ｂとの積層構造を有する。
【解決手段】半導体基板１の主面にゲート絶縁膜用のＨｆ含有膜４、Ａｌ含有膜５及びマスク層６を形成してから、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域であるｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６とＡｌ含有膜５を選択的に除去する。それから、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４上とｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域であるｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６上に希土類含有膜７を形成し、熱処理を行って、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４を希土類含有膜７と反応させ、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４をＡｌ含有膜５と反応させる。その後、未反応の希土類含有膜７とマスク層６を除去してから、メタルゲート電極を形成する。マスク層６は、窒化チタン又は窒化タンタルからなる窒化金属膜６ａと、その上のチタン又はタンタルからなる金属膜６ｂとの積層構造を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、高誘電率ゲート絶縁膜およびメタルゲート電極を有するＭＩＳＦＥＴを備えた半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、イオン注入などによりソース・ドレイン領域を形成することで、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）を形成することができる。ゲート電極としては、ポリシリコン膜を使用することが一般的である。
【０００３】
しかしながら、近年、ＭＩＳＦＥＴ素子の微細化に伴いゲート絶縁膜の薄膜化が進み、ポリシリコン膜をゲート電極に使用した場合におけるゲート電極の空乏化の影響が無視できなくなってきている。このため、ゲート電極としてメタルゲート電極を用いてゲート電極の空乏化現象を抑制する技術がある。
【０００４】
また、ＭＩＳＦＥＴ素子の微細化に伴いゲート絶縁膜の薄膜化が進み、薄い酸化シリコン膜をゲート絶縁膜として使用すると、ＭＩＳＦＥＴのチャネルを流れる電子が酸化シリコン膜によって形成される障壁をトンネルしてゲート電極に流れる、いわゆるトンネル電流が発生してしまう。このため、ゲート絶縁膜として、酸化シリコン膜より誘電率の高い材料（高誘電率材料）を使用することにより、容量を同じにしても物理的膜厚を増加させることで、リーク電流を低減する技術がある。
【０００５】
特開２００９−５９８８２号公報（特許文献１）や特開２００７−１０３５４９号公報（特許文献２）には、メタルゲート電極および高誘電率ゲート絶縁膜を有するＭＩＳＦＥＴに関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５９８８２号公報
【特許文献２】特開２００７−１０３５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。
【０００８】
メタルゲート電極を用いた場合、ゲート電極の空乏化の問題は解決できるが、ポリシリコンゲート電極を用いた場合に比べて、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴの両方でしきい値電圧の絶対値が大きくなってしまう。このため、メタルゲート電極を適用する場合には、低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）を図ることが望まれる。しかしながら、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴとでメタルゲート電極とゲート絶縁膜の構成が同じであれば、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴの一方の低しきい値化を図ると、他方は逆に高しきい値化してしまう。
【０００９】
そこで、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのそれぞれのしきい値電圧を独立に制御可能とするために、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜とｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜とに異なる絶縁材料を選択することが有効である。
【００１０】
ゲート絶縁膜用の高誘電率膜（Ｈｉｇｈ−ｋ膜）として、Ｈｆを含有する高誘電率膜であるＨｆ系ゲート絶縁膜が優れているが、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜に希土類元素（特に好ましくはランタン）を導入すると、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴを低しきい値化することができる。また、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜にアルミニウムを導入すると、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴを低しきい値化することができる。このため、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜に希土類元素（特にランタン）を選択的に導入し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜にアルミニウムを選択的に導入することにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴの両方を低しきい値化することができる。
【００１１】
ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜に希土類元素（特にランタン）を選択的に導入し、かつｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜にアルミニウムを選択的に導入する手法として、本発明者は次のプロセスを検討している。
【００１２】
まず、半導体基板の主面に、酸化ハフニウム膜などのＨｆ含有膜を形成してから、このＨｆ含有膜上に酸化アルミニウム膜などのＡｌ含有膜を形成し、このＡｌ含有膜上に、窒化チタン膜などのマスク層を形成する。それから、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域のマスク層とＡｌ含有膜を選択的に除去し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域のマスク層とＡｌ含有膜は残す。それから、半導体基板の主面上に酸化ランタン膜などの希土類含有膜を形成する。これにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域ではＨｆ含有膜上に希土類含有膜が形成され、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域ではマスク層上に希土類含有膜が形成された状態となる。この状態で熱処理を行うことで、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域では、Ｈｆ含有膜と希土類含有膜とが反応して、希土類元素を含有するＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜が形成され、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域では、Ｈｆ含有膜とＡｌ含有膜とが反応して、Ａｌを含有するＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜が形成される。熱処理後、熱処理で反応しなかった希土類含有膜およびマスク層を除去し、その後、メタルゲート電極を形成する。
【００１３】
上記マスク層は、熱処理時にマスク層上の希土類含有膜がマスク層の下のＡｌ含有膜やＨｆ含有膜と反応するのを防止するために使用される。しかしながら、マスク層の構成を工夫しないと、熱処理時にマスク層上の希土類含有膜の希土類元素がマスク層中を拡散して、マスク層の下に形成される、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜中に導入されてしまうことが、本発明者の検討により分かった。ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜に希土類元素が導入されてしまうと、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのしきい値（しきい値電圧）の絶対値が増大してしまう。このため、半導体装置の性能をできるだけ向上させるためには、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜中に希土類元素が導入されてしまう現象やｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜中にＡｌが導入されてしまう現象は、できるだけ防止することが望まれる。
【００１４】
本発明の目的は、半導体装置の性能向上を図ることができる技術を提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、ｎチャネル型の第１ＭＩＳＦＥＴを半導体基板の第１領域に有し、ｐチャネル型の第２ＭＩＳＦＥＴを前記半導体基板の第２領域に有する半導体装置の製造方法である。そして、（ａ）前記半導体基板を用意する工程、（ｂ）前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜用で、かつＨｆを含有する第１絶縁膜を、前記半導体基板の前記第１領域および前記第２領域に形成する工程、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記第１領域および前記第２領域に形成された前記第１絶縁膜上に、Ａｌを含有する第１材料膜を形成する工程、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第１材料膜上にマスク層を形成する工程を有する。更に、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１領域の前記マスク層および前記第１材料膜を除去し、前記第２領域の前記マスク層および前記第１材料膜を残す工程、（ｆ）前記（ｅ）工程後、希土類元素またはマグネシウムを含有する第２材料膜を、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記マスク層上に形成する工程を有する。更に、（ｇ）前記（ｆ）工程後、熱処理を行って、前記第１領域の前記第１絶縁膜を前記第２材料膜と反応させ、前記第２領域の前記第１絶縁膜を前記第１材料膜と反応させる工程、（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記（ｆ）工程にて反応しなかった前記第２材料膜、および前記マスク層を除去する工程を有する。更に、（ｉ）前記（ｈ）工程後、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記第１絶縁膜上に、前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の金属膜を形成する工程、（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１ＭＩＳＦＥＴ用の第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２ＭＩＳＦＥＴ用の第２メタルゲート電極を形成する工程を有する。そして、前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第１材料膜に接する第１層と、前記第１層上に形成された第２層とを含む積層構造を有し、前記第１層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、前記第２層は、チタン、タンタル、フッ素を含有する窒化チタン、またはフッ素を含有する窒化タンタルからなるものである。
【００１８】
代表的な他の実施の形態による半導体装置の製造方法は、ｎチャネル型の第１ＭＩＳＦＥＴを半導体基板の第１領域に有し、ｐチャネル型の第２ＭＩＳＦＥＴを前記半導体基板の第２領域に有する半導体装置の製造方法である。そして、（ａ）前記半導体基板を用意する工程、（ｂ）前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜用で、かつＨｆを含有する第１絶縁膜を、前記半導体基板の前記第１領域および前記第２領域に形成する工程、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記第１領域および前記第２領域に形成された前記第１絶縁膜上に、希土類元素またはマグネシウムを含有する第２材料膜を形成する工程を有する。更に、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第２材料膜上にマスク層を形成する工程、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２領域の前記マスク層および前記第２材料膜を除去し、前記第１領域の前記マスク層および前記第２材料膜を残す工程、（ｆ）前記（ｅ）工程後、Ａｌを含有する第１材料膜を、前記第２領域の前記第１絶縁膜上および前記第１領域の前記マスク層上に形成する工程を有する。更に、（ｇ）前記（ｆ）工程後、熱処理を行って、前記第１領域の前記第１絶縁膜を前記第２材料膜と反応させ、前記第２領域の前記第１絶縁膜を前記第１材料膜と反応させる工程、（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記（ｆ）工程にて反応しなかった前記第１材料膜、および前記マスク層を除去する工程を有する。更に、（ｉ）前記（ｈ）工程後、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記第１絶縁膜上に、前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の金属膜を形成する工程、（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１ＭＩＳＦＥＴ用の第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２ＭＩＳＦＥＴ用の第２メタルゲート電極を形成する工程を有する。そして、前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第１材料膜に接する第１層と、前記第１層上に形成された第２層とを含む積層構造を有し、前記第１層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、前記第２層は、チタンまたはタンタルからなるものである。
【発明の効果】
【００１９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２０】
代表的な実施の形態によれば、半導体装置の性能向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。
【図３】図２のステップＳ７の詳細を示す製造プロセスフロー図である。
【図４】図２のステップＳ８の詳細を示す製造プロセスフロー図である。
【図５】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図６】図５に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図７】図６に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図８】図７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図９】図８に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１０】図９に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１１】図１０に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１２】図１１に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１３】図１２に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１４】図１３に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１５】図１４に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１６】図１５に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１７】図１６に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１８】図１７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１９】図１８に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２０】図１９に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２１】図２０に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２２】図２１に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２３】図２２に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２４】窒化金属膜と金属膜の材料を示す表（説明図）である。
【図２５】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２６】図２５に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２７】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２８】図２７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２９】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３０】図２９に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３１】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３２】図３１に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３３】図３２に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３４】図３３に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３５】図３４に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３６】図３５に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３７】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３８】図３７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２４】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態の半導体装置を図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施の形態である半導体装置、ここではＣＭＩＳＦＥＴ（Complementary Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）を有する半導体装置の要部断面図である。
【００２７】
図１に示されるように、本実施の形態の半導体装置は、半導体基板１のｎＭＩＳ形成領域（第１領域）１Ａに形成されたｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor：ＭＩＳ型電界効果トランジスタ）Ｑｎと半導体基板１のｐＭＩＳ形成領域（第２領域）１Ｂに形成されたｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐとを有している。
【００２８】
すなわち、ｐ型の単結晶シリコンなどからなる半導体基板１は、素子分離領域２によって規定されて互いに電気的に分離されたｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１Ｂを有しており、ｎＭＩＳ形成領域１Ａの半導体基板１にｐ型ウエルＰＷが形成され、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの半導体基板１にｎ型ウエルＮＷが形成されている。ｎＭＩＳ形成領域１Ａのｐ型ウエルＰＷの表面上には、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート絶縁膜として機能するＨｆ含有絶縁膜（第１高誘電率ゲート絶縁膜）４ａを介して、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート電極（第１メタルゲート電極）ＧＥ１が形成されている。また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのｎ型ウエルＮＷの表面上には、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜として機能するＨｆ含有絶縁膜（第２高誘電率ゲート絶縁膜）４ｂを介して、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート電極（第２メタルゲート電極）ＧＥ２が形成されている。
【００２９】
また、Ｈｆ含有絶縁膜４ａ及びＨｆ含有絶縁膜４ｂは、半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷおよびｎ型ウエルＮＷ）の表面（シリコン面）上に直接的に形成する（すなわち界面層３を省略する）こともできるが、Ｈｆ含有絶縁膜４ａ及びＨｆ含有絶縁膜４ｂと半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷ及びｎ型ウエルＮＷ）との界面に、薄い酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜からなる絶縁性の界面層（絶縁層、絶縁膜）３を設ければ、より好ましい。酸化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる界面層（第１絶縁膜）３を設けることで、ゲート絶縁膜と半導体基板（のシリコン面）の界面をＳｉＯ２／Ｓｉ（またはＳｉＯＮ／Ｓｉ）構造にし、トラップなどの欠陥数を減らして、駆動能力や信頼性を向上させることができる。
【００３０】
Ｈｆ含有絶縁膜４ａとＨｆ含有絶縁膜４ｂとは、それぞれ酸化シリコンよりも誘電率（比誘電率）が高い絶縁材料膜、いわゆるＨｉｇｈ−ｋ膜（高誘電率膜）である。なお、本願において、Ｈｉｇｈ−ｋ膜、高誘電率膜あるいは高誘電率ゲート絶縁膜と言うときは、酸化シリコン（ＳｉＯｘ、代表的にはＳｉＯ２）よりも誘電率（比誘電率）が高い膜を意味する。また、本願において、Ｈｆを含有するゲート絶縁膜をＨｆ系ゲート絶縁膜と称する場合もある。
【００３１】
ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート絶縁膜（高誘電率ゲート絶縁膜）として機能するＨｆ含有絶縁膜４ａは、Ｈｆ（ハフニウム）とＯ（酸素）とを主成分として含有する絶縁材料からなり、更に希土類元素（特に好ましくはＬａ（ランタン））を含有していることを特徴の一つとしている。このＨｆ含有絶縁膜４ａは、Ｈｆ（ハフニウム）とＯ（酸素）と希土類元素とを必須の構成元素として含有するが、それ以外に更にＮ（窒素）とＳｉ（シリコン、ケイ素）の一方または両方を含有することもできる。Ｈｆ含有絶縁膜４ａが希土類元素を含有するのは、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化を図るためである。なお、ＭＩＳＦＥＴの低しきい値化とは、そのＭＩＳＦＥＴのしきい値（しきい値電圧）の絶対値を小さく（低く）することに対応する。
【００３２】
なお、本願において、希土類または希土類元素とは、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までのランタノイドに、スカンジウム（Ｓｃ）およびイットリウム（Ｙ）を加えたものを言うものとする。
【００３３】
従って、Ｈｆ含有絶縁膜４ａが含有する希土類元素をＬｎと表記すると、Ｈｆ含有絶縁膜４ａとして、ＨｆＬｎＯ膜、ＨｆＬｎＯＮ膜、ＨｆＬｎＳｉＯＮ膜またはＨｆＬｎＳｉＯ膜を好適に用いることができる。また、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化を図るためにＨｆ含有絶縁膜４ａが含有する希土類元素は、Ｌａ（ランタン）が特に好ましいため、Ｈｆ含有絶縁膜４ａは、特に好ましくは、ＨｆＬａＯ膜、ＨｆＬａＯＮ膜、ＨｆＬａＳｉＯＮ膜またはＨｆＬａＳｉＯ膜である。
【００３４】
ここで、ＨｆＬｎＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）と希土類元素（Ｌｎ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＬｎＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）と希土類元素（Ｌｎ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜である。また、ＨｆＬｎＳｉＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）と希土類元素（Ｌｎ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＬｎＳｉＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）と希土類元素（Ｌｎ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜である。また、ＨｆＬａＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とランタン（Ｌａ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＬａＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とランタン（Ｌａ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜である。また、ＨｆＬａＳｉＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とランタン（Ｌａ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＬａＳｉＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とランタン（Ｌａ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜である。
【００３５】
なお、ＨｆＬａＳｉＯＮ膜（またはＨｆＬａＳｉＯＮ）と表記した場合、ＨｆＬａＳｉＯＮ膜（またはＨｆＬａＳｉＯＮ）におけるＨｆとＬａとＳｉとＯとＮの原子比は１：１：１：１：１に限定されるものではない。このことは、ＨｆＬｎＯ膜、ＨｆＬｎＯＮ膜、ＨｆＬｎＳｉＯＮ膜、ＨｆＬｎＳｉＯ膜、ＨｆＬａＯ膜、ＨｆＬａＯＮ膜、ＨｆＬａＳｉＯＮ膜、ＨｆＬａＳｉＯ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＳｉＯＮ膜、ＨｆＳｉＯ膜、ＨｆＡｌＯ膜、ＨｆＡｌＯＮ膜、ＨｆＡｌＳｉＯＮ膜、ＨｆＡｌＳｉＯ膜、ＴｉＮ膜、ＴａＮ膜、ＴｉＮＦ膜、ＴａＮＦ膜などについても同様である。
【００３６】
ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜（高誘電率ゲート絶縁膜）として機能するＨｆ含有絶縁膜４ｂは、Ｈｆ（ハフニウム）とＯ（酸素）とを主成分として含有する絶縁材料からなり、更にＡｌ（アルミニウム）を含有していることを特徴の一つとしている。このＨｆ含有絶縁膜４ｂは、Ｈｆ（ハフニウム）とＯ（酸素）とＡｌ（アルミニウム）とを必須の構成元素として含有するが、それ以外に更にＮ（窒素）とＳｉ（シリコン、ケイ素）の一方または両方を含有することもできる。Ｈｆ含有絶縁膜４ｂがＡｌ（アルミニウム）を含有するのは、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化を図るためである。従って、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂとして、ＨｆＡｌＯ膜、ＨｆＡｌＯＮ膜、ＨｆＡｌＳｉＯＮ膜またはＨｆＡｌＳｉＯ膜を好適に用いることができる。
【００３７】
ここで、ＨｆＡｌＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とアルミニウム（Ａｌ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＡｌＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とアルミニウム（Ａｌ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜である。また、ＨｆＡｌＳｉＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とアルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＡｌＳｉＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とアルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜である。
【００３８】
各ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２は、ゲート絶縁膜（ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有絶縁膜４ａ、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＨｆ含有絶縁膜４ｂ）上に形成されてゲート絶縁膜（ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有絶縁膜４ａ、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＨｆ含有絶縁膜４ｂ）に接する金属膜（金属層、メタルゲート膜）８と、この金属膜８上のシリコン膜９との積層膜（積層構造）で構成されている。ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２のうち、ゲート電極ＧＥ１はｎＭＩＳ形成領域１Ａに形成され、ゲート電極ＧＥ２はｐＭＩＳ形成領域１Ｂに形成されている。
【００３９】
ゲート電極ＧＥ１は、高誘電率ゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ａに接する金属膜８を有し、ゲート電極ＧＥ２は、高誘電率ゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ｂに接する金属膜８を有しており、各ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２は、いわゆるメタルゲート電極（金属ゲート電極）である。
【００４０】
なお、本願において、金属膜（金属層）とは、金属伝導を示す導電膜（導電層）を言い、単体の金属膜（純金属膜）や合金膜だけでなく、金属伝導を示す金属化合物膜（窒化金属膜や炭化金属膜など）も含むものとする。このため、金属膜８は、金属伝導を示す導電膜であり、金属級に抵抗率が低い。金属膜８として特に好ましいのは、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化タンタル（ＴａＮ）膜、窒化タングステン（ＷＮ）膜、炭化チタン（ＴｉＣ）膜、炭化タンタル（ＴａＣ）膜、炭化タングステン（ＷＣ）膜または窒化炭化タンタル（ＴａＣＮ）膜である。
【００４１】
ｎＭＩＳ形成領域１Ａのｐ型ウエルＰＷには、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのＬＤＤ（Lightly doped Drain）構造のソース・ドレイン領域として、ｎ−型半導体領域（エクステンション領域、ＬＤＤ領域）ＥＸ１とそれよりも高不純物濃度のｎ＋型半導体領域（ソース・ドレイン領域）ＳＤ１とが形成されている。また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのｎ型ウエルＮＷには、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのＬＤＤ構造のソース・ドレイン領域として、ｐ−型半導体領域（エクステンション領域、ＬＤＤ領域）ＥＸ２とそれよりも高不純物濃度のｐ＋型半導体領域（ソース・ドレイン領域）ＳＤ２とが形成されている。ｎ＋型半導体領域ＳＤ１は、ｎ−型半導体領域ＥＸ１よりも不純物濃度が高くかつ接合深さが深く、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２は、ｐ−型半導体領域ＥＸ２よりも不純物濃度が高くかつ接合深さが深い。
【００４２】
ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２の側壁上には、絶縁体（絶縁膜）からなるサイドウォール（サイドウォールスペーサ、側壁スペーサ、側壁絶縁膜）ＳＷが形成されている。ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおいて、ｎ−型半導体領域ＥＸ１はゲート電極ＧＥ１に整合して形成され、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１はゲート電極ＧＥ１の側壁上に設けられたサイドウォールＳＷに整合して形成されている。また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおいて、ｐ−型半導体領域ＥＸ２はゲート電極ＧＥ２に整合して形成され、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２はゲート電極ＧＥ２の側壁上に設けられたサイドウォールＳＷに整合して形成されている。すなわち、ｎ−型半導体領域ＥＸ１は、ゲート電極ＧＥ１の側壁上に形成されたサイドウォールＳＷの下に位置して、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのチャネル領域とｎ＋型半導体領域ＳＤ１との間に介在し、ｐ−型半導体領域ＥＸ２は、ゲート電極ＧＥ２の側壁上に形成されたサイドウォールＳＷの下に位置して、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのチャネル領域とｐ＋型半導体領域ＳＤ２との間に介在している。ｎ＋型半導体領域ＳＤ１、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２およびシリコン膜９の表面上には、サリサイド（Salicide：Self Aligned Silicide）技術を用いて、コバルトシリサイド層またはニッケルシリサイド層などの金属シリサイド層（図示せず）を形成することもできる。
【００４３】
更に、後述の絶縁膜（層間絶縁膜）１１、コンタクトホールＣＴ、プラグＰＧ、ストッパ絶縁膜１２、絶縁膜１３および配線Ｍ１（後述の図２２および図２３参照）や、更に上層の多層配線構造が形成されているが、ここでは図示およびその説明は省略する。
【００４４】
次に、本実施の形態の半導体装置の製造工程を図面を参照して説明する。
【００４５】
図２は、本実施の形態の半導体装置、ここではＣＭＩＳＦＥＴを有する半導体装置の製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図３は、図２のステップＳ７（マスク層６形成工程）の詳細を示す製造プロセスフロー図である。図４は、図２のステップＳ８（ｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６およびＡｌ含有膜５の除去工程）の詳細を示す製造プロセスフロー図である。図５〜図２３は、本実施の形態の半導体装置、ここではＣＭＩＳＦＥＴを有する半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【００４６】
まず、図５に示されるように、例えば１〜１０Ωｃｍ程度の比抵抗を有するｐ型の単結晶シリコンなどからなる半導体基板（半導体ウエハ）１を準備（用意）する（図２のステップＳ１）。本実施の形態の半導体装置が形成される半導体基板１は、ｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴが形成される領域であるｎＭＩＳ形成領域１Ａと、ｐチャネル型のＭＩＳＦＥＴが形成される領域であるｐＭＩＳ形成領域１Ｂとを有している。それから、半導体基板１の主面に素子分離領域２を形成する（図２のステップＳ２）。素子分離領域２は酸化シリコンなどの絶縁体からなり、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法により形成される。例えば、半導体基板１に形成された溝（素子分離溝）に埋め込まれた絶縁膜により、素子分離領域２を形成することができる。
【００４７】
次に、図６に示されるように、半導体基板１のｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴを形成する領域（ｎＭＩＳ形成領域１Ａ）にｐ型ウエルＰＷを形成し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴを形成する領域（ｐＭＩＳ形成領域１Ｂ）にｎ型ウエルＮＷを形成する（図２のステップＳ３）。このステップＳ３において、ｐ型ウエルＰＷは、例えばホウ素（Ｂ）などのｐ型の不純物をイオン注入することなどによって形成され、ｎ型ウエルＮＷは、例えばリン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などのｎ型の不純物をイオン注入することなどにより形成される。また、ｐ型ウエルＰＷおよびｎ型ウエルＮＷの形成前または形成後に、半導体基板１の上層部に対して、後で形成されるＭＩＳＦＥＴのしきい値調整用のイオン注入（いわゆるチャネルドープイオン注入）を必要に応じて行なうこともできる。
【００４８】
次に、例えばフッ酸（ＨＦ）水溶液を用いたウェットエッチングなどにより半導体基板１の表面の自然酸化膜を除去することによって、半導体基板１の表面を清浄化（洗浄）する。これにより、半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷおよびｎ型ウエルＮＷ）の表面（シリコン面）が露出される。
【００４９】
次に、半導体基板１の表面（すなわちｐ型ウエルＰＷおよびｎ型ウエルＮＷの表面）上に、酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜からなる界面層（絶縁層、第１絶縁膜）３を形成する（図２のステップＳ４）。
【００５０】
このステップＳ４を省略して界面層３を形成することなく、半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷおよびｎ型ウエルＮＷ）の表面（シリコン面）上に直接的に後述のＨｆ含有膜４を形成することもできるが、ステップＳ４で界面層３を形成してから、この界面層３上に後述のＨｆ含有膜４を形成すれば、トラップなどの欠陥数を減らして、駆動能力や信頼性を向上させることができるため、より好ましい。界面層３を形成する場合、界面層３の膜厚は薄く、好ましくは０．３〜１ｎｍ、例えば０．６ｎｍ程度とすることができる。ステップＳ４において、界面層３は、例えば熱酸化法などを用いて形成することができる。
【００５１】
次に、図７に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわち界面層３上に、Ｈｆ含有膜（Ｈｆ含有層）４を形成する（図２のステップＳ５）。ステップＳ５において、Ｈｆ含有膜４は、半導体基板１の主面全面に形成されるため、ｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１Ｂの両方に形成される。このＨｆ含有膜４は、上記ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの高誘電率ゲート絶縁膜（すなわち上記Ｈｆ含有絶縁膜４ａ，４ｂ）形成用のベースとなる絶縁膜である。
【００５２】
Ｈｆ含有膜４は、ハフニウム（Ｈｆ）を含有する絶縁膜（第１絶縁膜）であり、より特定的には、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）を含有する絶縁材料からなる。Ｈｆ含有膜４は、好ましくは、ＨｆＯ膜（酸化ハフニウム膜、代表的なのはＨｆＯ２膜）、ＨｆＯＮ膜（酸窒化ハフニウム膜）、ＨｆＳｉＯＮ膜（ハフニウムシリコンオキシナイトライド膜）またはＨｆＳｉＯ膜（ハフニウムシリケート膜）とすることができる。このうち、ＨｆＯＮ膜をＨｆ含有膜４として用いれば、耐熱性向上やリーク電流の更なる低減を図ることができる。従って、Ｈｆ含有膜４は、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）を主成分として含有する絶縁膜とみなすことができる。Ｈｆ含有膜４の膜厚（形成膜厚）は、例えば０．５〜２ｎｍ程度とすることができる。Ｈｆ含有膜４は、希土類元素（特にＬａ）とＡｌを含有しないことが好ましく、これは、後で、（後述の希土類含有膜７から）ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４に選択的に希土類元素を導入し、（後述のＡｌ含有膜５から）ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４に選択的にＡｌ（アルミニウム）を導入するためである。
【００５３】
ステップＳ５のＨｆ含有膜４形成工程は、例えば次のようにして形成することができる。
【００５４】
Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯＮ膜の場合には、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積）法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的気相成長）法を用いてまずＨｆＳｉＯ膜を堆積する。それから、このＨｆＳｉＯ膜をプラズマ窒化処理のような窒化処理によって窒化する（すなわちＨｆＳｉＯ膜を窒化してＨｆＳｉＯＮ膜にする）ことによって、ＨｆＳｉＯＮ膜を形成することができる。この窒化処理の後に、不活性または酸化雰囲気中で熱処理する場合もある。
【００５５】
Ｈｆ含有膜４がＨｆＯＮ膜の場合には、ＡＬＤ法またはＣＶＤ法を用いてまずＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）を堆積してから、このＨｆＯ膜をプラズマ窒化処理のような窒化処理によって窒化する（すなわちＨｆＯ膜をＨｆＯＮ膜にする）ことによって、ＨｆＯＮ膜を形成することができる。この窒化処理の後に、不活性または酸化雰囲気中で熱処理する場合もある。
【００５６】
Ｈｆ含有膜４がＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）の場合には、ＡＬＤ法またはＣＶＤ法を用いてＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）を堆積すればよく、窒化処理を行う必要はない。その後、不活性または酸化雰囲気中で熱処理する場合もある。
【００５７】
Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯ膜の場合には、ＡＬＤ法またはＣＶＤ法を用いてＨｆＳｉＯ膜を堆積すればよく、窒化処理を行う必要はない。その後、不活性または酸化雰囲気中で熱処理する場合もある。
【００５８】
上記ステップＳ５でＨｆ含有膜４を形成した後、図８に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちＨｆ含有膜４上に、Ｈｆ含有膜４に接するように、Ａｌ含有膜（Ａｌ含有層、第１材料膜）５を形成する（図２のステップＳ６）。このステップＳ６において、Ａｌ含有膜５は、半導体基板１の主面全面に形成されるため、ｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４上に形成される。
【００５９】
Ａｌ含有膜５は、Ａｌ（アルミニウム）を含有する材料膜（第１材料膜）であり、Ａｌ（アルミニウム）を主成分として含有している。Ａｌ含有膜５としては、酸化アルミニウム膜（ＡｌＯ膜、代表的にはＡｌ２Ｏ３膜）が最も好ましいが、それ以外にも、酸窒化アルミニウム膜（アルミニウム酸窒化物膜、ＡｌＯＮ膜）またはアルミニウム膜（Ａｌ膜）などを用いることもできる。Ａｌ含有膜５は、スパッタリング法またはＡＬＤ法などによって形成することができ、その膜厚（形成膜厚）は、例えば０．３〜１ｎｍ程度とすることができる。Ａｌ含有膜５を形成するのは、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化を図るために、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有絶縁膜４にＡｌ（アルミニウム）を導入して、Ａｌを含有する上記Ｈｆ含有絶縁膜４ｂを形成するためである。
【００６０】
次に、図９に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、マスク層６を形成する（図２のステップＳ７）。マスク層６は、第１層である窒化金属膜（窒化金属層）６ａと第１層（窒化金属膜６ａ）上に形成された第２層である金属膜（金属層）６ｂとの積層膜により形成されており、窒化金属膜６ａが下層側に形成され、金属膜６ｂは上層側（すなわち窒化金属膜６ａ上）に形成されている。窒化金属膜６ａは、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなるが、窒化金属膜６ａとしてより好ましいのは窒化チタン（ＴｉＮ）膜である。金属膜６ｂは、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなるが、金属膜６ｂとしてより好ましいのはチタン（Ｔｉ）膜である。マスク層６は、後で形成する希土類含有膜７がｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４やＡｌ含有膜５と反応するのを防止するために設けるものである。
【００６１】
ステップＳ７では、具体的には、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に窒化金属膜６ａを形成（図３のステップＳ７ａ）してから、窒化金属膜６ａ上に金属膜６ｂを形成する（図３のステップＳ７ｂ）ことで、窒化金属膜６ａと窒化金属膜６ａ上の金属膜６ｂとの積層膜からなるマスク層６が形成される。窒化金属膜６ａおよび金属膜６ｂは、例えばスパッタリング法などを用いて形成することができる。ステップＳ７ａの窒化金属膜６ａの形成（成膜）工程の後でステップＳ７ｂの金属膜６ｂの形成（成膜）工程が行われるが、ステップＳ７ａの窒化金属膜６ａの成膜工程とステップＳ７ｂの金属膜６ｂの成膜工程とは、半導体基板１を大気中にさらすことなくｉｎ−ｓｉｔｕで連続的に行うことが好ましい。ステップＳ７において、マスク層６は、半導体基板１の主面全面に形成されるため、ｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＡｌ含有膜５上に形成される。
【００６２】
次に、ｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６およびＡｌ含有膜５をエッチング（好ましくはウェットエッチング、あるいはドライエッチングとウェットエッチングとの併用）によって選択的に除去し、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６およびＡｌ含有膜５を残す（図２のステップＳ８）。ステップＳ８が行われた後の状態が、後述の図１４に対応し、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ｈｆ含有膜４が露出され、一方ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、Ｈｆ含有膜４上にＡｌ含有膜５およびその上のマスク層６が形成された状態が維持される。
【００６３】
このステップＳ８の好適な例について、図４および図１０〜図１４を参照して説明する。ステップＳ８は、図４のステップＳ８ａ,Ｓ８ｂ，Ｓ８ｃ，Ｓ８ｄ，Ｓ８ｅ，Ｓ８ｆで構成されており、以下に具体的に説明する。
【００６４】
まず、図１０に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちマスク層６上に、ハードマスク用の絶縁膜ＨＭを形成する（図４のステップＳ８ａ）。絶縁膜ＨＭは、好ましくは窒化シリコン膜により形成される。それから、フォトリソグラフィ技術を用いて、絶縁膜ＨＭ上にフォトレジストパターンＰＲを形成する（図４のステップＳ８ｂ）。フォトレジストパターンＰＲは、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂに形成されるが、ｎＭＩＳ形成領域１Ａには形成されない。すなわち、ステップＳ８ｂにおいて、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの絶縁膜ＨＭを覆い、かつｎＭＩＳ形成領域１Ａの絶縁膜ＨＭを露出するフォトレジストパターンＰＲが形成される。
【００６５】
次に、図１１に示されるように、フォトレジストパターンＰＲをエッチングマスクとして用いて、ｎＭＩＳ形成領域１Ａの絶縁膜ＨＭをエッチングして除去する（図４のステップＳ８ｃ）。このステップＳ８ｃにおいて、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの絶縁膜ＨＭは、フォトレジストパターンＰＲで覆われていたため、除去されずに残存する。次に、図１２に示されるように、フォトレジストパターンＰＲをアッシングなどにより除去する（図４のステップＳ８ｄ）。
【００６６】
次に、図１３に示されるように、絶縁膜ＨＭをエッチングマスク（ハードマスク）として用いて、ｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６をエッチングして除去する（図４のステップＳ８ｅ）。このステップＳ８ｅにおいて、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６は、絶縁膜ＨＭで覆われていたため、除去されずに残存する。ステップＳ８ｅのマスク層６のエッチング（ウェットエッチング）には、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）などを好適に用いることができる。窒化チタン（ＴｉＮ）やチタン（Ｔｉ）は過酸化水素水に対して溶解する特性を有している。酸化アルミニウム（ＡｌＯ、代表的にはＡｌ２Ｏ３）は、過酸化水素水に対して溶解しないか、小さいレートで溶解する。
【００６７】
次に、図１４に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＡｌ含有膜５と、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂに残存している絶縁膜ＨＭとを、エッチングにより除去する（図４のステップＳ８ｆ）。このステップＳ８ｆのエッチング（ウェットエッチング）には、希フッ酸（ＤＨＦ）などを好適に用いることができる。上記ステップＳ５でＨｆ含有膜４を形成（成膜）した後に、熱処理（例えば窒素雰囲気中での８００℃程度の熱処理）でＨｆ含有膜４を結晶化させておけば、Ｈｆ含有膜４が希フッ酸（ＤＨＦ）でエッチングされるのを抑制することができる。
【００６８】
このようなステップＳ８ａ,Ｓ８ｂ，Ｓ８ｃ，Ｓ８ｄ，Ｓ８ｅ，Ｓ８ｆにより、ステップＳ８を行うことができ、これにより、図１４に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ｈｆ含有膜４が露出され、一方ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、Ｈｆ含有膜４上にＡｌ含有膜５およびその上のマスク層６が形成された状態が維持される。
【００６９】
ステップＳ８の後、図１５に示されるように、半導体基板１の主面上に希土類含有膜（希土類含有層、第２材料膜）７を形成する（図２のステップＳ９）。
【００７０】
上記ステップＳ８のエッチング工程でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６およびＡｌ含有膜５を除去しかつｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６およびＡｌ含有膜５を残していたので、ステップＳ９では、希土類含有膜７は、ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有膜４上に形成され、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂではマスク層６上に形成される。このため、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは希土類含有膜７とＨｆ含有膜４とが接触しているが、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７とＡｌ含有膜５（およびＨｆ含有膜４）とは、間にマスク層６が介在するため互いに接触していない状態となる。ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの希土類含有膜７は、マスク層６の上面に接するが、本実施の形態（および以下の実施の形態２）では、マスク層６の最上層は金属膜６ｂであるため、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７はマスク層６の金属膜６ｂと接した状態となる。
【００７１】
希土類含有膜７は、希土類元素を含有する材料膜（第２材料膜）であり、希土類元素を主成分として含有し、特に好ましくはＬａ（ランタン）を含有している。安定性の観点から、希土類含有膜７は、好ましくは酸化希土類膜（希土類酸化物層）であり、特に好ましくは酸化ランタン膜（酸化ランタンとして代表的なのはＬａ２Ｏ３）である。希土類含有膜７は、Ｈｆ（ハフニウム）を含有していない。希土類含有膜７は、スパッタリング法またはＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積）法などによって形成することができ、その膜厚（形成膜厚）は、好ましくは０．２〜１ｎｍの範囲内、例えば０．４ｎｍ程度とすることができる。希土類含有膜７を形成するのは、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化を図るために、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有絶縁膜４に希土類元素（特に好ましくはＬａ）を導入して、希土類元素（特に好ましくはＬａ）を含有する上記Ｈｆ含有絶縁膜４ａを形成するためである。
【００７２】
次に、半導体基板１に対して熱処理を施す（図２のステップＳ１０）。ステップＳ１０の熱処理工程は、熱処理温度を好ましくは６００〜１０００℃の範囲内とし、不活性ガス雰囲気中（窒素ガス雰囲気中でもよい）で行うことができる。
【００７３】
このステップＳ１０の熱処理により、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおいて、Ｈｆ含有膜４と希土類含有膜７とを反応させ、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおいて、Ｈｆ含有膜４とＡｌ含有膜５とを反応させる。すなわち、ステップＳ１０の熱処理により、希土類含有膜７を構成する希土類元素を、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４に導入（拡散）し、Ａｌ含有膜５を構成するＡｌを、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４に導入（拡散）する。
【００７４】
このステップＳ１０の熱処理により、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ｈｆ含有膜４と希土類含有膜７とが反応（混合、ミキシング、相互拡散）して、図１６に示されるように、Ｈｆ含有膜４と希土類含有膜７との反応層（混合層、ミキシング層）であるＨｆ含有絶縁膜４ａが形成される。すなわち、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、希土類含有膜７の希土類元素がＨｆ含有膜４に導入されて、Ｈｆ含有膜４が、Ｈｆ含有絶縁膜４ａとなる。
【００７５】
また、ステップＳ１０の熱処理により、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、Ｈｆ含有膜４とＡｌ含有膜５とが反応（混合、ミキシング、相互拡散）して、図１６に示されるように、Ｈｆ含有膜４とＡｌ含有膜５との反応層（混合層、ミキシング層）であるＨｆ含有絶縁膜４ｂが形成される。すなわち、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、Ａｌ含有膜５のＡｌがＨｆ含有膜４に導入されて、Ｈｆ含有膜４が、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂとなる。
【００７６】
ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７はマスク層６上に形成されているため、このｐＭＩＳ形成領域１Ｂの希土類含有膜７は、マスク層６とほとんど反応せずに残存する。また、ステップＳ５でＨｆ含有膜４を形成する前に、ステップＳ４で界面層３を形成した場合には、ステップＳ１０の熱処理時には、Ｈｆ含有膜４と下部の界面層３との反応を抑制して、界面層３としての酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を残存させることが好ましい。すなわち、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおいて、Ｈｆ含有絶縁膜４ａと半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷ）との間に界面層３としての酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を残存させ、またｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおいて、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂと半導体基板１（ｎ型ウエルＮＷ）との間に界面層３としての酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を残存させることが好ましい。これにより、駆動力や信頼性の劣化を抑制した良好なデバイスを作製することができる。
【００７７】
Ｈｆ含有膜４は、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）とを主成分として含有し、Ａｌ含有膜５は、Ａｌ（アルミニウム）を主成分として含有しているため、ｐＭＩＳ形成領域１ＢにおいてＨｆ含有膜４とＡｌ含有膜５とが反応して形成されたＨｆ含有絶縁膜４ｂは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）とアルミニウム（Ａｌ）とを主成分として含有する絶縁膜である。また、Ｈｆ含有膜４が、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）だけでなく更に窒素（Ｎ）も含有していた場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）とアルミニウム（Ａｌ）だけでなく更に窒素（Ｎ）も含有したものとなる。また、Ｈｆ含有膜４が、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）だけでなく更にＳｉ（シリコン、ケイ素）も含有していた場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）とアルミニウム（Ａｌ）だけでなく更にＳｉ（シリコン、ケイ素）も含有したものとなる。
【００７８】
このため、Ａｌ含有膜５が酸化アルミニウム膜またはアルミニウム膜の場合には、Ｈｆ含有膜４の種類によって、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂは以下のような組成の膜となる。すなわち、Ｈｆ含有膜４がＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＯ膜となり、また、Ｈｆ含有膜４がＨｆＯＮ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＯＮ膜となり、また、Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＳｉＯ膜となり、また、Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯＮ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＳｉＯＮ膜となる。Ａｌ含有膜５が酸窒化アルミニウム膜の場合には、Ｈｆ含有膜４の種類によって、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂは以下のような組成の膜となる。すなわち、Ｈｆ含有膜４がＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）またはＨｆＯＮ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＯＮ膜となり、また、Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯ膜またはＨｆＳｉＯＮ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＳｉＯＮ膜となる。
【００７９】
Ｈｆ含有膜４は、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）とを主成分として含有し、希土類含有膜７は、希土類元素（Ｌｎ）を主成分として含有しているため、ｎＭＩＳ形成領域１ＡにおいてＨｆ含有膜４と希土類含有膜７とが反応して形成されたＨｆ含有絶縁膜４ａは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）と希土類元素（Ｌｎ）とを主成分として含有する絶縁膜である。Ｈｆ含有絶縁膜４ａが含有する希土類元素Ｌｎは、希土類含有膜７が含有していた希土類元素Ｌｎと同じである。また、Ｈｆ含有膜４が、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）だけでなく更に窒素（Ｎ）も含有していた場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ａは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）と希土類元素（Ｌｎ）だけでなく更に窒素（Ｎ）も含有したものとなる。また、Ｈｆ含有膜４が、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）だけでなく更にＳｉ（シリコン、ケイ素）も含有していた場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ａは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）と希土類元素（Ｌｎ）だけでなく更にＳｉ（シリコン、ケイ素）も含有したものとなる。
【００８０】
また、希土類含有膜７は、上述のように好ましくは酸化希土類膜である。この場合、希土類含有膜７は、希土類元素（Ｌｎ）以外に酸素（Ｏ）も含有しているが、Ｈｆ含有膜４も酸素（Ｏ）を含有しているため、希土類含有膜７が酸素（Ｏ）を含有しているかどうかにかかわらず、Ｈｆ含有絶縁膜４ａは、酸素（Ｏ）を含有したものとなる。すなわち、希土類含有膜７は、希土類元素（Ｌｎ）に加えて更に酸素（Ｏ）も含有することが好ましいが、希土類含有膜７が酸素（Ｏ）を含有する場合と酸素（Ｏ）を含有しない場合のいずれであっても、Ｈｆ含有絶縁膜４ａは、酸素（Ｏ）を含有したものとなる。
【００８１】
従って、Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯＮ膜の場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ａはＨｆＬｎＳｉＯＮ膜となり、Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯ膜の場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ａはＨｆＬｎＳｉＯ膜となり、Ｈｆ含有膜４がＨｆＯＮ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ａはＨｆＬｎＯＮ膜となり、Ｈｆ含有膜４がＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ａはＨｆＬｎＯ膜となる。
【００８２】
ステップＳ１０の熱処理工程を行った後、図１７に示されるように、ステップＳ１０の熱処理工程で反応しなかった希土類含有膜７（未反応の希土類含有膜７、特にマスク層６上に残存する希土類含有膜７）を、エッチング（好ましくはウェットエッチング）によって除去し、それから、マスク層６をエッチング（好ましくはウェットエッチング）によって除去する（図２のステップＳ１１）。Ａｌ含有膜５の未反応部分（ステップＳ１０の熱処理で反応しなかった部分）があれば、ステップＳ１１でマスク層６を除去する際に、一緒に除去され得る。これにより、ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有絶縁膜４ａが露出し、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＨｆ含有絶縁膜４ｂが露出した状態となる。ステップＳ１１のエッチング（ウェットエッチング）には、ＳＰＭ（Sulfuric acid-Hydrogen Peroxide Mixture）液などを好適に用いることができる。
【００８３】
次に、図１８に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１Ｂを含む半導体基板１の主面上に、すなわちｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有絶縁膜４ａおよびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有絶縁膜４ｂ上に、メタルゲート（金属ゲート電極）用の金属膜（金属層、メタルゲート膜）８を形成する（図２のステップＳ１２）。
【００８４】
金属膜８は、好ましくは、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化タンタル（ＴａＮ）膜、窒化タングステン（ＷＮ）膜、炭化チタン（ＴｉＣ）膜、炭化タンタル（ＴａＣ）膜、炭化タングステン（ＷＣ）膜または窒化炭化タンタル（ＴａＣＮ）膜である。金属膜８は、例えばスパッタリング法などにより形成することができる。金属膜８の膜厚（形成膜厚）は、例えば５〜２０ｎｍ程度とすることができる。
【００８５】
次に、半導体基板１の主面上に、すなわち金属膜８上に、シリコン膜９を形成する（図２のステップＳ１３）。シリコン膜９は、多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜とすることができるが、成膜時には非晶質シリコン膜であった場合でも、成膜後の熱処理（例えば後述のステップＳ１８の活性化アニール処理）で多結晶シリコン膜となる。シリコン膜９の膜厚は、例えば３０〜８０ｎｍ程度とすることができる。また、他の形態として、シリコン膜９として、Ｇｅ（ゲルマニウム）を含むシリコン膜（シリコンゲルマニウム膜）を用いることもできる。
【００８６】
ステップＳ１２で形成する金属膜８の厚みを厚くすることでステップＳ１３のシリコン膜９の形成工程を省略する（すなわちゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２をシリコン膜９無しの金属膜８で形成する）ことも可能であるが、ステップＳ１３で金属膜８上にシリコン膜９を形成する（すなわちゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２を金属膜８とその上のシリコン膜９との積層膜で形成する）方が、より好ましい。その理由は、金属膜８の厚みが厚すぎると、金属膜８が剥離しやすくなる問題や、あるいは金属膜８をパターニングする際のオーバーエッチングによる基板ダメージの問題が生じる可能性があるが、金属膜８とシリコン膜９との積層膜でゲート電極を形成することで、金属膜８のみでゲート電極を形成する場合に比べて金属膜８の厚みを薄くすることができるため、上記問題を改善できるからである。また、金属膜８上にシリコン膜９を形成した場合、これまでのポリシリコンゲート電極（ポリシリコンからなるゲート電極）の加工方法やプロセスを踏襲できるため、微細加工性、製造コストおよび歩留まりの点でも優位である。
【００８７】
次に、シリコン膜９および金属膜８の積層膜をパターニングすることにより、図１９に示されるように、金属膜８および金属膜８上のシリコン膜９からなるゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２を形成する（図２のステップＳ１４）。ステップＳ１４のパターニング工程（ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２形成工程）は、例えば、フォトリソグラフィ法を用いてシリコン膜９上にフォトレジストパターン（図示せず）を形成してから、このフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、シリコン膜９および金属膜８の積層膜をエッチング（好ましくはドライエッチング）してパターニングすることにより、行うことができる。その後、このフォトレジストパターンは除去される。
【００８８】
ゲート電極ＧＥ１は、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおいて、Ｈｆ含有絶縁膜４ａ上に形成され、ゲート電極ＧＥ２は、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおいて、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ上に形成される。すなわち、金属膜８および金属膜８上のシリコン膜９からなるゲート電極ＧＥ１が、ｎＭＩＳ形成領域１Ａのｐ型ウエルＰＷの表面上に、ゲート絶縁膜としてのＨｆ含有絶縁膜４ａを介して形成され、金属膜８および金属膜８上のシリコン膜９からなるゲート電極ＧＥ２が、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのｎ型ウエルＮＷの表面上に、ゲート絶縁膜としてのＨｆ含有絶縁膜４ｂを介して形成される。Ｈｆ含有絶縁膜４ａとＨｆ含有絶縁膜４ｂとは、いずれも酸化シリコンよりも誘電率（比誘電率）が高く、高誘電率ゲート絶縁膜として機能する。
【００８９】
ステップＳ１４でシリコン膜９および金属膜８をパターニングするドライエッチング工程の後に、ゲート電極ＧＥ１で覆われない部分のＨｆ含有絶縁膜４ａとゲート電極ＧＥ２で覆われない部分のＨｆ含有絶縁膜４ｂとを除去するためのウェットエッチング行うことが、より好ましい。ゲート電極ＧＥ１の下部に位置するＨｆ含有絶縁膜４ａとゲート電極ＧＥ２の下部に位置するＨｆ含有絶縁膜４ｂとは、ステップＳ１４のドライエッチングおよびその後のウェットエッチングで除去されずに残存して、高誘電率ゲート絶縁膜となる。一方、ゲート電極ＧＥ１で覆われない部分のＨｆ含有絶縁膜４ａとゲート電極ＧＥ２で覆われない部分のＨｆ含有絶縁膜４ｂとは、ステップＳ１４でシリコン膜９および金属膜８をパターニングする際のドライエッチングや、その後のウェットエッチングで除去される。
【００９０】
次に、図２０に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおけるｐ型ウエルＰＷのゲート電極ＧＥ１の両側の領域にリン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などのｎ型不純物をイオン注入することによりｎ−型半導体領域ＥＸ１を形成し、また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおけるｎ型ウエルＮＷのゲート電極ＧＥ２の両側の領域にホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物をイオン注入することによりｐ−型半導体領域ＥＸ２を形成する（図２のステップＳ１５）。ｎ−型半導体領域ＥＸ１形成用のイオン注入時には、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂはイオン注入阻止マスクとしてのフォトレジスト膜（図示せず）で覆っておき、ｎＭＩＳ形成領域１Ａの半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷ）にゲート電極ＧＥ１をマスクとしてイオン注入する。また、ｐ−型半導体領域ＥＸ２形成用のイオン注入時には、ｎＭＩＳ形成領域１Ａはイオン注入阻止マスクとしての他のフォトレジスト膜（図示せず）で覆っておき、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの半導体基板１（ｎ型ウエルＮＷ）にゲート電極ＧＥ２をマスクとしてイオン注入する。ｎ−型半導体領域ＥＸ１を先に形成しても、あるいはｐ−型半導体領域ＥＸ２を先に形成してもよい。
【００９１】
次に、図２１に示されるように、ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２の側壁上に、絶縁体（絶縁膜）からなるサイドウォール（サイドウォールスペーサ、側壁スペーサ、側壁絶縁膜）ＳＷを形成する（図２のステップＳ１６）。例えば、半導体基板１上にゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２を覆うように酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを下から順に形成してから、この酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜を異方性エッチング（エッチバック）することによって、ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２の側壁上に残存する酸化シリコン膜および窒化シリコン膜からなるサイドウォールＳＷを形成することができる。なお、図面の簡略化のために、図２１では、サイドウォールＳＷを構成する酸化シリコン膜および窒化シリコン膜を一体化して示してある。
【００９２】
次に、ｎＭＩＳ形成領域１Ａのｐ型ウエルＰＷにｎ＋型半導体領域ＳＤ１をイオン注入により形成し、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのｎ型ウエルＮＷにｐ＋型半導体領域ＳＤ２を他のイオン注入により形成する（図２のステップＳ１７）。
【００９３】
ｎ＋型半導体領域ＳＤ１は、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおけるｐ型ウエルＰＷのゲート電極ＧＥ１およびサイドウォールＳＷの両側の領域に、リン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などのｎ型の不純物をイオン注入することにより、形成することができる。ｎ＋型半導体領域ＳＤ１は、ｎ−型半導体領域ＥＸ１よりも不純物濃度が高くかつ接合深さが深い。このｎ＋型半導体領域ＳＤ１形成用のイオン注入時には、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂはイオン注入阻止マスクとしてのフォトレジスト膜（図示せず）で覆っておき、ｎＭＩＳ形成領域１Ａの半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷ）に、ゲート電極ＧＥ１およびその側壁上のサイドウォールＳＷをマスクとしてイオン注入する。このため、ｎ−型半導体領域ＥＸ１は、ゲート電極ＧＥ１に整合して形成され、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１はサイドウォールＳＷに整合して形成される。
【００９４】
ｐ＋型半導体領域ＳＤ２は、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおけるｎ型ウエルＮＷのゲート電極ＧＥ２およびサイドウォールＳＷの両側の領域にホウ素（Ｂ）などのｐ型の不純物をイオン注入することにより、形成することができる。ｐ＋型半導体領域ＳＤ２は、ｐ−型半導体領域ＥＸ２よりも不純物濃度が高くかつ接合深さが深い。このｐ＋型半導体領域ＳＤ２形成用のイオン注入時には、ｎＭＩＳ形成領域１Ａはイオン注入阻止マスクとしての他のフォトレジスト膜（図示せず）で覆っておき、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの半導体基板１（ｎ型ウエルＮＷ）に、ゲート電極ＧＥ２およびその側壁上のサイドウォールＳＷをマスクとしてイオン注入する。このため、ｐ−型半導体領域ＥＸ２は、ゲート電極ＧＥ２に整合して形成され、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２はサイドウォールＳＷに整合して形成される。ｎ＋型半導体領域ＳＤ１を先に形成しても、あるいはｐ＋型半導体領域ＳＤ２を先に形成してもよい。
【００９５】
ｎＭＩＳ形成領域１Ａのゲート電極ＧＥ１を構成するシリコン膜９は、ｎ−型半導体領域ＥＸ１形成用のイオン注入工程やｎ＋型半導体領域ＳＤ１形成用のイオン注入工程でｎ型の不純物が導入されて、ｎ型のシリコン膜となる。また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのゲート電極ＧＥ２を構成するシリコン膜９は、ｐ−型半導体領域ＥＸ２形成用のイオン注入やｐ＋型半導体領域ＳＤ２形成用のイオン注入工程でｐ型の不純物が導入されて、ｐ型のシリコン膜となる。
【００９６】
なお、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１はｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのソース・ドレイン領域として機能し、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２はｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのソース・ドレイン領域として機能するので、ステップＳ１７は、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのソース・ドレイン領域形成用のイオン注入と、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのソース・ドレイン領域形成用のイオン注入とを行なう工程とみなすことができる。
【００９７】
ステップＳ１７でｎ+型半導体領域ＳＤ１形成用のイオン注入とｐ＋型半導体領域ＳＤ２形成用のイオン注入とを行った後、導入した不純物の活性化のための熱処理（アニール処理、活性化アニール）を行う（図２のステップＳ１８）。ステップＳ１５，Ｓ１７のイオン注入でｎ−型半導体領域ＥＸ１、ｐ−型半導体領域ＥＸ２、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２およびシリコン膜９などに導入された不純物を、ステップＳ１８の熱処理により活性化することができる。ステップＳ１８の熱処理は、例えば、９００℃〜１１００℃の熱処理温度で、不活性ガス雰囲気中、より好ましくは窒素雰囲気中で行うことができる。
【００９８】
このようにして、図２１に示されるような構造が得られ、ｎＭＩＳ形成領域１Ａに、電界効果トランジスタとしてｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎが形成され、また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂに、電界効果トランジスタとしてｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐが形成される。
【００９９】
ゲート電極ＧＥ１がｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート電極（メタルゲート電極）として機能し、ゲート電極ＧＥ１の下のＨｆ含有絶縁膜４ａ（およびその下の界面層３）が、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート絶縁膜として機能する。そして、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのソースまたはドレインとして機能するｎ型の半導体領域（不純物拡散層）が、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１およびｎ−型半導体領域ＥＸ１により形成される。また、ゲート電極ＧＥ２がｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート電極（メタルゲート電極）として機能し、ゲート電極ＧＥ２の下のＨｆ含有絶縁膜４ｂ（およびその下の界面層３）が、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜として機能する。そして、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのソースまたはドレインとして機能するｐ型の半導体領域（不純物拡散層）が、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２およびｐ−型半導体領域ＥＸ２により形成される。また、サリサイド（Salicide：Self Aligned Silicide）プロセスにより、ソース・ドレインを構成するｎ＋型半導体領域ＳＤ１およびｐ＋型半導体領域ＳＤ２の上部や、ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２を構成するシリコン膜９の上部に、コバルトシリサイドまたはニッケルシリサイドなどからなる金属シリサイド層（図示せず）を形成することもできる。
【０１００】
次に、図２２に示されるように、半導体基板１の主面上に、ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２およびサイドウォールＳＷを覆うように、絶縁膜（層間絶縁膜）１１を形成する。絶縁膜１１は、例えば、酸化シリコン膜の単体膜や、あるいは薄い窒化シリコン膜とその上の厚い酸化シリコン膜との積層膜などからなる。絶縁膜１１の形成後、絶縁膜１１の表面（上面）を、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を使用して平坦化する。
【０１０１】
次に、絶縁膜１１上に形成したフォトレジストパターン（図示せず）をエッチングマスクとして用いて、絶縁膜１１をドライエッチングすることにより、絶縁膜１１にコンタクトホール（貫通孔、孔）ＣＴを形成する。コンタクトホールＣＴは、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１およびｐ＋型半導体領域ＳＤ２や、ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２の上部などに形成される。
【０１０２】
次に、コンタクトホールＣＴ内に、タングステン（Ｗ）などからなる導電性のプラグ（接続用導体部）ＰＧを形成する。プラグＰＧを形成するには、例えば、コンタクトホールＣＴの内部（底部および側壁上）を含む絶縁膜１１上に、バリア導体膜（例えばチタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜）を形成する。それから、このバリア導体膜上にタングステン膜などからなる主導体膜をコンタクトホールＣＴを埋めるように形成し、絶縁膜１１上の不要な主導体膜およびバリア導体膜をＣＭＰ法またはエッチバック法などによって除去することにより、プラグＰＧを形成することができる。なお、図面の簡略化のために、図２２では、プラグＰＧを構成するバリア導体膜および主導体膜（タングステン膜）を一体化して示してある。
【０１０３】
次に、図２３に示されるように、プラグＰＧが埋め込まれた絶縁膜１１上に、ストッパ絶縁膜（エッチングストッパ用絶縁膜）１２および配線形成用の絶縁膜（層間絶縁膜）１３を順次形成する。ストッパ絶縁膜１２は、絶縁膜１３への溝加工の際にエッチングストッパとなる膜であり、絶縁膜１３に対してエッチング選択性を有する材料を用い、例えば、ストッパ絶縁膜１２を窒化シリコン膜とし、絶縁膜１３を酸化シリコン膜とすることができる。
【０１０４】
次に、シングルダマシン法により第１層目の配線Ｍ１を形成する。まず、フォトレジストパターン（図示せず）をマスクとしたドライエッチングによって絶縁膜１３およびストッパ絶縁膜１２の所定の領域に配線溝１４を形成した後、半導体基板１の主面上（すなわち配線溝１４の底部および側壁上を含む絶縁膜１３上）にバリア導体膜（例えば窒化チタン膜、タンタル膜または窒化タンタル膜など）を形成する。続いて、ＣＶＤ法またはスパッタリング法などによりバリア導体膜上に銅のシード層を形成し、さらに電解めっき法などを用いてシード層上に銅めっき膜を形成し、銅めっき膜により配線溝１４の内部を埋め込む。それから、配線溝１４内以外の領域の銅めっき膜、シード層およびバリアメタル膜をＣＭＰ法により除去して、銅を主導電材料とする第１層目の配線Ｍ１を形成する。なお、図面の簡略化のために、図２３では、配線Ｍ１を構成する銅めっき膜、シード層およびバリア導体膜を一体化して示してある。
【０１０５】
配線Ｍ１は、プラグＰＧを介してｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのソースまたはドレイン用のｎ＋型半導体領域ＳＤ１およびｐ＋型半導体領域ＳＤ２などと電気的に接続されている。その後、デュアルダマシン法などにより２層目以降の配線を形成するが、ここでは図示およびその説明は省略する。また、配線Ｍ１およびそれよりも上層の配線は、ダマシン配線に限定されず、配線用の導電体膜をパターニングして形成することもでき、例えばタングステン配線またはアルミニウム配線などとすることもできる。
【０１０６】
次に、本実施の形態の特徴について、より詳細に説明する。
【０１０７】
本実施の形態では、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２は、ゲート絶縁膜（ここでは界面層３およびＨｆ含有絶縁膜４ａ，４ｂ）上に位置する金属膜８を有しており、いわゆるメタルゲート電極（金属ゲート電極）である。このため、ゲート電極の空乏化現象を抑制し、寄生容量をなくすことができるため、ＭＩＳＦＥＴ素子の小型化（ゲート絶縁膜の薄膜化）も可能になる。
【０１０８】
また、本実施の形態では、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート絶縁膜として、酸化シリコンよりも誘電率が高いＨｆ含有絶縁膜４ａを用い、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜として、酸化シリコンよりも誘電率が高いＨｆ含有絶縁膜４ｂを用いている。すなわち、酸化シリコンより誘電率（比誘電率）の高い材料膜、いわゆるＨｉｇｈ−ｋ膜（高誘電率膜）であるＨｆ含有絶縁膜４ａ，４ｂを、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜に用いている。このため、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜に酸化シリコン膜を用いた場合に比べて、Ｈｆ含有絶縁膜４ａとＨｆ含有絶縁膜４ｂの物理的膜厚を増加させることができるため、ゲートリーク電流を低減することができる。
【０１０９】
また、本実施の形態では、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのＨｆ系の高誘電率ゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ａに希土類元素（より好ましくはＬａ）を導入し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのＨｆ系の高誘電率ゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ｂにアルミニウム（Ａｌ）を導入しているので、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの両方を低しきい値化することができる。すなわち、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのしきい値（しきい値電圧）の絶対値を低くすることができる。
【０１１０】
ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴの両方の低しきい値化を図る上では、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのＨｆ系ゲート絶縁膜が希土類元素を含有しかつｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのＨｆ系ゲート絶縁膜がＡｌを含有するだけでなく、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのＨｆ系ゲート絶縁膜がＡｌを含有せず、かつｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのＨｆ系ゲート絶縁膜が希土類元素(特にＬａ)を含有しないことが好ましい。このため、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ａはＡｌを含有せず、かつｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ｂは希土類元素(特にＬａ)を含有しないことが好ましい。
【０１１１】
本実施の形態では、ステップＳ５でＨｆ含有膜４を形成した後で、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４に対して希土類元素を選択的に導入してＨｆ含有絶縁膜４ａを形成し、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４に対してＡｌ（アルミニウム）を選択的に導入してＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成するが、このためにマスク層６を用いることが、主要な特徴の一つである。
【０１１２】
すなわち、ステップＳ６，Ｓ７でｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４上にＡｌ含有膜５およびマスク層６を下から順に形成してから、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６およびＡｌ含有膜５を除去し（ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６およびＡｌ含有膜５は残す）、ステップＳ９で希土類含有膜７を形成する。これにより、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ｈｆ含有膜４上にＨｆ含有膜４に接して希土類含有膜７が形成された状態となり、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、Ｈｆ含有膜４上にＨｆ含有膜４に接してＡｌ含有膜５が形成された状態となる。この状態でステップＳ１０の熱処理を施すことにより、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４を希土類含有膜７と反応させて希土類元素を含有するＨｆ含有絶縁膜４ａを形成し、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４をＡｌ含有膜５と反応させてＡｌを含有するＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成する。ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７とＡｌ含有膜５との間にマスク層６が介在しているため、希土類含有膜７がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４と反応するのを抑制または防止することができる。
【０１１３】
更に、本実施の形態では、マスク層６を単層ではなく、複数層が積層された積層構造としている。すなわち、窒化金属膜（窒化金属層）６ａとその上の金属膜（金属層）６ｂとの積層膜により、マスク層６を形成している。窒化金属膜６ａは、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなり、より好ましくは窒化チタン（ＴｉＮ）膜である。金属膜６ｂは、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなり、より好ましくはチタン（Ｔｉ）膜である。
【０１１４】
一般に、金属窒化物は、単体金属（純金属）に比べて化学的に安定であり、特にＴｉ（チタン）またはＴａ（タンタル）の窒化物膜は、希土類含有膜７、Ａｌ含有膜５あるいはＨｆ含有膜４と反応しにくい。このため、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおいて、Ａｌ含有膜５と接する部分のマスク層６（すなわちマスク層６の下層部分）を、窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる窒化金属膜６ａで構成することで、マスク層６がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制することができる。しかしながら、マスク層６上に希土類含有膜７が形成された状態でステップＳ１０の熱処理が行われるため、この熱処理時に希土類含有膜７からマスク層６中を拡散した希土類元素ＬｎがｐＭＩＳ形成領域１ＢのＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４にまで到達してしまい、形成されたＨｆ含有絶縁膜４ｂ中に希土類元素Ｌｎが含有されてしまう可能性がある。
【０１１５】
本実施の形態とは異なり、マスク層６を窒化チタン（ＴｉＮ）膜（または窒化タンタル（ＴａＮ）膜）の単体膜（単層）で構成した場合、反応しにくい窒化チタン膜（または窒化タンタル膜）であっても、マスク層６上に形成された希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが、マスク層６中を拡散するのを完全に防止することは困難である。マスク層６上に形成された希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過して、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまうと、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのしきい値の絶対値が増大してしまう。このため、マスク層６上に形成された希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが、ステップＳ１０の熱処理時にマスク層６中を拡散して、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂに形成されるＨｆ含有絶縁膜４ｂ中に希土類元素Ｌｎが導入されてしまうことは、できるだけ防止することが望まれる。
【０１１６】
これに対処するために、マスク層６の厚みを厚くすることが考えられる。マスク層６を厚くすると、たとえマスク層６上に形成された希土類含有膜７中の希土類元素ＬｎがステップＳ１０の熱処理時にマスク層６中を拡散しても、マスク層６が厚いことで、拡散した希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ｂまでほとんど到達しなくなるため、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂに形成されるＨｆ含有絶縁膜４ｂ中に希土類元素Ｌｎが導入されるのを防止できる。しかしながら、その効果を得るためにマスク層６の厚みを十分に厚くすると、マスク層６の成膜に要する時間が長くなり、スループットが低下してしまう。
【０１１７】
そこで、本発明者が検討したところ、Ａｌ含有膜５に接するように窒化金属膜６ａを設け、この窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に、希土類元素Ｌｎのゲッター層を挿入すれば、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制または防止できることを見出した。
【０１１８】
これに基づき、本実施の形態では、マスク層６を積層構造とし、第１層（最下層）を窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる窒化金属膜６ａで構成し、第１層（窒化金属膜６ａ）上の第２層として、チタン（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）からなる金属膜６ｂを形成している。
【０１１９】
マスク層６を構成する積層構造のうち、最下層は窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる窒化金属膜６ａである。窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）は、安定であるため、マスク層６の最下層を、これらの材料からなる窒化金属膜６ａで構成したことで、他の材料膜を用いた場合に比べて、マスク層６（の最下層）とＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とが反応するのを抑制することができる。
【０１２０】
窒化金属膜６ａ上に、窒化金属膜６ａに接するように形成された金属膜６ｂは、希土類含有膜７から拡散した希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能することができ、この機能を得るためには、金属膜６ｂとしてチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜は好適である。
【０１２１】
本実施の形態では、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜を金属膜６ｂとして用いてこれを窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に挿入することで、希土類含有膜７から金属膜６ｂ中に希土類元素Ｌｎが拡散しても、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへは希土類元素Ｌｎがほとんど拡散しないようにすることができる。これは、希土類元素Ｌｎとの反応性（反応のしやすさ）は、窒化金属膜６ａよりも金属膜６ｂの方が高いことに起因している。すなわち、金属膜６ｂの形成を省略して窒化金属膜６ａと希土類含有膜７とが接していた場合における希土類含有膜７と窒化金属膜６ａとの反応性（反応しやすさ）に比べて、金属膜６ｂと希土類含有膜７とが接していた場合の希土類含有膜７と金属膜６ｂとの反応性（反応しやすさ）の方が高い。
【０１２２】
本実施の形態では、希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎとの反応性が、窒化金属膜６ａよりも高い金属膜６ｂをあえて窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に挿入することで、希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが金属膜６ｂ中に拡散しても、金属膜６ｂ中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂを構成する金属元素（金属膜６ｂがチタン膜の場合はＴｉ、金属膜６ｂがタンタル膜の場合はＴａ）と結合する。このため、希土類含有膜７から金属膜６ｂ中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂを構成する金属元素と結合した状態で金属膜６ｂ中に留まり、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへはほとんど拡散しなくなる。すなわち、希土類元素Ｌｎとの反応性（反応しやすさ）は窒化金属膜６ａよりも金属膜６ｂの方が高い分、一旦金属膜６ｂ中に取り込まれた希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへは拡散しにくくなる。このため、金属膜６ｂは、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎを捕獲するゲッター層として機能し、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ａに拡散するのを抑制または防止することができる。
【０１２３】
本実施の形態とは異なり、マスク層６を金属膜６ｂのみで形成した場合（窒化金属膜６ａの形成を省略した場合）には、金属膜６ｂがＡｌ含有膜５に接することになる。しかしながら、Ａｌ含有膜５との反応性（反応しやすさ）は、窒化金属膜６ａよりも金属膜６ｂの方が高い。このため、窒化金属膜６ａの形成を省略して金属膜６ｂがＡｌ含有膜５に接している場合には、Ａｌ含有膜５に接している金属膜６ｂがＡｌ含有膜５と反応する可能性があるため、Ａｌ含有膜５とＨｆ含有膜４との反応により形成されるＨｆ含有絶縁膜４ｂの的確な形成を阻害する虞がある。このため、マスク層６のうち、Ａｌ含有膜５と接する部分は、Ａｌ含有膜５との反応性ができるだけ低い材料で形成することが好ましい。
【０１２４】
それに対して、本実施の形態では、マスク層６のうち、Ａｌ含有膜５と接する部分は、窒化金属膜６ａで形成されている。窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる窒化金属膜６ａは、Ａｌ含有膜５と反応しにくい材料膜であるため、Ａｌ含有膜５に接している窒化金属膜６ａがＡｌ含有膜５と反応するのを抑制でき、Ａｌ含有膜５とＨｆ含有膜４との反応によりＨｆ含有絶縁膜４ｂを、的確に形成することができる。
【０１２５】
このように、本実施の形態では、マスク層６を積層構造とし、マスク層６の最下層（すなわちＡｌ含有膜５に接する部分）を、反応性の低い窒化金属膜６ａで形成してＡｌ含有膜５との不要な反応をできるだけ抑制するとともに、窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に金属膜６ｂを挿入することで、希土類含有膜７の希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ａ中にまで拡散するのを抑制または防止することができる。これにより、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制または防止することができる。
【０１２６】
マスク層６のうち、最下層（すなわちＡｌ含有膜５に接する部分）は、反応性が低い安定な材料で形成することが好ましいのであるが、この観点から、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜は特に好適であるため、窒化金属膜６ａは、窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）により形成する。窒化金属膜６ａとして用いる窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）は、種々の半導体装置の製造工程で使用される材料であるため、扱いやすいという利点もある。窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に挿入する金属膜６ｂは、希土類元素Ｌｎを捕獲して金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへは希土類元素Ｌｎが拡散しないような性質を有していることが求められるが、この観点からは、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜は金属膜６ｂとして適している。
【０１２７】
また、金属膜６ｂは、希土類元素Ｌｎのゲッター効果を有するだけでなく、金属膜６ｂを構成する元素がＨｆ含有絶縁膜４ｂ中にまで拡散した場合に、できるだけ悪影響を及ぼさないような性質を有していることが望ましい。例えば、本実施の形態とは異なり、銅（Ｃｕ）膜などを金属膜６ｂとして用いた場合には、銅（Ｃｕ）膜を構成するＣｕがＨｆ含有絶縁膜４ｂ中にまで拡散してしまうと、ＭＩＳＦＥＴの特性などに大きな悪影響を及ぼしてしまうため、銅（Ｃｕ）膜などは金属膜６ｂとして不適である。窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化タンタル（ＴａＮ）膜、チタン（Ｔｉ）膜およびタンタル（Ｔａ）膜を構成するＴｉ，Ｔａは、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ中に拡散したときの悪影響が少ないため、窒化チタン（ＴｉＮ）膜および窒化タンタル（ＴａＮ）膜は窒化金属膜６ａとして好適であり、チタン（Ｔｉ）膜およびタンタル（Ｔａ）膜は金属膜６ｂとして好適である。
【０１２８】
つまり、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉまたはＴａとし、マスク層６におけるＡｌ含有膜５に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低い窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜で構成し、窒化金属膜６ａ上の金属膜６ｂを、反応性が高い分、希土類元素Ｌｎのゲッター効果を得られるチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜で構成する。これにより、マスク層６がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制できる（金属膜６ｂの効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂに希土類元素Ｌｎが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０１２９】
また、ステップＳ１０の熱処理の後、上記ステップＳ１１が行われる。すなわち、ステップＳ１１において、ステップＳ１０の熱処理後にマスク層６上に残存している希土類含有膜７が除去され、更にマスク層６が除去される。このため、ステップＳ１０の熱処理でマスク層６（特に金属膜６ｂ）中に希土類元素Ｌｎが導入されても、このマスク層６はステップＳ１１で除去されるため、以降の熱処理時にＨｆ含有絶縁膜４ｂに希土類元素Ｌｎが導入されるのを防止できる。
【０１３０】
また、窒化金属膜６ａとして、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜を用いることができるが、より好ましいのは窒化チタン（ＴｉＮ）膜である。窒化タンタル（ＴａＮ）膜よりも窒化チタン（ＴｉＮ）膜の方がウェットエッチングで加工しやすいため、窒化金属膜６ａとして窒化チタン（ＴｉＮ）膜を用いることで、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなる。このため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。
【０１３１】
また、金属膜６ｂとして、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜を用いることができるが、より好ましいのはチタン（Ｔｉ）膜である。タンタル（Ｔａ）膜よりもチタン（Ｔｉ）膜の方がウェットエッチングで加工しやすいため、金属膜６ｂとしてチタン（Ｔｉ）膜を用いることで、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなる。このため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。
【０１３２】
また、窒化金属膜６ａと金属膜６ｂとで、金属元素の種類を同じにすれば、マスク層６の成膜工程（上記ステップＳ７に対応）が行いやすく、また、マスク層６のエッチング工程（上記ステップＳ８，Ｓ１１に対応）を行いやすい。この観点からは、窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）膜としかつ金属膜６ｂをチタン（Ｔｉ）膜とするか、あるいは窒化金属膜６ａを窒化タンタル（ＴａＮ）膜としかつ金属膜６ｂをタンタル（Ｔａ）膜とすれば、より好ましい。
【０１３３】
従って、これらを総合的に勘案すると、本実施の形態では、窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）膜としかつ金属膜６ｂをチタン（Ｔｉ）膜とすることが最も好ましい。
【０１３４】
また、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａの膜厚は、１０ｎｍ以上で３０ｎｍ以下が好ましい。その理由は、下限については、窒化金属膜６ａの膜厚が薄すぎると金属膜６ｂがＡｌ含有膜５と反応してしまうため、その反応が起きないようにするためには１０ｎｍ程度が必要であるためである。上限についてはスループット確保の面から３０ｎｍ程度が限界であると考えられるためである。また、マスク層６を構成する金属膜６ｂの膜厚は、２ｎｍ以上で１０ｎｍ以下が好ましい。その理由は、下限については、成膜膜厚の制御性、及び、ある程度の膜厚がないと目的とする機能を発揮できないためである。上限については、金属膜６ｂとＡｌ含有膜５との反応が起きないようにするためである。
【０１３５】
また、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴを低しきい値化する（すなわちしきい値電圧の絶対値を小さくする）には、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系ゲート絶縁膜に希土類元素（特にランタン）を選択的に導入することが非常に有効であるが、希土類元素以外でも、Ｍｇ（マグネシウム）をｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系ゲート絶縁膜に導入することでも、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴの低しきい値化を図ることができる。このため、本実施の形態において、希土類含有膜７の代わりに、Ｍｇ（マグネシウム）を含有するＭｇ含有膜を用いることもできる。この場合に用いるＭｇ含有膜は、Ｍｇ（マグネシウム）を主成分として含有し、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜またはマグネシウム（Ｍｇ）膜などを用いることができる。希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜を用いた場合には、形成されたＨｆ含有絶縁膜４ａは、希土類元素の代わりにＭｇ（マグネシウム）を含有したものとなる。希土類含有膜７を用いた場合には、本実施の形態のマスク層６の構成によりＨｆ含有絶縁膜４ｂへの導入が防止されるのは希土類元素であったが、希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜を用いた場合には、本実施の形態のマスク層６の構成によりＨｆ含有絶縁膜４ｂへの導入が防止されるのはＭｇ（マグネシウム）である。希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜を用いた場合、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴも低しきい値化するためには、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂへＭｇが導入されるのをできるだけ防止する必要があるが、本実施の形態のマスク層６を適用することで、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂにＭｇが導入されるのを抑制または防止することができる。このため、本実施の形態は、希土類含有膜７の代わりに、Ｍｇ含有膜を用いた場合にも有効であり、これは、以下の実施の形態４〜６でも同様である。従って、本実施の形態１および以下の実施の形態４〜６において、「希土類含有膜７」を「希土類元素またはマグネシウムを含有する材料膜」に置き換えることができ、「希土類元素Ｌｎ」を「希土類元素またはＭｇ」に置き換えることができる。
【０１３６】
但し、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴをより的確に低しきい値化するためには、Ｈｆ含有絶縁膜４ａに導入する低しきい値化用の元素は、Ｍｇ（マグネシウム）よりも希土類元素がより好ましく、希土類元素の中でもＬａ（ランタン）が特に好ましい。このため、Ｍｇを含有するＭｇ含有膜よりも、希土類元素を含有する希土類含有膜７を用いることがより好ましく、希土類含有膜７としてＬａ（ランタン）を含有するＬａ含有膜を用いることが最も好ましい。
【０１３７】
なお、後述の実施の形態２，３では、希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜は使用しない。これは、希土類元素に比べるとＭｇ（マグネシウム）はフッ化物を生成しにくいため、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）や、フッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は、希土類元素のゲッター層としては機能できるが、Ｍｇのゲッター層としては十分には機能しないためである。
【０１３８】
（実施の形態２）
本実施の形態２は、上記実施の形態１の変形例に対応する。図２４は、窒化金属膜６ａと金属膜６ｂの材料を示す表（説明図）であり、上記実施の形態１および本実施の形態２において、窒化金属膜６ａとして使用する材料膜の種類と、金属膜６ｂとして使用する材料膜の種類とについて、表としてまとめてある。
【０１３９】
図２４からも分かるように、上記実施の形態１では、マスク層６を構成する金属膜６ｂとして、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜を用いていた。それに対して、本実施の形態では、マスク層６を構成する金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）を用いている。なお、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）は、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜と言うこともでき、また、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は、フッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜と言うこともできる。ここで、本実施の形態で使用する金属膜６ｂは、純金属の膜ではなく、フッ素を導入（添加）した窒化チタン膜またはフッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜であるが、理解を簡単にするために、上記実施の形態１と同様に、本実施の形態でも「金属膜６ｂ」と称することとする。
【０１４０】
次に、本実施の形態の製造工程について具体的に説明する。本実施の形態の半導体装置の製造工程が上記実施の形態１と相違するのは、ステップＳ７のマスク層６形成工程（マスク層６の構成とその形成法）であり、他の工程は上記実施の形態１とほぼ同様であるので、ここでは本実施の形態におけるステップＳ７のマスク層６形成工程について説明する。
【０１４１】
ステップＳ６のＡｌ含有膜５の形成工程までは上記実施の形態１と同様の工程を行って上記図８の構造を得た後、ステップＳ７で、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、マスク層６を形成するが、本実施の形態では、次のようにステップＳ７のマスク層６の形成工程を行う。
【０１４２】
まず、上記図３のステップＳ７ａで、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、窒化金属膜６ａを形成する。このステップＳ７ａの窒化金属膜６ａ形成工程は、上記実施の形態１と同様にして行うことができる。それから、上記図３のステップＳ７ｂで、窒化金属膜６ａ上に、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）からなる金属膜６ｂを形成する。
【０１４３】
本実施の形態では、このステップＳ７ｂの金属膜６ｂ形成工程において、フッ素プラズマ中で窒化チタン膜を成膜（例えばスパッタリング法で成膜）することで、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）を形成することができる。あるいは、ステップＳ７ｂの金属膜６ｂ形成工程において、フッ素プラズマ中で窒化タンタル膜を成膜（例えばスパッタリング法で成膜）することで、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）を形成することができる。あるいは、ステップＳ７ｂの金属膜６ｂ形成工程において、まず窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成してから、この窒化チタン（ＴｉＮ）膜にフッ素をイオン注入することで、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）を形成することができる。あるいは、ステップＳ７ｂの金属膜６ｂ形成工程において、まず窒化タンタル（ＴａＮ）膜を形成してから、この窒化タンタル（ＴａＮ）膜にフッ素をイオン注入することで、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）を形成することができる。
【０１４４】
また、他の形態として、ステップＳ７のマスク層６形成工程を、図２５および図２６に示されるように行うこともできる。図２５および図２６は、半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、他の形態のステップＳ７のマスク層６形成工程に対応する。
【０１４５】
ステップＳ７において、まず、図２５に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、窒化チタン膜または窒化タンタル膜からなる窒化金属膜６ｃを形成する。この窒化金属膜６ｃの厚み（形成膜厚）は、上記実施の形態１における窒化金属膜６ａの厚み（形成膜厚）と金属膜６ｂの厚み（形成膜厚）との合計程度とする。それから、この窒化金属膜６ｃの上層部分にフッ素をイオン注入する。このイオン注入では、窒化金属膜６ｃの下層部分（Ａｌ含有膜５に接する部分）にはフッ素が導入されず、窒化金属膜６ｃの上層部分にだけフッ素が導入されるようにする。
【０１４６】
これにより、窒化金属膜６ｃは、図２６に示されるように、下層部分（Ａｌ含有膜５に接する部分）が窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）で構成されて窒化金属膜６ａに対応する領域となり、上層部分が、フッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化チタン（ＴｉＮＦ）またはフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化タンタル（ＴａＮＦ）で構成されて金属膜６ｂに対応する領域となる。すなわち、窒化金属膜６ｃの成膜時に窒化金属膜６ｃが窒化チタン膜であった場合、フッ素のイオン注入後には、窒化金属膜６ｃの下層部分を、窒化チタン膜（窒化金属膜６ａ）とみなし、窒化金属膜６ｃの上層部分を、フッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化チタン膜（金属膜６ｂ）とみなすことができる。また、窒化金属膜６ｃの成膜時に窒化金属膜６ｃが窒化タンタル膜であった場合、フッ素のイオン注入後には、窒化金属膜６ｃの下層部分を、窒化タンタル膜（窒化金属膜６ａ）とみなし、窒化金属膜６ｃの上層部分を、フッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化タンタル膜（金属膜６ｂ）とみなすことができる。図２６のように、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタンまたはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタルからなる金属膜６ｂをイオン注入により形成した場合には、成膜装置中でフッ素プラズマを用いる必要が無いため、成膜装置の負荷を低減することができる。
【０１４７】
本実施の形態においても、マスク層６の形成後は、上記実施の形態１と同様の工程（上記ステップＳ８およびそれ以降の工程）が行われるが、ここではその繰り返しの説明は省略する。
【０１４８】
本実施の形態では、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）を用いている。金属膜６ｂは、単なる窒化チタン膜または窒化タンタル膜ではなく、フッ素（Ｆ）が導入（添加）されている。希土類元素Ｌｎはフッ素（Ｆ）と反応しやすく、フッ化物（希土類フッ化物）を生成する。上記実施の形態１でも説明したように、マスク層６上にマスク層６に接して希土類含有膜７が形成されている状態でステップＳ１０の熱処理が行われると、希土類含有膜７からマスク層６に希土類元素Ｌｎが拡散する可能性がある。
【０１４９】
本実施の形態では、希土類元素Ｌｎと反応しやすいフッ素（Ｆ）を金属膜６ｂが含有しているため、希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが金属膜６ｂ中に拡散しても、金属膜６ｂ中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂ中に含まれるフッ素（Ｆ）と反応（結合）する。このため、希土類含有膜７から金属膜６ｂ中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂ中のフッ素（Ｆ）と反応して消費される（フッ化物となって金属膜６ｂ中に留まる）ため、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへはほとんど拡散しなくなる。すなわち、希土類元素Ｌｎと反応しやすいフッ素（Ｆ）を金属膜６ｂが含有しているため、一旦金属膜６ｂ中に取り込まれた希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへは拡散しにくくなる。このため、金属膜６ｂは、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎを捕獲するゲッター層として機能し、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ａに拡散するのを抑制または防止することができる。
【０１５０】
本実施の形態では、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉ（チタン）またはＴａ（タンタル）とする。そして、マスク層６におけるＡｌ含有膜５に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低いＴｉＮ膜（窒化チタン）膜またはＴａＮ膜（窒化タンタル膜）で構成し、窒化金属膜６ａ上の金属膜６ｂを、希土類元素Ｌｎと反応しやすいフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）で構成する。これにより、マスク層６がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制できる（金属膜６ｂの効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂに希土類元素Ｌｎが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０１５１】
また、本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様に、窒化金属膜６ａとして、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜を用いることができるが、より好ましいのは窒化チタン（ＴｉＮ）膜である。窒化タンタル（ＴａＮ）膜よりも窒化チタン（ＴｉＮ）膜の方がウェットエッチングで加工しやすいため、窒化金属膜６ａとして窒化チタン（ＴｉＮ）膜を用いることで、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなる。このため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。
【０１５２】
また、本実施の形態では、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜を用いることができるが、より好ましいのは、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）である。フッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）よりもフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）の方がウェットエッチングで加工しやすいため、金属膜６ｂとしてフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）を用いることで、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなる。このため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。
【０１５３】
また、窒化金属膜６ａと金属膜６ｂとで、金属元素の種類を同じにすれば、マスク層６の成膜工程（上記ステップＳ７に対応）が行いやすく、また、マスク層６のエッチング工程（上記ステップＳ８，Ｓ１１に対応）を行いやすい。この観点からは、窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）膜としかつ金属膜６ｂをフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）とするか、あるいは窒化金属膜６ａを窒化タンタル（ＴａＮ）膜としかつ金属膜６ｂをフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ）とすれば、より好ましい。
【０１５４】
従って、これらを総合的に勘案すると、本実施の形態では、窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）膜としかつ金属膜６ｂをフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）とすることが最も好ましい。
【０１５５】
（実施の形態３）
本実施の形態３は、上記実施の形態１，２の他の変形例に対応する。
【０１５６】
上記実施の形態１では、マスク層６を、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａと、その上のチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなる金属膜６ｂとで構成していた。また、上記実施の形態２では、マスク層６を、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａと、その上のフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）からなる金属膜６ｂとで構成していた。それに対して、本実施の形態では、マスク層６を、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａと、その上のチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなる金属膜６ｂ１と、その上のフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）からなる金属膜６ｂ２とで構成している。すなわち、本実施の形態では、マスク層６において、上記実施の形態１，２の金属膜６ｂの代わりに金属膜６ｂ１および金属膜６ｂ２を用いている。本実施の形態のマスク層６は、下から順に、窒化金属膜６ａ、金属膜６ｂ１および金属膜６ｂ２が積層された構成を有しているが、このうち、本実施の形態の窒化金属膜６ａは上記実施の形態１，２の窒化金属膜６ａとで同じであり、本実施の形態の金属膜６ｂ１は上記実施の形態１の金属膜６ｂと同じであり、本実施の形態の金属膜６ｂ２は上記実施の形態２の金属膜６ｂと同じである。
【０１５７】
なお、本実施の形態で使用する金属膜６ｂ２は、純金属の膜ではなく、フッ素を導入（添加）した窒化チタン膜またはフッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜であるが、理解を簡単にするために、上記実施の形態２の金属膜６ｂと同様に、本実施の形態でも「金属膜６ｂ２」と称することとする。
【０１５８】
次に、本実施の形態の製造工程について具体的に説明する。本実施の形態の半導体装置の製造工程が上記実施の形態１と相違するのは、ステップＳ７のマスク層６形成工程（マスク層６の構成とその形成法）であり、他の工程は上記実施の形態１とほぼ同様であるので、ここでは本実施の形態におけるステップＳ７のマスク層６形成工程について説明する。図２７および図２８は、半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、図２７は、上記実施の形態１の上記図９と同じ工程段階（ステップＳ７のマスク層６形成工程を行った段階）に対応し、図２８は、上記実施の形態１の上記図１５と同じ工程段階（ステップＳ９の希土類含有膜７形成工程を行った段階）に対応する。
【０１５９】
ステップＳ６のＡｌ含有膜５の形成工程までは上記実施の形態１と同様の工程を行って上記図８の構造を得た後、ステップＳ７で、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、マスク層６を形成するが、本実施の形態では、次のようにステップＳ７のマスク層６の形成工程を行う。
【０１６０】
まず、図２７に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａを形成する。この窒化金属膜６ａ形成工程は、上記実施の形態１の窒化金属膜６ａ形成工程（上記ステップＳ７ａ）と同様にして行うことができる。それから、窒化金属膜６ａ上に、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなる金属膜６ｂ１を形成する。この金属膜６ｂ１形成工程は、上記実施の形態１の金属膜６ｂ形成工程（上記ステップＳ７ｂ）と同様にして行うことができる。それから、金属膜６ｂ１上に、フッ素が導入（添加）された窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）からなる金属膜６ｂ２を形成する。この金属膜６ｂ２形成工程は、上記実施の形態２の金属膜６ｂ形成工程（上記ステップＳ７ｂ）と同様にして行うことができる。
【０１６１】
本実施の形態においても、マスク層６の形成後は、上記実施の形態１，２と同様の工程（上記ステップＳ８およびそれ以降の工程）が行われるが、ここではその繰り返しの説明は省略する。なお、図２８には、上記ステップＳ８，Ｓ９（希土類含有膜７形成工程まで）が行われた段階が示されている。希土類含有膜７を形成すると、図２８に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは希土類含有膜７とＨｆ含有膜４とが接触しているが、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７とＡｌ含有膜５（およびＨｆ含有膜４）とは、間にマスク層６が介在するため互いに接触していない状態となる。そして、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの希土類含有膜７は、マスク層６の上面に接するが、本実施の形態では、マスク層６の最上層は金属膜６ｂ２であるため、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７はマスク層６の金属膜６ｂ２接した状態となる。この状態で、上記ステップＳ１０の熱処理が行われる。
【０１６２】
図２８からも分かるように、本実施の形態では、窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に、希土類元素Ｌｎのゲッター層として、金属膜６ｂ１，６ｂ２を挿入している。希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが金属膜６ｂ２中に拡散しても、金属膜６ｂ２中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂ２中のフッ素（Ｆ）と反応して消費される（フッ化物となって金属膜６ｂ２中に留まる）ため、金属膜６ｂ２から窒化金属膜６ａへの希土類元素Ｌｎの拡散は抑制される。そして、希土類元素Ｌｎが金属膜６ｂ１中に拡散しても、金属膜６ｂ１中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂ１を構成する金属元素（金属膜６ｂ１がチタン膜の場合はＴｉ、金属膜６ｂ１がタンタル膜の場合はＴａ）と結合するため、金属膜６ｂ１中に留まり、金属膜６ｂ１から窒化金属膜６ａへはほとんど拡散しなくなる。すなわち、このため、金属膜６ｂ２，６ｂ１は、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎを捕獲するゲッター層として機能し、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ａに拡散するのを抑制または防止することができる。
【０１６３】
本実施の形態では、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉ（チタン）またはＴａ（タンタル）とする。そして、マスク層６におけるＡｌ含有膜５に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低いＴｉＮ膜（窒化チタン）膜またはＴａＮ膜（窒化タンタル膜）で構成し、窒化金属膜６ａ上の金属膜６ｂ１，６ｂ２を、希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能し得る金属膜６ｂ１，６ｂ２で構成する。これにより、マスク層６がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制できる（金属膜６ｂ１，６ｂ２の効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂに希土類元素Ｌｎが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０１６４】
また、本実施の形態では、マスク層６において、チタン（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）からなる金属膜６ｂ１上に、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）からなる金属膜６ｂ２が形成されていたが、他の形態として、金属膜６ｂ１と金属膜６ｂ２との上下を逆にすることもできる。更に他の形態として、マスク６において、金属膜６ｂ１および金属膜６ｂ２の代わりに、チタン（Ｔｉ）層、タンタル（Ｔａ）層、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）層、またはフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）層から選択された２層以上とすることもできる。
【０１６５】
また、本実施の形態３に比べて、上記実施の形態１，２は、マスク層６を構成する積層構造の層数が少ないため、マスク層６の形成に要する工程数が少なくてすみ、製造時間を短縮し、スループットを向上することができる。
【０１６６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、マスク層６を、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａと、その上のチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなる金属膜６ｂと、その上の窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ｄとで構成する。
【０１６７】
すなわち、本実施の形態では、マスク層６を、第１層である窒化金属膜（窒化金属層）６ａと、第１層（窒化金属膜６ａ）上に形成された第２層である金属膜（金属層）６ｂと、第２層（金属膜６ｂ）上に形成された第３層である窒化金属膜６ｄとの積層膜により形成する。そして、第１層（最下層）である窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）で構成し、第２層（中間層）である金属膜６ｂをチタン（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）で構成し、第３層（最上層）である窒化金属膜６ｄを窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）で構成している。このため、本実施の形態におけるマスク層６は、窒化金属膜６ａ、金属膜６ｂおよび窒化金属膜６ｄが下から順に積層された積層構造を有しているが、このうち、窒化金属膜６ａおよび金属膜６ｂは、上記実施の形態１の窒化金属膜６ａおよび金属膜６ｂと同じである。従って、上記実施の形態１で使用したマスク層６に更に窒化金属膜６ｄを最上層（第３層）として追加（積層）したものが、本実施の形態のマスク層６に相当する。
【０１６８】
次に、本実施の形態の製造工程について具体的に説明する。本実施の形態の半導体装置の製造工程が上記実施の形態１と相違するのは、ステップＳ７のマスク層６形成工程（マスク層６の構成とその形成法）であり、他の工程は上記実施の形態１とほぼ同様であるので、ここでは本実施の形態におけるステップＳ７のマスク層６形成工程について説明する。図２９および図３０は、半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、図２９は、上記実施の形態１の上記図９と同じ工程段階（ステップＳ７のマスク層６形成工程を行った段階）に対応し、図３０は、上記実施の形態１の上記図１５と同じ工程段階（ステップＳ９の希土類含有膜７形成工程を行った段階）に対応する。
【０１６９】
ステップＳ６のＡｌ含有膜５の形成工程までは上記実施の形態１と同様の工程を行って上記図８の構造を得た後、ステップＳ７で、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、マスク層６を形成するが、本実施の形態では、次のようにステップＳ７のマスク層６の形成工程を行う。
【０１７０】
まず、図２９に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａを形成する。この窒化金属膜６ａ形成工程は、上記実施の形態１の窒化金属膜６ａ形成工程（上記ステップＳ７ａ）と同様にして行うことができる。それから、窒化金属膜６ａ上に、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなる金属膜６ｂを形成する。この金属膜６ｂ形成工程は、上記実施の形態１の金属膜６ｂ形成工程（上記ステップＳ７ｂ）と同様にして行うことができる。それから、金属膜６ｂ上に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ｄを形成する。この窒化金属膜６ｄ形成工程は、窒化金属膜６ａ形成工程とほぼ同様にして行うことができる。
【０１７１】
本実施の形態においても、マスク層６の形成後は、上記実施の形態１〜３と同様の工程（上記ステップＳ８およびそれ以降の工程）が行われるが、ここではその繰り返しの説明は省略する。なお、図３０には、上記ステップＳ８，Ｓ９（希土類含有膜７形成工程まで）が行われた段階が示されている。希土類含有膜７を形成すると、図３０に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは希土類含有膜７とＨｆ含有膜４とが接触しているが、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７とＡｌ含有膜５（およびＨｆ含有膜４）とは、間にマスク層６が介在するため互いに接触していない状態となる。そして、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの希土類含有膜７は、マスク層６の上面に接するが、本実施の形態では、マスク層６の最上層は窒化金属膜６ｄであるため、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７はマスク層６の窒化金属膜６ｄ接した状態となる。この状態で、上記ステップＳ１０の熱処理が行われる。
【０１７２】
図３０からも分かるように、本実施の形態では、窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に、希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能する金属膜６ｂだけでなく、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ｄも挿入している。すなわち、Ａｌ含有膜５と接する部分のマスク層６（すなわちマスク層６の下層部分）を、窒化チタン膜または窒化タンタル膜からなる窒化金属膜６ａで構成し、希土類含有膜７と接する部分のマスク層６（すなわちマスク層６の上層部分）を、窒化チタン膜または窒化タンタル膜からなる窒化金属膜６ｄで構成し、この窒化金属膜６ｄと窒化金属膜６ａとの間に、希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能する金属膜６ｂを挿入している。
【０１７３】
本実施の形態では、マスク層６における最上層部分（希土類含有膜７と接する部分）を、窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる窒化金属膜６ｄで構成することで、希土類含有膜７がマスク層６（の窒化金属膜６ｄ）とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制することができる。そして、希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ｄ中に拡散したとしても、窒化金属膜６ｄから金属膜６ｂに拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂを構成する金属元素（金属膜６ｂがチタン膜の場合はＴｉ、金属膜６ｂがタンタル膜の場合はＴａ）と結合する。このため、希土類含有膜７から窒化金属膜６ｄを通って金属膜６ｂ中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂを構成する金属元素と結合した状態で金属膜６ｂ中に留まり、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへはほとんど拡散しなくなる。このため、金属膜６ｂは、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎを捕獲するゲッター層として機能し、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ａに拡散するのを抑制または防止することができる。
【０１７４】
つまり、本実施の形態では、希土類含有膜７からマスク層６への希土類元素Ｌｎの拡散を、まず窒化金属膜６ｄによって抑制し、それでもマスク層６中に拡散してしまった希土類元素Ｌｎは、ゲッター層である金属膜６ｂで捕獲するようにすることで、窒化金属膜６ａへは希土類元素Ｌｎが拡散しないようにし、それによって、希土類含有膜７からの希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を防止するのである。本実施の形態は、希土類含有膜７からマスク層６への希土類元素Ｌｎの拡散を窒化金属膜６ｄによって抑制できる分、上記実施の形態１〜３に比べて、希土類含有膜７からの希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を防止する効果を、より大きくすることができる。
【０１７５】
本実施の形態では、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉ（チタン）またはＴａ（タンタル）とする。そして、マスク層６におけるＡｌ含有膜５に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低い窒化チタン膜または窒化タンタル膜で構成し、マスク層６における希土類含有膜７に接する部分（すなわち窒化金属膜６ｄ）を、反応性が低い窒化チタン膜または窒化タンタル膜で構成し、窒化金属膜６ａ，６ｄ間の金属膜６ｂを、希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能し得る金属膜６ｂで構成する。これにより、マスク層６がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制できる（窒化金属膜６ｄおよび金属膜６ｂの効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂに希土類元素Ｌｎが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０１７６】
また、本実施の形態においても、上記実施の形態１〜３と同様に、窒化金属膜６ａとして、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜を用いることができるが、より好ましいのは窒化チタン（ＴｉＮ）膜である。窒化タンタル（ＴａＮ）膜よりも窒化チタン（ＴｉＮ）膜の方がウェットエッチングで加工しやすいため、窒化金属膜６ａとして窒化チタン（ＴｉＮ）膜を用いることで、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなる。このため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。
【０１７７】
また、本実施の形態において、マスク層６を構成する金属膜６ｂとして、上記実施の形態２の金属膜６ｂを適用することもできる。このため、本実施の形態では、金属膜６ｂとして、チタン（Ｔｉ）膜、タンタル（Ｔａ）膜、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜、またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜を用いることができる。このうち、チタン（Ｔｉ）膜またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ）を金属膜６ｂとして用いれば、ウェットエッチングで加工しやすいため、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなるため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。また、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜を金属膜６ｂとして用いれば、マスク層６の形成が容易になり、また、金属膜６ｂにおける希土類元素Ｌｎのゲッター層としての機能を、より向上させることができる。
【０１７８】
また、窒化金属膜６ａと金属膜６ｂと窒化金属膜６ｄとで、金属元素の種類を同じにすれば、マスク層６の成膜工程（上記ステップＳ７に対応）が行いやすく、また、マスク層６のエッチング工程（上記ステップＳ８，Ｓ１１に対応）を行いやすい。この観点からは、窒化金属膜６ａ，６ｄを窒化チタン（ＴｉＮ）膜としかつ金属膜６ｂをチタン（Ｔｉ）膜またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）とするか、あるいは、窒化金属膜６ａ，６ｄを窒化タンタル（ＴａＮ）膜としかつ金属膜６ｂをタンタル（Ｔａ）膜またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ）とすれば、より好ましい。
【０１７９】
従って、これらを総合的に勘案すると、本実施の形態では、窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）膜とし、金属膜６ｂをチタン（Ｔｉ）膜とし、窒化金属膜６ｄを窒化チタン（ＴｉＮ）膜とすることが、最も好ましい。
【０１８０】
また、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａの膜厚は、１０ｎｍ以上で３０ｎｍ以下が好ましい。その理由は、下限については、窒化金属膜６ａの膜厚が薄すぎると金属膜６ｂがＡｌ含有膜５と反応してしまうため、その反応が起きないようにするためには１０ｎｍ程度が必要であるためである。上限についてはスループット確保の面から３０ｎｍ程度が限界であると考えられるためである。また、マスク層６を構成する金属膜６ｂの膜厚は、２ｎｍ以上で１０ｎｍ以下が好ましい。その理由は、下限については、成膜膜厚の制御性、及び、ある程度の膜厚がないと目的とする機能を発揮できないためである。上限については、金属膜６ｂとＡｌ含有膜５との反応が起きないようにするためである。また、マスク層６を構成する窒化金属膜６ｄの膜厚は、１０ｎｍ以上で３０ｎｍ以下が好ましい。その理由は、下限については、窒化金属膜６ｄの膜厚が薄すぎると金属膜６ｂが希土類含有膜７と反応してしまうため、その反応が起きないようにするためには１０ｎｍ程度が必要であるためである。上限についてはスループット確保の面から３０ｎｍ程度が限界であると考えられるためである。
【０１８１】
また、上記実施の形態３のように、本実施の形態でも、マスク６において、金属膜６ｂの代わりに、チタン（Ｔｉ）層、タンタル（Ｔａ）層、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）層、またはフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）層から選択された複数層とすることもできる。但し、マスク層６の形成に要する工程数を少なくし、製造時間を短縮するためには、マスク６の金属膜６ｂは、チタン（Ｔｉ）層、タンタル（Ｔａ）層、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）層、またはフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）層から選択された単一層とすることが、より好ましい。
【０１８２】
但し、本実施の形態においては、マスク層６を構成する金属膜６ｂが、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜を含む場合は、希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜は使用しない。これは、希土類元素に比べるとＭｇ（マグネシウム）はフッ化物を生成しにくいため、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）や、フッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は、希土類元素のゲッター層としては機能できるが、Ｍｇのゲッター層としては十分には機能しないためである。
【０１８３】
上記実施の形態１〜４を包括的に捉えてその技術思想を表現すると、マスク層６は、Ｈｆ含有膜４に接する第１層（窒化金属膜膜６ａに対応）と該第１層（窒化金属膜６ａに対応）上に形成された第２層（上記実施の形態１，２，４では金属膜６ｂに対応し、上記実施の形態３では金属膜６ｂ１，６ｂ２に対応する）とを含む積層構造を有している。そして、マスク層６の前記第１層（窒化金属膜６ａに対応）は、上述のように反応抑制などの観点から、窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなり、マスク層６の前記第２層は、上述のように希土類元素Ｌｎのゲッター層などの観点から、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）、またはフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）からなる。マスク層６の前記第２層は、チタン（Ｔｉ）層、タンタル（Ｔａ）層、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）層、またはフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）層から選択された単一層または複数層により構成することができ、単一層の場合が上記実施の形態１，２，４に対応（前記第２層が金属膜６ｂに対応）し、複数層の場合が本実施の形態３に対応（第２層が金属膜６ｂ１と金属膜６ｂ２とを合わせたものに対応）している。上記実施の形態１〜３では、マスク層６において前記第２層が最上層であるため、ステップＳ９で形成された希土類含有膜７は、ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有膜４に接し、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂではマスク層６の前記第２層に接する。上記実施の形態４では、マスク層６は、前記第２層上に形成された第３層（窒化金属膜６ｄに対応）を更に有しており、マスク層６の前記第３層は（窒化金属膜６ｄに対応）は、上述のように反応抑制などの観点から、窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる。上記実施の形態４では、マスク層６において前記第３層（窒化金属膜６ｄに対応）が最上層であるため、ステップＳ９で形成された希土類含有膜７は、ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有膜４に接し、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂではマスク層６の前記第３層（窒化金属膜６ｄに対応）に接する。
【０１８４】
但し、希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜を使用する場合は、前記第２層に使用可能な上記材料から、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）およびフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）を除外することになる。
【０１８５】
（実施の形態５）
図３１〜図３６は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【０１８６】
上記実施の形態１では、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにマスク層６を設けて、ｐＭＩＳ形成領域１ＢでＨｆ含有膜４と希土類含有膜７との反応を防止する場合の製造工程（図５〜図２３を参照して説明した製造工程）について説明した。本実施の形態では、上記実施の形態１の変形例として、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにマスク層６を設けて、ｎＭＩＳ形成領域１ＡでＨｆ含有膜４とＡｌ含有膜５との反応を防止する。この場合の製造工程を、図３１〜図３６を参照して説明する。なお、上記実施の形態１において上記図８〜図１７を参照して説明した製造工程との相違点を主として説明する。
【０１８７】
上記図２のプロセスフローのステップＳ５のＨｆ含有膜４形成工程までを行って上記図７の構造を得た後、上記ステップＳ６において、上記図８に対応する図３１に示されるように、Ａｌ含有膜５の代わりに希土類含有膜７をＨｆ含有膜４上に、Ｈｆ含有膜４に接するように形成する。この際、希土類含有膜７は、半導体基板１の主面全面に形成されるため、ｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４上に形成される。
【０１８８】
次に、上記ステップＳ７において、上記図９に対応する図３２に示されるように、この希土類含有膜７上にマスク層６を形成する。このマスク層６の構成と形成法は、上記実施の形態１と同様であるため、ここではその繰り返しの説明は省略するが、マスク層６は窒化金属膜６ａ（下層側）と金属膜６ｂ（上層側）との積層膜により形成されている。
【０１８９】
次に、上記ステップＳ８において、上記図１４に対応する図３３に示されるように、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６および希土類含有膜７を除去しかつｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６および希土類含有膜７を残す。本実施の形態において、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６および希土類含有膜７を除去しかつｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６および希土類含有膜７を残す手法は、上記実施の形態１において、上記図１０〜図１４を参照して説明したｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６およびＡｌ含有膜５を除去しかつｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６およびＡｌ含有膜５を残す手法と同様の技術で行うことができる。但し、上記フォトレジストパターンＰＲは、本実施の形態では、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではなくｎＭＩＳ形成領域１Ａに形成される。
【０１９０】
次に、上記ステップＳ９において、上記図１５に対応する図３４に示されるように、希土類含有膜７の代わりにＡｌ含有膜５を形成する、すなわち、ｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６上およびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４上にＡｌ含有膜５を形成する。これにより、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＡｌ含有膜５とＨｆ含有膜４とが接触しているが、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ａｌ含有膜５と希土類含有膜７（およびＨｆ含有膜４）とは、間にマスク層６が介在するため互いに接触していない状態となる。そして、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＡｌ含有膜５は、マスク層６の上面に接するが、本実施の形態では、マスク層６の最上層は金属膜６ｂであるため、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ａｌ含有膜５はマスク層６の金属膜６ｂと接した状態となる。この段階では、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、ｐ型ウエルＰＷ上に界面層３、Ｈｆ含有膜４、希土類含有膜７、マスク層６およびＡｌ含有膜５が下から順に積層され、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、ｎ型ウエルＮＷ上に界面層３、Ｈｆ含有膜４およびＡｌ含有膜５が下から順に積層された状態となる。
【０１９１】
次に、上記ステップＳ１０の熱処理で、上記図１６に対応する図３５に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４と希土類含有膜７とを反応（混合、ミキシング、相互拡散）して両者の反応層であるＨｆ含有絶縁膜４ａを形成し、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４とＡｌ含有膜５とを反応（混合、ミキシング、相互拡散）して両者の反応層であるＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成する。この際、マスク層６は、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＡｌ含有膜５と希土類含有膜７（およびＨｆ含有膜４）と間に介在して、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＡｌ含有膜５が希土類含有膜７やＨｆ含有膜４と反応するのを抑制または防止するよう機能する。
【０１９２】
その後、上記ステップＳ１１において、上記図１７に対応する図３６に示されるように、マスク層６上の未反応のＡｌ含有膜５（ステップＳ１０の熱処理工程で反応しなかったＡｌ含有膜５）をエッチング（好ましくはウェットエッチング）によって除去し、更にマスク層６をエッチング（好ましくはウェットエッチング）によって除去する。希土類含有膜７の未反応部分（ステップＳ１０の熱処理で反応しなかった部分）があれば、ステップＳ１１でマスク層６を除去する際に、一緒に除去され得る。ここまでの工程で、上記図１７と同様の構造である図３６の構造が得られる。
【０１９３】
以降の工程は、上記実施の形態１と同様であるので、ここではその図示および説明は省略する。すなわち、上記ステップＳ１２の金属膜８の形成工程およびそれ以降の工程を上記実施の形態１と同様に行う。
【０１９４】
本実施の形態においても、マスク層６の構成を上記実施の形態１と同様としたことにより、上記実施の形態１と類似の効果を得ることができる。
【０１９５】
但し、上記実施の形態１では、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａおよび金属膜６ｂのうち、金属膜６ｂは希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能したが、同様の原理により、本実施の形態では、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａおよび金属膜６ｂのうち、金属膜６ｂはＡｌのゲッター層として機能することができる。
【０１９６】
つまり、本実施の形態では、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ａ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉまたはＴａとする。そして、マスク層６における希土類含有膜７に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低い窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜で構成し、窒化金属膜６ａ上の金属膜６ｂを、反応性が高い分、Ａｌのゲッター効果を得られるチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜で構成する。これにより、マスク層６が希土類含有膜７やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、Ａｌ含有膜５からのＡｌがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制できる（金属膜６ｂの効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ａを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ａにＡｌが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、ＬａがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０１９７】
なお、希土類元素Ｌｎに比べるとＡｌ（アルミニウム）はフッ化物を生成しにくいため、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）や、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は、希土類元素Ｌｎのゲッター層としては機能できるが、Ａｌのゲッター層としては十分には機能しない。このため、上記実施の形態２，３のマスク層６は、本実施の形態の製造工程には適用しない。
【０１９８】
（実施の形態６）
図３７および図３８は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。図３７は、上記実施の形態５の上記図３２と同じ工程段階に対応し、図３８は、上記実施の形態５の上記図３４と同じ工程段階に対応する。
【０１９９】
上記実施の形態５は、マスク層６の構成が上記実施の形態１のマスク層６と同じであった。本実施の形態は、上記実施の形態５の製造工程において、マスク層６の構成を上記実施の形態４のマスク層６と同じにした場合に対応する。この場合の製造工程を、上記実施の形態５において上記図３１〜図３６を参照して説明した製造工程との相違点を主として説明する。
【０２００】
上記実施の形態５と同様にして上記図３１の構造を得た後、上記図３２に対応する図３７に示されるように、希土類含有膜７上にマスク層６を形成する。このマスク層６の構成と形成法は、上記実施の形態４と同様であるため、ここではその繰り返しの説明は省略するが、マスク層６は窒化金属膜６ａ（下層側）と金属膜６ｂ（中間層）と窒化金属膜６ｄ（上層側）との積層膜により形成されている。
【０２０１】
本実施の形態においても、マスク層６の形成後は、上記実施の形態５と同様の工程が行われるが、ここではその繰り返しの説明は省略する。なお、図３８には、Ａｌ含有膜５形成工程が行われた段階（すなわち上記図３４と同じ工程段階）が示されている。Ａｌ含有膜５を形成すると、図３８に示されるように、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＡｌ含有膜５とＨｆ含有膜４とが接触しているが、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ａｌ含有膜５と希土類含有膜７（およびＨｆ含有膜４）とは、間にマスク層６が介在するため互いに接触していない状態となる。そして、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＡｌ含有膜５は、マスク層６の上面に接するが、本実施の形態では、マスク層６の最上層は窒化金属膜６ｄであるため、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ａｌ含有膜５はマスク層６の窒化金属膜６ｄと接した状態となる。この状態で、上記ステップＳ１０の熱処理が行われる。
【０２０２】
本実施の形態においても、マスク層６の構成を上記実施の形態４と同様としたことにより、上記実施の形態４と類似の効果を得ることができる。
【０２０３】
但し、上記実施の形態４では、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａ、金属膜６ｂおよび窒化金属膜６ｄのうち、金属膜６ｂは希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能したが、同様の原理により、本実施の形態では、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａ、金属膜６ｂおよび窒化金属膜６ｄのうち、金属膜６ｂはＡｌのゲッター層として機能することができる。
【０２０４】
本実施の形態では、Ａｌ含有膜５からマスク層６へのＡｌの拡散を、まず窒化金属膜６ｄによって抑制し、それでもマスク層６中に拡散してしまったＡｌは、ゲッター層である金属膜６ｂで捕獲するようにすることで、窒化金属膜６ａへはＡｌが拡散しないようにし、それによって、Ａｌ含有膜５からのＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されてしまう現象を防止することができる。本実施の形態は、Ａｌ含有膜５からマスク層６へのＡｌの拡散を窒化金属膜６ｄによって抑制できる分、上記実施の形態５に比べて、Ａｌ含有膜５からのＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されてしまう現象を防止する効果を、より大きくすることができる。
【０２０５】
つまり、本実施の形態では、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ａ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉまたはＴａとする。そして、マスク層６における希土類含有膜７に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低い窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜で構成し、マスク層６におけるＡｌ含有膜５に接する部分（すなわち窒化金属膜６ｄ）を、反応性が低い窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜で構成し、窒化金属膜６ａ，６ｄ間の金属膜６ｂを、Ａｌのゲッター層として機能し得る金属膜６ｂで構成する。これにより、マスク層６が希土類含有膜７やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、Ａｌ含有膜５からのＡｌがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されてしまう現象を抑制できる（窒化金属膜６ｄおよび金属膜６ｂの効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ａを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ａにＡｌが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０２０６】
なお、希土類元素Ｌｎに比べるとＡｌ（アルミニウム）はフッ化物を生成しにくいため、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）や、フッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は、希土類元素Ｌｎのゲッター層としては機能できるが、Ａｌのゲッター層としては十分には機能しない。このため、上記実施の形態２の金属膜６ｂは、本実施の形態の製造工程には適用しない。すなわち、本実施の形態のマスク層６は、金属膜６ｂとしてチタン（Ｔｉ）膜とタンタル（Ｔａ）膜は用いることができるが、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）とフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は用いない点が、上記実施の形態４のマスク層６と相違している。それ以外については、本実施の形態におけるマスク層６は、上記実施の形態４におけるマスク層６と同様である。
【０２０７】
上記実施の形態５，６を包括的に捉えてその技術思想を表現すると、マスク層６は、Ｈｆ含有膜４に接する第１層（窒化金属膜６ａに対応）と該第１層（窒化金属膜６ａに対応）上に形成された第２層（金属膜６ｂに対応）とを含む積層構造を有している。そして、マスク層６の前記第１層（窒化金属膜６ａに対応）は、上述のように反応抑制などの観点から、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、マスク層６の前記第２層（金属膜６ｂに対応）は、上述のようにＡｌのゲッター層などの観点から、チタン（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）からなる。上記実施の形態５では、マスク層６において前記第２層（金属膜６ｂに対応）が最上層であるため、ステップＳ９で形成されたＡｌ含有膜５は、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＨｆ含有膜４に接し、ｎＭＩＳ形成領域１Ａではマスク層６の前記第２層（金属膜６ｂに対応）に接する。上記実施の形態６では、マスク層６は、前記第２層（金属膜６ｂに対応）上に形成された第３層（窒化金属膜６ｄに対応）を更に有しており、マスク層６の前記第３層は（窒化金属膜６ｄに対応）は、上述のように反応抑制などの観点から、窒化チタンまたは窒化タンタルからなる。上記実施の形態６では、マスク層６において前記第３層（窒化金属膜６ｄに対応）が最上層であるため、ステップＳ９で形成されたＡｌ含有膜５は、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＨｆ含有膜４に接し、ｎＭＩＳ形成領域１Ａではマスク層６の前記第３層（窒化金属膜６ｄに対応）に接する。
【０２０８】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０２０９】
本発明は、半導体装置およびその製造技術に適用して有効である。
【符号の説明】
【０２１０】
１ 半導体基板
１Ａ ｎＭＩＳ形成領域
１Ｂ ｐＭＩＳ形成領域
２ 素子分離領域
３ 界面層
４ Ｈｆ含有膜
４ａ，４ｂ Ｈｆ含有絶縁膜
５ Ａｌ含有膜
６ マスク層
６ａ 窒化金属膜
６ｂ，６ｂ１，６ｂ２ 金属膜
６ｃ 窒化金属膜
６ｄ 窒化金属膜
７ 希土類含有膜
８ 金属膜
９ シリコン膜
１１ 絶縁膜
１２ ストッパ絶縁膜
１３ 絶縁膜
１４ 配線溝
ＣＴ コンタクトホール
ＥＸ１ ｎ−型半導体領域
ＥＸ２ ｐ−型半導体領域
ＧＥ１，ＧＥ２ ゲート電極
ＨＭ 絶縁膜
Ｍ１ 配線
ＮＷ ｎ型ウエル
ＰＧ プラグ
ＰＲ フォトレジストパターン
ＰＷ ｐ型ウエル
Ｑｎ ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ
Ｑｐ ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ
ＳＤ１ ｎ＋型半導体領域
ＳＤ２ ｐ＋型半導体領域
ＳＷ サイドウォール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、高誘電率ゲート絶縁膜およびメタルゲート電極を有するＭＩＳＦＥＴを備えた半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、イオン注入などによりソース・ドレイン領域を形成することで、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）を形成することができる。ゲート電極としては、ポリシリコン膜を使用することが一般的である。
【０００３】
しかしながら、近年、ＭＩＳＦＥＴ素子の微細化に伴いゲート絶縁膜の薄膜化が進み、ポリシリコン膜をゲート電極に使用した場合におけるゲート電極の空乏化の影響が無視できなくなってきている。このため、ゲート電極としてメタルゲート電極を用いてゲート電極の空乏化現象を抑制する技術がある。
【０００４】
また、ＭＩＳＦＥＴ素子の微細化に伴いゲート絶縁膜の薄膜化が進み、薄い酸化シリコン膜をゲート絶縁膜として使用すると、ＭＩＳＦＥＴのチャネルを流れる電子が酸化シリコン膜によって形成される障壁をトンネルしてゲート電極に流れる、いわゆるトンネル電流が発生してしまう。このため、ゲート絶縁膜として、酸化シリコン膜より誘電率の高い材料（高誘電率材料）を使用することにより、容量を同じにしても物理的膜厚を増加させることで、リーク電流を低減する技術がある。
【０００５】
特開２００９−５９８８２号公報（特許文献１）や特開２００７−１０３５４９号公報（特許文献２）には、メタルゲート電極および高誘電率ゲート絶縁膜を有するＭＩＳＦＥＴに関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５９８８２号公報
【特許文献２】特開２００７−１０３５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。
【０００８】
メタルゲート電極を用いた場合、ゲート電極の空乏化の問題は解決できるが、ポリシリコンゲート電極を用いた場合に比べて、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴの両方でしきい値電圧の絶対値が大きくなってしまう。このため、メタルゲート電極を適用する場合には、低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）を図ることが望まれる。しかしながら、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴとでメタルゲート電極とゲート絶縁膜の構成が同じであれば、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴの一方の低しきい値化を図ると、他方は逆に高しきい値化してしまう。
【０００９】
そこで、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのそれぞれのしきい値電圧を独立に制御可能とするために、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜とｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜とに異なる絶縁材料を選択することが有効である。
【００１０】
ゲート絶縁膜用の高誘電率膜（Ｈｉｇｈ−ｋ膜）として、Ｈｆを含有する高誘電率膜であるＨｆ系ゲート絶縁膜が優れているが、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜に希土類元素（特に好ましくはランタン）を導入すると、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴを低しきい値化することができる。また、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜にアルミニウムを導入すると、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴを低しきい値化することができる。このため、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜に希土類元素（特にランタン）を選択的に導入し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜にアルミニウムを選択的に導入することにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴの両方を低しきい値化することができる。
【００１１】
ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜に希土類元素（特にランタン）を選択的に導入し、かつｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおけるＨｆ系ゲート絶縁膜にアルミニウムを選択的に導入する手法として、本発明者は次のプロセスを検討している。
【００１２】
まず、半導体基板の主面に、酸化ハフニウム膜などのＨｆ含有膜を形成してから、このＨｆ含有膜上に酸化アルミニウム膜などのＡｌ含有膜を形成し、このＡｌ含有膜上に、窒化チタン膜などのマスク層を形成する。それから、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域のマスク層とＡｌ含有膜を選択的に除去し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域のマスク層とＡｌ含有膜は残す。それから、半導体基板の主面上に酸化ランタン膜などの希土類含有膜を形成する。これにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域ではＨｆ含有膜上に希土類含有膜が形成され、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域ではマスク層上に希土類含有膜が形成された状態となる。この状態で熱処理を行うことで、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域では、Ｈｆ含有膜と希土類含有膜とが反応して、希土類元素を含有するＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜が形成され、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成予定領域では、Ｈｆ含有膜とＡｌ含有膜とが反応して、Ａｌを含有するＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜が形成される。熱処理後、熱処理で反応しなかった希土類含有膜およびマスク層を除去し、その後、メタルゲート電極を形成する。
【００１３】
上記マスク層は、熱処理時にマスク層上の希土類含有膜がマスク層の下のＡｌ含有膜やＨｆ含有膜と反応するのを防止するために使用される。しかしながら、マスク層の構成を工夫しないと、熱処理時にマスク層上の希土類含有膜の希土類元素がマスク層中を拡散して、マスク層の下に形成される、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜中に導入されてしまうことが、本発明者の検討により分かった。ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜に希土類元素が導入されてしまうと、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのしきい値（しきい値電圧）の絶対値が増大してしまう。このため、半導体装置の性能をできるだけ向上させるためには、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜中に希土類元素が導入されてしまう現象やｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系高誘電率ゲート絶縁膜中にＡｌが導入されてしまう現象は、できるだけ防止することが望まれる。
【００１４】
本発明の目的は、半導体装置の性能向上を図ることができる技術を提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、ｎチャネル型の第１ＭＩＳＦＥＴを半導体基板の第１領域に有し、ｐチャネル型の第２ＭＩＳＦＥＴを前記半導体基板の第２領域に有する半導体装置の製造方法である。そして、（ａ）前記半導体基板を用意する工程、（ｂ）前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜用で、かつＨｆを含有する第１絶縁膜を、前記半導体基板の前記第１領域および前記第２領域に形成する工程、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記第１領域および前記第２領域に形成された前記第１絶縁膜上に、Ａｌを含有する第１材料膜を形成する工程、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第１材料膜上にマスク層を形成する工程を有する。更に、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１領域の前記マスク層および前記第１材料膜を除去し、前記第２領域の前記マスク層および前記第１材料膜を残す工程、（ｆ）前記（ｅ）工程後、希土類元素またはマグネシウムを含有する第２材料膜を、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記マスク層上に形成する工程を有する。更に、（ｇ）前記（ｆ）工程後、熱処理を行って、前記第１領域の前記第１絶縁膜を前記第２材料膜と反応させ、前記第２領域の前記第１絶縁膜を前記第１材料膜と反応させる工程、（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記（ｆ）工程にて反応しなかった前記第２材料膜、および前記マスク層を除去する工程を有する。更に、（ｉ）前記（ｈ）工程後、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記第１絶縁膜上に、前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の金属膜を形成する工程、（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１ＭＩＳＦＥＴ用の第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２ＭＩＳＦＥＴ用の第２メタルゲート電極を形成する工程を有する。そして、前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第１材料膜に接する第１層と、前記第１層上に形成された第２層とを含む積層構造を有し、前記第１層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、前記第２層は、チタン、タンタル、フッ素を含有する窒化チタン、またはフッ素を含有する窒化タンタルからなるものである。
【００１８】
代表的な他の実施の形態による半導体装置の製造方法は、ｎチャネル型の第１ＭＩＳＦＥＴを半導体基板の第１領域に有し、ｐチャネル型の第２ＭＩＳＦＥＴを前記半導体基板の第２領域に有する半導体装置の製造方法である。そして、（ａ）前記半導体基板を用意する工程、（ｂ）前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜用で、かつＨｆを含有する第１絶縁膜を、前記半導体基板の前記第１領域および前記第２領域に形成する工程、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記第１領域および前記第２領域に形成された前記第１絶縁膜上に、希土類元素またはマグネシウムを含有する第２材料膜を形成する工程を有する。更に、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第２材料膜上にマスク層を形成する工程、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２領域の前記マスク層および前記第２材料膜を除去し、前記第１領域の前記マスク層および前記第２材料膜を残す工程、（ｆ）前記（ｅ）工程後、Ａｌを含有する第１材料膜を、前記第２領域の前記第１絶縁膜上および前記第１領域の前記マスク層上に形成する工程を有する。更に、（ｇ）前記（ｆ）工程後、熱処理を行って、前記第１領域の前記第１絶縁膜を前記第２材料膜と反応させ、前記第２領域の前記第１絶縁膜を前記第１材料膜と反応させる工程、（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記（ｆ）工程にて反応しなかった前記第１材料膜、および前記マスク層を除去する工程を有する。更に、（ｉ）前記（ｈ）工程後、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記第１絶縁膜上に、前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の金属膜を形成する工程、（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１ＭＩＳＦＥＴ用の第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２ＭＩＳＦＥＴ用の第２メタルゲート電極を形成する工程を有する。そして、前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第１材料膜に接する第１層と、前記第１層上に形成された第２層とを含む積層構造を有し、前記第１層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、前記第２層は、チタンまたはタンタルからなるものである。
【発明の効果】
【００１９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２０】
代表的な実施の形態によれば、半導体装置の性能向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。
【図３】図２のステップＳ７の詳細を示す製造プロセスフロー図である。
【図４】図２のステップＳ８の詳細を示す製造プロセスフロー図である。
【図５】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図６】図５に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図７】図６に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図８】図７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図９】図８に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１０】図９に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１１】図１０に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１２】図１１に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１３】図１２に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１４】図１３に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１５】図１４に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１６】図１５に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１７】図１６に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１８】図１７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１９】図１８に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２０】図１９に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２１】図２０に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２２】図２１に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２３】図２２に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２４】窒化金属膜と金属膜の材料を示す表（説明図）である。
【図２５】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２６】図２５に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２７】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２８】図２７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２９】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３０】図２９に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３１】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３２】図３１に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３３】図３２に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３４】図３３に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３５】図３４に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３６】図３５に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３７】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３８】図３７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２４】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態の半導体装置を図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施の形態である半導体装置、ここではＣＭＩＳＦＥＴ（Complementary Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）を有する半導体装置の要部断面図である。
【００２７】
図１に示されるように、本実施の形態の半導体装置は、半導体基板１のｎＭＩＳ形成領域（第１領域）１Ａに形成されたｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor：ＭＩＳ型電界効果トランジスタ）Ｑｎと半導体基板１のｐＭＩＳ形成領域（第２領域）１Ｂに形成されたｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐとを有している。
【００２８】
すなわち、ｐ型の単結晶シリコンなどからなる半導体基板１は、素子分離領域２によって規定されて互いに電気的に分離されたｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１Ｂを有しており、ｎＭＩＳ形成領域１Ａの半導体基板１にｐ型ウエルＰＷが形成され、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの半導体基板１にｎ型ウエルＮＷが形成されている。ｎＭＩＳ形成領域１Ａのｐ型ウエルＰＷの表面上には、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート絶縁膜として機能するＨｆ含有絶縁膜（第１高誘電率ゲート絶縁膜）４ａを介して、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート電極（第１メタルゲート電極）ＧＥ１が形成されている。また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのｎ型ウエルＮＷの表面上には、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜として機能するＨｆ含有絶縁膜（第２高誘電率ゲート絶縁膜）４ｂを介して、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート電極（第２メタルゲート電極）ＧＥ２が形成されている。
【００２９】
また、Ｈｆ含有絶縁膜４ａ及びＨｆ含有絶縁膜４ｂは、半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷおよびｎ型ウエルＮＷ）の表面（シリコン面）上に直接的に形成する（すなわち界面層３を省略する）こともできるが、Ｈｆ含有絶縁膜４ａ及びＨｆ含有絶縁膜４ｂと半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷ及びｎ型ウエルＮＷ）との界面に、薄い酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜からなる絶縁性の界面層（絶縁層、絶縁膜）３を設ければ、より好ましい。酸化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる界面層（第１絶縁膜）３を設けることで、ゲート絶縁膜と半導体基板（のシリコン面）の界面をＳｉＯ２／Ｓｉ（またはＳｉＯＮ／Ｓｉ）構造にし、トラップなどの欠陥数を減らして、駆動能力や信頼性を向上させることができる。
【００３０】
Ｈｆ含有絶縁膜４ａとＨｆ含有絶縁膜４ｂとは、それぞれ酸化シリコンよりも誘電率（比誘電率）が高い絶縁材料膜、いわゆるＨｉｇｈ−ｋ膜（高誘電率膜）である。なお、本願において、Ｈｉｇｈ−ｋ膜、高誘電率膜あるいは高誘電率ゲート絶縁膜と言うときは、酸化シリコン（ＳｉＯｘ、代表的にはＳｉＯ２）よりも誘電率（比誘電率）が高い膜を意味する。また、本願において、Ｈｆを含有するゲート絶縁膜をＨｆ系ゲート絶縁膜と称する場合もある。
【００３１】
ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート絶縁膜（高誘電率ゲート絶縁膜）として機能するＨｆ含有絶縁膜４ａは、Ｈｆ（ハフニウム）とＯ（酸素）とを主成分として含有する絶縁材料からなり、更に希土類元素（特に好ましくはＬａ（ランタン））を含有していることを特徴の一つとしている。このＨｆ含有絶縁膜４ａは、Ｈｆ（ハフニウム）とＯ（酸素）と希土類元素とを必須の構成元素として含有するが、それ以外に更にＮ（窒素）とＳｉ（シリコン、ケイ素）の一方または両方を含有することもできる。Ｈｆ含有絶縁膜４ａが希土類元素を含有するのは、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化を図るためである。なお、ＭＩＳＦＥＴの低しきい値化とは、そのＭＩＳＦＥＴのしきい値（しきい値電圧）の絶対値を小さく（低く）することに対応する。
【００３２】
なお、本願において、希土類または希土類元素とは、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までのランタノイドに、スカンジウム（Ｓｃ）およびイットリウム（Ｙ）を加えたものを言うものとする。
【００３３】
従って、Ｈｆ含有絶縁膜４ａが含有する希土類元素をＬｎと表記すると、Ｈｆ含有絶縁膜４ａとして、ＨｆＬｎＯ膜、ＨｆＬｎＯＮ膜、ＨｆＬｎＳｉＯＮ膜またはＨｆＬｎＳｉＯ膜を好適に用いることができる。また、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化を図るためにＨｆ含有絶縁膜４ａが含有する希土類元素は、Ｌａ（ランタン）が特に好ましいため、Ｈｆ含有絶縁膜４ａは、特に好ましくは、ＨｆＬａＯ膜、ＨｆＬａＯＮ膜、ＨｆＬａＳｉＯＮ膜またはＨｆＬａＳｉＯ膜である。
【００３４】
ここで、ＨｆＬｎＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）と希土類元素（Ｌｎ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＬｎＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）と希土類元素（Ｌｎ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜である。また、ＨｆＬｎＳｉＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）と希土類元素（Ｌｎ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＬｎＳｉＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）と希土類元素（Ｌｎ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜である。また、ＨｆＬａＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とランタン（Ｌａ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＬａＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とランタン（Ｌａ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜である。また、ＨｆＬａＳｉＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とランタン（Ｌａ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＬａＳｉＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とランタン（Ｌａ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜である。
【００３５】
なお、ＨｆＬａＳｉＯＮ膜（またはＨｆＬａＳｉＯＮ）と表記した場合、ＨｆＬａＳｉＯＮ膜（またはＨｆＬａＳｉＯＮ）におけるＨｆとＬａとＳｉとＯとＮの原子比は１：１：１：１：１に限定されるものではない。このことは、ＨｆＬｎＯ膜、ＨｆＬｎＯＮ膜、ＨｆＬｎＳｉＯＮ膜、ＨｆＬｎＳｉＯ膜、ＨｆＬａＯ膜、ＨｆＬａＯＮ膜、ＨｆＬａＳｉＯＮ膜、ＨｆＬａＳｉＯ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＳｉＯＮ膜、ＨｆＳｉＯ膜、ＨｆＡｌＯ膜、ＨｆＡｌＯＮ膜、ＨｆＡｌＳｉＯＮ膜、ＨｆＡｌＳｉＯ膜、ＴｉＮ膜、ＴａＮ膜、ＴｉＮＦ膜、ＴａＮＦ膜などについても同様である。
【００３６】
ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜（高誘電率ゲート絶縁膜）として機能するＨｆ含有絶縁膜４ｂは、Ｈｆ（ハフニウム）とＯ（酸素）とを主成分として含有する絶縁材料からなり、更にＡｌ（アルミニウム）を含有していることを特徴の一つとしている。このＨｆ含有絶縁膜４ｂは、Ｈｆ（ハフニウム）とＯ（酸素）とＡｌ（アルミニウム）とを必須の構成元素として含有するが、それ以外に更にＮ（窒素）とＳｉ（シリコン、ケイ素）の一方または両方を含有することもできる。Ｈｆ含有絶縁膜４ｂがＡｌ（アルミニウム）を含有するのは、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化を図るためである。従って、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂとして、ＨｆＡｌＯ膜、ＨｆＡｌＯＮ膜、ＨｆＡｌＳｉＯＮ膜またはＨｆＡｌＳｉＯ膜を好適に用いることができる。
【００３７】
ここで、ＨｆＡｌＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とアルミニウム（Ａｌ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＡｌＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とアルミニウム（Ａｌ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜である。また、ＨｆＡｌＳｉＯＮ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とアルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とで構成された絶縁材料膜であり、ＨｆＡｌＳｉＯ膜は、ハフニウム（Ｈｆ）とアルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とで構成された絶縁材料膜である。
【００３８】
各ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２は、ゲート絶縁膜（ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有絶縁膜４ａ、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＨｆ含有絶縁膜４ｂ）上に形成されてゲート絶縁膜（ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有絶縁膜４ａ、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＨｆ含有絶縁膜４ｂ）に接する金属膜（金属層、メタルゲート膜）８と、この金属膜８上のシリコン膜９との積層膜（積層構造）で構成されている。ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２のうち、ゲート電極ＧＥ１はｎＭＩＳ形成領域１Ａに形成され、ゲート電極ＧＥ２はｐＭＩＳ形成領域１Ｂに形成されている。
【００３９】
ゲート電極ＧＥ１は、高誘電率ゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ａに接する金属膜８を有し、ゲート電極ＧＥ２は、高誘電率ゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ｂに接する金属膜８を有しており、各ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２は、いわゆるメタルゲート電極（金属ゲート電極）である。
【００４０】
なお、本願において、金属膜（金属層）とは、金属伝導を示す導電膜（導電層）を言い、単体の金属膜（純金属膜）や合金膜だけでなく、金属伝導を示す金属化合物膜（窒化金属膜や炭化金属膜など）も含むものとする。このため、金属膜８は、金属伝導を示す導電膜であり、金属級に抵抗率が低い。金属膜８として特に好ましいのは、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化タンタル（ＴａＮ）膜、窒化タングステン（ＷＮ）膜、炭化チタン（ＴｉＣ）膜、炭化タンタル（ＴａＣ）膜、炭化タングステン（ＷＣ）膜または窒化炭化タンタル（ＴａＣＮ）膜である。
【００４１】
ｎＭＩＳ形成領域１Ａのｐ型ウエルＰＷには、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのＬＤＤ（Lightly doped Drain）構造のソース・ドレイン領域として、ｎ−型半導体領域（エクステンション領域、ＬＤＤ領域）ＥＸ１とそれよりも高不純物濃度のｎ＋型半導体領域（ソース・ドレイン領域）ＳＤ１とが形成されている。また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのｎ型ウエルＮＷには、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのＬＤＤ構造のソース・ドレイン領域として、ｐ−型半導体領域（エクステンション領域、ＬＤＤ領域）ＥＸ２とそれよりも高不純物濃度のｐ＋型半導体領域（ソース・ドレイン領域）ＳＤ２とが形成されている。ｎ＋型半導体領域ＳＤ１は、ｎ−型半導体領域ＥＸ１よりも不純物濃度が高くかつ接合深さが深く、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２は、ｐ−型半導体領域ＥＸ２よりも不純物濃度が高くかつ接合深さが深い。
【００４２】
ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２の側壁上には、絶縁体（絶縁膜）からなるサイドウォール（サイドウォールスペーサ、側壁スペーサ、側壁絶縁膜）ＳＷが形成されている。ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおいて、ｎ−型半導体領域ＥＸ１はゲート電極ＧＥ１に整合して形成され、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１はゲート電極ＧＥ１の側壁上に設けられたサイドウォールＳＷに整合して形成されている。また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおいて、ｐ−型半導体領域ＥＸ２はゲート電極ＧＥ２に整合して形成され、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２はゲート電極ＧＥ２の側壁上に設けられたサイドウォールＳＷに整合して形成されている。すなわち、ｎ−型半導体領域ＥＸ１は、ゲート電極ＧＥ１の側壁上に形成されたサイドウォールＳＷの下に位置して、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのチャネル領域とｎ＋型半導体領域ＳＤ１との間に介在し、ｐ−型半導体領域ＥＸ２は、ゲート電極ＧＥ２の側壁上に形成されたサイドウォールＳＷの下に位置して、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのチャネル領域とｐ＋型半導体領域ＳＤ２との間に介在している。ｎ＋型半導体領域ＳＤ１、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２およびシリコン膜９の表面上には、サリサイド（Salicide：Self Aligned Silicide）技術を用いて、コバルトシリサイド層またはニッケルシリサイド層などの金属シリサイド層（図示せず）を形成することもできる。
【００４３】
更に、後述の絶縁膜（層間絶縁膜）１１、コンタクトホールＣＴ、プラグＰＧ、ストッパ絶縁膜１２、絶縁膜１３および配線Ｍ１（後述の図２２および図２３参照）や、更に上層の多層配線構造が形成されているが、ここでは図示およびその説明は省略する。
【００４４】
次に、本実施の形態の半導体装置の製造工程を図面を参照して説明する。
【００４５】
図２は、本実施の形態の半導体装置、ここではＣＭＩＳＦＥＴを有する半導体装置の製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図３は、図２のステップＳ７（マスク層６形成工程）の詳細を示す製造プロセスフロー図である。図４は、図２のステップＳ８（ｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６およびＡｌ含有膜５の除去工程）の詳細を示す製造プロセスフロー図である。図５〜図２３は、本実施の形態の半導体装置、ここではＣＭＩＳＦＥＴを有する半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【００４６】
まず、図５に示されるように、例えば１〜１０Ωｃｍ程度の比抵抗を有するｐ型の単結晶シリコンなどからなる半導体基板（半導体ウエハ）１を準備（用意）する（図２のステップＳ１）。本実施の形態の半導体装置が形成される半導体基板１は、ｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴが形成される領域であるｎＭＩＳ形成領域１Ａと、ｐチャネル型のＭＩＳＦＥＴが形成される領域であるｐＭＩＳ形成領域１Ｂとを有している。それから、半導体基板１の主面に素子分離領域２を形成する（図２のステップＳ２）。素子分離領域２は酸化シリコンなどの絶縁体からなり、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法により形成される。例えば、半導体基板１に形成された溝（素子分離溝）に埋め込まれた絶縁膜により、素子分離領域２を形成することができる。
【００４７】
次に、図６に示されるように、半導体基板１のｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴを形成する領域（ｎＭＩＳ形成領域１Ａ）にｐ型ウエルＰＷを形成し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴを形成する領域（ｐＭＩＳ形成領域１Ｂ）にｎ型ウエルＮＷを形成する（図２のステップＳ３）。このステップＳ３において、ｐ型ウエルＰＷは、例えばホウ素（Ｂ）などのｐ型の不純物をイオン注入することなどによって形成され、ｎ型ウエルＮＷは、例えばリン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などのｎ型の不純物をイオン注入することなどにより形成される。また、ｐ型ウエルＰＷおよびｎ型ウエルＮＷの形成前または形成後に、半導体基板１の上層部に対して、後で形成されるＭＩＳＦＥＴのしきい値調整用のイオン注入（いわゆるチャネルドープイオン注入）を必要に応じて行なうこともできる。
【００４８】
次に、例えばフッ酸（ＨＦ）水溶液を用いたウェットエッチングなどにより半導体基板１の表面の自然酸化膜を除去することによって、半導体基板１の表面を清浄化（洗浄）する。これにより、半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷおよびｎ型ウエルＮＷ）の表面（シリコン面）が露出される。
【００４９】
次に、半導体基板１の表面（すなわちｐ型ウエルＰＷおよびｎ型ウエルＮＷの表面）上に、酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜からなる界面層（絶縁層、第１絶縁膜）３を形成する（図２のステップＳ４）。
【００５０】
このステップＳ４を省略して界面層３を形成することなく、半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷおよびｎ型ウエルＮＷ）の表面（シリコン面）上に直接的に後述のＨｆ含有膜４を形成することもできるが、ステップＳ４で界面層３を形成してから、この界面層３上に後述のＨｆ含有膜４を形成すれば、トラップなどの欠陥数を減らして、駆動能力や信頼性を向上させることができるため、より好ましい。界面層３を形成する場合、界面層３の膜厚は薄く、好ましくは０．３〜１ｎｍ、例えば０．６ｎｍ程度とすることができる。ステップＳ４において、界面層３は、例えば熱酸化法などを用いて形成することができる。
【００５１】
次に、図７に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわち界面層３上に、Ｈｆ含有膜（Ｈｆ含有層）４を形成する（図２のステップＳ５）。ステップＳ５において、Ｈｆ含有膜４は、半導体基板１の主面全面に形成されるため、ｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１Ｂの両方に形成される。このＨｆ含有膜４は、上記ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの高誘電率ゲート絶縁膜（すなわち上記Ｈｆ含有絶縁膜４ａ，４ｂ）形成用のベースとなる絶縁膜である。
【００５２】
Ｈｆ含有膜４は、ハフニウム（Ｈｆ）を含有する絶縁膜（第１絶縁膜）であり、より特定的には、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）を含有する絶縁材料からなる。Ｈｆ含有膜４は、好ましくは、ＨｆＯ膜（酸化ハフニウム膜、代表的なのはＨｆＯ２膜）、ＨｆＯＮ膜（酸窒化ハフニウム膜）、ＨｆＳｉＯＮ膜（ハフニウムシリコンオキシナイトライド膜）またはＨｆＳｉＯ膜（ハフニウムシリケート膜）とすることができる。このうち、ＨｆＯＮ膜をＨｆ含有膜４として用いれば、耐熱性向上やリーク電流の更なる低減を図ることができる。従って、Ｈｆ含有膜４は、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）を主成分として含有する絶縁膜とみなすことができる。Ｈｆ含有膜４の膜厚（形成膜厚）は、例えば０．５〜２ｎｍ程度とすることができる。Ｈｆ含有膜４は、希土類元素（特にＬａ）とＡｌを含有しないことが好ましく、これは、後で、（後述の希土類含有膜７から）ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４に選択的に希土類元素を導入し、（後述のＡｌ含有膜５から）ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４に選択的にＡｌ（アルミニウム）を導入するためである。
【００５３】
ステップＳ５のＨｆ含有膜４形成工程は、例えば次のようにして形成することができる。
【００５４】
Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯＮ膜の場合には、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積）法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的気相成長）法を用いてまずＨｆＳｉＯ膜を堆積する。それから、このＨｆＳｉＯ膜をプラズマ窒化処理のような窒化処理によって窒化する（すなわちＨｆＳｉＯ膜を窒化してＨｆＳｉＯＮ膜にする）ことによって、ＨｆＳｉＯＮ膜を形成することができる。この窒化処理の後に、不活性または酸化雰囲気中で熱処理する場合もある。
【００５５】
Ｈｆ含有膜４がＨｆＯＮ膜の場合には、ＡＬＤ法またはＣＶＤ法を用いてまずＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）を堆積してから、このＨｆＯ膜をプラズマ窒化処理のような窒化処理によって窒化する（すなわちＨｆＯ膜をＨｆＯＮ膜にする）ことによって、ＨｆＯＮ膜を形成することができる。この窒化処理の後に、不活性または酸化雰囲気中で熱処理する場合もある。
【００５６】
Ｈｆ含有膜４がＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）の場合には、ＡＬＤ法またはＣＶＤ法を用いてＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）を堆積すればよく、窒化処理を行う必要はない。その後、不活性または酸化雰囲気中で熱処理する場合もある。
【００５７】
Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯ膜の場合には、ＡＬＤ法またはＣＶＤ法を用いてＨｆＳｉＯ膜を堆積すればよく、窒化処理を行う必要はない。その後、不活性または酸化雰囲気中で熱処理する場合もある。
【００５８】
上記ステップＳ５でＨｆ含有膜４を形成した後、図８に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちＨｆ含有膜４上に、Ｈｆ含有膜４に接するように、Ａｌ含有膜（Ａｌ含有層、第１材料膜）５を形成する（図２のステップＳ６）。このステップＳ６において、Ａｌ含有膜５は、半導体基板１の主面全面に形成されるため、ｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４上に形成される。
【００５９】
Ａｌ含有膜５は、Ａｌ（アルミニウム）を含有する材料膜（第１材料膜）であり、Ａｌ（アルミニウム）を主成分として含有している。Ａｌ含有膜５としては、酸化アルミニウム膜（ＡｌＯ膜、代表的にはＡｌ２Ｏ３膜）が最も好ましいが、それ以外にも、酸窒化アルミニウム膜（アルミニウム酸窒化物膜、ＡｌＯＮ膜）またはアルミニウム膜（Ａｌ膜）などを用いることもできる。Ａｌ含有膜５は、スパッタリング法またはＡＬＤ法などによって形成することができ、その膜厚（形成膜厚）は、例えば０．３〜１ｎｍ程度とすることができる。Ａｌ含有膜５を形成するのは、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化を図るために、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有絶縁膜４にＡｌ（アルミニウム）を導入して、Ａｌを含有する上記Ｈｆ含有絶縁膜４ｂを形成するためである。
【００６０】
次に、図９に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、マスク層６を形成する（図２のステップＳ７）。マスク層６は、第１層である窒化金属膜（窒化金属層）６ａと第１層（窒化金属膜６ａ）上に形成された第２層である金属膜（金属層）６ｂとの積層膜により形成されており、窒化金属膜６ａが下層側に形成され、金属膜６ｂは上層側（すなわち窒化金属膜６ａ上）に形成されている。窒化金属膜６ａは、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなるが、窒化金属膜６ａとしてより好ましいのは窒化チタン（ＴｉＮ）膜である。金属膜６ｂは、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなるが、金属膜６ｂとしてより好ましいのはチタン（Ｔｉ）膜である。マスク層６は、後で形成する希土類含有膜７がｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４やＡｌ含有膜５と反応するのを防止するために設けるものである。
【００６１】
ステップＳ７では、具体的には、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に窒化金属膜６ａを形成（図３のステップＳ７ａ）してから、窒化金属膜６ａ上に金属膜６ｂを形成する（図３のステップＳ７ｂ）ことで、窒化金属膜６ａと窒化金属膜６ａ上の金属膜６ｂとの積層膜からなるマスク層６が形成される。窒化金属膜６ａおよび金属膜６ｂは、例えばスパッタリング法などを用いて形成することができる。ステップＳ７ａの窒化金属膜６ａの形成（成膜）工程の後でステップＳ７ｂの金属膜６ｂの形成（成膜）工程が行われるが、ステップＳ７ａの窒化金属膜６ａの成膜工程とステップＳ７ｂの金属膜６ｂの成膜工程とは、半導体基板１を大気中にさらすことなくｉｎ−ｓｉｔｕで連続的に行うことが好ましい。ステップＳ７において、マスク層６は、半導体基板１の主面全面に形成されるため、ｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＡｌ含有膜５上に形成される。
【００６２】
次に、ｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６およびＡｌ含有膜５をエッチング（好ましくはウェットエッチング、あるいはドライエッチングとウェットエッチングとの併用）によって選択的に除去し、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６およびＡｌ含有膜５を残す（図２のステップＳ８）。ステップＳ８が行われた後の状態が、後述の図１４に対応し、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ｈｆ含有膜４が露出され、一方ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、Ｈｆ含有膜４上にＡｌ含有膜５およびその上のマスク層６が形成された状態が維持される。
【００６３】
このステップＳ８の好適な例について、図４および図１０〜図１４を参照して説明する。ステップＳ８は、図４のステップＳ８ａ,Ｓ８ｂ，Ｓ８ｃ，Ｓ８ｄ，Ｓ８ｅ，Ｓ８ｆで構成されており、以下に具体的に説明する。
【００６４】
まず、図１０に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちマスク層６上に、ハードマスク用の絶縁膜ＨＭを形成する（図４のステップＳ８ａ）。絶縁膜ＨＭは、好ましくは窒化シリコン膜により形成される。それから、フォトリソグラフィ技術を用いて、絶縁膜ＨＭ上にフォトレジストパターンＰＲを形成する（図４のステップＳ８ｂ）。フォトレジストパターンＰＲは、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂに形成されるが、ｎＭＩＳ形成領域１Ａには形成されない。すなわち、ステップＳ８ｂにおいて、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの絶縁膜ＨＭを覆い、かつｎＭＩＳ形成領域１Ａの絶縁膜ＨＭを露出するフォトレジストパターンＰＲが形成される。
【００６５】
次に、図１１に示されるように、フォトレジストパターンＰＲをエッチングマスクとして用いて、ｎＭＩＳ形成領域１Ａの絶縁膜ＨＭをエッチングして除去する（図４のステップＳ８ｃ）。このステップＳ８ｃにおいて、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの絶縁膜ＨＭは、フォトレジストパターンＰＲで覆われていたため、除去されずに残存する。次に、図１２に示されるように、フォトレジストパターンＰＲをアッシングなどにより除去する（図４のステップＳ８ｄ）。
【００６６】
次に、図１３に示されるように、絶縁膜ＨＭをエッチングマスク（ハードマスク）として用いて、ｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６をエッチングして除去する（図４のステップＳ８ｅ）。このステップＳ８ｅにおいて、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６は、絶縁膜ＨＭで覆われていたため、除去されずに残存する。ステップＳ８ｅのマスク層６のエッチング（ウェットエッチング）には、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）などを好適に用いることができる。窒化チタン（ＴｉＮ）やチタン（Ｔｉ）は過酸化水素水に対して溶解する特性を有している。酸化アルミニウム（ＡｌＯ、代表的にはＡｌ２Ｏ３）は、過酸化水素水に対して溶解しないか、小さいレートで溶解する。
【００６７】
次に、図１４に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＡｌ含有膜５と、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂに残存している絶縁膜ＨＭとを、エッチングにより除去する（図４のステップＳ８ｆ）。このステップＳ８ｆのエッチング（ウェットエッチング）には、希フッ酸（ＤＨＦ）などを好適に用いることができる。上記ステップＳ５でＨｆ含有膜４を形成（成膜）した後に、熱処理（例えば窒素雰囲気中での８００℃程度の熱処理）でＨｆ含有膜４を結晶化させておけば、Ｈｆ含有膜４が希フッ酸（ＤＨＦ）でエッチングされるのを抑制することができる。
【００６８】
このようなステップＳ８ａ,Ｓ８ｂ，Ｓ８ｃ，Ｓ８ｄ，Ｓ８ｅ，Ｓ８ｆにより、ステップＳ８を行うことができ、これにより、図１４に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ｈｆ含有膜４が露出され、一方ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、Ｈｆ含有膜４上にＡｌ含有膜５およびその上のマスク層６が形成された状態が維持される。
【００６９】
ステップＳ８の後、図１５に示されるように、半導体基板１の主面上に希土類含有膜（希土類含有層、第２材料膜）７を形成する（図２のステップＳ９）。
【００７０】
上記ステップＳ８のエッチング工程でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６およびＡｌ含有膜５を除去しかつｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６およびＡｌ含有膜５を残していたので、ステップＳ９では、希土類含有膜７は、ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有膜４上に形成され、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂではマスク層６上に形成される。このため、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは希土類含有膜７とＨｆ含有膜４とが接触しているが、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７とＡｌ含有膜５（およびＨｆ含有膜４）とは、間にマスク層６が介在するため互いに接触していない状態となる。ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの希土類含有膜７は、マスク層６の上面に接するが、本実施の形態（および以下の実施の形態２）では、マスク層６の最上層は金属膜６ｂであるため、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７はマスク層６の金属膜６ｂと接した状態となる。
【００７１】
希土類含有膜７は、希土類元素を含有する材料膜（第２材料膜）であり、希土類元素を主成分として含有し、特に好ましくはＬａ（ランタン）を含有している。安定性の観点から、希土類含有膜７は、好ましくは酸化希土類膜（希土類酸化物層）であり、特に好ましくは酸化ランタン膜（酸化ランタンとして代表的なのはＬａ２Ｏ３）である。希土類含有膜７は、Ｈｆ（ハフニウム）を含有していない。希土類含有膜７は、スパッタリング法またはＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積）法などによって形成することができ、その膜厚（形成膜厚）は、好ましくは０．２〜１ｎｍの範囲内、例えば０．４ｎｍ程度とすることができる。希土類含有膜７を形成するのは、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化を図るために、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有絶縁膜４に希土類元素（特に好ましくはＬａ）を導入して、希土類元素（特に好ましくはＬａ）を含有する上記Ｈｆ含有絶縁膜４ａを形成するためである。
【００７２】
次に、半導体基板１に対して熱処理を施す（図２のステップＳ１０）。ステップＳ１０の熱処理工程は、熱処理温度を好ましくは６００〜１０００℃の範囲内とし、不活性ガス雰囲気中（窒素ガス雰囲気中でもよい）で行うことができる。
【００７３】
このステップＳ１０の熱処理により、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおいて、Ｈｆ含有膜４と希土類含有膜７とを反応させ、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおいて、Ｈｆ含有膜４とＡｌ含有膜５とを反応させる。すなわち、ステップＳ１０の熱処理により、希土類含有膜７を構成する希土類元素を、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４に導入（拡散）し、Ａｌ含有膜５を構成するＡｌを、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４に導入（拡散）する。
【００７４】
このステップＳ１０の熱処理により、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ｈｆ含有膜４と希土類含有膜７とが反応（混合、ミキシング、相互拡散）して、図１６に示されるように、Ｈｆ含有膜４と希土類含有膜７との反応層（混合層、ミキシング層）であるＨｆ含有絶縁膜４ａが形成される。すなわち、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、希土類含有膜７の希土類元素がＨｆ含有膜４に導入されて、Ｈｆ含有膜４が、Ｈｆ含有絶縁膜４ａとなる。
【００７５】
また、ステップＳ１０の熱処理により、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、Ｈｆ含有膜４とＡｌ含有膜５とが反応（混合、ミキシング、相互拡散）して、図１６に示されるように、Ｈｆ含有膜４とＡｌ含有膜５との反応層（混合層、ミキシング層）であるＨｆ含有絶縁膜４ｂが形成される。すなわち、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、Ａｌ含有膜５のＡｌがＨｆ含有膜４に導入されて、Ｈｆ含有膜４が、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂとなる。
【００７６】
ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７はマスク層６上に形成されているため、このｐＭＩＳ形成領域１Ｂの希土類含有膜７は、マスク層６とほとんど反応せずに残存する。また、ステップＳ５でＨｆ含有膜４を形成する前に、ステップＳ４で界面層３を形成した場合には、ステップＳ１０の熱処理時には、Ｈｆ含有膜４と下部の界面層３との反応を抑制して、界面層３としての酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を残存させることが好ましい。すなわち、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおいて、Ｈｆ含有絶縁膜４ａと半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷ）との間に界面層３としての酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を残存させ、またｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおいて、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂと半導体基板１（ｎ型ウエルＮＷ）との間に界面層３としての酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を残存させることが好ましい。これにより、駆動力や信頼性の劣化を抑制した良好なデバイスを作製することができる。
【００７７】
Ｈｆ含有膜４は、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）とを主成分として含有し、Ａｌ含有膜５は、Ａｌ（アルミニウム）を主成分として含有しているため、ｐＭＩＳ形成領域１ＢにおいてＨｆ含有膜４とＡｌ含有膜５とが反応して形成されたＨｆ含有絶縁膜４ｂは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）とアルミニウム（Ａｌ）とを主成分として含有する絶縁膜である。また、Ｈｆ含有膜４が、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）だけでなく更に窒素（Ｎ）も含有していた場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）とアルミニウム（Ａｌ）だけでなく更に窒素（Ｎ）も含有したものとなる。また、Ｈｆ含有膜４が、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）だけでなく更にＳｉ（シリコン、ケイ素）も含有していた場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）とアルミニウム（Ａｌ）だけでなく更にＳｉ（シリコン、ケイ素）も含有したものとなる。
【００７８】
このため、Ａｌ含有膜５が酸化アルミニウム膜またはアルミニウム膜の場合には、Ｈｆ含有膜４の種類によって、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂは以下のような組成の膜となる。すなわち、Ｈｆ含有膜４がＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＯ膜となり、また、Ｈｆ含有膜４がＨｆＯＮ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＯＮ膜となり、また、Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＳｉＯ膜となり、また、Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯＮ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＳｉＯＮ膜となる。Ａｌ含有膜５が酸窒化アルミニウム膜の場合には、Ｈｆ含有膜４の種類によって、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂは以下のような組成の膜となる。すなわち、Ｈｆ含有膜４がＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）またはＨｆＯＮ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＯＮ膜となり、また、Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯ膜またはＨｆＳｉＯＮ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂはＨｆＡｌＳｉＯＮ膜となる。
【００７９】
Ｈｆ含有膜４は、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）とを主成分として含有し、希土類含有膜７は、希土類元素（Ｌｎ）を主成分として含有しているため、ｎＭＩＳ形成領域１ＡにおいてＨｆ含有膜４と希土類含有膜７とが反応して形成されたＨｆ含有絶縁膜４ａは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）と希土類元素（Ｌｎ）とを主成分として含有する絶縁膜である。Ｈｆ含有絶縁膜４ａが含有する希土類元素Ｌｎは、希土類含有膜７が含有していた希土類元素Ｌｎと同じである。また、Ｈｆ含有膜４が、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）だけでなく更に窒素（Ｎ）も含有していた場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ａは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）と希土類元素（Ｌｎ）だけでなく更に窒素（Ｎ）も含有したものとなる。また、Ｈｆ含有膜４が、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）だけでなく更にＳｉ（シリコン、ケイ素）も含有していた場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ａは、ハフニウム（Ｈｆ）と酸素（Ｏ）と希土類元素（Ｌｎ）だけでなく更にＳｉ（シリコン、ケイ素）も含有したものとなる。
【００８０】
また、希土類含有膜７は、上述のように好ましくは酸化希土類膜である。この場合、希土類含有膜７は、希土類元素（Ｌｎ）以外に酸素（Ｏ）も含有しているが、Ｈｆ含有膜４も酸素（Ｏ）を含有しているため、希土類含有膜７が酸素（Ｏ）を含有しているかどうかにかかわらず、Ｈｆ含有絶縁膜４ａは、酸素（Ｏ）を含有したものとなる。すなわち、希土類含有膜７は、希土類元素（Ｌｎ）に加えて更に酸素（Ｏ）も含有することが好ましいが、希土類含有膜７が酸素（Ｏ）を含有する場合と酸素（Ｏ）を含有しない場合のいずれであっても、Ｈｆ含有絶縁膜４ａは、酸素（Ｏ）を含有したものとなる。
【００８１】
従って、Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯＮ膜の場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ａはＨｆＬｎＳｉＯＮ膜となり、Ｈｆ含有膜４がＨｆＳｉＯ膜の場合には、Ｈｆ含有絶縁膜４ａはＨｆＬｎＳｉＯ膜となり、Ｈｆ含有膜４がＨｆＯＮ膜の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ａはＨｆＬｎＯＮ膜となり、Ｈｆ含有膜４がＨｆＯ膜（代表的にはＨｆＯ２膜）の場合は、Ｈｆ含有絶縁膜４ａはＨｆＬｎＯ膜となる。
【００８２】
ステップＳ１０の熱処理工程を行った後、図１７に示されるように、ステップＳ１０の熱処理工程で反応しなかった希土類含有膜７（未反応の希土類含有膜７、特にマスク層６上に残存する希土類含有膜７）を、エッチング（好ましくはウェットエッチング）によって除去し、それから、マスク層６をエッチング（好ましくはウェットエッチング）によって除去する（図２のステップＳ１１）。Ａｌ含有膜５の未反応部分（ステップＳ１０の熱処理で反応しなかった部分）があれば、ステップＳ１１でマスク層６を除去する際に、一緒に除去され得る。これにより、ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有絶縁膜４ａが露出し、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＨｆ含有絶縁膜４ｂが露出した状態となる。ステップＳ１１のエッチング（ウェットエッチング）には、ＳＰＭ（Sulfuric acid-Hydrogen Peroxide Mixture）液などを好適に用いることができる。
【００８３】
次に、図１８に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１Ｂを含む半導体基板１の主面上に、すなわちｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有絶縁膜４ａおよびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有絶縁膜４ｂ上に、メタルゲート（金属ゲート電極）用の金属膜（金属層、メタルゲート膜）８を形成する（図２のステップＳ１２）。
【００８４】
金属膜８は、好ましくは、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化タンタル（ＴａＮ）膜、窒化タングステン（ＷＮ）膜、炭化チタン（ＴｉＣ）膜、炭化タンタル（ＴａＣ）膜、炭化タングステン（ＷＣ）膜または窒化炭化タンタル（ＴａＣＮ）膜である。金属膜８は、例えばスパッタリング法などにより形成することができる。金属膜８の膜厚（形成膜厚）は、例えば５〜２０ｎｍ程度とすることができる。
【００８５】
次に、半導体基板１の主面上に、すなわち金属膜８上に、シリコン膜９を形成する（図２のステップＳ１３）。シリコン膜９は、多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜とすることができるが、成膜時には非晶質シリコン膜であった場合でも、成膜後の熱処理（例えば後述のステップＳ１８の活性化アニール処理）で多結晶シリコン膜となる。シリコン膜９の膜厚は、例えば３０〜８０ｎｍ程度とすることができる。また、他の形態として、シリコン膜９として、Ｇｅ（ゲルマニウム）を含むシリコン膜（シリコンゲルマニウム膜）を用いることもできる。
【００８６】
ステップＳ１２で形成する金属膜８の厚みを厚くすることでステップＳ１３のシリコン膜９の形成工程を省略する（すなわちゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２をシリコン膜９無しの金属膜８で形成する）ことも可能であるが、ステップＳ１３で金属膜８上にシリコン膜９を形成する（すなわちゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２を金属膜８とその上のシリコン膜９との積層膜で形成する）方が、より好ましい。その理由は、金属膜８の厚みが厚すぎると、金属膜８が剥離しやすくなる問題や、あるいは金属膜８をパターニングする際のオーバーエッチングによる基板ダメージの問題が生じる可能性があるが、金属膜８とシリコン膜９との積層膜でゲート電極を形成することで、金属膜８のみでゲート電極を形成する場合に比べて金属膜８の厚みを薄くすることができるため、上記問題を改善できるからである。また、金属膜８上にシリコン膜９を形成した場合、これまでのポリシリコンゲート電極（ポリシリコンからなるゲート電極）の加工方法やプロセスを踏襲できるため、微細加工性、製造コストおよび歩留まりの点でも優位である。
【００８７】
次に、シリコン膜９および金属膜８の積層膜をパターニングすることにより、図１９に示されるように、金属膜８および金属膜８上のシリコン膜９からなるゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２を形成する（図２のステップＳ１４）。ステップＳ１４のパターニング工程（ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２形成工程）は、例えば、フォトリソグラフィ法を用いてシリコン膜９上にフォトレジストパターン（図示せず）を形成してから、このフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、シリコン膜９および金属膜８の積層膜をエッチング（好ましくはドライエッチング）してパターニングすることにより、行うことができる。その後、このフォトレジストパターンは除去される。
【００８８】
ゲート電極ＧＥ１は、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおいて、Ｈｆ含有絶縁膜４ａ上に形成され、ゲート電極ＧＥ２は、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおいて、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ上に形成される。すなわち、金属膜８および金属膜８上のシリコン膜９からなるゲート電極ＧＥ１が、ｎＭＩＳ形成領域１Ａのｐ型ウエルＰＷの表面上に、ゲート絶縁膜としてのＨｆ含有絶縁膜４ａを介して形成され、金属膜８および金属膜８上のシリコン膜９からなるゲート電極ＧＥ２が、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのｎ型ウエルＮＷの表面上に、ゲート絶縁膜としてのＨｆ含有絶縁膜４ｂを介して形成される。Ｈｆ含有絶縁膜４ａとＨｆ含有絶縁膜４ｂとは、いずれも酸化シリコンよりも誘電率（比誘電率）が高く、高誘電率ゲート絶縁膜として機能する。
【００８９】
ステップＳ１４でシリコン膜９および金属膜８をパターニングするドライエッチング工程の後に、ゲート電極ＧＥ１で覆われない部分のＨｆ含有絶縁膜４ａとゲート電極ＧＥ２で覆われない部分のＨｆ含有絶縁膜４ｂとを除去するためのウェットエッチング行うことが、より好ましい。ゲート電極ＧＥ１の下部に位置するＨｆ含有絶縁膜４ａとゲート電極ＧＥ２の下部に位置するＨｆ含有絶縁膜４ｂとは、ステップＳ１４のドライエッチングおよびその後のウェットエッチングで除去されずに残存して、高誘電率ゲート絶縁膜となる。一方、ゲート電極ＧＥ１で覆われない部分のＨｆ含有絶縁膜４ａとゲート電極ＧＥ２で覆われない部分のＨｆ含有絶縁膜４ｂとは、ステップＳ１４でシリコン膜９および金属膜８をパターニングする際のドライエッチングや、その後のウェットエッチングで除去される。
【００９０】
次に、図２０に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおけるｐ型ウエルＰＷのゲート電極ＧＥ１の両側の領域にリン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などのｎ型不純物をイオン注入することによりｎ−型半導体領域ＥＸ１を形成し、また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおけるｎ型ウエルＮＷのゲート電極ＧＥ２の両側の領域にホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物をイオン注入することによりｐ−型半導体領域ＥＸ２を形成する（図２のステップＳ１５）。ｎ−型半導体領域ＥＸ１形成用のイオン注入時には、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂはイオン注入阻止マスクとしてのフォトレジスト膜（図示せず）で覆っておき、ｎＭＩＳ形成領域１Ａの半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷ）にゲート電極ＧＥ１をマスクとしてイオン注入する。また、ｐ−型半導体領域ＥＸ２形成用のイオン注入時には、ｎＭＩＳ形成領域１Ａはイオン注入阻止マスクとしての他のフォトレジスト膜（図示せず）で覆っておき、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの半導体基板１（ｎ型ウエルＮＷ）にゲート電極ＧＥ２をマスクとしてイオン注入する。ｎ−型半導体領域ＥＸ１を先に形成しても、あるいはｐ−型半導体領域ＥＸ２を先に形成してもよい。
【００９１】
次に、図２１に示されるように、ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２の側壁上に、絶縁体（絶縁膜）からなるサイドウォール（サイドウォールスペーサ、側壁スペーサ、側壁絶縁膜）ＳＷを形成する（図２のステップＳ１６）。例えば、半導体基板１上にゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２を覆うように酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを下から順に形成してから、この酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜を異方性エッチング（エッチバック）することによって、ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２の側壁上に残存する酸化シリコン膜および窒化シリコン膜からなるサイドウォールＳＷを形成することができる。なお、図面の簡略化のために、図２１では、サイドウォールＳＷを構成する酸化シリコン膜および窒化シリコン膜を一体化して示してある。
【００９２】
次に、ｎＭＩＳ形成領域１Ａのｐ型ウエルＰＷにｎ＋型半導体領域ＳＤ１をイオン注入により形成し、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのｎ型ウエルＮＷにｐ＋型半導体領域ＳＤ２を他のイオン注入により形成する（図２のステップＳ１７）。
【００９３】
ｎ＋型半導体領域ＳＤ１は、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにおけるｐ型ウエルＰＷのゲート電極ＧＥ１およびサイドウォールＳＷの両側の領域に、リン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などのｎ型の不純物をイオン注入することにより、形成することができる。ｎ＋型半導体領域ＳＤ１は、ｎ−型半導体領域ＥＸ１よりも不純物濃度が高くかつ接合深さが深い。このｎ＋型半導体領域ＳＤ１形成用のイオン注入時には、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂはイオン注入阻止マスクとしてのフォトレジスト膜（図示せず）で覆っておき、ｎＭＩＳ形成領域１Ａの半導体基板１（ｐ型ウエルＰＷ）に、ゲート電極ＧＥ１およびその側壁上のサイドウォールＳＷをマスクとしてイオン注入する。このため、ｎ−型半導体領域ＥＸ１は、ゲート電極ＧＥ１に整合して形成され、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１はサイドウォールＳＷに整合して形成される。
【００９４】
ｐ＋型半導体領域ＳＤ２は、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおけるｎ型ウエルＮＷのゲート電極ＧＥ２およびサイドウォールＳＷの両側の領域にホウ素（Ｂ）などのｐ型の不純物をイオン注入することにより、形成することができる。ｐ＋型半導体領域ＳＤ２は、ｐ−型半導体領域ＥＸ２よりも不純物濃度が高くかつ接合深さが深い。このｐ＋型半導体領域ＳＤ２形成用のイオン注入時には、ｎＭＩＳ形成領域１Ａはイオン注入阻止マスクとしての他のフォトレジスト膜（図示せず）で覆っておき、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの半導体基板１（ｎ型ウエルＮＷ）に、ゲート電極ＧＥ２およびその側壁上のサイドウォールＳＷをマスクとしてイオン注入する。このため、ｐ−型半導体領域ＥＸ２は、ゲート電極ＧＥ２に整合して形成され、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２はサイドウォールＳＷに整合して形成される。ｎ＋型半導体領域ＳＤ１を先に形成しても、あるいはｐ＋型半導体領域ＳＤ２を先に形成してもよい。
【００９５】
ｎＭＩＳ形成領域１Ａのゲート電極ＧＥ１を構成するシリコン膜９は、ｎ−型半導体領域ＥＸ１形成用のイオン注入工程やｎ＋型半導体領域ＳＤ１形成用のイオン注入工程でｎ型の不純物が導入されて、ｎ型のシリコン膜となる。また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのゲート電極ＧＥ２を構成するシリコン膜９は、ｐ−型半導体領域ＥＸ２形成用のイオン注入やｐ＋型半導体領域ＳＤ２形成用のイオン注入工程でｐ型の不純物が導入されて、ｐ型のシリコン膜となる。
【００９６】
なお、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１はｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのソース・ドレイン領域として機能し、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２はｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのソース・ドレイン領域として機能するので、ステップＳ１７は、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのソース・ドレイン領域形成用のイオン注入と、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのソース・ドレイン領域形成用のイオン注入とを行なう工程とみなすことができる。
【００９７】
ステップＳ１７でｎ+型半導体領域ＳＤ１形成用のイオン注入とｐ＋型半導体領域ＳＤ２形成用のイオン注入とを行った後、導入した不純物の活性化のための熱処理（アニール処理、活性化アニール）を行う（図２のステップＳ１８）。ステップＳ１５，Ｓ１７のイオン注入でｎ−型半導体領域ＥＸ１、ｐ−型半導体領域ＥＸ２、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２およびシリコン膜９などに導入された不純物を、ステップＳ１８の熱処理により活性化することができる。ステップＳ１８の熱処理は、例えば、９００℃〜１１００℃の熱処理温度で、不活性ガス雰囲気中、より好ましくは窒素雰囲気中で行うことができる。
【００９８】
このようにして、図２１に示されるような構造が得られ、ｎＭＩＳ形成領域１Ａに、電界効果トランジスタとしてｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎが形成され、また、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂに、電界効果トランジスタとしてｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐが形成される。
【００９９】
ゲート電極ＧＥ１がｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート電極（メタルゲート電極）として機能し、ゲート電極ＧＥ１の下のＨｆ含有絶縁膜４ａ（およびその下の界面層３）が、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート絶縁膜として機能する。そして、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのソースまたはドレインとして機能するｎ型の半導体領域（不純物拡散層）が、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１およびｎ−型半導体領域ＥＸ１により形成される。また、ゲート電極ＧＥ２がｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート電極（メタルゲート電極）として機能し、ゲート電極ＧＥ２の下のＨｆ含有絶縁膜４ｂ（およびその下の界面層３）が、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜として機能する。そして、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのソースまたはドレインとして機能するｐ型の半導体領域（不純物拡散層）が、ｐ＋型半導体領域ＳＤ２およびｐ−型半導体領域ＥＸ２により形成される。また、サリサイド（Salicide：Self Aligned Silicide）プロセスにより、ソース・ドレインを構成するｎ＋型半導体領域ＳＤ１およびｐ＋型半導体領域ＳＤ２の上部や、ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２を構成するシリコン膜９の上部に、コバルトシリサイドまたはニッケルシリサイドなどからなる金属シリサイド層（図示せず）を形成することもできる。
【０１００】
次に、図２２に示されるように、半導体基板１の主面上に、ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２およびサイドウォールＳＷを覆うように、絶縁膜（層間絶縁膜）１１を形成する。絶縁膜１１は、例えば、酸化シリコン膜の単体膜や、あるいは薄い窒化シリコン膜とその上の厚い酸化シリコン膜との積層膜などからなる。絶縁膜１１の形成後、絶縁膜１１の表面（上面）を、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を使用して平坦化する。
【０１０１】
次に、絶縁膜１１上に形成したフォトレジストパターン（図示せず）をエッチングマスクとして用いて、絶縁膜１１をドライエッチングすることにより、絶縁膜１１にコンタクトホール（貫通孔、孔）ＣＴを形成する。コンタクトホールＣＴは、ｎ＋型半導体領域ＳＤ１およびｐ＋型半導体領域ＳＤ２や、ゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２の上部などに形成される。
【０１０２】
次に、コンタクトホールＣＴ内に、タングステン（Ｗ）などからなる導電性のプラグ（接続用導体部）ＰＧを形成する。プラグＰＧを形成するには、例えば、コンタクトホールＣＴの内部（底部および側壁上）を含む絶縁膜１１上に、バリア導体膜（例えばチタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜）を形成する。それから、このバリア導体膜上にタングステン膜などからなる主導体膜をコンタクトホールＣＴを埋めるように形成し、絶縁膜１１上の不要な主導体膜およびバリア導体膜をＣＭＰ法またはエッチバック法などによって除去することにより、プラグＰＧを形成することができる。なお、図面の簡略化のために、図２２では、プラグＰＧを構成するバリア導体膜および主導体膜（タングステン膜）を一体化して示してある。
【０１０３】
次に、図２３に示されるように、プラグＰＧが埋め込まれた絶縁膜１１上に、ストッパ絶縁膜（エッチングストッパ用絶縁膜）１２および配線形成用の絶縁膜（層間絶縁膜）１３を順次形成する。ストッパ絶縁膜１２は、絶縁膜１３への溝加工の際にエッチングストッパとなる膜であり、絶縁膜１３に対してエッチング選択性を有する材料を用い、例えば、ストッパ絶縁膜１２を窒化シリコン膜とし、絶縁膜１３を酸化シリコン膜とすることができる。
【０１０４】
次に、シングルダマシン法により第１層目の配線Ｍ１を形成する。まず、フォトレジストパターン（図示せず）をマスクとしたドライエッチングによって絶縁膜１３およびストッパ絶縁膜１２の所定の領域に配線溝１４を形成した後、半導体基板１の主面上（すなわち配線溝１４の底部および側壁上を含む絶縁膜１３上）にバリア導体膜（例えば窒化チタン膜、タンタル膜または窒化タンタル膜など）を形成する。続いて、ＣＶＤ法またはスパッタリング法などによりバリア導体膜上に銅のシード層を形成し、さらに電解めっき法などを用いてシード層上に銅めっき膜を形成し、銅めっき膜により配線溝１４の内部を埋め込む。それから、配線溝１４内以外の領域の銅めっき膜、シード層およびバリアメタル膜をＣＭＰ法により除去して、銅を主導電材料とする第１層目の配線Ｍ１を形成する。なお、図面の簡略化のために、図２３では、配線Ｍ１を構成する銅めっき膜、シード層およびバリア導体膜を一体化して示してある。
【０１０５】
配線Ｍ１は、プラグＰＧを介してｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのソースまたはドレイン用のｎ＋型半導体領域ＳＤ１およびｐ＋型半導体領域ＳＤ２などと電気的に接続されている。その後、デュアルダマシン法などにより２層目以降の配線を形成するが、ここでは図示およびその説明は省略する。また、配線Ｍ１およびそれよりも上層の配線は、ダマシン配線に限定されず、配線用の導電体膜をパターニングして形成することもでき、例えばタングステン配線またはアルミニウム配線などとすることもできる。
【０１０６】
次に、本実施の形態の特徴について、より詳細に説明する。
【０１０７】
本実施の形態では、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート電極ＧＥ１，ＧＥ２は、ゲート絶縁膜（ここでは界面層３およびＨｆ含有絶縁膜４ａ，４ｂ）上に位置する金属膜８を有しており、いわゆるメタルゲート電極（金属ゲート電極）である。このため、ゲート電極の空乏化現象を抑制し、寄生容量をなくすことができるため、ＭＩＳＦＥＴ素子の小型化（ゲート絶縁膜の薄膜化）も可能になる。
【０１０８】
また、本実施の形態では、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート絶縁膜として、酸化シリコンよりも誘電率が高いＨｆ含有絶縁膜４ａを用い、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜として、酸化シリコンよりも誘電率が高いＨｆ含有絶縁膜４ｂを用いている。すなわち、酸化シリコンより誘電率（比誘電率）の高い材料膜、いわゆるＨｉｇｈ−ｋ膜（高誘電率膜）であるＨｆ含有絶縁膜４ａ，４ｂを、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜に用いている。このため、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜に酸化シリコン膜を用いた場合に比べて、Ｈｆ含有絶縁膜４ａとＨｆ含有絶縁膜４ｂの物理的膜厚を増加させることができるため、ゲートリーク電流を低減することができる。
【０１０９】
また、本実施の形態では、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのＨｆ系の高誘電率ゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ａに希土類元素（より好ましくはＬａ）を導入し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのＨｆ系の高誘電率ゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ｂにアルミニウム（Ａｌ）を導入しているので、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの両方を低しきい値化することができる。すなわち、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのしきい値（しきい値電圧）の絶対値を低くすることができる。
【０１１０】
ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴの両方の低しきい値化を図る上では、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのＨｆ系ゲート絶縁膜が希土類元素を含有しかつｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのＨｆ系ゲート絶縁膜がＡｌを含有するだけでなく、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのＨｆ系ゲート絶縁膜がＡｌを含有せず、かつｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのＨｆ系ゲート絶縁膜が希土類元素(特にＬａ)を含有しないことが好ましい。このため、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ａはＡｌを含有せず、かつｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのゲート絶縁膜であるＨｆ含有絶縁膜４ｂは希土類元素(特にＬａ)を含有しないことが好ましい。
【０１１１】
本実施の形態では、ステップＳ５でＨｆ含有膜４を形成した後で、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４に対して希土類元素を選択的に導入してＨｆ含有絶縁膜４ａを形成し、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４に対してＡｌ（アルミニウム）を選択的に導入してＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成するが、このためにマスク層６を用いることが、主要な特徴の一つである。
【０１１２】
すなわち、ステップＳ６，Ｓ７でｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４上にＡｌ含有膜５およびマスク層６を下から順に形成してから、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６およびＡｌ含有膜５を除去し（ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６およびＡｌ含有膜５は残す）、ステップＳ９で希土類含有膜７を形成する。これにより、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ｈｆ含有膜４上にＨｆ含有膜４に接して希土類含有膜７が形成された状態となり、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、Ｈｆ含有膜４上にＨｆ含有膜４に接してＡｌ含有膜５が形成された状態となる。この状態でステップＳ１０の熱処理を施すことにより、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４を希土類含有膜７と反応させて希土類元素を含有するＨｆ含有絶縁膜４ａを形成し、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４をＡｌ含有膜５と反応させてＡｌを含有するＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成する。ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７とＡｌ含有膜５との間にマスク層６が介在しているため、希土類含有膜７がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４と反応するのを抑制または防止することができる。
【０１１３】
更に、本実施の形態では、マスク層６を単層ではなく、複数層が積層された積層構造としている。すなわち、窒化金属膜（窒化金属層）６ａとその上の金属膜（金属層）６ｂとの積層膜により、マスク層６を形成している。窒化金属膜６ａは、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなり、より好ましくは窒化チタン（ＴｉＮ）膜である。金属膜６ｂは、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなり、より好ましくはチタン（Ｔｉ）膜である。
【０１１４】
一般に、金属窒化物は、単体金属（純金属）に比べて化学的に安定であり、特にＴｉ（チタン）またはＴａ（タンタル）の窒化物膜は、希土類含有膜７、Ａｌ含有膜５あるいはＨｆ含有膜４と反応しにくい。このため、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにおいて、Ａｌ含有膜５と接する部分のマスク層６（すなわちマスク層６の下層部分）を、窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる窒化金属膜６ａで構成することで、マスク層６がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制することができる。しかしながら、マスク層６上に希土類含有膜７が形成された状態でステップＳ１０の熱処理が行われるため、この熱処理時に希土類含有膜７からマスク層６中を拡散した希土類元素ＬｎがｐＭＩＳ形成領域１ＢのＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４にまで到達してしまい、形成されたＨｆ含有絶縁膜４ｂ中に希土類元素Ｌｎが含有されてしまう可能性がある。
【０１１５】
本実施の形態とは異なり、マスク層６を窒化チタン（ＴｉＮ）膜（または窒化タンタル（ＴａＮ）膜）の単体膜（単層）で構成した場合、反応しにくい窒化チタン膜（または窒化タンタル膜）であっても、マスク層６上に形成された希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが、マスク層６中を拡散するのを完全に防止することは困難である。マスク層６上に形成された希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過して、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまうと、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐのしきい値の絶対値が増大してしまう。このため、マスク層６上に形成された希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが、ステップＳ１０の熱処理時にマスク層６中を拡散して、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂに形成されるＨｆ含有絶縁膜４ｂ中に希土類元素Ｌｎが導入されてしまうことは、できるだけ防止することが望まれる。
【０１１６】
これに対処するために、マスク層６の厚みを厚くすることが考えられる。マスク層６を厚くすると、たとえマスク層６上に形成された希土類含有膜７中の希土類元素ＬｎがステップＳ１０の熱処理時にマスク層６中を拡散しても、マスク層６が厚いことで、拡散した希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ｂまでほとんど到達しなくなるため、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂに形成されるＨｆ含有絶縁膜４ｂ中に希土類元素Ｌｎが導入されるのを防止できる。しかしながら、その効果を得るためにマスク層６の厚みを十分に厚くすると、マスク層６の成膜に要する時間が長くなり、スループットが低下してしまう。
【０１１７】
そこで、本発明者が検討したところ、Ａｌ含有膜５に接するように窒化金属膜６ａを設け、この窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に、希土類元素Ｌｎのゲッター層を挿入すれば、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制または防止できることを見出した。
【０１１８】
これに基づき、本実施の形態では、マスク層６を積層構造とし、第１層（最下層）を窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる窒化金属膜６ａで構成し、第１層（窒化金属膜６ａ）上の第２層として、チタン（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）からなる金属膜６ｂを形成している。
【０１１９】
マスク層６を構成する積層構造のうち、最下層は窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる窒化金属膜６ａである。窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）は、安定であるため、マスク層６の最下層を、これらの材料からなる窒化金属膜６ａで構成したことで、他の材料膜を用いた場合に比べて、マスク層６（の最下層）とＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とが反応するのを抑制することができる。
【０１２０】
窒化金属膜６ａ上に、窒化金属膜６ａに接するように形成された金属膜６ｂは、希土類含有膜７から拡散した希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能することができ、この機能を得るためには、金属膜６ｂとしてチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜は好適である。
【０１２１】
本実施の形態では、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜を金属膜６ｂとして用いてこれを窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に挿入することで、希土類含有膜７から金属膜６ｂ中に希土類元素Ｌｎが拡散しても、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへは希土類元素Ｌｎがほとんど拡散しないようにすることができる。これは、希土類元素Ｌｎとの反応性（反応のしやすさ）は、窒化金属膜６ａよりも金属膜６ｂの方が高いことに起因している。すなわち、金属膜６ｂの形成を省略して窒化金属膜６ａと希土類含有膜７とが接していた場合における希土類含有膜７と窒化金属膜６ａとの反応性（反応しやすさ）に比べて、金属膜６ｂと希土類含有膜７とが接していた場合の希土類含有膜７と金属膜６ｂとの反応性（反応しやすさ）の方が高い。
【０１２２】
本実施の形態では、希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎとの反応性が、窒化金属膜６ａよりも高い金属膜６ｂをあえて窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に挿入することで、希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが金属膜６ｂ中に拡散しても、金属膜６ｂ中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂを構成する金属元素（金属膜６ｂがチタン膜の場合はＴｉ、金属膜６ｂがタンタル膜の場合はＴａ）と結合する。このため、希土類含有膜７から金属膜６ｂ中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂを構成する金属元素と結合した状態で金属膜６ｂ中に留まり、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへはほとんど拡散しなくなる。すなわち、希土類元素Ｌｎとの反応性（反応しやすさ）は窒化金属膜６ａよりも金属膜６ｂの方が高い分、一旦金属膜６ｂ中に取り込まれた希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへは拡散しにくくなる。このため、金属膜６ｂは、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎを捕獲するゲッター層として機能し、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ａに拡散するのを抑制または防止することができる。
【０１２３】
本実施の形態とは異なり、マスク層６を金属膜６ｂのみで形成した場合（窒化金属膜６ａの形成を省略した場合）には、金属膜６ｂがＡｌ含有膜５に接することになる。しかしながら、Ａｌ含有膜５との反応性（反応しやすさ）は、窒化金属膜６ａよりも金属膜６ｂの方が高い。このため、窒化金属膜６ａの形成を省略して金属膜６ｂがＡｌ含有膜５に接している場合には、Ａｌ含有膜５に接している金属膜６ｂがＡｌ含有膜５と反応する可能性があるため、Ａｌ含有膜５とＨｆ含有膜４との反応により形成されるＨｆ含有絶縁膜４ｂの的確な形成を阻害する虞がある。このため、マスク層６のうち、Ａｌ含有膜５と接する部分は、Ａｌ含有膜５との反応性ができるだけ低い材料で形成することが好ましい。
【０１２４】
それに対して、本実施の形態では、マスク層６のうち、Ａｌ含有膜５と接する部分は、窒化金属膜６ａで形成されている。窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる窒化金属膜６ａは、Ａｌ含有膜５と反応しにくい材料膜であるため、Ａｌ含有膜５に接している窒化金属膜６ａがＡｌ含有膜５と反応するのを抑制でき、Ａｌ含有膜５とＨｆ含有膜４との反応によりＨｆ含有絶縁膜４ｂを、的確に形成することができる。
【０１２５】
このように、本実施の形態では、マスク層６を積層構造とし、マスク層６の最下層（すなわちＡｌ含有膜５に接する部分）を、反応性の低い窒化金属膜６ａで形成してＡｌ含有膜５との不要な反応をできるだけ抑制するとともに、窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に金属膜６ｂを挿入することで、希土類含有膜７の希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ａ中にまで拡散するのを抑制または防止することができる。これにより、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制または防止することができる。
【０１２６】
マスク層６のうち、最下層（すなわちＡｌ含有膜５に接する部分）は、反応性が低い安定な材料で形成することが好ましいのであるが、この観点から、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜は特に好適であるため、窒化金属膜６ａは、窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）により形成する。窒化金属膜６ａとして用いる窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）は、種々の半導体装置の製造工程で使用される材料であるため、扱いやすいという利点もある。窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に挿入する金属膜６ｂは、希土類元素Ｌｎを捕獲して金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへは希土類元素Ｌｎが拡散しないような性質を有していることが求められるが、この観点からは、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜は金属膜６ｂとして適している。
【０１２７】
また、金属膜６ｂは、希土類元素Ｌｎのゲッター効果を有するだけでなく、金属膜６ｂを構成する元素がＨｆ含有絶縁膜４ｂ中にまで拡散した場合に、できるだけ悪影響を及ぼさないような性質を有していることが望ましい。例えば、本実施の形態とは異なり、銅（Ｃｕ）膜などを金属膜６ｂとして用いた場合には、銅（Ｃｕ）膜を構成するＣｕがＨｆ含有絶縁膜４ｂ中にまで拡散してしまうと、ＭＩＳＦＥＴの特性などに大きな悪影響を及ぼしてしまうため、銅（Ｃｕ）膜などは金属膜６ｂとして不適である。窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化タンタル（ＴａＮ）膜、チタン（Ｔｉ）膜およびタンタル（Ｔａ）膜を構成するＴｉ，Ｔａは、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ中に拡散したときの悪影響が少ないため、窒化チタン（ＴｉＮ）膜および窒化タンタル（ＴａＮ）膜は窒化金属膜６ａとして好適であり、チタン（Ｔｉ）膜およびタンタル（Ｔａ）膜は金属膜６ｂとして好適である。
【０１２８】
つまり、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉまたはＴａとし、マスク層６におけるＡｌ含有膜５に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低い窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜で構成し、窒化金属膜６ａ上の金属膜６ｂを、反応性が高い分、希土類元素Ｌｎのゲッター効果を得られるチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜で構成する。これにより、マスク層６がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制できる（金属膜６ｂの効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂに希土類元素Ｌｎが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０１２９】
また、ステップＳ１０の熱処理の後、上記ステップＳ１１が行われる。すなわち、ステップＳ１１において、ステップＳ１０の熱処理後にマスク層６上に残存している希土類含有膜７が除去され、更にマスク層６が除去される。このため、ステップＳ１０の熱処理でマスク層６（特に金属膜６ｂ）中に希土類元素Ｌｎが導入されても、このマスク層６はステップＳ１１で除去されるため、以降の熱処理時にＨｆ含有絶縁膜４ｂに希土類元素Ｌｎが導入されるのを防止できる。
【０１３０】
また、窒化金属膜６ａとして、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜を用いることができるが、より好ましいのは窒化チタン（ＴｉＮ）膜である。窒化タンタル（ＴａＮ）膜よりも窒化チタン（ＴｉＮ）膜の方がウェットエッチングで加工しやすいため、窒化金属膜６ａとして窒化チタン（ＴｉＮ）膜を用いることで、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなる。このため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。
【０１３１】
また、金属膜６ｂとして、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜を用いることができるが、より好ましいのはチタン（Ｔｉ）膜である。タンタル（Ｔａ）膜よりもチタン（Ｔｉ）膜の方がウェットエッチングで加工しやすいため、金属膜６ｂとしてチタン（Ｔｉ）膜を用いることで、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなる。このため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。
【０１３２】
また、窒化金属膜６ａと金属膜６ｂとで、金属元素の種類を同じにすれば、マスク層６の成膜工程（上記ステップＳ７に対応）が行いやすく、また、マスク層６のエッチング工程（上記ステップＳ８，Ｓ１１に対応）を行いやすい。この観点からは、窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）膜としかつ金属膜６ｂをチタン（Ｔｉ）膜とするか、あるいは窒化金属膜６ａを窒化タンタル（ＴａＮ）膜としかつ金属膜６ｂをタンタル（Ｔａ）膜とすれば、より好ましい。
【０１３３】
従って、これらを総合的に勘案すると、本実施の形態では、窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）膜としかつ金属膜６ｂをチタン（Ｔｉ）膜とすることが最も好ましい。
【０１３４】
また、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａの膜厚は、１０ｎｍ以上で３０ｎｍ以下が好ましい。その理由は、下限については、窒化金属膜６ａの膜厚が薄すぎると金属膜６ｂがＡｌ含有膜５と反応してしまうため、その反応が起きないようにするためには１０ｎｍ程度が必要であるためである。上限についてはスループット確保の面から３０ｎｍ程度が限界であると考えられるためである。また、マスク層６を構成する金属膜６ｂの膜厚は、２ｎｍ以上で１０ｎｍ以下が好ましい。その理由は、下限については、成膜膜厚の制御性、及び、ある程度の膜厚がないと目的とする機能を発揮できないためである。上限については、金属膜６ｂとＡｌ含有膜５との反応が起きないようにするためである。
【０１３５】
また、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴを低しきい値化する（すなわちしきい値電圧の絶対値を小さくする）には、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系ゲート絶縁膜に希土類元素（特にランタン）を選択的に導入することが非常に有効であるが、希土類元素以外でも、Ｍｇ（マグネシウム）をｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ用のＨｆ系ゲート絶縁膜に導入することでも、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴの低しきい値化を図ることができる。このため、本実施の形態において、希土類含有膜７の代わりに、Ｍｇ（マグネシウム）を含有するＭｇ含有膜を用いることもできる。この場合に用いるＭｇ含有膜は、Ｍｇ（マグネシウム）を主成分として含有し、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜またはマグネシウム（Ｍｇ）膜などを用いることができる。希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜を用いた場合には、形成されたＨｆ含有絶縁膜４ａは、希土類元素の代わりにＭｇ（マグネシウム）を含有したものとなる。希土類含有膜７を用いた場合には、本実施の形態のマスク層６の構成によりＨｆ含有絶縁膜４ｂへの導入が防止されるのは希土類元素であったが、希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜を用いた場合には、本実施の形態のマスク層６の構成によりＨｆ含有絶縁膜４ｂへの導入が防止されるのはＭｇ（マグネシウム）である。希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜を用いた場合、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴも低しきい値化するためには、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂへＭｇが導入されるのをできるだけ防止する必要があるが、本実施の形態のマスク層６を適用することで、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂにＭｇが導入されるのを抑制または防止することができる。このため、本実施の形態は、希土類含有膜７の代わりに、Ｍｇ含有膜を用いた場合にも有効であり、これは、以下の実施の形態４〜６でも同様である。従って、本実施の形態１および以下の実施の形態４〜６において、「希土類含有膜７」を「希土類元素またはマグネシウムを含有する材料膜」に置き換えることができ、「希土類元素Ｌｎ」を「希土類元素またはＭｇ」に置き換えることができる。
【０１３６】
但し、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴをより的確に低しきい値化するためには、Ｈｆ含有絶縁膜４ａに導入する低しきい値化用の元素は、Ｍｇ（マグネシウム）よりも希土類元素がより好ましく、希土類元素の中でもＬａ（ランタン）が特に好ましい。このため、Ｍｇを含有するＭｇ含有膜よりも、希土類元素を含有する希土類含有膜７を用いることがより好ましく、希土類含有膜７としてＬａ（ランタン）を含有するＬａ含有膜を用いることが最も好ましい。
【０１３７】
なお、後述の実施の形態２，３では、希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜は使用しない。これは、希土類元素に比べるとＭｇ（マグネシウム）はフッ化物を生成しにくいため、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）や、フッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は、希土類元素のゲッター層としては機能できるが、Ｍｇのゲッター層としては十分には機能しないためである。
【０１３８】
（実施の形態２）
本実施の形態２は、上記実施の形態１の変形例に対応する。図２４は、窒化金属膜６ａと金属膜６ｂの材料を示す表（説明図）であり、上記実施の形態１および本実施の形態２において、窒化金属膜６ａとして使用する材料膜の種類と、金属膜６ｂとして使用する材料膜の種類とについて、表としてまとめてある。
【０１３９】
図２４からも分かるように、上記実施の形態１では、マスク層６を構成する金属膜６ｂとして、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜を用いていた。それに対して、本実施の形態では、マスク層６を構成する金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）を用いている。なお、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）は、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜と言うこともでき、また、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は、フッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜と言うこともできる。ここで、本実施の形態で使用する金属膜６ｂは、純金属の膜ではなく、フッ素を導入（添加）した窒化チタン膜またはフッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜であるが、理解を簡単にするために、上記実施の形態１と同様に、本実施の形態でも「金属膜６ｂ」と称することとする。
【０１４０】
次に、本実施の形態の製造工程について具体的に説明する。本実施の形態の半導体装置の製造工程が上記実施の形態１と相違するのは、ステップＳ７のマスク層６形成工程（マスク層６の構成とその形成法）であり、他の工程は上記実施の形態１とほぼ同様であるので、ここでは本実施の形態におけるステップＳ７のマスク層６形成工程について説明する。
【０１４１】
ステップＳ６のＡｌ含有膜５の形成工程までは上記実施の形態１と同様の工程を行って上記図８の構造を得た後、ステップＳ７で、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、マスク層６を形成するが、本実施の形態では、次のようにステップＳ７のマスク層６の形成工程を行う。
【０１４２】
まず、上記図３のステップＳ７ａで、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、窒化金属膜６ａを形成する。このステップＳ７ａの窒化金属膜６ａ形成工程は、上記実施の形態１と同様にして行うことができる。それから、上記図３のステップＳ７ｂで、窒化金属膜６ａ上に、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）からなる金属膜６ｂを形成する。
【０１４３】
本実施の形態では、このステップＳ７ｂの金属膜６ｂ形成工程において、フッ素プラズマ中で窒化チタン膜を成膜（例えばスパッタリング法で成膜）することで、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）を形成することができる。あるいは、ステップＳ７ｂの金属膜６ｂ形成工程において、フッ素プラズマ中で窒化タンタル膜を成膜（例えばスパッタリング法で成膜）することで、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）を形成することができる。あるいは、ステップＳ７ｂの金属膜６ｂ形成工程において、まず窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成してから、この窒化チタン（ＴｉＮ）膜にフッ素をイオン注入することで、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）を形成することができる。あるいは、ステップＳ７ｂの金属膜６ｂ形成工程において、まず窒化タンタル（ＴａＮ）膜を形成してから、この窒化タンタル（ＴａＮ）膜にフッ素をイオン注入することで、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）を形成することができる。
【０１４４】
また、他の形態として、ステップＳ７のマスク層６形成工程を、図２５および図２６に示されるように行うこともできる。図２５および図２６は、半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、他の形態のステップＳ７のマスク層６形成工程に対応する。
【０１４５】
ステップＳ７において、まず、図２５に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、窒化チタン膜または窒化タンタル膜からなる窒化金属膜６ｃを形成する。この窒化金属膜６ｃの厚み（形成膜厚）は、上記実施の形態１における窒化金属膜６ａの厚み（形成膜厚）と金属膜６ｂの厚み（形成膜厚）との合計程度とする。それから、この窒化金属膜６ｃの上層部分にフッ素をイオン注入する。このイオン注入では、窒化金属膜６ｃの下層部分（Ａｌ含有膜５に接する部分）にはフッ素が導入されず、窒化金属膜６ｃの上層部分にだけフッ素が導入されるようにする。
【０１４６】
これにより、窒化金属膜６ｃは、図２６に示されるように、下層部分（Ａｌ含有膜５に接する部分）が窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）で構成されて窒化金属膜６ａに対応する領域となり、上層部分が、フッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化チタン（ＴｉＮＦ）またはフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化タンタル（ＴａＮＦ）で構成されて金属膜６ｂに対応する領域となる。すなわち、窒化金属膜６ｃの成膜時に窒化金属膜６ｃが窒化チタン膜であった場合、フッ素のイオン注入後には、窒化金属膜６ｃの下層部分を、窒化チタン膜（窒化金属膜６ａ）とみなし、窒化金属膜６ｃの上層部分を、フッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化チタン膜（金属膜６ｂ）とみなすことができる。また、窒化金属膜６ｃの成膜時に窒化金属膜６ｃが窒化タンタル膜であった場合、フッ素のイオン注入後には、窒化金属膜６ｃの下層部分を、窒化タンタル膜（窒化金属膜６ａ）とみなし、窒化金属膜６ｃの上層部分を、フッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化タンタル膜（金属膜６ｂ）とみなすことができる。図２６のように、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタンまたはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタルからなる金属膜６ｂをイオン注入により形成した場合には、成膜装置中でフッ素プラズマを用いる必要が無いため、成膜装置の負荷を低減することができる。
【０１４７】
本実施の形態においても、マスク層６の形成後は、上記実施の形態１と同様の工程（上記ステップＳ８およびそれ以降の工程）が行われるが、ここではその繰り返しの説明は省略する。
【０１４８】
本実施の形態では、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）を用いている。金属膜６ｂは、単なる窒化チタン膜または窒化タンタル膜ではなく、フッ素（Ｆ）が導入（添加）されている。希土類元素Ｌｎはフッ素（Ｆ）と反応しやすく、フッ化物（希土類フッ化物）を生成する。上記実施の形態１でも説明したように、マスク層６上にマスク層６に接して希土類含有膜７が形成されている状態でステップＳ１０の熱処理が行われると、希土類含有膜７からマスク層６に希土類元素Ｌｎが拡散する可能性がある。
【０１４９】
本実施の形態では、希土類元素Ｌｎと反応しやすいフッ素（Ｆ）を金属膜６ｂが含有しているため、希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが金属膜６ｂ中に拡散しても、金属膜６ｂ中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂ中に含まれるフッ素（Ｆ）と反応（結合）する。このため、希土類含有膜７から金属膜６ｂ中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂ中のフッ素（Ｆ）と反応して消費される（フッ化物となって金属膜６ｂ中に留まる）ため、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへはほとんど拡散しなくなる。すなわち、希土類元素Ｌｎと反応しやすいフッ素（Ｆ）を金属膜６ｂが含有しているため、一旦金属膜６ｂ中に取り込まれた希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへは拡散しにくくなる。このため、金属膜６ｂは、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎを捕獲するゲッター層として機能し、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ａに拡散するのを抑制または防止することができる。
【０１５０】
本実施の形態では、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉ（チタン）またはＴａ（タンタル）とする。そして、マスク層６におけるＡｌ含有膜５に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低いＴｉＮ膜（窒化チタン）膜またはＴａＮ膜（窒化タンタル膜）で構成し、窒化金属膜６ａ上の金属膜６ｂを、希土類元素Ｌｎと反応しやすいフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）で構成する。これにより、マスク層６がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制できる（金属膜６ｂの効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂに希土類元素Ｌｎが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０１５１】
また、本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様に、窒化金属膜６ａとして、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜を用いることができるが、より好ましいのは窒化チタン（ＴｉＮ）膜である。窒化タンタル（ＴａＮ）膜よりも窒化チタン（ＴｉＮ）膜の方がウェットエッチングで加工しやすいため、窒化金属膜６ａとして窒化チタン（ＴｉＮ）膜を用いることで、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなる。このため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。
【０１５２】
また、本実施の形態では、金属膜６ｂとして、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜を用いることができるが、より好ましいのは、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）である。フッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）よりもフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）の方がウェットエッチングで加工しやすいため、金属膜６ｂとしてフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）を用いることで、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなる。このため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。
【０１５３】
また、窒化金属膜６ａと金属膜６ｂとで、金属元素の種類を同じにすれば、マスク層６の成膜工程（上記ステップＳ７に対応）が行いやすく、また、マスク層６のエッチング工程（上記ステップＳ８，Ｓ１１に対応）を行いやすい。この観点からは、窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）膜としかつ金属膜６ｂをフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）とするか、あるいは窒化金属膜６ａを窒化タンタル（ＴａＮ）膜としかつ金属膜６ｂをフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ）とすれば、より好ましい。
【０１５４】
従って、これらを総合的に勘案すると、本実施の形態では、窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）膜としかつ金属膜６ｂをフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）とすることが最も好ましい。
【０１５５】
（実施の形態３）
本実施の形態３は、上記実施の形態１，２の他の変形例に対応する。
【０１５６】
上記実施の形態１では、マスク層６を、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａと、その上のチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなる金属膜６ｂとで構成していた。また、上記実施の形態２では、マスク層６を、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａと、その上のフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）からなる金属膜６ｂとで構成していた。それに対して、本実施の形態では、マスク層６を、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａと、その上のチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなる金属膜６ｂ１と、その上のフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）からなる金属膜６ｂ２とで構成している。すなわち、本実施の形態では、マスク層６において、上記実施の形態１，２の金属膜６ｂの代わりに金属膜６ｂ１および金属膜６ｂ２を用いている。本実施の形態のマスク層６は、下から順に、窒化金属膜６ａ、金属膜６ｂ１および金属膜６ｂ２が積層された構成を有しているが、このうち、本実施の形態の窒化金属膜６ａは上記実施の形態１，２の窒化金属膜６ａとで同じであり、本実施の形態の金属膜６ｂ１は上記実施の形態１の金属膜６ｂと同じであり、本実施の形態の金属膜６ｂ２は上記実施の形態２の金属膜６ｂと同じである。
【０１５７】
なお、本実施の形態で使用する金属膜６ｂ２は、純金属の膜ではなく、フッ素を導入（添加）した窒化チタン膜またはフッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜であるが、理解を簡単にするために、上記実施の形態２の金属膜６ｂと同様に、本実施の形態でも「金属膜６ｂ２」と称することとする。
【０１５８】
次に、本実施の形態の製造工程について具体的に説明する。本実施の形態の半導体装置の製造工程が上記実施の形態１と相違するのは、ステップＳ７のマスク層６形成工程（マスク層６の構成とその形成法）であり、他の工程は上記実施の形態１とほぼ同様であるので、ここでは本実施の形態におけるステップＳ７のマスク層６形成工程について説明する。図２７および図２８は、半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、図２７は、上記実施の形態１の上記図９と同じ工程段階（ステップＳ７のマスク層６形成工程を行った段階）に対応し、図２８は、上記実施の形態１の上記図１５と同じ工程段階（ステップＳ９の希土類含有膜７形成工程を行った段階）に対応する。
【０１５９】
ステップＳ６のＡｌ含有膜５の形成工程までは上記実施の形態１と同様の工程を行って上記図８の構造を得た後、ステップＳ７で、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、マスク層６を形成するが、本実施の形態では、次のようにステップＳ７のマスク層６の形成工程を行う。
【０１６０】
まず、図２７に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａを形成する。この窒化金属膜６ａ形成工程は、上記実施の形態１の窒化金属膜６ａ形成工程（上記ステップＳ７ａ）と同様にして行うことができる。それから、窒化金属膜６ａ上に、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなる金属膜６ｂ１を形成する。この金属膜６ｂ１形成工程は、上記実施の形態１の金属膜６ｂ形成工程（上記ステップＳ７ｂ）と同様にして行うことができる。それから、金属膜６ｂ１上に、フッ素が導入（添加）された窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）またはフッ素（Ｆ）が導入（添加）された窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）からなる金属膜６ｂ２を形成する。この金属膜６ｂ２形成工程は、上記実施の形態２の金属膜６ｂ形成工程（上記ステップＳ７ｂ）と同様にして行うことができる。
【０１６１】
本実施の形態においても、マスク層６の形成後は、上記実施の形態１，２と同様の工程（上記ステップＳ８およびそれ以降の工程）が行われるが、ここではその繰り返しの説明は省略する。なお、図２８には、上記ステップＳ８，Ｓ９（希土類含有膜７形成工程まで）が行われた段階が示されている。希土類含有膜７を形成すると、図２８に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは希土類含有膜７とＨｆ含有膜４とが接触しているが、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７とＡｌ含有膜５（およびＨｆ含有膜４）とは、間にマスク層６が介在するため互いに接触していない状態となる。そして、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの希土類含有膜７は、マスク層６の上面に接するが、本実施の形態では、マスク層６の最上層は金属膜６ｂ２であるため、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７はマスク層６の金属膜６ｂ２接した状態となる。この状態で、上記ステップＳ１０の熱処理が行われる。
【０１６２】
図２８からも分かるように、本実施の形態では、窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に、希土類元素Ｌｎのゲッター層として、金属膜６ｂ１，６ｂ２を挿入している。希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが金属膜６ｂ２中に拡散しても、金属膜６ｂ２中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂ２中のフッ素（Ｆ）と反応して消費される（フッ化物となって金属膜６ｂ２中に留まる）ため、金属膜６ｂ２から窒化金属膜６ａへの希土類元素Ｌｎの拡散は抑制される。そして、希土類元素Ｌｎが金属膜６ｂ１中に拡散しても、金属膜６ｂ１中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂ１を構成する金属元素（金属膜６ｂ１がチタン膜の場合はＴｉ、金属膜６ｂ１がタンタル膜の場合はＴａ）と結合するため、金属膜６ｂ１中に留まり、金属膜６ｂ１から窒化金属膜６ａへはほとんど拡散しなくなる。すなわち、このため、金属膜６ｂ２，６ｂ１は、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎを捕獲するゲッター層として機能し、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ａに拡散するのを抑制または防止することができる。
【０１６３】
本実施の形態では、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉ（チタン）またはＴａ（タンタル）とする。そして、マスク層６におけるＡｌ含有膜５に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低いＴｉＮ膜（窒化チタン）膜またはＴａＮ膜（窒化タンタル膜）で構成し、窒化金属膜６ａ上の金属膜６ｂ１，６ｂ２を、希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能し得る金属膜６ｂ１，６ｂ２で構成する。これにより、マスク層６がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制できる（金属膜６ｂ１，６ｂ２の効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂに希土類元素Ｌｎが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０１６４】
また、本実施の形態では、マスク層６において、チタン（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）からなる金属膜６ｂ１上に、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）からなる金属膜６ｂ２が形成されていたが、他の形態として、金属膜６ｂ１と金属膜６ｂ２との上下を逆にすることもできる。更に他の形態として、マスク６において、金属膜６ｂ１および金属膜６ｂ２の代わりに、チタン（Ｔｉ）層、タンタル（Ｔａ）層、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）層、またはフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）層から選択された２層以上とすることもできる。
【０１６５】
また、本実施の形態３に比べて、上記実施の形態１，２は、マスク層６を構成する積層構造の層数が少ないため、マスク層６の形成に要する工程数が少なくてすみ、製造時間を短縮し、スループットを向上することができる。
【０１６６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、マスク層６を、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａと、その上のチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなる金属膜６ｂと、その上の窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ｄとで構成する。
【０１６７】
すなわち、本実施の形態では、マスク層６を、第１層である窒化金属膜（窒化金属層）６ａと、第１層（窒化金属膜６ａ）上に形成された第２層である金属膜（金属層）６ｂと、第２層（金属膜６ｂ）上に形成された第３層である窒化金属膜６ｄとの積層膜により形成する。そして、第１層（最下層）である窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）で構成し、第２層（中間層）である金属膜６ｂをチタン（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）で構成し、第３層（最上層）である窒化金属膜６ｄを窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）で構成している。このため、本実施の形態におけるマスク層６は、窒化金属膜６ａ、金属膜６ｂおよび窒化金属膜６ｄが下から順に積層された積層構造を有しているが、このうち、窒化金属膜６ａおよび金属膜６ｂは、上記実施の形態１の窒化金属膜６ａおよび金属膜６ｂと同じである。従って、上記実施の形態１で使用したマスク層６に更に窒化金属膜６ｄを最上層（第３層）として追加（積層）したものが、本実施の形態のマスク層６に相当する。
【０１６８】
次に、本実施の形態の製造工程について具体的に説明する。本実施の形態の半導体装置の製造工程が上記実施の形態１と相違するのは、ステップＳ７のマスク層６形成工程（マスク層６の構成とその形成法）であり、他の工程は上記実施の形態１とほぼ同様であるので、ここでは本実施の形態におけるステップＳ７のマスク層６形成工程について説明する。図２９および図３０は、半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、図２９は、上記実施の形態１の上記図９と同じ工程段階（ステップＳ７のマスク層６形成工程を行った段階）に対応し、図３０は、上記実施の形態１の上記図１５と同じ工程段階（ステップＳ９の希土類含有膜７形成工程を行った段階）に対応する。
【０１６９】
ステップＳ６のＡｌ含有膜５の形成工程までは上記実施の形態１と同様の工程を行って上記図８の構造を得た後、ステップＳ７で、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、マスク層６を形成するが、本実施の形態では、次のようにステップＳ７のマスク層６の形成工程を行う。
【０１７０】
まず、図２９に示されるように、半導体基板１の主面上に、すなわちＡｌ含有膜５上に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ａを形成する。この窒化金属膜６ａ形成工程は、上記実施の形態１の窒化金属膜６ａ形成工程（上記ステップＳ７ａ）と同様にして行うことができる。それから、窒化金属膜６ａ上に、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜からなる金属膜６ｂを形成する。この金属膜６ｂ形成工程は、上記実施の形態１の金属膜６ｂ形成工程（上記ステップＳ７ｂ）と同様にして行うことができる。それから、金属膜６ｂ上に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ｄを形成する。この窒化金属膜６ｄ形成工程は、窒化金属膜６ａ形成工程とほぼ同様にして行うことができる。
【０１７１】
本実施の形態においても、マスク層６の形成後は、上記実施の形態１〜３と同様の工程（上記ステップＳ８およびそれ以降の工程）が行われるが、ここではその繰り返しの説明は省略する。なお、図３０には、上記ステップＳ８，Ｓ９（希土類含有膜７形成工程まで）が行われた段階が示されている。希土類含有膜７を形成すると、図３０に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは希土類含有膜７とＨｆ含有膜４とが接触しているが、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７とＡｌ含有膜５（およびＨｆ含有膜４）とは、間にマスク層６が介在するため互いに接触していない状態となる。そして、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂの希土類含有膜７は、マスク層６の上面に接するが、本実施の形態では、マスク層６の最上層は窒化金属膜６ｄであるため、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、希土類含有膜７はマスク層６の窒化金属膜６ｄ接した状態となる。この状態で、上記ステップＳ１０の熱処理が行われる。
【０１７２】
図３０からも分かるように、本実施の形態では、窒化金属膜６ａと希土類含有膜７との間に、希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能する金属膜６ｂだけでなく、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜からなる窒化金属膜６ｄも挿入している。すなわち、Ａｌ含有膜５と接する部分のマスク層６（すなわちマスク層６の下層部分）を、窒化チタン膜または窒化タンタル膜からなる窒化金属膜６ａで構成し、希土類含有膜７と接する部分のマスク層６（すなわちマスク層６の上層部分）を、窒化チタン膜または窒化タンタル膜からなる窒化金属膜６ｄで構成し、この窒化金属膜６ｄと窒化金属膜６ａとの間に、希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能する金属膜６ｂを挿入している。
【０１７３】
本実施の形態では、マスク層６における最上層部分（希土類含有膜７と接する部分）を、窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる窒化金属膜６ｄで構成することで、希土類含有膜７がマスク層６（の窒化金属膜６ｄ）とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制することができる。そして、希土類含有膜７中の希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ｄ中に拡散したとしても、窒化金属膜６ｄから金属膜６ｂに拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂを構成する金属元素（金属膜６ｂがチタン膜の場合はＴｉ、金属膜６ｂがタンタル膜の場合はＴａ）と結合する。このため、希土類含有膜７から窒化金属膜６ｄを通って金属膜６ｂ中に拡散した希土類元素Ｌｎは、金属膜６ｂを構成する金属元素と結合した状態で金属膜６ｂ中に留まり、金属膜６ｂから窒化金属膜６ａへはほとんど拡散しなくなる。このため、金属膜６ｂは、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎを捕獲するゲッター層として機能し、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎが窒化金属膜６ａに拡散するのを抑制または防止することができる。
【０１７４】
つまり、本実施の形態では、希土類含有膜７からマスク層６への希土類元素Ｌｎの拡散を、まず窒化金属膜６ｄによって抑制し、それでもマスク層６中に拡散してしまった希土類元素Ｌｎは、ゲッター層である金属膜６ｂで捕獲するようにすることで、窒化金属膜６ａへは希土類元素Ｌｎが拡散しないようにし、それによって、希土類含有膜７からの希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を防止するのである。本実施の形態は、希土類含有膜７からマスク層６への希土類元素Ｌｎの拡散を窒化金属膜６ｄによって抑制できる分、上記実施の形態１〜３に比べて、希土類含有膜７からの希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を防止する効果を、より大きくすることができる。
【０１７５】
本実施の形態では、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉ（チタン）またはＴａ（タンタル）とする。そして、マスク層６におけるＡｌ含有膜５に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低い窒化チタン膜または窒化タンタル膜で構成し、マスク層６における希土類含有膜７に接する部分（すなわち窒化金属膜６ｄ）を、反応性が低い窒化チタン膜または窒化タンタル膜で構成し、窒化金属膜６ａ，６ｄ間の金属膜６ｂを、希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能し得る金属膜６ｂで構成する。これにより、マスク層６がＡｌ含有膜５やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、希土類含有膜７からの希土類元素Ｌｎがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制できる（窒化金属膜６ｄおよび金属膜６ｂの効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ｂに希土類元素Ｌｎが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０１７６】
また、本実施の形態においても、上記実施の形態１〜３と同様に、窒化金属膜６ａとして、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜を用いることができるが、より好ましいのは窒化チタン（ＴｉＮ）膜である。窒化タンタル（ＴａＮ）膜よりも窒化チタン（ＴｉＮ）膜の方がウェットエッチングで加工しやすいため、窒化金属膜６ａとして窒化チタン（ＴｉＮ）膜を用いることで、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなる。このため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。
【０１７７】
また、本実施の形態において、マスク層６を構成する金属膜６ｂとして、上記実施の形態２の金属膜６ｂを適用することもできる。このため、本実施の形態では、金属膜６ｂとして、チタン（Ｔｉ）膜、タンタル（Ｔａ）膜、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜、またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜を用いることができる。このうち、チタン（Ｔｉ）膜またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ）を金属膜６ｂとして用いれば、ウェットエッチングで加工しやすいため、ステップＳ８でｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６を除去しやすくなり、また、ステップＳ１１でｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６を除去しやすくなるため、半導体装置の製造工程の管理が容易になる。また、チタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜を金属膜６ｂとして用いれば、マスク層６の形成が容易になり、また、金属膜６ｂにおける希土類元素Ｌｎのゲッター層としての機能を、より向上させることができる。
【０１７８】
また、窒化金属膜６ａと金属膜６ｂと窒化金属膜６ｄとで、金属元素の種類を同じにすれば、マスク層６の成膜工程（上記ステップＳ７に対応）が行いやすく、また、マスク層６のエッチング工程（上記ステップＳ８，Ｓ１１に対応）を行いやすい。この観点からは、窒化金属膜６ａ，６ｄを窒化チタン（ＴｉＮ）膜としかつ金属膜６ｂをチタン（Ｔｉ）膜またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）とするか、あるいは、窒化金属膜６ａ，６ｄを窒化タンタル（ＴａＮ）膜としかつ金属膜６ｂをタンタル（Ｔａ）膜またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ）とすれば、より好ましい。
【０１７９】
従って、これらを総合的に勘案すると、本実施の形態では、窒化金属膜６ａを窒化チタン（ＴｉＮ）膜とし、金属膜６ｂをチタン（Ｔｉ）膜とし、窒化金属膜６ｄを窒化チタン（ＴｉＮ）膜とすることが、最も好ましい。
【０１８０】
また、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａの膜厚は、１０ｎｍ以上で３０ｎｍ以下が好ましい。その理由は、下限については、窒化金属膜６ａの膜厚が薄すぎると金属膜６ｂがＡｌ含有膜５と反応してしまうため、その反応が起きないようにするためには１０ｎｍ程度が必要であるためである。上限についてはスループット確保の面から３０ｎｍ程度が限界であると考えられるためである。また、マスク層６を構成する金属膜６ｂの膜厚は、２ｎｍ以上で１０ｎｍ以下が好ましい。その理由は、下限については、成膜膜厚の制御性、及び、ある程度の膜厚がないと目的とする機能を発揮できないためである。上限については、金属膜６ｂとＡｌ含有膜５との反応が起きないようにするためである。また、マスク層６を構成する窒化金属膜６ｄの膜厚は、１０ｎｍ以上で３０ｎｍ以下が好ましい。その理由は、下限については、窒化金属膜６ｄの膜厚が薄すぎると金属膜６ｂが希土類含有膜７と反応してしまうため、その反応が起きないようにするためには１０ｎｍ程度が必要であるためである。上限についてはスループット確保の面から３０ｎｍ程度が限界であると考えられるためである。
【０１８１】
また、上記実施の形態３のように、本実施の形態でも、マスク６において、金属膜６ｂの代わりに、チタン（Ｔｉ）層、タンタル（Ｔａ）層、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）層、またはフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）層から選択された複数層とすることもできる。但し、マスク層６の形成に要する工程数を少なくし、製造時間を短縮するためには、マスク６の金属膜６ｂは、チタン（Ｔｉ）層、タンタル（Ｔａ）層、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）層、またはフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）層から選択された単一層とすることが、より好ましい。
【０１８２】
但し、本実施の形態においては、マスク層６を構成する金属膜６ｂが、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜またはフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜を含む場合は、希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜は使用しない。これは、希土類元素に比べるとＭｇ（マグネシウム）はフッ化物を生成しにくいため、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）や、フッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は、希土類元素のゲッター層としては機能できるが、Ｍｇのゲッター層としては十分には機能しないためである。
【０１８３】
上記実施の形態１〜４を包括的に捉えてその技術思想を表現すると、マスク層６は、Ｈｆ含有膜４に接する第１層（窒化金属膜膜６ａに対応）と該第１層（窒化金属膜６ａに対応）上に形成された第２層（上記実施の形態１，２，４では金属膜６ｂに対応し、上記実施の形態３では金属膜６ｂ１，６ｂ２に対応する）とを含む積層構造を有している。そして、マスク層６の前記第１層（窒化金属膜６ａに対応）は、上述のように反応抑制などの観点から、窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなり、マスク層６の前記第２層は、上述のように希土類元素Ｌｎのゲッター層などの観点から、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）、またはフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）からなる。マスク層６の前記第２層は、チタン（Ｔｉ）層、タンタル（Ｔａ）層、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）層、またはフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）層から選択された単一層または複数層により構成することができ、単一層の場合が上記実施の形態１，２，４に対応（前記第２層が金属膜６ｂに対応）し、複数層の場合が本実施の形態３に対応（第２層が金属膜６ｂ１と金属膜６ｂ２とを合わせたものに対応）している。上記実施の形態１〜３では、マスク層６において前記第２層が最上層であるため、ステップＳ９で形成された希土類含有膜７は、ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有膜４に接し、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂではマスク層６の前記第２層に接する。上記実施の形態４では、マスク層６は、前記第２層上に形成された第３層（窒化金属膜６ｄに対応）を更に有しており、マスク層６の前記第３層は（窒化金属膜６ｄに対応）は、上述のように反応抑制などの観点から、窒化チタン（ＴｉＮ）または窒化タンタル（ＴａＮ）からなる。上記実施の形態４では、マスク層６において前記第３層（窒化金属膜６ｄに対応）が最上層であるため、ステップＳ９で形成された希土類含有膜７は、ｎＭＩＳ形成領域１ＡではＨｆ含有膜４に接し、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂではマスク層６の前記第３層（窒化金属膜６ｄに対応）に接する。
【０１８４】
但し、希土類含有膜７の代わりにＭｇ含有膜を使用する場合は、前記第２層に使用可能な上記材料から、フッ素を含有する窒化チタン（ＴｉＮＦ）およびフッ素を含有する窒化タンタル（ＴａＮＦ）を除外することになる。
【０１８５】
（実施の形態５）
図３１〜図３６は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【０１８６】
上記実施の形態１では、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂにマスク層６を設けて、ｐＭＩＳ形成領域１ＢでＨｆ含有膜４と希土類含有膜７との反応を防止する場合の製造工程（図５〜図２３を参照して説明した製造工程）について説明した。本実施の形態では、上記実施の形態１の変形例として、ｎＭＩＳ形成領域１Ａにマスク層６を設けて、ｎＭＩＳ形成領域１ＡでＨｆ含有膜４とＡｌ含有膜５との反応を防止する。この場合の製造工程を、図３１〜図３６を参照して説明する。なお、上記実施の形態１において上記図８〜図１７を参照して説明した製造工程との相違点を主として説明する。
【０１８７】
上記図２のプロセスフローのステップＳ５のＨｆ含有膜４形成工程までを行って上記図７の構造を得た後、上記ステップＳ６において、上記図８に対応する図３１に示されるように、Ａｌ含有膜５の代わりに希土類含有膜７をＨｆ含有膜４上に、Ｈｆ含有膜４に接するように形成する。この際、希土類含有膜７は、半導体基板１の主面全面に形成されるため、ｎＭＩＳ形成領域１ＡおよびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４上に形成される。
【０１８８】
次に、上記ステップＳ７において、上記図９に対応する図３２に示されるように、この希土類含有膜７上にマスク層６を形成する。このマスク層６の構成と形成法は、上記実施の形態１と同様であるため、ここではその繰り返しの説明は省略するが、マスク層６は窒化金属膜６ａ（下層側）と金属膜６ｂ（上層側）との積層膜により形成されている。
【０１８９】
次に、上記ステップＳ８において、上記図１４に対応する図３３に示されるように、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６および希土類含有膜７を除去しかつｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６および希土類含有膜７を残す。本実施の形態において、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６および希土類含有膜７を除去しかつｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６および希土類含有膜７を残す手法は、上記実施の形態１において、上記図１０〜図１４を参照して説明したｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６およびＡｌ含有膜５を除去しかつｐＭＩＳ形成領域１Ｂのマスク層６およびＡｌ含有膜５を残す手法と同様の技術で行うことができる。但し、上記フォトレジストパターンＰＲは、本実施の形態では、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではなくｎＭＩＳ形成領域１Ａに形成される。
【０１９０】
次に、上記ステップＳ９において、上記図１５に対応する図３４に示されるように、希土類含有膜７の代わりにＡｌ含有膜５を形成する、すなわち、ｎＭＩＳ形成領域１Ａのマスク層６上およびｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４上にＡｌ含有膜５を形成する。これにより、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＡｌ含有膜５とＨｆ含有膜４とが接触しているが、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ａｌ含有膜５と希土類含有膜７（およびＨｆ含有膜４）とは、間にマスク層６が介在するため互いに接触していない状態となる。そして、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＡｌ含有膜５は、マスク層６の上面に接するが、本実施の形態では、マスク層６の最上層は金属膜６ｂであるため、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ａｌ含有膜５はマスク層６の金属膜６ｂと接した状態となる。この段階では、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、ｐ型ウエルＰＷ上に界面層３、Ｈｆ含有膜４、希土類含有膜７、マスク層６およびＡｌ含有膜５が下から順に積層され、ｐＭＩＳ形成領域１Ｂでは、ｎ型ウエルＮＷ上に界面層３、Ｈｆ含有膜４およびＡｌ含有膜５が下から順に積層された状態となる。
【０１９１】
次に、上記ステップＳ１０の熱処理で、上記図１６に対応する図３５に示されるように、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＨｆ含有膜４と希土類含有膜７とを反応（混合、ミキシング、相互拡散）して両者の反応層であるＨｆ含有絶縁膜４ａを形成し、ｐＭＩＳ形成領域１ＢのＨｆ含有膜４とＡｌ含有膜５とを反応（混合、ミキシング、相互拡散）して両者の反応層であるＨｆ含有絶縁膜４ｂを形成する。この際、マスク層６は、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＡｌ含有膜５と希土類含有膜７（およびＨｆ含有膜４）と間に介在して、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＡｌ含有膜５が希土類含有膜７やＨｆ含有膜４と反応するのを抑制または防止するよう機能する。
【０１９２】
その後、上記ステップＳ１１において、上記図１７に対応する図３６に示されるように、マスク層６上の未反応のＡｌ含有膜５（ステップＳ１０の熱処理工程で反応しなかったＡｌ含有膜５）をエッチング（好ましくはウェットエッチング）によって除去し、更にマスク層６をエッチング（好ましくはウェットエッチング）によって除去する。希土類含有膜７の未反応部分（ステップＳ１０の熱処理で反応しなかった部分）があれば、ステップＳ１１でマスク層６を除去する際に、一緒に除去され得る。ここまでの工程で、上記図１７と同様の構造である図３６の構造が得られる。
【０１９３】
以降の工程は、上記実施の形態１と同様であるので、ここではその図示および説明は省略する。すなわち、上記ステップＳ１２の金属膜８の形成工程およびそれ以降の工程を上記実施の形態１と同様に行う。
【０１９４】
本実施の形態においても、マスク層６の構成を上記実施の形態１と同様としたことにより、上記実施の形態１と類似の効果を得ることができる。
【０１９５】
但し、上記実施の形態１では、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａおよび金属膜６ｂのうち、金属膜６ｂは希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能したが、同様の原理により、本実施の形態では、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａおよび金属膜６ｂのうち、金属膜６ｂはＡｌのゲッター層として機能することができる。
【０１９６】
つまり、本実施の形態では、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ａ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉまたはＴａとする。そして、マスク層６における希土類含有膜７に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低い窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜で構成し、窒化金属膜６ａ上の金属膜６ｂを、反応性が高い分、Ａｌのゲッター効果を得られるチタン（Ｔｉ）膜またはタンタル（Ｔａ）膜で構成する。これにより、マスク層６が希土類含有膜７やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、Ａｌ含有膜５からのＡｌがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されてしまう現象を抑制できる（金属膜６ｂの効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ａを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ａにＡｌが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、ＬａがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０１９７】
なお、希土類元素Ｌｎに比べるとＡｌ（アルミニウム）はフッ化物を生成しにくいため、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）や、フッ素（Ｆ）を導入（添加）した窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は、希土類元素Ｌｎのゲッター層としては機能できるが、Ａｌのゲッター層としては十分には機能しない。このため、上記実施の形態２，３のマスク層６は、本実施の形態の製造工程には適用しない。
【０１９８】
（実施の形態６）
図３７および図３８は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。図３７は、上記実施の形態５の上記図３２と同じ工程段階に対応し、図３８は、上記実施の形態５の上記図３４と同じ工程段階に対応する。
【０１９９】
上記実施の形態５は、マスク層６の構成が上記実施の形態１のマスク層６と同じであった。本実施の形態は、上記実施の形態５の製造工程において、マスク層６の構成を上記実施の形態４のマスク層６と同じにした場合に対応する。この場合の製造工程を、上記実施の形態５において上記図３１〜図３６を参照して説明した製造工程との相違点を主として説明する。
【０２００】
上記実施の形態５と同様にして上記図３１の構造を得た後、上記図３２に対応する図３７に示されるように、希土類含有膜７上にマスク層６を形成する。このマスク層６の構成と形成法は、上記実施の形態４と同様であるため、ここではその繰り返しの説明は省略するが、マスク層６は窒化金属膜６ａ（下層側）と金属膜６ｂ（中間層）と窒化金属膜６ｄ（上層側）との積層膜により形成されている。
【０２０１】
本実施の形態においても、マスク層６の形成後は、上記実施の形態５と同様の工程が行われるが、ここではその繰り返しの説明は省略する。なお、図３８には、Ａｌ含有膜５形成工程が行われた段階（すなわち上記図３４と同じ工程段階）が示されている。Ａｌ含有膜５を形成すると、図３８に示されるように、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＡｌ含有膜５とＨｆ含有膜４とが接触しているが、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ａｌ含有膜５と希土類含有膜７（およびＨｆ含有膜４）とは、間にマスク層６が介在するため互いに接触していない状態となる。そして、ｎＭＩＳ形成領域１ＡのＡｌ含有膜５は、マスク層６の上面に接するが、本実施の形態では、マスク層６の最上層は窒化金属膜６ｄであるため、ｎＭＩＳ形成領域１Ａでは、Ａｌ含有膜５はマスク層６の窒化金属膜６ｄと接した状態となる。この状態で、上記ステップＳ１０の熱処理が行われる。
【０２０２】
本実施の形態においても、マスク層６の構成を上記実施の形態４と同様としたことにより、上記実施の形態４と類似の効果を得ることができる。
【０２０３】
但し、上記実施の形態４では、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａ、金属膜６ｂおよび窒化金属膜６ｄのうち、金属膜６ｂは希土類元素Ｌｎのゲッター層として機能したが、同様の原理により、本実施の形態では、マスク層６を構成する窒化金属膜６ａ、金属膜６ｂおよび窒化金属膜６ｄのうち、金属膜６ｂはＡｌのゲッター層として機能することができる。
【０２０４】
本実施の形態では、Ａｌ含有膜５からマスク層６へのＡｌの拡散を、まず窒化金属膜６ｄによって抑制し、それでもマスク層６中に拡散してしまったＡｌは、ゲッター層である金属膜６ｂで捕獲するようにすることで、窒化金属膜６ａへはＡｌが拡散しないようにし、それによって、Ａｌ含有膜５からのＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されてしまう現象を防止することができる。本実施の形態は、Ａｌ含有膜５からマスク層６へのＡｌの拡散を窒化金属膜６ｄによって抑制できる分、上記実施の形態５に比べて、Ａｌ含有膜５からのＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されてしまう現象を防止する効果を、より大きくすることができる。
【０２０５】
つまり、本実施の形態では、マスク層６を構成する金属元素を、Ｈｆ含有絶縁膜４ａ中に拡散したときの悪影響が少ないＴｉまたはＴａとする。そして、マスク層６における希土類含有膜７に接する部分（すなわち窒化金属膜６ａ）を、反応性が低い窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜で構成し、マスク層６におけるＡｌ含有膜５に接する部分（すなわち窒化金属膜６ｄ）を、反応性が低い窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜で構成し、窒化金属膜６ａ，６ｄ間の金属膜６ｂを、Ａｌのゲッター層として機能し得る金属膜６ｂで構成する。これにより、マスク層６が希土類含有膜７やＨｆ含有膜４とステップＳ１０の熱処理工程で反応するのを抑制できる（窒化金属膜６ａの効果）とともに、反応した場合の悪影響も抑制でき（マスク層６を構成する金属元素をＴｉまたはＴａとした効果）、更に、Ａｌ含有膜５からのＡｌがマスク層６を通過してＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されてしまう現象を抑制できる（窒化金属膜６ｄおよび金属膜６ｂの効果）。このため、信頼性の高いＨｆ含有絶縁膜４ａを形成できるとともに、Ｈｆ含有絶縁膜４ａにＡｌが導入されてしまうのを抑制または防止できるため、希土類元素ＬｎがＨｆ含有絶縁膜４ａに導入されたことによるｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｎの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果を的確に享受することができる。また、ＡｌがＨｆ含有絶縁膜４ｂに導入されたことによるｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの低しきい値化（しきい値電圧の絶対値の低下）の効果も的確に享受することができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
【０２０６】
なお、希土類元素Ｌｎに比べるとＡｌ（アルミニウム）はフッ化物を生成しにくいため、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）や、フッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は、希土類元素Ｌｎのゲッター層としては機能できるが、Ａｌのゲッター層としては十分には機能しない。このため、上記実施の形態２の金属膜６ｂは、本実施の形態の製造工程には適用しない。すなわち、本実施の形態のマスク層６は、金属膜６ｂとしてチタン（Ｔｉ）膜とタンタル（Ｔａ）膜は用いることができるが、フッ素（Ｆ）を含有する窒化チタン膜（ＴｉＮＦ膜）とフッ素（Ｆ）を含有する窒化タンタル膜（ＴａＮＦ膜）は用いない点が、上記実施の形態４のマスク層６と相違している。それ以外については、本実施の形態におけるマスク層６は、上記実施の形態４におけるマスク層６と同様である。
【０２０７】
上記実施の形態５，６を包括的に捉えてその技術思想を表現すると、マスク層６は、Ｈｆ含有膜４に接する第１層（窒化金属膜６ａに対応）と該第１層（窒化金属膜６ａに対応）上に形成された第２層（金属膜６ｂに対応）とを含む積層構造を有している。そして、マスク層６の前記第１層（窒化金属膜６ａに対応）は、上述のように反応抑制などの観点から、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、マスク層６の前記第２層（金属膜６ｂに対応）は、上述のようにＡｌのゲッター層などの観点から、チタン（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）からなる。上記実施の形態５では、マスク層６において前記第２層（金属膜６ｂに対応）が最上層であるため、ステップＳ９で形成されたＡｌ含有膜５は、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＨｆ含有膜４に接し、ｎＭＩＳ形成領域１Ａではマスク層６の前記第２層（金属膜６ｂに対応）に接する。上記実施の形態６では、マスク層６は、前記第２層（金属膜６ｂに対応）上に形成された第３層（窒化金属膜６ｄに対応）を更に有しており、マスク層６の前記第３層は（窒化金属膜６ｄに対応）は、上述のように反応抑制などの観点から、窒化チタンまたは窒化タンタルからなる。上記実施の形態６では、マスク層６において前記第３層（窒化金属膜６ｄに対応）が最上層であるため、ステップＳ９で形成されたＡｌ含有膜５は、ｐＭＩＳ形成領域１ＢではＨｆ含有膜４に接し、ｎＭＩＳ形成領域１Ａではマスク層６の前記第３層（窒化金属膜６ｄに対応）に接する。
【０２０８】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０２０９】
本発明は、半導体装置およびその製造技術に適用して有効である。
【符号の説明】
【０２１０】
１ 半導体基板
１Ａ ｎＭＩＳ形成領域
１Ｂ ｐＭＩＳ形成領域
２ 素子分離領域
３ 界面層
４ Ｈｆ含有膜
４ａ，４ｂ Ｈｆ含有絶縁膜
５ Ａｌ含有膜
６ マスク層
６ａ 窒化金属膜
６ｂ，６ｂ１，６ｂ２ 金属膜
６ｃ 窒化金属膜
６ｄ 窒化金属膜
７ 希土類含有膜
８ 金属膜
９ シリコン膜
１１ 絶縁膜
１２ ストッパ絶縁膜
１３ 絶縁膜
１４ 配線溝
ＣＴ コンタクトホール
ＥＸ１ ｎ−型半導体領域
ＥＸ２ ｐ−型半導体領域
ＧＥ１，ＧＥ２ ゲート電極
ＨＭ 絶縁膜
Ｍ１ 配線
ＮＷ ｎ型ウエル
ＰＧ プラグ
ＰＲ フォトレジストパターン
ＰＷ ｐ型ウエル
Ｑｎ ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ
Ｑｐ ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ
ＳＤ１ ｎ＋型半導体領域
ＳＤ２ ｐ＋型半導体領域
ＳＷ サイドウォール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎチャネル型の第１ＭＩＳＦＥＴを半導体基板の第１領域に有し、ｐチャネル型の第２ＭＩＳＦＥＴを前記半導体基板の第２領域に有する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記半導体基板を用意する工程、
（ｂ）前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜用で、かつＨｆを含有する第１絶縁膜を、前記半導体基板の前記第１領域および前記第２領域に形成する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記第１領域および前記第２領域に形成された前記第１絶縁膜上に、Ａｌを含有する第１材料膜を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第１材料膜上にマスク層を形成する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１領域の前記マスク層および前記第１材料膜を除去し、前記第２領域の前記マスク層および前記第１材料膜を残す工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、希土類元素を含有する第２材料膜を、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記マスク層上に形成する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、熱処理を行って、前記第１領域の前記第１絶縁膜を前記第２材料膜と反応させ、前記第２領域の前記第１絶縁膜を前記第１材料膜と反応させる工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記（ｆ）工程にて反応しなかった前記第２材料膜、および前記マスク層を除去する工程、
（ｉ）前記（ｈ）工程後、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記第１絶縁膜上に、前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の金属膜を形成する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１ＭＩＳＦＥＴ用の第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２ＭＩＳＦＥＴ用の第２メタルゲート電極を形成する工程、
を有し、
前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第１材料膜に接する第１層と、前記第１層上に形成された第２層とを含む積層構造を有し、
前記第１層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、
前記第２層は、チタン、タンタル、フッ素を含有する窒化チタン、またはフッ素を含有する窒化タンタルからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２層は、チタン層、タンタル層、フッ素を含有する窒化チタン層、またはフッ素を含有する窒化タンタル層から選択された単一層または複数層からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程で形成された前記第２材料膜は、前記第１領域では前記第１絶縁膜に接し、前記第２領域では前記マスク層の前記第２層に接していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２材料膜は、ランタンを含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】
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１層は、窒化チタンからなり、
前記第２層は、チタン、またはフッ素を含有する窒化チタンからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１材料膜は、酸化ランタン膜からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｉ）工程後で、前記（ｊ）工程前に、
（ｉ１）前記金属膜上にシリコン膜を形成する工程、
を更に有し、
前記（ｊ）工程では、前記シリコン膜および前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２メタルゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程前に、
（ａ１）前記半導体基板上の前記第１領域および前記第２領域に、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる第２絶縁膜を形成する工程、
を更に有し、
前記（ｂ）工程では、前記第１領域および前記第２領域の前記第２絶縁膜上に前記第１絶縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第２層上に形成された第３層を更に有し、
前記第３層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程で形成された前記第２材料膜は、前記第１領域では前記第１絶縁膜に接し、前記第２領域では前記マスク層の前記第３層に接していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１材料膜は、ランタンを含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】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１層は窒化チタンからなり、
前記第２層はチタンからなり、
前記第３層は窒化チタンからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
ｎチャネル型の第１ＭＩＳＦＥＴを半導体基板の第１領域に有し、ｐチャネル型の第２ＭＩＳＦＥＴを前記半導体基板の第２領域に有する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記半導体基板を用意する工程、
（ｂ）前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜用で、かつＨｆを含有する第１絶縁膜を、前記半導体基板の前記第１領域および前記第２領域に形成する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記第１領域および前記第２領域に形成された前記第１絶縁膜上に、希土類元素またはマグネシウムを含有する第２材料膜を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第２材料膜上にマスク層を形成する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２領域の前記マスク層および前記第２材料膜を除去し、前記第１領域の前記マスク層および前記第２材料膜を残す工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、Ａｌを含有する第１材料膜を、前記第２領域の前記第１絶縁膜上および前記第１領域の前記マスク層上に形成する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、熱処理を行って、前記第１領域の前記第１絶縁膜を前記第２材料膜と反応させ、前記第２領域の前記第１絶縁膜を前記第１材料膜と反応させる工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記（ｆ）工程にて反応しなかった前記第１材料膜、および前記マスク層を除去する工程、
（ｉ）前記（ｈ）工程後、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記第１絶縁膜上に、前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の金属膜を形成する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１ＭＩＳＦＥＴ用の第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２ＭＩＳＦＥＴ用の第２メタルゲート電極を形成する工程、
を有し、
前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第１材料膜に接する第１層と、前記第１層上に形成された第２層とを含む積層構造を有し、
前記第１層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、
前記第２層は、チタンまたはタンタルからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程で形成された前記第１材料膜は、前記第１領域では前記マスク層の前記第２層に接し、前記第２領域では前記第１絶縁膜に接していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２材料膜は、ランタンを含有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１層は、窒化チタンからなり、
前記第２層は、チタンからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第２層上に形成された第３層を更に有し、
前記第３層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程で形成された前記第２材料膜は、前記第１領域では前記第１絶縁膜に接し、前記第２領域では前記マスク層の前記第３層に接していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１層は窒化チタンからなり、
前記第２層はチタンからなり、
前記第３層は窒化チタンからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１材料膜は、ランタンを含有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
ｎチャネル型の第１ＭＩＳＦＥＴを半導体基板の第１領域に有し、ｐチャネル型の第２ＭＩＳＦＥＴを前記半導体基板の第２領域に有する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記半導体基板を用意する工程、
（ｂ）前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜用で、かつＨｆを含有する第１絶縁膜を、前記半導体基板の前記第１領域および前記第２領域に形成する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記第１領域および前記第２領域に形成された前記第１絶縁膜上に、Ａｌを含有する第１材料膜を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第１材料膜上にマスク層を形成する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１領域の前記マスク層および前記第１材料膜を除去し、前記第２領域の前記マスク層および前記第１材料膜を残す工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、希土類元素またはマグネシウムを含有する第２材料膜を、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記マスク層上に形成する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、熱処理を行って、前記第１領域の前記第１絶縁膜を前記第２材料膜と反応させ、前記第２領域の前記第１絶縁膜を前記第１材料膜と反応させる工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記（ｆ）工程にて反応しなかった前記第２材料膜、および前記マスク層を除去する工程、
（ｉ）前記（ｈ）工程後、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記第１絶縁膜上に、前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の金属膜を形成する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１ＭＩＳＦＥＴ用の第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２ＭＩＳＦＥＴ用の第２メタルゲート電極を形成する工程、
を有し、
前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第１材料膜に接する第１層と、前記第１層上に形成された第２層とを含む積層構造を有し、
前記第１層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、
前記第２層は、チタンまたはタンタルからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
ｎチャネル型の第１ＭＩＳＦＥＴを半導体基板の第１領域に有し、ｐチャネル型の第２ＭＩＳＦＥＴを前記半導体基板の第２領域に有する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記半導体基板を用意する工程、
（ｂ）前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜用で、かつＨｆを含有する第１絶縁膜を、前記半導体基板の前記第１領域および前記第２領域に形成する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記第１領域および前記第２領域に形成された前記第１絶縁膜上に、Ａｌを含有する第１材料膜を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第１材料膜上にマスク層を形成する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１領域の前記マスク層および前記第１材料膜を除去し、前記第２領域の前記マスク層および前記第１材料膜を残す工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、希土類元素を含有する第２材料膜を、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記マスク層上に形成する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、熱処理を行って、前記第１領域の前記第１絶縁膜を前記第２材料膜と反応させ、前記第２領域の前記第１絶縁膜を前記第１材料膜と反応させる工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記（ｆ）工程にて反応しなかった前記第２材料膜、および前記マスク層を除去する工程、
（ｉ）前記（ｈ）工程後、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記第１絶縁膜上に、前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の金属膜を形成する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１ＭＩＳＦＥＴ用の第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２ＭＩＳＦＥＴ用の第２メタルゲート電極を形成する工程、
を有し、
前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第１材料膜に接する第１層と、前記第１層上に形成された第２層とを含む積層構造を有し、
前記第１層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、
前記第２層は、チタン、タンタル、フッ素を含有する窒化チタン、またはフッ素を含有する窒化タンタルからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２層は、チタン層、タンタル層、フッ素を含有する窒化チタン層、またはフッ素を含有する窒化タンタル層から選択された単一層または複数層からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程で形成された前記第２材料膜は、前記第１領域では前記第１絶縁膜に接し、前記第２領域では前記マスク層の前記第２層に接していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２材料膜は、ランタンを含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】
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１層は、窒化チタンからなり、
前記第２層は、チタン、またはフッ素を含有する窒化チタンからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１材料膜は、酸化ランタン膜からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｉ）工程後で、前記（ｊ）工程前に、
（ｉ１）前記金属膜上にシリコン膜を形成する工程、
を更に有し、
前記（ｊ）工程では、前記シリコン膜および前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２メタルゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程前に、
（ａ１）前記半導体基板上の前記第１領域および前記第２領域に、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる第２絶縁膜を形成する工程、
を更に有し、
前記（ｂ）工程では、前記第１領域および前記第２領域の前記第２絶縁膜上に前記第１絶縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第２層上に形成された第３層を更に有し、
前記第３層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程で形成された前記第２材料膜は、前記第１領域では前記第１絶縁膜に接し、前記第２領域では前記マスク層の前記第３層に接していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１材料膜は、ランタンを含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】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１層は窒化チタンからなり、
前記第２層はチタンからなり、
前記第３層は窒化チタンからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
ｎチャネル型の第１ＭＩＳＦＥＴを半導体基板の第１領域に有し、ｐチャネル型の第２ＭＩＳＦＥＴを前記半導体基板の第２領域に有する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記半導体基板を用意する工程、
（ｂ）前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜用で、かつＨｆを含有する第１絶縁膜を、前記半導体基板の前記第１領域および前記第２領域に形成する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記第１領域および前記第２領域に形成された前記第１絶縁膜上に、希土類元素またはマグネシウムを含有する第２材料膜を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第２材料膜上にマスク層を形成する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２領域の前記マスク層および前記第２材料膜を除去し、前記第１領域の前記マスク層および前記第２材料膜を残す工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、Ａｌを含有する第１材料膜を、前記第２領域の前記第１絶縁膜上および前記第１領域の前記マスク層上に形成する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、熱処理を行って、前記第１領域の前記第１絶縁膜を前記第２材料膜と反応させ、前記第２領域の前記第１絶縁膜を前記第１材料膜と反応させる工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記（ｆ）工程にて反応しなかった前記第１材料膜、および前記マスク層を除去する工程、
（ｉ）前記（ｈ）工程後、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記第１絶縁膜上に、前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の金属膜を形成する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１ＭＩＳＦＥＴ用の第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２ＭＩＳＦＥＴ用の第２メタルゲート電極を形成する工程、
を有し、
前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第１材料膜に接する第１層と、前記第１層上に形成された第２層とを含む積層構造を有し、
前記第１層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、
前記第２層は、チタンまたはタンタルからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程で形成された前記第１材料膜は、前記第１領域では前記マスク層の前記第２層に接し、前記第２領域では前記第１絶縁膜に接していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２材料膜は、ランタンを含有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１層は、窒化チタンからなり、
前記第２層は、チタンからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第２層上に形成された第３層を更に有し、
前記第３層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程で形成された前記第２材料膜は、前記第１領域では前記第１絶縁膜に接し、前記第２領域では前記マスク層の前記第３層に接していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１層は窒化チタンからなり、
前記第２層はチタンからなり、
前記第３層は窒化チタンからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１材料膜は、ランタンを含有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
ｎチャネル型の第１ＭＩＳＦＥＴを半導体基板の第１領域に有し、ｐチャネル型の第２ＭＩＳＦＥＴを前記半導体基板の第２領域に有する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記半導体基板を用意する工程、
（ｂ）前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜用で、かつＨｆを含有する第１絶縁膜を、前記半導体基板の前記第１領域および前記第２領域に形成する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記第１領域および前記第２領域に形成された前記第１絶縁膜上に、Ａｌを含有する第１材料膜を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第１材料膜上にマスク層を形成する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１領域の前記マスク層および前記第１材料膜を除去し、前記第２領域の前記マスク層および前記第１材料膜を残す工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、希土類元素またはマグネシウムを含有する第２材料膜を、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記マスク層上に形成する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、熱処理を行って、前記第１領域の前記第１絶縁膜を前記第２材料膜と反応させ、前記第２領域の前記第１絶縁膜を前記第１材料膜と反応させる工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記（ｆ）工程にて反応しなかった前記第２材料膜、および前記マスク層を除去する工程、
（ｉ）前記（ｈ）工程後、前記第１領域の前記第１絶縁膜上および前記第２領域の前記第１絶縁膜上に、前記第１および第２ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の金属膜を形成する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記金属膜をパターニングして、前記第１領域に前記第１ＭＩＳＦＥＴ用の第１メタルゲート電極を、前記第２領域に前記第２ＭＩＳＦＥＴ用の第２メタルゲート電極を形成する工程、
を有し、
前記（ｄ）工程で形成された前記マスク層は、前記第１材料膜に接する第１層と、前記第１層上に形成された第２層とを含む積層構造を有し、
前記第１層は、窒化チタンまたは窒化タンタルからなり、
前記第２層は、チタンまたはタンタルからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【公開番号】特開２０１１−２４９６０３（Ｐ２０１１−２４９６０３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２１８１８（Ｐ２０１０−１２１８１８）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]