JP2000068506A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2000068506A
JP2000068506A JP10237182A JP23718298A JP2000068506A JP 2000068506 A JP2000068506 A JP 2000068506A JP 10237182 A JP10237182 A JP 10237182A JP 23718298 A JP23718298 A JP 23718298A JP 2000068506 A JP2000068506 A JP 2000068506A
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JP
Japan
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film
silicon film
impurity
forming
type
Prior art date
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Withdrawn
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JP10237182A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Yamada
隆順 山田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a state wherein impurities thrust through a gate electrode to a gate insulating film even if the gate electrode is made a thin film. SOLUTION: On a p-type semiconductor region 102 and an n-type semiconductor region 103 formed on a semiconductor substrate 100, an n-type polycrystalline silicon film 107 and a p-type polycrystalline silicon film 109 are respectively formed. Thereafter, dry etching is performed for the n-type polycrystalline silicon film 107 and the p-type polycrystalline filicon film 109. Thus, a thin- filmed n-type polycristalline silicon film 107A and a p-type polycrystalline silicon film 109A are formed. On the n-type polycrystalline silicon thin film 107A and p-type polycrystalline film 109A, a titanium nitride film 110, a tungsten film 111, and a silicon nitride film 112 are deposited. Thereafter, the n-type gate electrode comprising the thinned n-type polycrystalline silicon film 107A, the titanium nitride film 110 and the tungsten film 111 and the p-type gate electrode comprising the p-type thin polycrystalline 109A, the titanium nitride film 110, and the tungsten film 111 are formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、膜厚の小さいゲー
ト電極を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device having a gate electrode with a small thickness and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体集積回路装置の微細化に伴
って、MOSトランジスタを有する半導体集積回路装置
においては、隣接するMOSトランジスタ同士の間隔が
微細化されており、0.13μmルールの世代ではMO
Sトランジスタ同士のピッチの最小値を0.35μmに
まで低減すると共に、MOSトランジスタ間のスペース
の最小値を0.22μm程度にまで低減することが要求
されている。
2. Description of the Related Art With the recent miniaturization of semiconductor integrated circuit devices, in semiconductor integrated circuit devices having MOS transistors, the distance between adjacent MOS transistors has been reduced. MO
It is required that the minimum value of the pitch between the S transistors be reduced to 0.35 μm and the minimum value of the space between the MOS transistors be reduced to about 0.22 μm.

【0003】このようにMOSトランジスタ同士の間隔
が微細化された半導体装置においては、隣接するMOS
トランジスタのゲート電極同士の間に埋め込まれる絶縁
膜及び該絶縁膜に形成されるコンタクトホールのアスペ
クト比がそれぞれ増大するため、絶縁膜の堆積工程及び
コンタクトホールの充填工程が困難になる。このため、
半導体集積回路装置の微細化が制約を受けるので、半導
体集積回路装置の一層の微細化を実現するためには、ゲ
ート電極の膜厚を低減して、絶縁膜及びコンタクトホー
ルのアスペクト比を低減することが望まれる。
In a semiconductor device in which the distance between MOS transistors is reduced as described above, adjacent MOS transistors
Since the aspect ratios of the insulating film buried between the gate electrodes of the transistors and the contact holes formed in the insulating film are increased, the step of depositing the insulating film and the step of filling the contact holes become difficult. For this reason,
Since the miniaturization of the semiconductor integrated circuit device is restricted, in order to realize further miniaturization of the semiconductor integrated circuit device, the thickness of the gate electrode is reduced and the aspect ratio of the insulating film and the contact hole is reduced. It is desired.

【0004】ところで、MOSトランジスタを有する半
導体装置の微細化、高集積度化及び低電圧化を実現する
ために、n型の多結晶シリコン膜からなるn型のゲート
電極及びp型の多結晶シリコン膜からなるp型のゲート
電極を有するデュアルゲート電極を備えたMOSトラン
ジスタが求められている。このように、異なる導電型の
多結晶シリコン膜からなるデュアルゲート電極を形成す
るためには、多結晶シリコン膜に導電型が互いに異なる
不純物をイオン注入して、導電型が互いに異なる多結晶
シリコン膜を形成する工程が必要となる。
In order to realize the miniaturization, high integration and low voltage of a semiconductor device having a MOS transistor, an n-type gate electrode made of an n-type polycrystalline silicon film and a p-type polycrystalline silicon There is a need for a MOS transistor having a dual gate electrode having a p-type gate electrode made of a film. As described above, in order to form a dual gate electrode composed of polycrystalline silicon films of different conductive types, impurities having different conductive types are ion-implanted into the polycrystalline silicon film, and the polycrystalline silicon films having different conductive types are ion-implanted. Is required.

【0005】また、ゲート電極の低抵抗化の要求から、
ゲート電極は低抵抗な金属シリサイド層と多結晶シリコ
ン膜との積層膜又は低抵抗な高融点金属膜と多結晶シリ
コン膜との積層膜により形成されることが多くなってき
ている。このような積層膜からなるゲート電極におい
て、抵抗値を増大させることなく薄膜化を実現するに
は、抵抗値が相対的に大きい多結晶シリコン膜の薄膜化
が必要となる。
[0005] Further, from the demand for lowering the resistance of the gate electrode,
The gate electrode is often formed of a laminated film of a low-resistance metal silicide layer and a polycrystalline silicon film or a laminated film of a low-resistance refractory metal film and a polycrystalline silicon film. To realize a thinner gate electrode made of such a stacked film without increasing the resistance value, it is necessary to reduce the thickness of the polycrystalline silicon film having a relatively large resistance value.

【0006】また、高融点金属膜と多結晶シリコン膜と
の積層膜からなるゲート電極においては、多結晶シリコ
ン膜中の不純物の高融点金属膜への拡散の抑制又は高融
点金属膜と多結晶シリコン膜との密着性の向上等の目的
から、高融点金属膜/バリアメタル膜/多結晶シリコン
膜の3層構造が用いられ、バリアメタル膜としては例え
ばスパッタ法により形成された窒化チタン膜又は窒化タ
ングステン膜が用いられる。
In a gate electrode comprising a laminated film of a refractory metal film and a polycrystalline silicon film, diffusion of impurities in the polycrystalline silicon film into the refractory metal film or suppression of the refractory metal film and the polycrystalline silicon film are performed. For the purpose of improving the adhesion to the silicon film and the like, a three-layer structure of a refractory metal film / barrier metal film / polycrystalline silicon film is used. As the barrier metal film, for example, a titanium nitride film formed by a sputtering method or A tungsten nitride film is used.

【0007】さらに、プロセス上の理由から、半導体基
板上にそれぞれ形成されるMOSトランジスタのゲート
電極と負荷素子とを同一工程で形成することが望まれ
る。
Further, for process reasons, it is desired to form the gate electrode and the load element of the MOS transistor formed on the semiconductor substrate in the same step.

【0008】以下、第1の従来例として、デュアルゲー
ト電極を有する半導体装置の製造方法について、図13
(a)〜(c)及び図14(a)〜(c)を参照しなが
ら説明する。
Hereinafter, as a first conventional example, a method of manufacturing a semiconductor device having a dual gate electrode will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to (a) to (c) and FIGS. 14 (a) to (c).

【0009】まず、図13(a)に示すように、半導体
基板10の表面部に素子分離絶縁膜11を形成した後、
半導体基板10におけるnチャネルMOSトランジスタ
形成領域(図13及び図14における左側の領域)にp
型半導体領域12を形成すると共に、半導体基板10に
おけるpチャネルMOSトランジスタ形成領域(図13
及び図14におけるの右側の領域)にn型半導体領域1
3を形成する。その後、p型半導体領域12及びn型半
導体領域13の上にゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜
14を形成した後、該シリコン酸化膜14の上に全面に
亘って、ゲート電極となる250nmの膜厚を有するノ
ンドープ型の多結晶シリコン膜15をCVD法により堆
積する。
First, as shown in FIG. 13A, after an element isolation insulating film 11 is formed on the surface of a semiconductor substrate 10,
An n-channel MOS transistor formation region (the left region in FIGS. 13 and 14) of the semiconductor substrate 10 has a p.
In addition to forming the type semiconductor region 12, a p-channel MOS transistor forming region in the semiconductor substrate 10 (FIG. 13)
And an n-type semiconductor region 1 in the right region of FIG.
Form 3 Then, after a silicon oxide film 14 serving as a gate insulating film is formed on the p-type semiconductor region 12 and the n-type semiconductor region 13, a 250 nm film serving as a gate electrode is formed over the entire surface of the silicon oxide film 14. A thick non-doped polycrystalline silicon film 15 is deposited by a CVD method.

【0010】次に、図13(b)に示すように、ノンド
ープ型の多結晶シリコン膜15の上におけるpチャネル
MOSトランジスタ形成領域に第1のレジストパターン
16を形成した後、該第1のレジストパターン16をマ
スクとして、n型不純物として例えばリンを20keV
の注入エネルギーで且つ4×1015/cm2 のドーズ量
でイオン注入して、n型の多結晶シリコン膜17を形成
する。
Next, as shown in FIG. 13B, after forming a first resist pattern 16 in a p-channel MOS transistor formation region on a non-doped polycrystalline silicon film 15, the first resist is formed. Using the pattern 16 as a mask, for example, phosphorus as an n-type impurity is 20 keV
Ions are implanted at an implantation energy of 4 × 10 15 / cm 2 and an n-type polycrystalline silicon film 17 is formed.

【0011】次に、図13(c)に示すように、ノンド
ープ型の多結晶シリコン膜15の上におけるnチャネル
MOSトランジスタ形成領域に第2のレジストパターン
18を形成した後、該第2のレジストパターン18をマ
スクとして、p型不純物として例えばボロンを20ke
Vの注入エネルギーで且つ4×1015/cm2 のドーズ
量でイオン注入して、p型の多結晶シリコン膜19を形
成する。
Next, as shown in FIG. 13C, after a second resist pattern 18 is formed in the n-channel MOS transistor formation region on the non-doped polysilicon film 15, the second resist pattern 18 is formed. Using the pattern 18 as a mask, boron as a p-type impurity is, for example, 20 ke.
Ions are implanted at an implantation energy of V and a dose of 4 × 10 15 / cm 2 to form a p-type polycrystalline silicon film 19.

【0012】次に、図14(a)に示すように、n型の
多結晶シリコン膜17及びp型の多結晶シリコン膜19
の上に全面に亘って、バリアメタル膜となる20nmの
膜厚を有する窒化チタン膜20、高融点金属膜としての
80nmの膜厚を有するタングステン膜21、保護膜と
なる50nmの膜厚を有するシリコン窒化膜22を順次
堆積する。
Next, as shown in FIG. 14A, an n-type polycrystalline silicon film 17 and a p-type polycrystalline silicon film 19 are formed.
A titanium nitride film 20 having a thickness of 20 nm serving as a barrier metal film, a tungsten film 21 having a thickness of 80 nm serving as a high melting point metal film, and a 50 nm film thickness serving as a protective film. A silicon nitride film 22 is sequentially deposited.

【0013】次に、図14(b)に示すように、シリコ
ン窒化膜22の上における各ゲート電極形成領域に第3
のレジストパターン23を形成した後、該第3のレジス
トパターン23をマスクとしてエッチングを行なって、
nチャネルMOSトランジスタ形成領域に、n型の多結
晶シリコン膜17、窒化チタン膜20及びタングステン
膜21からなるn型のゲート電極24並びにシリコン酸
化膜14からなるゲート絶縁膜14Aを形成すると共
に、pチャネルMOSトランジスタ形成領域に、p型の
多結晶シリコン膜19、窒化チタン膜20及びタングス
テン膜21からなるp型のゲート電極25並びにシリコ
ン酸化膜14からなるゲート絶縁膜14Aを形成する。
Next, as shown in FIG. 14B, a third gate electrode forming region is formed on the silicon nitride film 22.
After the resist pattern 23 is formed, etching is performed using the third resist pattern 23 as a mask,
In an n-channel MOS transistor formation region, an n-type gate electrode 24 composed of an n-type polycrystalline silicon film 17, a titanium nitride film 20, and a tungsten film 21 and a gate insulating film 14A composed of a silicon oxide film 14 are formed. A p-type polycrystalline silicon film 19, a p-type gate electrode 25 composed of a titanium nitride film 20 and a tungsten film 21, and a gate insulating film 14A composed of a silicon oxide film 14 are formed in the channel MOS transistor formation region.

【0014】次に、図14(c)に示すように、p型半
導体領域12に対してn型のゲート電極24をマスクと
してn型不純物をイオン注入してn型の低濃度不純物領
域26を形成すると共に、n型半導体領域13に対して
p型のゲート電極25をマスクとしてp型の不純物をイ
オン注入してp型の低濃度不純物領域27を形成する。
その後、n型のゲート電極24及びp型のゲート電極2
5にサイドウォール28を形成した後、p型半導体領域
12に対してn型のゲート電極24及びサイドウォール
28をマスクとしてn型の不純物をイオン注入してn型
の高濃度不純物領域29を形成すると共に、n型半導体
領域13に対してp型のゲート電極25及びサイドウォ
ール28をマスクとしてp型不純物をイオン注入してp
型の高濃度不純物領域30を形成する。
Next, as shown in FIG. 14C, an n-type impurity is ion-implanted into the p-type semiconductor region 12 using the n-type gate electrode 24 as a mask to form an n-type low-concentration impurity region 26. At the same time, a p-type impurity is ion-implanted into the n-type semiconductor region 13 using the p-type gate electrode 25 as a mask to form a p-type low-concentration impurity region 27.
Thereafter, the n-type gate electrode 24 and the p-type gate electrode 2
After the sidewalls 28 are formed on the p-type semiconductor region 12, an n-type impurity is ion-implanted into the p-type semiconductor region 12 using the n-type gate electrode 24 and the sidewalls 28 as a mask to form an n-type high-concentration impurity region 29. At the same time, a p-type impurity is ion-implanted into the n-type
A high concentration impurity region 30 of a mold is formed.

【0015】次に、図示は省略しているが、周知の方法
により、層間絶縁膜、コンタクト及び金属配線等を形成
すると、デュアルゲート電極を有する半導体装置が得ら
れる。
Next, although not shown, if an interlayer insulating film, a contact, a metal wiring, and the like are formed by a known method, a semiconductor device having a dual gate electrode can be obtained.

【0016】以下、第2の従来例として、高融点金属膜
/バリアメタル膜/多結晶シリコン膜の3層構造のゲー
ト電極を有する半導体装置及びその製造方法について、
図15(a)〜(c)を参照しながら説明する。尚、図
15(a)〜(c)はゲート幅方向の断面構造を示して
いる。
Hereinafter, as a second conventional example, a semiconductor device having a gate electrode having a three-layer structure of a refractory metal film / barrier metal film / polycrystalline silicon film and a method of manufacturing the same will be described.
This will be described with reference to FIGS. FIGS. 15A to 15C show cross-sectional structures in the gate width direction.

【0017】まず、図15(a)に示すように、半導体
基板40の表面部に素子分離絶縁膜41を形成した後、
半導体基板40におけるpチャネルMOSトランジスタ
形成領域にn型半導体領域42を形成する。その後、n
型半導体領域42の上にゲート絶縁膜となるシリコン酸
化膜43を形成した後、該シリコン酸化膜43の上に全
面に亘って、ゲート電極の一部となる80nmの膜厚を
有するボロンドープの多結晶シリコン膜44をCVD法
により堆積する。
First, as shown in FIG. 15A, after an element isolation insulating film 41 is formed on the surface of a semiconductor substrate 40,
An n-type semiconductor region is formed in a p-channel MOS transistor formation region of a semiconductor substrate. Then n
After a silicon oxide film 43 serving as a gate insulating film is formed on the type semiconductor region 42, a boron-doped polycrystalline silicon film having a thickness of 80 nm serving as a part of a gate electrode is formed over the entire surface of the silicon oxide film 43. A crystalline silicon film 44 is deposited by a CVD method.

【0018】次に、図15(b)に示すように、ボロン
ドープの多結晶シリコン膜44の上に全面に亘って、バ
リアメタル膜となる40nmの膜厚を有する窒化チタン
膜45及び高融点金属膜としての80nmの膜厚を有す
るタングステン膜46を順次堆積する。
Next, as shown in FIG. 15B, a titanium nitride film 45 having a thickness of 40 nm serving as a barrier metal film and a refractory metal are formed over the entire surface of the boron-doped polycrystalline silicon film 44. A tungsten film 46 having a thickness of 80 nm is sequentially deposited as a film.

【0019】次に、図15(c)に示すように、タング
ステン膜46、窒化チタン膜45、ボロンドープの多結
晶シリコン膜44及びシリコン酸化膜43に対して選択
的にエッチングを行なって、pチャネルMOSトランジ
スタ形成領域に、多結晶シリコン膜44、窒化チタン膜
45及びタングステン膜46からなるp型のゲート電極
47並びにシリコン酸化膜43からなるゲート絶縁膜4
3Aを形成する。
Next, as shown in FIG. 15C, the tungsten film 46, the titanium nitride film 45, the boron-doped polycrystalline silicon film 44 and the silicon oxide film 43 are selectively etched to form a p-channel. In the MOS transistor formation region, a p-type gate electrode 47 composed of a polycrystalline silicon film 44, a titanium nitride film 45 and a tungsten film 46, and a gate insulating film 4 composed of a silicon oxide film 43
Form 3A.

【0020】以下、第3の従来例として、半導体基板上
にMOSトランジスタのゲート電極及び負荷素子を有す
る半導体装置及びその製造方法について図16(a)〜
(d)及び図17(a)〜(c)を参照しながら説明す
る。
Hereinafter, as a third conventional example, a semiconductor device having a gate electrode of a MOS transistor and a load element on a semiconductor substrate and a method of manufacturing the same will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to (d) and FIGS. 17 (a) to (c).

【0021】図16(a)に示すように、半導体基板5
0の表面部に、MOSトランジスタ同士を分離すると共
に負荷素子形成領域となる素子分離絶縁膜51を形成し
た後、半導体基板50におけるpチャネルMOSトラン
ジスタ形成領域にn型半導体領域52を形成する。その
後、n型半導体領域52の上にゲート絶縁膜となるシリ
コン酸化膜53を形成した後、半導体基板50の上に全
面に亘ってノンドープ型の多結晶シリコン膜54をCV
D法により堆積する。
As shown in FIG. 16A, the semiconductor substrate 5
After separating the MOS transistors from each other and forming an element isolation insulating film 51 serving as a load element formation region on the surface of the semiconductor substrate 50, an n-type semiconductor region 52 is formed in the p-channel MOS transistor formation region of the semiconductor substrate 50. Then, after a silicon oxide film 53 serving as a gate insulating film is formed on the n-type semiconductor region 52, a non-doped polycrystalline silicon film 54 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 50 by CV.
It is deposited by the D method.

【0022】次に、図16(b)に示すように、p型不
純物として例えばボロンをイオン注入して、p型の多結
晶シリコン膜55を形成した後、アニールを行なうこと
により、p型の多結晶シリコン膜55に注入されている
不純物を拡散させる。
Next, as shown in FIG. 16 (b), for example, boron is ion-implanted as a p-type impurity to form a p-type polycrystalline silicon film 55, and annealing is performed to form a p-type polycrystalline silicon film 55. The impurities implanted in the polycrystalline silicon film 55 are diffused.

【0023】次に、図16(c)に示すように、p型の
多結晶シリコン膜55の上に全面に亘ってシリコン窒化
膜56を堆積した後、シリコン窒化膜56の上における
負荷素子形成領域に第1のレジストパターン57を形成
する。
Next, as shown in FIG. 16C, after a silicon nitride film 56 is deposited over the entire surface of the p-type polycrystalline silicon film 55, a load element is formed on the silicon nitride film 56. A first resist pattern 57 is formed in the region.

【0024】次に、図16(d)に示すように、第1の
レジストパターン57をマスクとしてシリコン窒化膜5
6に対してドライエッチングを行なって、シリコン窒化
膜56を負荷素子の形状にパターニングする。
Next, as shown in FIG. 16D, the silicon nitride film 5 is formed using the first resist pattern 57 as a mask.
6 is subjected to dry etching to pattern the silicon nitride film 56 into the shape of a load element.

【0025】次に、図17(a)に示すように、p型の
多結晶シリコン膜55の上に全面に亘って、バリアメタ
ル膜となる窒化チタン膜58及び高融点金属膜としての
タングステン膜59を順次堆積した後、タングステン膜
59の上に第2のレジストパターン60を形成する。
Next, as shown in FIG. 17A, a titanium nitride film 58 serving as a barrier metal film and a tungsten film serving as a high melting point metal film are formed over the entire surface of the p-type polycrystalline silicon film 55. After sequentially depositing 59, a second resist pattern 60 is formed on the tungsten film 59.

【0026】次に、図17(b)に示すように、第2の
レジストパターン60をマスクとして、タングステン膜
59、窒化チタン膜58及びp型の多結晶シリコン膜5
5に対してドライエッチングを行なって、pチャネルM
OSトランジスタ形成領域において、タングステン膜5
9、窒化チタン膜58及びp型の多結晶シリコン膜55
からなるp型のゲート電極61と、シリコン酸化膜53
からなるゲート絶縁膜53Aとを形成すると共に、負荷
素子形成領域においては、p型の多結晶シリコン膜55
からなる負荷素子62と、タングステン膜59からなる
一対の端子電極63とを形成する。
Next, as shown in FIG. 17B, using the second resist pattern 60 as a mask, the tungsten film 59, the titanium nitride film 58 and the p-type polycrystalline silicon film 5 are used.
5 is dry-etched to obtain a p-channel M
In the OS transistor formation region, the tungsten film 5
9, titanium nitride film 58 and p-type polycrystalline silicon film 55
A p-type gate electrode 61 made of
And a p-type polycrystalline silicon film 55 in the load element formation region.
And a pair of terminal electrodes 63 made of a tungsten film 59 are formed.

【0027】次に、図17(c)に示すように、n型半
導体領域52に対してp型のゲート電極61をマスクと
してp型の不純物をイオン注入してp型の低濃度不純物
領域63を形成する。その後、p型のゲート電極61、
負荷素子62及び一対の端子電極63にサイドウォール
64を形成した後、n型半導体領域52に対してp型の
ゲート電極61及びサイドウォール64をマスクとして
p型の不純物をイオン注入してp型の高濃度不純物領域
65を形成する。
Next, as shown in FIG. 17C, a p-type impurity is ion-implanted into the n-type semiconductor region 52 using the p-type gate electrode 61 as a mask to form a p-type low-concentration impurity region 63. To form After that, the p-type gate electrode 61,
After a sidewall 64 is formed on the load element 62 and the pair of terminal electrodes 63, a p-type impurity is ion-implanted into the n-type semiconductor region 52 using the p-type gate electrode 61 and the sidewall 64 as a mask. Of the high concentration impurity region 65 is formed.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】ところで、第1の従来
例として示したデュアルゲート電極を有する半導体装置
において、多結晶シリコン膜からなるデュアルゲート電
極を形成するためには、多結晶シリコン膜への不純物の
イオンの注入が不可欠になるが、多結晶シリコン膜を薄
膜化すると、イオン注入工程において注入された不純物
がゲート電極を突き抜けてゲート絶縁膜にまで到達する
ので、ゲート絶縁膜の信頼性が劣化するという問題が発
生する。
By the way, in the semiconductor device having the dual gate electrode shown as the first conventional example, in order to form the dual gate electrode made of the polycrystalline silicon film, it is necessary to form the polycrystalline silicon film. Implantation of impurity ions is indispensable, but when the polycrystalline silicon film is thinned, the impurities implanted in the ion implantation step penetrate through the gate electrode and reach the gate insulating film, so that the reliability of the gate insulating film is reduced. A problem of deterioration occurs.

【0029】図18は、ゲート電極となる多結晶シリコ
ン膜にボロンを2×1015/cm2のドーズ量でイオン
注入を行なったときの不純物のプロファイルを示してお
り、図18から分かるように、ボロンを5keVの注入
エネルギーでイオン注入すると、ボロンの濃度が1×1
16/cm3 である領域が表面から100nmを超える
部位にまで拡がってしまう。従って、ボロンの濃度が1
×1016/cm3 である領域を表面から100nmより
も浅い部位に留めるには、ボロンを3keV程度以下の
低い注入エネルギーでイオン注入することが必要にな
る。
FIG. 18 shows an impurity profile when boron is ion-implanted at a dose of 2 × 10 15 / cm 2 into the polycrystalline silicon film serving as a gate electrode. As can be seen from FIG. When boron is ion-implanted at an implantation energy of 5 keV, the boron concentration becomes 1 × 1
The region of 0 16 / cm 3 extends from the surface to a region exceeding 100 nm. Therefore, if the concentration of boron is 1
In order to keep the region of × 10 16 / cm 3 at a portion shallower than 100 nm from the surface, it is necessary to implant boron with a low implantation energy of about 3 keV or less.

【0030】ところが、3keV以下の低い注入エネル
ギーで且つ高いドーズ量(2×10 15/cm2 程度以
上)で、不純物を多結晶シリコン膜に対してイオン注入
することは、スループットの点で現実的ではない。
However, low implantation energy of 3 keV or less
Energy and high dose (2 × 10 Fifteen/ CmTwoLess than
Above), ion implantation of impurities into polycrystalline silicon film
Doing so is not practical in terms of throughput.

【0031】前記の問題は、ゲート電極を構成する多結
晶シリコン膜の薄膜化の進展に伴って一層顕著に現われ
てくる。
The above problem becomes more prominent as the thickness of the polycrystalline silicon film forming the gate electrode is reduced.

【0032】従って、ゲート電極を薄膜化しても、不純
物がゲート電極を突き抜けてゲート絶縁膜に到達する事
態を防止することが望まれる。
Therefore, it is desired to prevent a situation in which impurities penetrate the gate electrode and reach the gate insulating film even when the gate electrode is thinned.

【0033】第2の従来例として示した高融点金属膜/
バリアメタル膜/多結晶シリコン膜の3層構造のゲート
電極を有する半導体装置においては、以下に説明するよ
うな問題が発生する。
The refractory metal film shown as the second conventional example /
In a semiconductor device having a gate electrode having a three-layer structure of a barrier metal film / polycrystalline silicon film, the following problems occur.

【0034】図19(a)及び(b)は、図15(a)
〜(c)に示す方法により形成した、多結晶シリコン膜
44、窒化チタン膜45及びタングステン膜46の積層
構造からなるゲート電極47における多結晶シリコン膜
44の膜厚Tと、ゲート電極47の下に形成されている
素子分離絶縁膜41により形成される基板段差部の高さ
Hとの関係を示しており、図19(a)はT≫Hの場合
を示し、図19(b)はT≒Hの場合を示している。
FIGS. 19 (a) and (b) correspond to FIG.
3C, the film thickness T of the polycrystalline silicon film 44 in the gate electrode 47 having a laminated structure of the polycrystalline silicon film 44, the titanium nitride film 45, and the tungsten film 46, and the region under the gate electrode 47. 19A shows the relationship with the height H of the substrate step formed by the element isolation insulating film 41 formed in FIG. 19A. FIG. 19A shows the case where T≫H, and FIG. ≒ H is shown.

【0035】図19(a)に示すように、多結晶シリコ
ン膜44の膜厚Tが基板段差部の高さHに比べて十分に
大きい場合には、多結晶シリコン膜44に形成される段
差部の勾配(段差部の底辺に対する高さの比)は小さい
が、多結晶シリコン膜44の膜厚Tが基板段差部の高さ
Hとほぼ等しい場合には、多結晶シリコン膜44に形成
される段差部の勾配は大きくなる。多結晶シリコン膜4
4の段差部の勾配が大きくなると、窒化チタン膜45の
段差部の勾配も必然的に大きくなる。
As shown in FIG. 19A, when the thickness T of the polycrystalline silicon film 44 is sufficiently larger than the height H of the substrate step, the step formed on the polycrystalline silicon film 44 is formed. If the thickness of the polycrystalline silicon film 44 is substantially equal to the height H of the substrate step portion, although the gradient of the portion (the ratio of the height of the step portion to the bottom side) is small, the polycrystalline silicon film 44 is formed. The gradient of the step portion becomes large. Polycrystalline silicon film 4
When the gradient of the step portion of No. 4 increases, the gradient of the step portion of the titanium nitride film 45 necessarily increases.

【0036】ところで、窒化チタン膜45はタングステ
ン膜46に比べて抵抗値が大きいため、窒化チタン膜4
5の薄膜化は必要になる。
Since the titanium nitride film 45 has a higher resistance value than the tungsten film 46, the titanium nitride film 4
5 needs to be thinned.

【0037】ところが、窒化チタン膜45は、段差被覆
性が良くないと共に割れやすいという性質を持ってい
る。このため、図19(b)に示すように、多結晶シリ
コン膜44ひいては窒化チタン膜45における段差部の
勾配が大きくなると、窒化チタン膜45に割れが生じ
て、窒化チタン膜45が断線してしまうという問題が発
生する。
However, the titanium nitride film 45 has poor step coverage and is easily cracked. For this reason, as shown in FIG. 19B, when the gradient of the step portion in the polycrystalline silicon film 44 and thus the titanium nitride film 45 is increased, the titanium nitride film 45 is cracked and the titanium nitride film 45 is disconnected. This causes a problem.

【0038】従って、ゲート電極47を構成する多結晶
シリコン膜44の膜厚が小さくなっても、窒化チタン膜
45に割れが発生しないことが望まれる。
Therefore, it is desired that the titanium nitride film 45 does not crack even if the thickness of the polycrystalline silicon film 44 forming the gate electrode 47 is reduced.

【0039】第3の従来例として説明したMOSトラン
ジスタのゲート電極と負荷素子とが同一工程により形成
された半導体装置においては、負荷素子62と端子電極
63との接触抵抗が大きいと共に、p型のゲート電極6
1を構成するp型の多結晶シリコン膜55を薄膜化する
と負荷素子62の抵抗値が大きくなってしまうという問
題が発生する。
In the semiconductor device in which the gate electrode and the load element of the MOS transistor described as the third conventional example are formed in the same step, the contact resistance between the load element 62 and the terminal electrode 63 is large and the p-type Gate electrode 6
When the p-type polycrystalline silicon film 55 constituting 1 is thinned, a problem occurs that the resistance value of the load element 62 increases.

【0040】前記に鑑み、本発明は、ゲート電極が薄膜
化されても、不純物がゲート電極を突き抜けてゲート絶
縁膜に到達する事態を防止することを第1の目的とし、
高融点金属膜/バリアメタル膜/多結晶シリコン膜から
なり基板段差部の上に延びるゲート電極が薄膜化されて
も、バリアメタル膜が断線しないようにすることを第2
の目的とし、負荷素子と端子電極との接触抵抗の低減を
図ることを第3の目的とする。
In view of the above, a first object of the present invention is to prevent a situation in which impurities penetrate the gate electrode and reach the gate insulating film even when the gate electrode is thinned,
The second object is to prevent disconnection of the barrier metal film even if the gate electrode composed of the refractory metal film / barrier metal film / polycrystalline silicon film and extending over the step portion of the substrate is thinned.
The third object is to reduce the contact resistance between the load element and the terminal electrode.

【0041】[0041]

【課題を解決するための手段】前記の第2の目的を達成
するため、本発明に係る第1の半導体装置は、MOSト
ランジスタ形成領域と隣接する部位に基板段差部を有す
る半導体基板と、半導体基板上におけるMOSトランジ
スタ形成領域及び基板段差部に跨るように形成され基板
段差部の上に段差部を有する不純物含有シリコン膜、不
純物含有シリコン膜の上に形成されたバリアメタル膜、
及びバリアメタル膜の上に形成された高融点金属膜とか
らなるゲート電極とを備えた半導体装置を前提とし、不
純物含有シリコン膜の段差部における底辺に対する高さ
の比は0.6以下である。
In order to achieve the second object, a first semiconductor device according to the present invention comprises: a semiconductor substrate having a substrate step portion adjacent to a MOS transistor formation region; An impurity-containing silicon film formed over the MOS transistor formation region and the substrate step portion on the substrate and having a step portion on the substrate step portion, a barrier metal film formed on the impurity-containing silicon film,
And a gate electrode made of a high melting point metal film formed on the barrier metal film, and the ratio of the height to the bottom of the step portion of the impurity-containing silicon film is 0.6 or less. .

【0042】第1の半導体装置によると、不純物含有シ
リコン膜の段差部における底辺に対する高さの比が0.
6以下であるため、不純物含有シリコン膜の膜厚及びバ
リアメタル膜の膜厚が共に小さくても、バリアメタル膜
の断線を抑制することができる。
According to the first semiconductor device, the height ratio of the stepped portion of the impurity-containing silicon film to the bottom at the step is 0.1 mm.
Since it is 6 or less, disconnection of the barrier metal film can be suppressed even if both the thickness of the impurity-containing silicon film and the thickness of the barrier metal film are small.

【0043】前記の第3の目的を達成するため、本発明
に係る第2の半導体装置は、半導体基板の表面部に形成
された素子分離絶縁膜と、素子分離絶縁膜の上に設けら
れており、導電性膜における膜厚が相対的に大きい部分
からなる線状の抵抗部と、導電性膜における抵抗部の両
端側にそれぞれ形成され膜厚が相対的に小さい部分から
なる一対の電極接続部とから構成される負荷素子と、抵
抗部の各端部及び一対の電極接続部のそれぞれの上に跨
るように形成された高融点金属膜からなる一対の端子電
極とを備えている。
In order to achieve the third object, a second semiconductor device according to the present invention comprises an element isolation insulating film formed on a surface portion of a semiconductor substrate and an element isolation insulating film provided on the element isolation insulating film. A linear resistance portion formed of a portion having a relatively large thickness in the conductive film, and a pair of electrode connections formed of portions having a relatively small thickness formed on both end sides of the resistance portion in the conductive film. And a pair of terminal electrodes made of a refractory metal film formed so as to extend over each end of the resistor portion and each of the pair of electrode connection portions.

【0044】第2の半導体装置によると、高融点金属膜
からなる端子電極は、膜厚が大きい負荷素子の抵抗部の
端部と膜厚が小さい負荷素子の電極接続部とに跨るよう
に形成されているため、端子電極は、抵抗部の端部の上
面、抵抗部の端部と電極接続部との間の壁面及び電極接
続部の上面とそれぞれ接触しているため、負荷素子と端
子電極との接触面積が大きくなる。
According to the second semiconductor device, the terminal electrode made of the refractory metal film is formed so as to straddle the end of the resistance portion of the load element having a large thickness and the electrode connection portion of the load element having a small thickness. Therefore, the terminal electrode is in contact with the upper surface of the end of the resistor, the wall surface between the end of the resistor and the electrode connector, and the upper surface of the electrode connector, respectively. And the contact area with the metal becomes large.

【0045】前記の第1の目的を達成するため、本発明
に係る第1の半導体装置の製造方法は、半導体基板上の
MOSトランジスタ形成領域にゲート絶縁膜を形成した
後、ゲート絶縁膜の上にシリコン膜を堆積するシリコン
膜堆積工程と、シリコン膜に不純物をイオン注入するこ
とにより不純物含有シリコン膜を形成するイオン注入工
程と、不純物含有シリコン膜の表面部を除去することに
より薄膜化された不純物含有シリコン膜を形成する薄膜
化工程と、薄膜化された不純物含有シリコン膜を所定形
状にパターニングすることによりゲート電極を形成する
パターニング工程とを備えている。
In order to achieve the first object, a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: forming a gate insulating film in a MOS transistor forming region on a semiconductor substrate; A silicon film deposition step of depositing a silicon film on the silicon film, an ion implantation step of forming an impurity-containing silicon film by ion-implanting an impurity into the silicon film, and thinning by removing a surface portion of the impurity-containing silicon film. The method includes a thinning step of forming an impurity-containing silicon film, and a patterning step of forming a gate electrode by patterning the thinned impurity-containing silicon film into a predetermined shape.

【0046】第1の半導体装置の製造方法によると、ゲ
ート絶縁膜の上に堆積されたシリコン膜に不純物をイオ
ン注入して不純物含有シリコン膜を形成した後、該不純
物含有シリコン膜の表面部を除去して薄膜化し、薄膜化
された不純物含有シリコン膜をパターニングしてゲート
電極を形成するため、膜厚の大きいシリコン膜に対して
不純物をイオン注入できるので、イオン注入のための注
入エネルギーが大きくても、不純物のゲート絶縁膜への
突き抜けが起こらないと共に、ゲート電極は薄膜化され
た不純物含有シリコン膜からなるので、ゲート電極の膜
厚を小さくすることができる。
According to the first method of manufacturing a semiconductor device, an impurity-containing silicon film is formed by ion-implanting an impurity into a silicon film deposited on a gate insulating film, and then the surface of the impurity-containing silicon film is removed. Since the gate electrode is formed by patterning the thinned impurity-containing silicon film by removing and thinning, impurities can be ion-implanted into a silicon film having a large thickness, so that the implantation energy for ion implantation is large. However, the impurity does not penetrate into the gate insulating film, and the thickness of the gate electrode can be reduced because the gate electrode is made of a thinned impurity-containing silicon film.

【0047】前記の第1の目的を達成するため、本発明
に係る第2の半導体装置の製造方法は、半導体基板上の
MOSトランジスタ形成領域にゲート絶縁膜を形成した
後、ゲート絶縁膜の上にシリコン膜を堆積するシリコン
膜堆積工程と、シリコン膜に不純物をイオン注入するこ
とにより不純物含有シリコン膜を形成するイオン注入工
程と、不純物含有シリコン膜の表面部を除去することに
より薄膜化された不純物含有シリコン膜を形成する薄膜
化工程と、薄膜化された不純物含有シリコン膜を所定形
状にパターニングすることによりゲート電極を形成する
パターニング工程と、ゲート電極の表面部に高融点金属
シリサイド層を形成するシリサイド層形成工程とを備え
ている。
In order to achieve the first object, a second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: forming a gate insulating film in a MOS transistor forming region on a semiconductor substrate; A silicon film deposition step of depositing a silicon film on the silicon film, an ion implantation step of forming an impurity-containing silicon film by ion-implanting an impurity into the silicon film, and thinning by removing a surface portion of the impurity-containing silicon film. A thinning step of forming an impurity-containing silicon film, a patterning step of forming a gate electrode by patterning the thinned impurity-containing silicon film into a predetermined shape, and forming a refractory metal silicide layer on the surface of the gate electrode Forming a silicide layer.

【0048】第2の半導体装置の製造方法によると、ゲ
ート絶縁膜の上に堆積されたシリコン膜に不純物をイオ
ン注入して不純物含有シリコン膜を形成した後、該不純
物含有シリコン膜の表面部を除去して薄膜化し、薄膜化
された不純物含有シリコン膜をパターニングしてゲート
電極を形成するため、膜厚の大きいシリコン膜に対して
不純物をイオン注入できるので、イオン注入のための注
入エネルギーが大きくても、不純物のゲート絶縁膜への
突き抜けが起こらないと共に、ゲート電極は薄膜化され
た不純物含有シリコン膜からなるので、ゲート電極の膜
厚を小さくすることができる。
According to the second method for manufacturing a semiconductor device, an impurity-containing silicon film is formed by ion-implanting an impurity into a silicon film deposited on a gate insulating film, and then the surface of the impurity-containing silicon film is removed. Since the gate electrode is formed by patterning the thinned impurity-containing silicon film by removing and thinning, impurities can be ion-implanted into a silicon film having a large thickness, so that the implantation energy for ion implantation is large. However, the impurity does not penetrate into the gate insulating film, and the thickness of the gate electrode can be reduced because the gate electrode is made of a thinned impurity-containing silicon film.

【0049】また、ゲート電極の表面部に高融点金属シ
リサイド層を形成するシリサイド層形成工程を備えてい
るため、低抵抗である高融点金属シリサイド層と多結晶
シリコン膜との積層膜からなるゲート電極を形成するこ
とができる。
Further, since a silicide layer forming step of forming a high melting point metal silicide layer on the surface of the gate electrode is provided, a gate made of a laminated film of a low melting point high melting point metal silicide layer and a polycrystalline silicon film is provided. Electrodes can be formed.

【0050】前記の第1及び第2の目的を達成するた
め、本発明に係る第3の半導体装置の製造方法は、MO
Sトランジスタ形成領域と隣接する部位に基板段差部を
有する半導体基板のMOSトランジスタ形成領域にゲー
ト絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、MOSトランジ
スタ形成領域及び基板段差部の上にシリコン膜を堆積す
るシリコン膜堆積工程と、シリコン膜に不純物をイオン
注入して不純物含有シリコン膜を形成するイオン注入工
程と、不純物含有シリコン膜の表面部を除去することに
より薄膜化された不純物含有シリコン膜を形成する薄膜
化工程と、薄膜化された不純物含有シリコン膜の上にバ
リアメタル膜及び高融点金属膜を順次堆積する金属膜堆
積工程と、高融点金属膜、バリアメタル膜及び薄膜化さ
れた不純物含有シリコン膜を所定形状にパターニングす
ることにより、MOSトランジスタ形成領域及び基板段
差部の上に跨って延びるゲート電極を形成するパターニ
ング工程とを備えている。
In order to achieve the above first and second objects, a third method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
An insulating film forming step of forming a gate insulating film in a MOS transistor forming region of a semiconductor substrate having a substrate step in a portion adjacent to the S transistor forming region; and depositing a silicon film on the MOS transistor forming region and the substrate step A silicon film deposition step, an ion implantation step of ion-implanting an impurity into the silicon film to form an impurity-containing silicon film, and forming a thinned impurity-containing silicon film by removing a surface portion of the impurity-containing silicon film A thinning step, a metal film depositing step of sequentially depositing a barrier metal film and a high melting point metal film on the thinned impurity containing silicon film, and a high melting point metal film, a barrier metal film and the thinned impurity containing silicon film. By patterning the film into a predetermined shape, the film is formed over the MOS transistor formation region and the substrate step portion. And a patterning step of forming a building gate electrode.

【0051】第3の半導体装置の製造方法によると、ゲ
ート絶縁膜の上に堆積されたシリコン膜に不純物をイオ
ン注入して不純物含有シリコン膜を形成した後、該不純
物含有シリコン膜の表面部を除去して薄膜化するため、
膜厚の大きいシリコン膜に対して不純物をイオン注入で
きるので、イオン注入のための注入エネルギーが大きく
ても、不純物のゲート絶縁膜への突き抜けが起こらな
い。
According to the third method of manufacturing a semiconductor device, an impurity-containing silicon film is formed by ion-implanting an impurity into a silicon film deposited on a gate insulating film, and then the surface of the impurity-containing silicon film is removed. To remove and thin
Since impurities can be ion-implanted into a silicon film having a large thickness, even if the implantation energy for ion implantation is large, the impurities do not penetrate into the gate insulating film.

【0052】また、半導体基板のMOSトランジスタ形
成領域及び基板段差部の上に形成され且つ薄膜化された
不純物含有シリコン膜の上にバリアメタル膜及び高融点
金属膜を堆積した後、薄膜化された不純物含有シリコン
膜、バリアメタル膜及び高融点金属膜からなる積層膜を
パターニングしてゲート電極を形成するため、不純物含
有シリコン膜の段差部における底辺に対する高さの比が
小さくなるので、不純物含有シリコン膜の段差部の上に
形成されるバリアメタル膜の膜厚が小さくても、バリア
メタル膜の断線を抑制できる。
Further, after a barrier metal film and a high melting point metal film are deposited on the impurity-containing silicon film formed on the MOS transistor formation region and the substrate step portion of the semiconductor substrate and reduced in thickness, the thickness is reduced. Since the gate electrode is formed by patterning the laminated film including the impurity-containing silicon film, the barrier metal film, and the high-melting-point metal film, the ratio of the height of the impurity-containing silicon film to the bottom of the step portion is reduced. Even if the thickness of the barrier metal film formed on the step portion of the film is small, disconnection of the barrier metal film can be suppressed.

【0053】前記の第1の目的を達成するため、本発明
に係る第4の半導体装置の製造方法は、半導体基板上の
MOSトランジスタ形成領域にゲート絶縁膜を形成した
後、ゲート絶縁膜の上にシリコン膜を堆積するシリコン
膜堆積工程と、シリコン膜に不純物をイオン注入するこ
とにより不純物含有シリコン膜を形成するイオン注入工
程と、不純物含有シリコン膜の表面部を除去することに
より薄膜化された不純物含有シリコン膜を形成する薄膜
化工程と、薄膜化された不純物含有シリコン膜の上に高
融点金属膜を堆積する金属膜堆積工程と、半導体基板上
の素子分離絶縁膜形成領域に素子分離溝を形成した後、
該素子分離溝に絶縁膜を埋め込むことにより素子分離絶
縁膜を形成する素子分離絶縁膜形成工程と、高融点金属
及び薄膜化された不純物含有シリコン膜を所定形状にパ
ターニングすることによりゲート電極を形成するパター
ニング工程とを備えている。
To achieve the first object, a fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises forming a gate insulating film in a MOS transistor forming region on a semiconductor substrate, and then forming the gate insulating film on the gate insulating film. A silicon film deposition step of depositing a silicon film on the silicon film, an ion implantation step of forming an impurity-containing silicon film by ion-implanting an impurity into the silicon film, and thinning by removing a surface portion of the impurity-containing silicon film. A thinning step of forming an impurity-containing silicon film, a metal film depositing step of depositing a refractory metal film on the thinned impurity-containing silicon film, and an element isolation groove in an element isolation insulating film formation region on the semiconductor substrate. After forming
An element isolation insulating film forming step of forming an element isolation insulating film by embedding an insulating film in the element isolation groove; and forming a gate electrode by patterning a high melting point metal and a thinned impurity-containing silicon film into a predetermined shape. Patterning step.

【0054】第4の半導体装置の製造方法によると、ゲ
ート絶縁膜の上に堆積されたシリコン膜に不純物をイオ
ン注入して不純物含有シリコン膜を形成した後、該不純
物含有シリコン膜の表面部を除去して薄膜化し、薄膜化
された不純物含有シリコン膜をパターニングしてゲート
電極を形成するため、膜厚の大きいシリコン膜に対して
不純物をイオン注入できるので、イオン注入のための注
入エネルギーが大きくても、不純物のゲート絶縁膜への
突き抜けが起こらないと共に、ゲート電極は薄膜化され
た不純物含有シリコン膜からなるので、ゲート電極の膜
厚を小さくすることができる。
According to the fourth method for manufacturing a semiconductor device, an impurity-containing silicon film is formed by ion-implanting an impurity into a silicon film deposited on a gate insulating film, and then the surface of the impurity-containing silicon film is removed. Since the gate electrode is formed by patterning the thinned impurity-containing silicon film by removing and thinning, impurities can be ion-implanted into a silicon film having a large thickness, so that the implantation energy for ion implantation is large. However, the impurity does not penetrate into the gate insulating film, and the thickness of the gate electrode can be reduced because the gate electrode is made of a thinned impurity-containing silicon film.

【0055】また、半導体基板上に形成された素子分離
溝に絶縁膜を埋め込んで素子分離絶縁膜を形成する工程
よりも前に、不純物含有シリコン膜を薄膜化する薄膜化
工程を行なうため、平坦な半導体基板の上に形成されて
いる平坦な不純物含有シリコン膜に対して薄膜化を行な
うことができる。
Further, prior to the step of forming an element isolation insulating film by embedding an insulating film in an element isolation groove formed on a semiconductor substrate, a thinning step of thinning the impurity-containing silicon film is performed. It is possible to reduce the thickness of a flat impurity-containing silicon film formed on a simple semiconductor substrate.

【0056】前記の第1及び第3の目的を達成するた
め、本発明に係る第5の半導体装置の製造方法は、MO
Sトランジスタ形成領域及び負荷素子形成領域を有する
半導体基板上におけるMOSトランジスタ形成領域にゲ
ート絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、ゲート絶縁膜
の上及び半導体基板上の負荷素子形成領域にシリコン膜
を堆積するシリコン膜堆積工程と、シリコン膜に不純物
をイオン注入することにより不純物含有シリコン膜を形
成するイオン注入工程と、不純物含有シリコン膜の表面
部を負荷素子形成領域の抵抗部形成領域を残して除去す
ることにより薄膜化された不純物含有シリコン膜を形成
する薄膜化工程と、薄膜化された不純物含有シリコン膜
の上に高融点金属膜を堆積する金属膜堆積工程と、高融
点金属膜及び薄膜化された不純物含有シリコン膜を所定
形状にパターニングすることにより、高融点金属膜及び
薄膜化された不純物含有シリコン膜からなるゲート電極
を形成すると共に、不純物含有シリコン膜の薄膜化され
ていない部分からなる線状の抵抗部、抵抗部の両端側に
それぞれ形成され薄膜化された不純物含有シリコン膜か
らなる一対の電極接続部から構成される負荷素子を形成
すると共に、抵抗部の各端部及び一対の電極接続部のそ
れぞれの上に跨る高融点金属膜からなる一対の端子電極
を形成するパターニング工程とを備えている。
In order to achieve the first and third objects, a fifth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
An insulating film forming step of forming a gate insulating film in a MOS transistor forming region on a semiconductor substrate having an S transistor forming region and a load element forming region, and a silicon film in a load element forming region on the gate insulating film and the semiconductor substrate; A silicon film deposition step of depositing, an ion implantation step of forming an impurity-containing silicon film by ion-implanting impurities into the silicon film, and a surface portion of the impurity-containing silicon film leaving a resistance portion forming region of a load element forming region. A thinning step of forming an impurity-containing silicon film thinned by removing, a metal film depositing step of depositing a high-melting-point metal film on the thinned impurity-containing silicon film, a high-melting-point metal film and a thin film The refractory metal film and the thinned impurity are patterned by patterning the Forming a gate electrode made of a silicon-containing silicon film, and forming a linear resistance portion composed of a non-thinned portion of the impurity-containing silicon film, and a thinned impurity-containing silicon film formed on both ends of the resistance portion, respectively; A patterning step of forming a load element composed of a pair of electrode connections, and forming a pair of terminal electrodes made of a refractory metal film straddling over each end of the resistor and each of the pair of electrode connections; and It has.

【0057】第5の半導体装置の製造方法によると、ゲ
ート絶縁膜の上に堆積されたシリコン膜に不純物をイオ
ン注入して不純物含有シリコン膜を形成した後、該不純
物含有シリコン膜の表面部を除去して薄膜化するため、
膜厚の大きいシリコン膜に対して不純物をイオン注入で
きるので、イオン注入のための注入エネルギーが大きく
ても、不純物のゲート絶縁膜への突き抜けが起こらな
い。
According to the fifth method of manufacturing a semiconductor device, an impurity-containing silicon film is formed by ion-implanting an impurity into a silicon film deposited on a gate insulating film, and then the surface portion of the impurity-containing silicon film is removed. To remove and thin
Since impurities can be ion-implanted into a silicon film having a large thickness, even if the implantation energy for ion implantation is large, the impurities do not penetrate into the gate insulating film.

【0058】また、負荷素子形成領域の抵抗部形成領域
を残して薄膜化された不純物含有シリコン膜及び高融点
金属膜を所定形状にパターニングして、高融点金属膜及
び薄膜化された不純物含有シリコン膜からなるゲート電
極、不純物含有シリコン膜の薄膜化されていない部分か
らなる線状の抵抗部と薄膜化された不純物含有シリコン
膜からなる電極接続部とを有する負荷素子、並びに負荷
素子の抵抗部の端部及び電極接続部に跨る端子電極をそ
れぞれ形成するため、高融点金属膜及び薄膜化された不
純物含有シリコン膜からなるゲート電極、薄膜化された
不純物含有シリコン膜からなる負荷素子、及び高融点金
属膜からなる端子電極を同時に形成することができると
共に、膜厚が大きい抵抗部の端部と膜厚が小さい電極接
続部とに跨っており、負荷素子との接触面積が大きい端
子電極を確実に形成することができる。
Further, the thinned impurity-containing silicon film and the high-melting-point metal film are patterned into a predetermined shape while leaving the resistance portion-forming region of the load element formation region, and the high-melting-point metal film and the thinned impurity-containing silicon film are formed. Load element having a gate electrode made of a film, a linear resistance portion made of a non-thinned portion of an impurity-containing silicon film, and an electrode connection portion made of a thinned impurity-containing silicon film, and a resistance portion of the load element In order to form a terminal electrode extending over the end portion and the electrode connection portion, a gate electrode composed of a refractory metal film and a thinned impurity-containing silicon film, a load element composed of a thinned impurity-containing silicon film, and A terminal electrode made of a melting point metal film can be formed at the same time, and the end portion of the resistor portion having a large thickness and the electrode connecting portion having a small thickness are straddled. , It is possible to reliably form the terminal electrode contact area is large and the load device.

【0059】第1〜第5の半導体装置の製造方法におい
て、MOSトランジスタ形成領域は、nチャネルMOS
トランジスタ形成領域とpチャネルMOSトランジスタ
形成領域とを含み、イオン注入工程は、シリコン膜にお
けるnチャネルMOSトランジスタ形成領域のゲート電
極形成領域にn型の不純物をイオン注入する工程と、シ
リコン膜におけるpチャネルMOSトランジスタ形成領
域のゲート電極形成領域にp型の不純物をイオン注入す
る工程とを含むことが好ましい。
In the first to fifth methods of manufacturing a semiconductor device, the MOS transistor formation region is an n-channel MOS
The ion implantation step includes a transistor formation region and a p-channel MOS transistor formation region. The ion implantation step includes a step of ion-implanting an n-type impurity into a gate electrode formation region of the n-channel MOS transistor formation region in the silicon film; Ion-implanting a p-type impurity into the gate electrode formation region of the MOS transistor formation region.

【0060】第1〜第5の半導体装置の製造方法におい
て、シリコン膜堆積工程は、膜厚が200nm以上のシ
リコン膜を堆積する工程を含み、薄膜化工程は、薄膜化
された不純物含有シリコン膜の膜厚が100nm以下に
なるように、不純物含有シリコン膜の表面部を除去する
工程を含むことが好ましい。
In the first to fifth methods of manufacturing a semiconductor device, the silicon film deposition step includes a step of depositing a silicon film having a thickness of 200 nm or more, and the thinning step includes: It is preferable to include a step of removing the surface portion of the impurity-containing silicon film so that the thickness of the silicon film becomes 100 nm or less.

【0061】[0061]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の第1の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法に
ついて、図1(a)〜(c)、図2(a)〜(c)及び
図3(a)、(b)を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method for manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c) and 2 (a) to 2 (a). This will be described with reference to (c) and FIGS. 3 (a) and 3 (b).

【0062】まず、図1(a)に示すように、半導体基
板100の表面部に素子分離絶縁膜101を形成した
後、半導体基板100におけるnチャネルMOSトラン
ジスタ形成領域(図1〜図3における左側の領域)にp
型半導体領域102を形成すると共に、半導体基板10
0におけるpチャネルMOSトランジスタ形成領域(図
1〜図3における右側の領域)にn型半導体領域103
を形成する。その後、p型半導体領域102及びn型半
導体領域103の上にゲート絶縁膜となるシリコン酸化
膜104を形成した後、該シリコン酸化膜104の上に
全面に亘って200nmの膜厚を有するノンドープ型の
多結晶シリコン膜105をCVD法により堆積する。
First, as shown in FIG. 1A, after an element isolation insulating film 101 is formed on the surface of a semiconductor substrate 100, an n-channel MOS transistor forming region (left side in FIGS. 1 to 3) on the semiconductor substrate 100 is formed. Area)
Forming the semiconductor region 102 and the semiconductor substrate 10
In the p-channel MOS transistor formation region at 0 (the right region in FIGS. 1 to 3), an n-type semiconductor region 103 is formed.
To form Thereafter, a silicon oxide film 104 serving as a gate insulating film is formed on the p-type semiconductor region 102 and the n-type semiconductor region 103, and then a non-doped type having a thickness of 200 nm is entirely formed on the silicon oxide film 104. Is deposited by a CVD method.

【0063】次に、図1(b)に示すように、ノンドー
プ型の多結晶シリコン膜105の上におけるpチャネル
MOSトランジスタ形成領域に第1のレジストパターン
106を形成した後、該第1のレジストパターン106
をマスクとして、n型不純物として例えばリンを20k
eVの注入エネルギーで且つ4×1015/cm2 のドー
ズ量でイオン注入して、ゲート電極の一部となるn型の
多結晶シリコン膜107を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, after a first resist pattern 106 is formed in a p-channel MOS transistor forming region on the non-doped polycrystalline silicon film 105, the first resist is formed. Pattern 106
Is used as a mask and, for example, phosphorus is
Ion implantation is performed at an implantation energy of eV and a dose of 4 × 10 15 / cm 2 to form an n-type polycrystalline silicon film 107 which becomes a part of the gate electrode.

【0064】次に、図1(c)に示すように、ノンドー
プ型の多結晶シリコン膜105の上におけるnチャネル
MOSトランジスタ形成領域に第2のレジストパターン
108を形成した後、該第2のレジストパターン108
をマスクとして、p型不純物として例えばボロンを20
keVの注入エネルギーで且つ4×1015/cm2 のド
ーズ量でイオン注入して、ゲート電極の一部となるp型
の多結晶シリコン膜109を形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, a second resist pattern 108 is formed in the n-channel MOS transistor forming region on the non-doped polycrystalline silicon film 105, and then the second resist pattern 108 is formed. Pattern 108
Is used as a mask, and boron as a p-type impurity is
Ion implantation is performed at an implantation energy of keV and a dose of 4 × 10 15 / cm 2 to form a p-type polycrystalline silicon film 109 which is to be a part of the gate electrode.

【0065】次に、図2(a)に示すように、第2のレ
ジストパターン108を除去した後、例えば800℃の
温度下で30分間程度のアニールを行なうことにより、
n型の多結晶シリコン膜107及びp型の多結晶シリコ
ン膜109に注入されている不純物を拡散させる。
Next, as shown in FIG. 2A, after removing the second resist pattern 108, annealing is performed at a temperature of 800 ° C. for about 30 minutes, for example.
The impurities implanted in the n-type polycrystalline silicon film 107 and the p-type polycrystalline silicon film 109 are diffused.

【0066】次に、図2(b)に示すように、n型の多
結晶シリコン膜107及びp型の多結晶シリコン膜10
9に対して、例えば塩素ガス、臭素ガス又は酸素ガスか
らなるプラズマを用いるドライエッチングを行なうこと
により、n型の多結晶シリコン膜107及びp型の多結
晶シリコン膜109の表面部を100nmだけ除去し
て、100nmの膜厚を有する薄膜化されたn型の多結
晶シリコン膜107A及びp型の多結晶シリコン膜10
9Aを形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, an n-type polycrystalline silicon film 107 and a p-type polycrystalline silicon film 10 are formed.
9 is subjected to dry etching using plasma composed of, for example, chlorine gas, bromine gas or oxygen gas, thereby removing the surface portions of the n-type polycrystalline silicon film 107 and the p-type polycrystalline silicon film 109 by 100 nm. Then, a thinned n-type polycrystalline silicon film 107A having a thickness of 100 nm and a p-type polycrystalline silicon film 10 are formed.
9A is formed.

【0067】次に、図2(c)に示すように、薄膜化さ
れたn型の多結晶シリコン膜107A及びp型の多結晶
シリコン膜109Aの上に全面に亘って、バリアメタル
膜となる20nmの膜厚を有する窒化チタン膜110、
高融点金属膜としての80nmの膜厚を有するタングス
テン膜111及び保護膜となる50nmの膜厚を有する
シリコン窒化膜112を順次堆積する。
Next, as shown in FIG. 2C, a barrier metal film is formed over the entire surface of the thinned n-type polycrystalline silicon film 107A and p-type polycrystalline silicon film 109A. A titanium nitride film 110 having a thickness of 20 nm,
A tungsten film 111 having a thickness of 80 nm as a refractory metal film and a silicon nitride film 112 having a thickness of 50 nm serving as a protective film are sequentially deposited.

【0068】次に、図3(a)に示すように、シリコン
窒化膜112の上における各ゲート電極形成領域に第3
のレジストパターン113を形成した後、該第3のレジ
ストパターン113をマスクとしてドライエッチングを
行なって、nチャネルMOSトランジスタ形成領域に、
薄膜化されたn型の多結晶シリコン膜107A、窒化チ
タン膜110及びタングステン膜111からなるn型の
ゲート電極114並びにシリコン酸化膜104からなる
ゲート絶縁膜104Aを形成すると共に、pチャネルM
OSトランジスタ形成領域に、薄膜化されたp型の多結
晶シリコン膜109A、窒化チタン膜110及びタング
ステン膜111からなるp型のゲート電極115並びに
シリコン酸化膜104からなるゲート絶縁膜104Aを
形成する。
Next, as shown in FIG. 3A, a third gate electrode forming region is formed on the silicon nitride film 112.
After the formation of the resist pattern 113, dry etching is performed using the third resist pattern 113 as a mask to form an n-channel MOS transistor formation region.
A thinned n-type polycrystalline silicon film 107A, an n-type gate electrode 114 composed of a titanium nitride film 110 and a tungsten film 111, and a gate insulating film 104A composed of a silicon oxide film 104 are formed.
In the OS transistor formation region, a thinned p-type polycrystalline silicon film 109A, a p-type gate electrode 115 made of a titanium nitride film 110 and a tungsten film 111, and a gate insulating film 104A made of a silicon oxide film 104 are formed.

【0069】次に、図3(b)に示すように、p型半導
体領域102に対してn型のゲート電極114をマスク
としてn型の不純物をイオン注入してn型の低濃度不純
物領域116を形成すると共に、n型半導体領域103
に対してp型のゲート電極115をマスクとしてp型の
不純物をイオン注入してp型の低濃度不純物領域117
を形成する。その後、n型のゲート電極114及びp型
のゲート電極115にサイドウォール118を形成した
後、p型半導体領域102に対してn型のゲート電極1
14及びサイドウォール118をマスクとしてn型の不
純物をイオン注入してn型の高濃度不純物領域119を
形成すると共に、n型半導体領域103に対してp型の
ゲート電極115及びサイドウォール118をマスクと
してp型の不純物をイオン注入してp型の高濃度不純物
領域120を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, an n-type impurity is ion-implanted into the p-type semiconductor region 102 using the n-type gate electrode 114 as a mask to form an n-type low-concentration impurity region 116. And an n-type semiconductor region 103
P-type impurity is ion-implanted using p-type gate electrode 115 as a mask to
To form Then, after forming a sidewall 118 on the n-type gate electrode 114 and the p-type gate electrode 115, the n-type gate electrode 1 is formed on the p-type semiconductor region 102.
An n-type impurity is ion-implanted using the mask 14 and the side wall 118 as a mask to form an n-type high-concentration impurity region 119, and the p-type gate electrode 115 and the side wall 118 are masked with respect to the n-type semiconductor region 103. Then, a p-type impurity is ion-implanted to form a p-type high-concentration impurity region 120.

【0070】次に、図示は省略しているが、周知の方法
により、層間絶縁膜、コンタクト及び金属配線等を形成
すると、膜厚80nmのタングステン膜111、膜厚2
0nmの窒化チタン膜110及び膜厚100nmの薄膜
化されたn型の多結晶シリコン膜107A(p型の多結
晶シリコン膜109A)からなる膜厚200nmのデュ
アルゲート電極を備えた半導体装置が得られる。
Next, although not shown, if an interlayer insulating film, a contact, a metal wiring and the like are formed by a known method, a tungsten film 111 having a thickness of 80 nm,
A semiconductor device having a 200 nm-thick dual gate electrode made of a 0 nm titanium nitride film 110 and a 100 nm-thick n-type polycrystalline silicon film 107A (p-type polycrystalline silicon film 109A) is obtained. .

【0071】第1の実施形態によると、厚い膜厚を有す
るノンドープ型の多結晶シリコン膜105に対して不純
物をイオン注入して、ゲート電極となるn型の多結晶シ
リコン膜107及びp型の多結晶シリコン膜109を形
成するため、比較的高い注入エネルギーで不純物のイオ
ン注入を行なっても、不純物がゲート絶縁膜となるシリ
コン酸化膜104へ突き抜ける事態が発生しない。
According to the first embodiment, an impurity is ion-implanted into a non-doped polycrystalline silicon film 105 having a large thickness, and an n-type polycrystalline silicon film 107 serving as a gate electrode and a p-type Since the polycrystalline silicon film 109 is formed, even if the impurity ions are implanted with relatively high implantation energy, the impurity does not penetrate into the silicon oxide film 104 serving as the gate insulating film.

【0072】第1の従来例に示す方法によって、例えば
膜厚200nmのデュアルゲート電極を形成する場合に
は、100nmの膜厚を有するノンドープ型の多結晶シ
リコン膜に対してボロンをイオン注入する必要があるた
め、ゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜へのボロンの突
き抜けを防止するためには、3keV以下の注入エネル
ギーでイオン注入を行なわねばならなかった。このた
め、イオン電流密度及びイオン注入効率の低下によりス
ループットが低下するという問題があった。
When a dual gate electrode having a thickness of, for example, 200 nm is formed by the method shown in the first conventional example, it is necessary to implant boron ions into a non-doped polycrystalline silicon film having a thickness of 100 nm. Therefore, in order to prevent boron from penetrating into a silicon oxide film serving as a gate insulating film, ion implantation must be performed at an implantation energy of 3 keV or less. For this reason, there has been a problem that the throughput is reduced due to the reduction of the ion current density and the ion implantation efficiency.

【0073】これに対して、第1の実施形態によると、
200nmの膜厚を有するノンドープ型の多結晶シリコ
ン膜105に対してボロンを20keVの注入エネルギ
ーでイオン注入しても、ボロンのシリコン酸化膜104
への突き抜けが起こらないので、シリコン酸化膜104
からなるゲート絶縁膜104Aの信頼性が損なわれるこ
とはない。
On the other hand, according to the first embodiment,
Even if boron is ion-implanted into the non-doped polycrystalline silicon film 105 having a thickness of 200 nm with an implantation energy of 20 keV, the boron silicon oxide film 104
No penetration into the silicon oxide film 104 occurs.
The reliability of the gate insulating film 104A made of is not impaired.

【0074】また、不純物がイオン注入されたn型の多
結晶シリコン膜107及びp型の多結晶シリコン膜10
9を薄膜化し、薄膜化されたn型の多結晶シリコン膜1
07A及びp型の多結晶シリコン膜109Aを用いてn
型のゲート電極114及びp型のゲート電極115を形
成するため、デュアルゲート電極の薄膜化を確実に実現
することができる。
The n-type polycrystalline silicon film 107 and the p-type polycrystalline silicon film
9 is thinned, and the n-type polycrystalline silicon film 1 is thinned.
07A and p-type polycrystalline silicon film 109A.
Since the gate electrode 114 of the p-type and the gate electrode 115 of the p-type are formed, the thickness of the dual gate electrode can be reliably reduced.

【0075】尚、第1の実施形態においては、200n
mの膜厚を有するn型の多結晶シリコン膜107及びp
型の多結晶シリコン膜109に対してドライエッチング
を行なって、表面部を100nmの厚さだけ除去した
が、除去する表面部の厚さを大きくすることにより、よ
り薄いデュアルゲート電極を得ることができる。
In the first embodiment, 200n
n-type polycrystalline silicon film 107 having a thickness of m and p
Although the surface portion of the polycrystalline silicon film 109 is removed by a thickness of 100 nm by performing dry etching, a thinner dual gate electrode can be obtained by increasing the thickness of the surface portion to be removed. it can.

【0076】また、n型の多結晶シリコン膜107及び
p型の多結晶シリコン膜109に対するドライエッチン
グ工程において、プラズマ中のイオン/ラジカル比を例
えば0.1よりも大きくすると、n型の多結晶シリコン
膜107に対するエッチングレートとp型の多結晶シリ
コン膜109に対するエッチングレートとの差が小さく
なるので、薄膜化されたn型の多結晶シリコン膜107
Aの膜厚と薄膜化されたp型の多結晶シリコン膜109
Aの膜厚との差を低減することができる。
In the dry etching process for the n-type polycrystalline silicon film 107 and the p-type polycrystalline silicon film 109, if the ion / radical ratio in the plasma is made larger than 0.1, for example, the n-type polycrystalline silicon film Since the difference between the etching rate for the silicon film 107 and the etching rate for the p-type polycrystalline silicon film 109 is reduced, the thinned n-type polycrystalline silicon film 107 is formed.
A film thickness of A and thinned p-type polycrystalline silicon film 109
The difference from the film thickness of A can be reduced.

【0077】また、第1の実施形態においては、n型の
多結晶シリコン膜107及びp型の多結晶シリコン膜1
09に対してドライエッチングを行なって表面部を除去
したが、これに代えて、例えばフッ硝酸を用いるウェッ
トエッチング、化学的機械研磨(CMP)法、又は例え
ばアルゴンイオンを用いるスパッタリング法によって、
n型の多結晶シリコン膜107及びp型の多結晶シリコ
ン膜109の表面部を除去してもよい。
In the first embodiment, the n-type polycrystalline silicon film 107 and the p-type polycrystalline silicon
09 was subjected to dry etching to remove the surface portion. Alternatively, for example, wet etching using hydrofluoric nitric acid, chemical mechanical polishing (CMP), or sputtering using argon ions, for example, was used.
The surface portions of the n-type polycrystalline silicon film 107 and the p-type polycrystalline silicon film 109 may be removed.

【0078】また、n型の多結晶シリコン膜107及び
p型の多結晶シリコン膜109に対する薄膜化工程にお
いては、実際に堆積されているn型の多結晶シリコン膜
107及びp型の多結晶シリコン膜109の膜厚を例え
ば光学的手法により測定し、測定された膜厚値及びエッ
チングレートに基づいてエッチング時間を決定すると、
薄膜化されたn型の多結晶シリコン膜107A及びp型
の多結晶シリコン膜109Aの膜厚のばらつきに起因す
るゲート電極の膜厚のばらつきを抑制することができ
る。
In the step of thinning the n-type polycrystalline silicon film 107 and the p-type polycrystalline silicon film 109, the n-type polycrystalline silicon film 107 and the p-type polycrystalline silicon When the film thickness of the film 109 is measured by, for example, an optical method, and the etching time is determined based on the measured film thickness value and the etching rate,
Variations in gate electrode thickness due to variations in thickness of the thinned n-type polycrystalline silicon film 107A and p-type polycrystalline silicon film 109A can be suppressed.

【0079】(第1の実施形態の第1の変形例)以下、
本発明の第1の実施形態の第1の変形例に係る半導体装
置の製造方法について、図4(a)〜(c)を参照しな
がら説明する。
(First Modification of First Embodiment) Hereinafter,
A method for manufacturing a semiconductor device according to a first modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0080】第1の実施形態と同様に、図1(a)に示
すように、ゲート電極となる200nmの膜厚を有する
ノンドープ型の多結晶シリコン膜105を堆積する。そ
の後、図4(a)に示すように、ノンドープ型の多結晶
シリコン膜105の上に全面に亘って、6%程度のボロ
ンが含まれてなるBSG(Boron-doped Silicate Glas
s)膜130を堆積した後、BPG膜130の上におけ
るpチャネルMOSトランジスタ形成領域に第1のレジ
ストパターン106を形成し、該第1のレジストパター
ン106をマスクとしてBPG膜130に対してエッチ
ングを行なって、pチャネルMOSトランジスタ形成領
域にのみBSG膜130を残存させる。
As in the first embodiment, as shown in FIG. 1A, a non-doped polycrystalline silicon film 105 having a thickness of 200 nm serving as a gate electrode is deposited. Thereafter, as shown in FIG. 4A, BSG (Boron-doped Silicate Glas) containing about 6% boron over the entire surface of the non-doped polycrystalline silicon film 105.
s) After depositing the film 130, a first resist pattern 106 is formed in the p-channel MOS transistor formation region on the BPG film 130, and the BPG film 130 is etched using the first resist pattern 106 as a mask. Then, the BSG film 130 is left only in the p-channel MOS transistor formation region.

【0081】次に、図4(b)に示すように、半導体基
板100に対して例えば800℃の温度下で30分間程
度のアニールを行なって、BPG膜130に含まれてい
るボロンをノンドープ型の多結晶シリコン膜105に拡
散させることにより、ゲート電極の一部となるp型の多
結晶シリコン膜109を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, the semiconductor substrate 100 is annealed at a temperature of, for example, 800 ° C. for about 30 minutes to remove boron contained in the BPG film 130 into a non-doped type. Is diffused into the polycrystalline silicon film 105 to form a p-type polycrystalline silicon film 109 which becomes a part of the gate electrode.

【0082】次に、図4(c)に示すように、ノンドー
プ型の多結晶シリコン膜105に対してBPG膜130
をマスクとして、n型不純物として例えばリンを20k
eVの注入エネルギーで且つ4×1015/cm2 のドー
ズ量でイオン注入して、ゲート電極の一部となるn型の
多結晶シリコン膜107を形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, the non-doped polycrystalline silicon film 105 is
Is used as a mask and, for example, phosphorus is
Ion implantation is performed at an implantation energy of eV and a dose of 4 × 10 15 / cm 2 to form an n-type polycrystalline silicon film 107 which becomes a part of the gate electrode.

【0083】次に、第1の実施形態と同様、図2
(b)、(c)及び図3(a)、(b)に示した工程を
行なうことにより、第1の実施形態と同様の構造を有す
る半導体装置が得られる。
Next, as in the first embodiment, FIG.
By performing the steps shown in FIGS. 3B and 3C and FIGS. 3A and 3B, a semiconductor device having a structure similar to that of the first embodiment can be obtained.

【0084】尚、第1の変形例においては、ボロンの熱
拡散によりp型の多結晶シリコン膜109を形成した
が、これに代えて、リンの熱拡散によりn型の多結晶シ
リコン膜107を形成してもよい。
In the first modification, the p-type polycrystalline silicon film 109 is formed by the thermal diffusion of boron. Instead, the n-type polycrystalline silicon film 107 is formed by the thermal diffusion of phosphorus. It may be formed.

【0085】また、第1の実施形態及び第1の変形例に
おいては、ゲート電極を構成する高融点金属膜として、
タングステン膜111を用いたが、これに代えて、Mo
膜、Co膜、Ti膜又はMo、Co若しくはTiのシリ
サイド膜を用いることができると共に、バリアメタル膜
としては、窒化チタン膜110に代えて、窒化タングス
テン膜等を用いることができる。また、バリアメタル膜
が必要でないときには、高融点金属膜/多結晶シリコン
膜からなる2層構造としてもよい。
In the first embodiment and the first modification, the refractory metal film constituting the gate electrode is
The tungsten film 111 was used, but instead of this, Mo
A film, a Co film, a Ti film or a silicide film of Mo, Co or Ti can be used, and a tungsten nitride film or the like can be used as the barrier metal film instead of the titanium nitride film 110. When a barrier metal film is not required, a two-layer structure of a high melting point metal film / polycrystalline silicon film may be used.

【0086】(第1の実施形態の第2の変形例)以下、
本発明の第1の実施形態の第2の変形例に係る半導体装
置の製造方法について、図5(a)〜(c)を参照しな
がら説明する。
(Second Modification of First Embodiment) Hereinafter,
A method for manufacturing a semiconductor device according to a second modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0087】第1の実施形態又は第1の変形例と同様に
して、図2(b)に示すように、薄膜化されたn型の多
結晶シリコン膜107A及びp型の多結晶シリコン膜1
09Aを形成した後、図5(a)に示すように、n型の
多結晶シリコン膜107A及びp型の多結晶シリコン膜
109Aの上に第3のレジストパターン113を形成す
る。その後、第3のレジストパターン113をマスクと
してドライエッチングを行なって、nチャネルMOSト
ランジスタ形成領域に、薄膜化されたn型の多結晶シリ
コン膜107Aからなるn型のゲート電極141及びシ
リコン酸化膜104からなるゲート絶縁膜104Aを形
成すると共に、pチャネルMOSトランジスタ形成領域
に、薄膜化されたp型の多結晶シリコン膜109Aから
なるp型のゲート電極142及びシリコン酸化膜104
からなるゲート絶縁膜104Aを形成する。
As shown in FIG. 2B, the n-type polycrystalline silicon film 107A and the p-type polycrystalline silicon film 1 are thinned in the same manner as in the first embodiment or the first modification.
After the formation of the resist pattern 09A, a third resist pattern 113 is formed on the n-type polycrystalline silicon film 107A and the p-type polycrystalline silicon film 109A as shown in FIG. Thereafter, dry etching is performed using third resist pattern 113 as a mask, and n-type gate electrode 141 and silicon oxide film 104 made of thinned n-type polycrystalline silicon film 107A are formed in the n-channel MOS transistor formation region. Of the p-type gate electrode 142 and the silicon oxide film 104 made of the thinned p-type polycrystalline silicon film 109A in the p-channel MOS transistor formation region.
The gate insulating film 104A made of is formed.

【0088】次に、図5(b)に示すように、p型半導
体領域102に対してn型のゲート電極141をマスク
としてn型の不純物をイオン注入してn型の低濃度不純
物領域116を形成すると共に、n型半導体領域103
に対してp型のゲート電極142をマスクとしてp型の
不純物をイオン注入してp型の低濃度不純物領域117
を形成する。その後、n型のゲート電極141及びp型
のゲート電極142にサイドウォール118を形成した
後、p型半導体領域102に対してn型のゲート電極1
41及びサイドウォール118をマスクとしてn型の不
純物をイオン注入してn型の高濃度不純物領域119を
形成すると共に、n型半導体領域103に対してp型の
ゲート電極142及びサイドウォール118をマスクと
してp型の不純物をイオン注入してp型の高濃度不純物
領域120を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, an n-type impurity is ion-implanted into the p-type semiconductor region 102 using the n-type gate electrode 141 as a mask. And an n-type semiconductor region 103
P-type impurities are ion-implanted using p-type gate electrode 142 as a mask.
To form Then, after forming sidewalls 118 on the n-type gate electrode 141 and the p-type gate electrode 142, the n-type gate electrode 1 is formed on the p-type semiconductor region 102.
N-type impurities are ion-implanted using the mask 41 and the sidewalls 118 as a mask to form an n-type high-concentration impurity region 119, and the p-type gate electrode 142 and the sidewalls 118 are masked with respect to the n-type semiconductor region 103. Then, a p-type impurity is ion-implanted to form a p-type high-concentration impurity region 120.

【0089】次に、図5(c)に示すように、周知のサ
リサイドプロセスにより、n型のゲート電極141、p
型のゲート電極142、n型の高濃度不純物領域119
及びp型の高濃度不純物領域120の各表面部に、コバ
ルトシリサイド層又はチタンシリサイド層等からなる高
融点金属シリサイド層143を形成した後、図示は省略
しているが、周知の方法により、層間絶縁膜、コンタク
ト及び金属配線等を形成すると、膜厚100nmの薄膜
化されたn型の多結晶シリコン膜107A及びp型の多
結晶シリコン膜109Aからなるデュアルゲート電極を
備えた半導体装置が得られる。
Next, as shown in FIG. 5C, the n-type gate electrodes 141 and p are formed by a well-known salicide process.
Gate electrode 142, n-type high concentration impurity region 119
After a refractory metal silicide layer 143 made of a cobalt silicide layer or a titanium silicide layer is formed on each surface of the p-type high-concentration impurity region 120, although not shown, the interlayer is formed by a known method. When an insulating film, a contact, a metal wiring, and the like are formed, a semiconductor device having a dual gate electrode composed of a thinned n-type polycrystalline silicon film 107A and a p-type polycrystalline silicon film 109A having a thickness of 100 nm is obtained. .

【0090】第2の変形例においては、第1の実施形態
に比べて、ゲート電極の配線抵抗は大きくなるが、ゲー
ト電極の一層の薄膜化を図ることができる。
In the second modification, the wiring resistance of the gate electrode is larger than that of the first embodiment, but the gate electrode can be made thinner.

【0091】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、
図6(a)〜(c)及び図7(a)、(b)を参照しな
がら説明する。尚、図6(a)〜(c)及び図7
(a)、(b)はゲート幅方向の断面構造を示してい
る。
(Second Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. 6A to 6C and FIGS. 7A and 7B. 6 (a) to 6 (c) and FIG.
(A) and (b) show cross-sectional structures in the gate width direction.

【0092】まず、図6(a)に示すように、半導体基
板200の表面部に素子分離絶縁膜201を形成すると
共に、半導体基板200におけるpチャネルMOSトラ
ンジスタ形成領域にn型半導体領域202を形成する。
その後、n型半導体領域202の上にゲート絶縁膜とな
るシリコン酸化膜203を形成した後、該シリコン酸化
膜203の上に全面に亘って200nmの膜厚を有する
ノンドープ型の多結晶シリコン膜204をCVD法によ
り堆積する。半導体基板200の表面には、素子分離絶
縁膜201が半導体基板200の表面から100nm突
出することにより基板段差部が形成されているので、ノ
ンドープ型の多結晶シリコン膜204における素子分離
絶縁膜201の端部の上(基板段差部の上)にも段差部
が形成され、該段差部の底辺の長さx1は170nmと
なり、高さy1は100nmになる。
First, as shown in FIG. 6A, an element isolation insulating film 201 is formed on the surface of a semiconductor substrate 200, and an n-type semiconductor region 202 is formed on a p-channel MOS transistor forming region of the semiconductor substrate 200. I do.
Thereafter, a silicon oxide film 203 serving as a gate insulating film is formed on the n-type semiconductor region 202, and a non-doped polycrystalline silicon film 204 having a thickness of 200 nm is entirely formed on the silicon oxide film 203. Is deposited by a CVD method. On the surface of the semiconductor substrate 200, a substrate step is formed by projecting the element isolation insulating film 201 by 100 nm from the surface of the semiconductor substrate 200, so that the element isolation insulating film 201 of the non-doped polycrystalline silicon film 204 is formed. A step is also formed on the end (on the substrate step), and the length x1 of the bottom of the step is 170 nm and the height y1 is 100 nm.

【0093】次に、図6(b)に示すように、p型不純
物として例えばボロンを20keVの注入エネルギーで
且つ4×1015/cm2 のドーズ量でイオン注入して、
p型の多結晶シリコン膜205を形成した後、例えば8
00℃の温度下で30分間程度のアニールを行なうこと
により、p型の多結晶シリコン膜205に注入されてい
る不純物を拡散させる。
Next, as shown in FIG. 6B, for example, boron is ion-implanted as a p-type impurity at an implantation energy of 20 keV and a dose of 4 × 10 15 / cm 2 .
After forming the p-type polycrystalline silicon film 205, for example, 8
By performing annealing for about 30 minutes at a temperature of 00 ° C., the impurities implanted in the p-type polycrystalline silicon film 205 are diffused.

【0094】次に、図6(c)に示すように、p型の多
結晶シリコン膜205に対して、例えば塩素ガス、臭素
ガス又は酸素ガスからなるプラズマを用いる異方性ドラ
イエッチングを行なうことにより、表面部を120nm
だけ除去して、80nmの膜厚を有する薄膜化されたp
型の多結晶シリコン膜205Aを形成する。このように
すると、薄膜化されたp型の多結晶シリコン膜205A
は、段差部の底辺の長さx1:170nm及び高さy
1:100nmが維持されたまま、膜厚が80nmにな
る。
Next, as shown in FIG. 6C, anisotropic dry etching is performed on the p-type polycrystalline silicon film 205 using, for example, a plasma of chlorine gas, bromine gas or oxygen gas. 120 nm surface area
Only to remove the thinned p having a thickness of 80 nm.
A type polycrystalline silicon film 205A is formed. Thus, the p-type polycrystalline silicon film 205A having a reduced thickness is formed.
Is the length x1: 170 nm of the bottom of the step and the height y
The film thickness becomes 80 nm while maintaining 1: 100 nm.

【0095】次に、図7(a)に示すように、薄膜化さ
れたp型の多結晶シリコン膜205Aの上に全面に亘っ
て、バリアメタル膜となる20nmの膜厚を有する窒化
チタン膜206及び高融点金属膜としての80nmの膜
厚を有するタングステン膜207を順次堆積する。
Next, as shown in FIG. 7A, a titanium nitride film having a thickness of 20 nm serving as a barrier metal film is formed on the entire surface of the thinned p-type polycrystalline silicon film 205A. 206 and a tungsten film 207 having a thickness of 80 nm as a refractory metal film are sequentially deposited.

【0096】次に、タングステン膜207、窒化チタン
膜206、薄膜化されたp型の多結晶シリコン膜205
A及びシリコン酸化膜203に対して選択的にエッチン
グを行なって、pチャネルMOSトランジスタ形成領域
に、薄膜化されたp型の多結晶シリコン膜205A、窒
化チタン膜206及びタングステン膜207からなるp
型のゲート電極208並びにシリコン酸化膜203から
なるゲート絶縁膜203Aを形成する。
Next, a tungsten film 207, a titanium nitride film 206, and a thinned p-type polycrystalline silicon film 205 are formed.
A and the silicon oxide film 203 are selectively etched to form a p-type polycrystalline silicon film 205A, a titanium nitride film 206 and a tungsten film 207 comprising a thinned p-type polysilicon film 205 in the p-channel MOS transistor formation region.
A gate electrode 208 and a gate insulating film 203A made of a silicon oxide film 203 are formed.

【0097】第2の実施形態によると、厚い膜厚を有す
るp型の多結晶シリコン膜205に対して異方性ドライ
エッチングを行なって、薄膜化されたp型の多結晶シリ
コン膜205Aを得るため、図7(b)に示すように、
p型のゲート電極208における素子分離絶縁膜201
の上(基板段差部の上)に形成される段差部の底辺の長
さx1が170nmであり段差部の高さy1が100n
mであるから、p型のゲート電極208の段差部ひいて
はp型の多結晶シリコン膜205における段差部の底辺
に対する高さの比(勾配)は100/170(≒0.5
9)となる。
According to the second embodiment, the p-type polycrystalline silicon film 205 having a large thickness is subjected to anisotropic dry etching to obtain a thinned p-type polycrystalline silicon film 205A. Therefore, as shown in FIG.
Element isolation insulating film 201 in p-type gate electrode 208
The length x1 of the bottom of the step formed on the substrate (on the substrate step) is 170 nm, and the height y1 of the step is 100 n.
m, the height ratio (gradient) of the step portion of the p-type gate electrode 208 to the bottom of the step portion of the p-type polycrystalline silicon film 205 is 100/170 (≒ 0.5).
9).

【0098】ところで、段差部の底辺の長さがx(n
m)で、段差部の高さがy(nm)であって、CVD法
により堆積されたt(nm)の膜厚を有する多結晶シリ
コン膜(コンフォーマルな堆積を仮定する)の表面にお
ける勾配(y/x)は、{y/(2t−y)}1/2 と近
似できる。多結晶シリコン膜が薄膜化し、多結晶シリコ
ン膜の膜厚tが段差部の高さyよりも小さい場合(y>
t)には、多結晶シリコン膜の表面における勾配(y/
x)は1以上の値となるため、多結晶シリコン膜の段差
部の上にスパッタ法により形成されたバリアメタル膜に
は断線が発生しやすくなる。
By the way, the length of the bottom of the step is x (n
m), the slope at the surface of the polycrystalline silicon film (assuming conformal deposition) having a height of y (nm) and a thickness of t (nm) deposited by the CVD method, (Y / x) can be approximated as {y / (2ty)} 1/2 . When the polycrystalline silicon film is thinned and the thickness t of the polycrystalline silicon film is smaller than the height y of the step (y>
t) is a gradient (y /
Since x) has a value of 1 or more, disconnection is likely to occur in the barrier metal film formed on the step portion of the polycrystalline silicon film by the sputtering method.

【0099】これに対して、第2の実施形態によると、
膜厚の大きい多結晶シリコン膜(t=200nm)をC
VD法により堆積して、段差部における勾配(y/x)
を0.6以下にしておいてから、異方性エッチングによ
り多結晶シリコン膜を薄膜化するので、多結晶シリコン
膜の膜厚が小さいにも拘わらず、段差部における勾配
(y/x)は0.6以下になる。このため、バリアメタ
ル膜の膜厚を小さくしても、バリアメタル膜の断線を抑
制できるので、バリアメタル膜の膜厚を20nm程度以
下にすることができる。
On the other hand, according to the second embodiment,
A thick polycrystalline silicon film (t = 200 nm)
Deposition by VD method, gradient at step (y / x)
Is set to 0.6 or less, the thickness of the polycrystalline silicon film is reduced by anisotropic etching, so that the gradient (y / x) at the step portion is small despite the small thickness of the polycrystalline silicon film. 0.6 or less. For this reason, even if the thickness of the barrier metal film is reduced, disconnection of the barrier metal film can be suppressed, so that the thickness of the barrier metal film can be reduced to about 20 nm or less.

【0100】尚、第2の実施形態においては、pチャネ
ルMOSトランジスタ形成領域にp型のゲート電極20
8を形成する場合について説明したが、ノンドープ型の
多結晶シリコン膜204にn型不純物として例えばリン
をイオン注入することにより、nチャネルMOSトラン
ジスタ形成領域にn型のゲート電極を形成する場合につ
いても、同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the p-type gate electrode 20 is formed in the p-channel MOS transistor formation region.
Although the case of forming the gate electrode 8 has been described, the case where an n-type gate electrode is formed in the n-channel MOS transistor formation region by ion-implanting, for example, phosphorus as an n-type impurity into the non-doped polycrystalline silicon film 204 is also described. The same effect can be obtained.

【0101】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、
図8(a)〜(c)、図9(a)〜(d)及び図10
(a)〜(c)を参照しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a third embodiment of the present invention will be described.
8 (a) to 8 (c), FIGS. 9 (a) to 9 (d) and FIG.
This will be described with reference to (a) to (c).

【0102】まず、図8(a)に示すように、半導体基
板300におけるnチャネルMOSトランジスタ形成領
域(図8〜図10における左側の領域)にp型半導体領
域301を形成すると共に、半導体基板300における
pチャネルMOSトランジスタ形成領域(図8〜図10
における右側の領域)にn型半導体領域302を形成す
る。その後、p型半導体領域301及びn型半導体領域
302の上にゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜303
を形成した後、該シリコン酸化膜303の上に全面に亘
って200nmの膜厚を有するノンドープ型の多結晶シ
リコン膜304をCVD法により堆積する。
First, as shown in FIG. 8A, a p-type semiconductor region 301 is formed in an n-channel MOS transistor formation region (region on the left side in FIGS. 8 to 10) of a semiconductor substrate 300, and the semiconductor substrate 300 P-channel MOS transistor formation region in FIG.
An n-type semiconductor region 302 is formed in the region on the right side of FIG. Thereafter, a silicon oxide film 303 serving as a gate insulating film is formed on the p-type semiconductor region 301 and the n-type semiconductor region 302.
Is formed, a non-doped polycrystalline silicon film 304 having a thickness of 200 nm is deposited over the entire surface of the silicon oxide film 303 by a CVD method.

【0103】次に、図8(b)に示すように、ノンドー
プ型の多結晶シリコン膜304の上におけるpチャネル
MOSトランジスタ形成領域に第1のレジストパターン
305を形成した後、該第1のレジストパターン305
をマスクとして、n型不純物として例えばリンを20k
eVの注入エネルギーで且つ4×1015/cm2 のドー
ズ量でイオン注入して、ゲート電極の一部となるn型の
多結晶シリコン膜306を形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, after a first resist pattern 305 is formed in a p-channel MOS transistor formation region on the non-doped polycrystalline silicon film 304, the first resist is formed. Pattern 305
Is used as a mask and, for example, phosphorus is
Ion implantation is performed at an implantation energy of eV and a dose of 4 × 10 15 / cm 2 to form an n-type polycrystalline silicon film 306 which becomes a part of the gate electrode.

【0104】次に、図8(c)に示すように、ノンドー
プ型の多結晶シリコン膜304の上におけるnチャネル
MOSトランジスタ形成領域に第2のレジストパターン
307を形成した後、該第2のレジストパターン307
をマスクとして、p型不純物として例えばボロンを20
keVの注入エネルギーで且つ4×1015/cm2 のド
ーズ量でイオン注入して、ゲート電極の一部となるp型
の多結晶シリコン膜308を形成する。
Next, as shown in FIG. 8C, after a second resist pattern 307 is formed in the n-channel MOS transistor formation region on the non-doped polycrystalline silicon film 304, the second resist pattern 307 is formed. Pattern 307
Is used as a mask, and boron as a p-type impurity is
Ion implantation is performed at an implantation energy of keV and a dose of 4 × 10 15 / cm 2 to form a p-type polycrystalline silicon film 308 which is to be a part of the gate electrode.

【0105】次に、図9(a)に示すように、第2のレ
ジストパターン307を除去した後、例えば800℃の
温度下で30分間程度のアニールを行なうことにより、
n型の多結晶シリコン膜306及びp型の多結晶シリコ
ン膜308に注入されている不純物を拡散させた後、n
型の多結晶シリコン膜306及びp型の多結晶シリコン
膜308に対して例えばCMP法を行なうことにより、
表面部を150nmだけ除去して、50nmの膜厚を有
する薄膜化されたn型の多結晶シリコン膜306A及び
p型の多結晶シリコン膜308Aを形成する。
Next, as shown in FIG. 9A, after removing the second resist pattern 307, annealing is performed at a temperature of 800 ° C. for about 30 minutes, for example.
After diffusing the impurities implanted in the n-type polycrystalline silicon film 306 and the p-type polycrystalline silicon film 308, n
By performing, for example, a CMP method on the p-type polycrystalline silicon film 306 and the p-type polycrystalline silicon film 308,
The surface portion is removed by 150 nm to form a thinned n-type polycrystalline silicon film 306A and a p-type polycrystalline silicon film 308A having a thickness of 50 nm.

【0106】次に、図9(b)に示すように、薄膜化さ
れたn型の多結晶シリコン膜306A及びp型の多結晶
シリコン膜308Aの上に、バリアメタル膜となる膜厚
20nmの窒化チタン膜309を堆積する。
Next, as shown in FIG. 9B, a 20 nm-thick barrier metal film is formed on the thinned n-type polycrystalline silicon film 306A and p-type polycrystalline silicon film 308A. A titanium nitride film 309 is deposited.

【0107】次に、図9(c)に示すように、窒化チタ
ン膜309の上に、素子分離領域に開口部を有する第3
のレジストパターン310を形成した後、該第3のレジ
ストパターン310をマスクとして、p型半導体領域3
01、n型半導体領域302、シリコン酸化膜303、
薄膜化されたn型の多結晶シリコン膜306A、薄膜化
されたp型の多結晶シリコン膜308A及び窒化チタン
膜309に対して選択的にエッチングを行なって、p型
半導体領域301からなるnチャネルMOSトランジス
タの活性領域、n型半導体領域302からなるpチャネ
ルMOSトランジスタの活性領域及び素子分離溝311
を形成する。
Next, as shown in FIG. 9C, a third insulating film having an opening in an element isolation region is formed on the titanium nitride film 309.
After the formation of the resist pattern 310, the p-type semiconductor region 3 is formed using the third resist pattern 310 as a mask.
01, an n-type semiconductor region 302, a silicon oxide film 303,
By selectively etching the thinned n-type polycrystalline silicon film 306A, the thinned p-type polycrystalline silicon film 308A and the titanium nitride film 309, an n-channel made of the p-type semiconductor region 301 is formed. Active region of MOS transistor, active region of p-channel MOS transistor including n-type semiconductor region 302, and element isolation trench 311
To form

【0108】次に、図9(d)に示すように、素子分離
溝311に絶縁膜を埋め込んで素子分離絶縁膜312を
形成する。
Next, as shown in FIG. 9D, an isolation film is buried in the isolation trench 311 to form an isolation insulating film 312.

【0109】次に、図10(a)に示すように、窒化チ
タン膜309の上に全面に亘って、高融点金属膜として
の80nmの膜厚を有するタングステン膜313及び保
護膜となる50nmの膜厚を有するシリコン窒化膜31
4を順次堆積した後、シリコン窒化膜314の上におけ
るゲート電極形成領域に第4のレジストパターン315
を形成する。
Next, as shown in FIG. 10A, a tungsten film 313 having a thickness of 80 nm as a high melting point metal film and a 50 nm film serving as a protective film are formed over the entire surface of the titanium nitride film 309. Silicon nitride film 31 having a thickness
4 are sequentially deposited, and a fourth resist pattern 315 is formed in the gate electrode formation region on the silicon nitride film 314.
To form

【0110】次に、図10(b)に示すように、第4の
レジストパターン315をマスクとしてドライエッチン
グを行なって、nチャネルMOSトランジスタ形成領域
に、薄膜化されたn型の多結晶シリコン膜306A、窒
化チタン膜309及びタングステン膜313からなるn
型のゲート電極316並びにシリコン酸化膜303から
なるゲート絶縁膜303Aを形成すると共に、pチャネ
ルMOSトランジスタ形成領域に、薄膜化されたp型の
多結晶シリコン膜308A、窒化チタン膜309及びタ
ングステン膜313からなるp型のゲート電極317並
びにシリコン酸化膜303からなるゲート絶縁膜303
Aを形成する。
Next, as shown in FIG. 10B, dry etching is performed using the fourth resist pattern 315 as a mask, and a thinned n-type polycrystalline silicon film is formed in the n-channel MOS transistor formation region. 306A, n composed of a titanium nitride film 309 and a tungsten film 313
Gate electrode 316 and a gate insulating film 303A made of a silicon oxide film 303 are formed, and a thinned p-type polycrystalline silicon film 308A, a titanium nitride film 309, and a tungsten film 313 are formed in a p-channel MOS transistor formation region. Gate electrode 317 made of p-type and gate insulating film 303 made of silicon oxide film 303
Form A.

【0111】次に、図10(c)に示すように、p型半
導体領域301に対してn型のゲート電極316をマス
クとしてn型の不純物をイオン注入してn型の低濃度不
純物領域318を形成すると共に、n型半導体領域30
2に対してp型のゲート電極317をマスクとしてp型
の不純物をイオン注入してp型の低濃度不純物領域31
9を形成する。その後、n型のゲート電極316及びp
型のゲート電極317にサイドウォール320を形成し
た後、p型半導体領域301に対してn型のゲート電極
316及びサイドウォール320をマスクとしてn型の
不純物をイオン注入してn型の高濃度不純物領域321
を形成すると共に、n型半導体領域302に対してp型
のゲート電極317及びサイドウォール320をマスク
としてp型の不純物をイオン注入してp型の高濃度不純
物領域322を形成する。
Next, as shown in FIG. 10C, an n-type impurity is ion-implanted into the p-type semiconductor region 301 using the n-type gate electrode 316 as a mask. And an n-type semiconductor region 30
A p-type impurity is ion-implanted into p-type low-concentration impurity region 31 using p-type gate electrode 317 as a mask.
9 is formed. Thereafter, the n-type gate electrode 316 and p-type
After the sidewall 320 is formed on the gate electrode 317 of the n-type, an n-type impurity is ion-implanted into the p-type semiconductor region 301 using the gate electrode 316 of the n-type and the sidewall 320 as a mask to perform high-concentration n-type impurity. Area 321
Is formed, and a p-type impurity is ion-implanted into the n-type semiconductor region 302 using the p-type gate electrode 317 and the sidewall 320 as a mask to form a p-type high-concentration impurity region 322.

【0112】次に、図示は省略しているが、周知の方法
により、層間絶縁膜、コンタクト及び金属配線等を形成
すると、膜厚80nmのタングステン膜313、膜厚2
0nmの窒化チタン膜309及び薄膜化された膜厚50
nmのn型の多結晶シリコン膜306A(p型の多結晶
シリコン膜308A)からなる膜厚150nmのデュア
ルゲート電極を備えた半導体装置が得られる。
Next, although not shown, if an interlayer insulating film, a contact, a metal wiring, and the like are formed by a known method, a tungsten film 313 having a thickness of 80 nm,
0 nm titanium nitride film 309 and thinned film thickness 50
A semiconductor device having a 150 nm-thick dual gate electrode made of an n-type polycrystalline silicon film 306A (p-type polycrystalline silicon film 308A) is obtained.

【0113】第3の実施形態によると、素子分離絶縁膜
312を形成する前に、n型の多結晶シリコン膜306
及びp型の多結晶シリコン膜308に対してCMP法に
より薄膜化するため、CMP法は平坦なn型の多結晶シ
リコン膜306及びp型の多結晶シリコン膜308に対
して行なうことができる。従って、薄膜化されたn型の
多結晶シリコン膜306A及びp型の多結晶シリコン膜
308Aはパターン依存性がないため、高精度なCMP
法を行なうことができるので、高精度に薄膜化されたn
型の多結晶シリコン膜306A及びp型の多結晶シリコ
ン膜308Aを得ることができる。
According to the third embodiment, before forming the element isolation insulating film 312, the n-type polycrystalline silicon film 306 is formed.
In addition, since the p-type polycrystalline silicon film 308 is thinned by the CMP method, the CMP method can be performed on the flat n-type polycrystalline silicon film 306 and the p-type polycrystalline silicon film 308. Therefore, since the thinned n-type polycrystalline silicon film 306A and p-type polycrystalline silicon film 308A do not have pattern dependency, high-precision CMP is performed.
Method can be performed, so that n
A polycrystalline silicon film 306A of a type and a polycrystalline silicon film 308A of a p-type can be obtained.

【0114】(第4の実施形態)以下、本発明の第4の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、
図11(a)〜(d)及び図12(a)〜(c)を参照
しながら説明する。まず、図11(a)に示すように、
半導体基板400の表面部に、MOSトランジスタ同士
を分離すると共に負荷素子形成領域となる素子分離絶縁
膜401を形成した後、半導体基板400におけるpチ
ャネルMOSトランジスタ形成領域にn型半導体領域4
02を形成する。その後、n型半導体領域402の上に
ゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜403を形成した
後、半導体基板400の上に全面に亘って、200nm
の膜厚を有するノンドープ型の多結晶シリコン膜404
をCVD法により堆積する。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. 11 (a) to (d) and FIGS. 12 (a) to (c). First, as shown in FIG.
After the MOS transistors are separated from each other on the surface of the semiconductor substrate 400 and an element isolation insulating film 401 serving as a load element formation region is formed, the n-type semiconductor region 4 is formed in the p-channel MOS transistor formation region of the semiconductor substrate 400.
02 is formed. After that, a silicon oxide film 403 serving as a gate insulating film is formed on the n-type semiconductor region 402, and then 200 nm over the entire surface of the semiconductor substrate 400.
-Doped polycrystalline silicon film 404 having a thickness of
Is deposited by a CVD method.

【0115】次に、図11(b)に示すように、ノンド
ープ型の多結晶シリコン膜404に対して、p型不純物
として例えばボロンを20keVの注入エネルギーで且
つ4×1015/cm2 のドーズ量でイオン注入して、p
型の多結晶シリコン膜405を形成した後、例えば80
0℃の温度下で30分間程度のアニールを行なうことに
より、p型の多結晶シリコン膜405に注入されている
不純物を拡散させる。
Next, as shown in FIG. 11B, for example, boron as a p-type impurity is implanted into the non-doped polycrystalline silicon film 404 at an implantation energy of 20 keV and a dose of 4 × 10 15 / cm 2 . Ion implantation with the amount
After the formation of the polycrystalline silicon film 405 of
By performing annealing at a temperature of 0 ° C. for about 30 minutes, the impurities implanted in the p-type polycrystalline silicon film 405 are diffused.

【0116】次に、図11(c)に示すように、p型の
多結晶シリコン膜405の上に全面に亘って、50nm
程度の膜厚を有するシリコン窒化膜406を堆積した
後、シリコン窒化膜406の上における負荷素子の抵抗
部形成領域に第1のレジストパターン407を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 11C, 50 nm is formed over the entire surface of the p-type polycrystalline silicon film 405.
After depositing a silicon nitride film 406 having a film thickness of about a degree, a first resist pattern 407 is formed on the silicon nitride film 406 in a resistance portion forming region of a load element.

【0117】次に、図11(d)に示すように、第1の
レジストパターン407をマスクとしてシリコン窒化膜
406及びp型の多結晶シリコン膜405に対してドラ
イエッチングを行なって、シリコン窒化膜406を負荷
素子の抵抗部の形状にパターニングすると共に、p型の
多結晶シリコン膜405の表面部(厚さ100nm)を
負荷素子の抵抗部形成領域を残して除去することによ
り、負荷素子の抵抗部形成領域以外の領域に、薄膜化さ
れたp型の多結晶シリコン膜405A(厚さ100n
m)を形成する。
Next, as shown in FIG. 11D, the silicon nitride film 406 and the p-type polycrystalline silicon film 405 are dry-etched using the first resist pattern 407 as a mask to form a silicon nitride film. By patterning 406 into the shape of the resistance portion of the load element and removing the surface portion (thickness 100 nm) of the p-type polycrystalline silicon film 405 while leaving the resistance portion formation region of the load element, the resistance of the load element is reduced. In a region other than the portion forming region, a p-type polycrystalline silicon film 405A (thickness 100 n
m).

【0118】次に、図12(a)に示すように、部分的
に薄膜化されたp型の多結晶シリコン膜405Aの上に
全面に亘って、バリアメタル膜となる20nmの膜厚を
有する窒化チタン膜408及び高融点金属膜としての8
0nmの膜厚を有するタングステン膜409を順次堆積
した後、タングステン膜409の上に第2のレジストパ
ターン410を形成する。
Next, as shown in FIG. 12A, a 20 nm-thickness film serving as a barrier metal film is formed over the entire surface of the partially thinned p-type polycrystalline silicon film 405A. Titanium nitride film 408 and 8 as a refractory metal film
After sequentially depositing a tungsten film 409 having a thickness of 0 nm, a second resist pattern 410 is formed on the tungsten film 409.

【0119】次に、図12(b)に示すように、第2の
レジストパターン410をマスクとして、タングステン
膜409、窒化チタン膜408及び薄膜化されたp型の
多結晶シリコン膜405Aに対してドライエッチングを
行なってパターニングする。このパターニング工程によ
り、pチャネルMOSトランジスタ形成領域において、
タングステン膜409、窒化チタン膜408及び薄膜化
されたp型の多結晶シリコン膜405Aからなり200
nmの膜厚を有するp型のゲート電極411を形成する
と共に、シリコン酸化膜403からなるゲート絶縁膜4
03Aを形成する。また、このパターニング工程によ
り、負荷素子形成領域においては、p型の多結晶シリコ
ン膜405Aの薄膜化されていない部分からなり200
nmの膜厚を有する線状の抵抗部412aと、該線状の
抵抗部412aの両端側にそれぞれ形成されている薄膜
化されたp型の多結晶シリコン膜405Aからなり10
0nmの膜厚を有する一対の電極接続部412bから構
成される負荷素子412を形成すると共に、抵抗部41
2aの各端部及び一対の電極接続部412bのそれぞれ
の上に跨る段差状のタングステン膜409からなる一対
の端子電極413を形成する。
Next, as shown in FIG. 12B, using the second resist pattern 410 as a mask, the tungsten film 409, the titanium nitride film 408, and the thinned p-type polycrystalline silicon film 405A are formed. Patterning is performed by dry etching. By this patterning step, in the p-channel MOS transistor formation region,
A tungsten film 409, a titanium nitride film 408, and a thinned p-type polycrystalline silicon film 405A.
A p-type gate electrode 411 having a thickness of nm is formed, and a gate insulating film 4 made of a silicon oxide film 403 is formed.
Form 03A. Further, by this patterning step, the load element formation region is formed of a portion of the p-type polycrystalline silicon film 405A that is not thinned.
a linear resistance portion 412a having a thickness of 10 nm, and a thinned p-type polycrystalline silicon film 405A formed on both ends of the linear resistance portion 412a.
A load element 412 composed of a pair of electrode connection parts 412b having a thickness of 0 nm is formed, and a resistance part 41 is formed.
A pair of terminal electrodes 413 made of a step-like tungsten film 409 are formed over each end of 2a and each of the pair of electrode connection portions 412b.

【0120】次に、図12(c)に示すように、n型半
導体領域402に対してp型のゲート電極411をマス
クとしてp型の不純物をイオン注入してp型の低濃度不
純物領域413を形成する。その後、p型のゲート電極
411、負荷素子412及び一対の端子電極413にサ
イドウォール414を形成した後、n型半導体領域40
2に対してp型のゲート電極411及びサイドウォール
414をマスクとしてp型の不純物をイオン注入してp
型の高濃度不純物領域415を形成する。
Next, as shown in FIG. 12C, a p-type impurity is ion-implanted into the n-type semiconductor region 402 using the p-type gate electrode 411 as a mask to form a p-type low-concentration impurity region 413. To form Then, after forming a sidewall 414 on the p-type gate electrode 411, the load element 412, and the pair of terminal electrodes 413, the n-type semiconductor region 40 is formed.
2 is ion-implanted with a p-type impurity using the p-type gate electrode 411 and the side wall 414 as a mask.
A high-concentration impurity region 415 is formed.

【0121】次に、図示は省略しているが、周知の方法
により、層間絶縁膜、コンタクト及び金属配線等を形成
すると、膜厚200nmのp型のゲート電極411を有
するpチャネルMOSトランジスタと、膜厚200nm
の線状の抵抗部412a及び膜厚100nmの一対の電
極接続部412bからなる負荷素子412とを備えた半
導体装置が得られる。
Next, although not shown, if an interlayer insulating film, a contact, a metal wiring, and the like are formed by a known method, a p-channel MOS transistor having a 200 nm-thick p-type gate electrode 411 is formed. 200nm thickness
And a load element 412 composed of a pair of electrode connection portions 412b having a thickness of 100 nm.

【0122】第4の実施形態によると、pチャネルMO
Sトランジスタのp型のゲート電極410の抵抗値は、
シート抵抗がp型の多結晶シリコン膜405に比べて2
桁程度小さいタングステン膜409によって決定される
ため、p型のゲート電極411として、p型の多結晶シ
リコン膜405の表面部を除去することにより得られる
薄膜化されたp型の多結晶シリコン膜405Aを用いて
も、p型のゲート電極411の抵抗値のばらつきは殆ど
発生しない。
According to the fourth embodiment, the p-channel MO
The resistance value of the p-type gate electrode 410 of the S transistor is
The sheet resistance is 2 compared to the p-type polycrystalline silicon film 405.
Since it is determined by the tungsten film 409 which is about an order of magnitude smaller, the p-type gate electrode 411 is a thinned p-type polycrystalline silicon film 405A obtained by removing the surface of the p-type polycrystalline silicon film 405. Is used, there is almost no variation in the resistance value of the p-type gate electrode 411.

【0123】また、負荷素子412の抵抗部412a
は、表面部が除去されていないp型の多結晶シリコン膜
405からなるため、つまりCVD法により堆積された
ままの断面形状を有しているため、抵抗値のばらつきが
小さい。
The resistance section 412a of the load element 412
Is composed of a p-type polycrystalline silicon film 405 whose surface has not been removed, that is, has a cross-sectional shape as it is deposited by the CVD method, so that the variation in resistance value is small.

【0124】従って、第4の実施形態によると、pチャ
ネルMOSトランジスタのp型のゲート電極411と負
荷素子412とが同一工程により形成された半導体装置
において、p型のゲート電極411の薄膜化と負荷素子
412の抵抗値のばらつきの抑制との両立を図ることが
できる。
Therefore, according to the fourth embodiment, in a semiconductor device in which the p-type gate electrode 411 of the p-channel MOS transistor and the load element 412 are formed in the same step, the p-type gate electrode 411 can be made thinner. It is possible to achieve both suppression of variation in the resistance value of the load element 412.

【0125】また、端子電極413は、負荷素子412
の抵抗部412aの端部及び電極接続部412bの上に
跨る段差形状に形成されているため、端子電極413
は、その底面及び側面の両方において負荷素子412と
接続されているので、負荷素子412と端子電極413
との接触抵抗が大きく低減し、これによって、負荷素子
412の抵抗値を精度良く制御することができる。
The terminal electrode 413 is connected to the load element 412
The terminal electrode 413 is formed in a stepped shape over the end portion of the resistance portion 412a and the electrode connection portion 412b.
Is connected to the load element 412 on both the bottom surface and the side surface, so that the load element 412 and the terminal electrode 413
The contact resistance with the load element 412 is greatly reduced, whereby the resistance value of the load element 412 can be accurately controlled.

【0126】尚、第4の実施形態においては、タングス
テン膜409、窒化チタン膜408及び薄膜化されたp
型の多結晶シリコン膜405Aからなるp型のゲート電
極411を形成したが、これに代えて、図5(c)を参
照しながら説明した第1の実施形態の第2の変形例のよ
うに、表面部に高融点金属シリサイド層を有するゲート
電極を形成してもよい。すなわち、図11(d)に示す
ように、部分的に薄膜化されたp型の多結晶シリコン膜
405Aに対してパターニングを行なうことにより、p
チャネルMOSトランジスタ形成領域においては、薄膜
化されたp型の多結晶シリコン膜405Aからなるp型
のゲート電極を形成すると共に、負荷素子形成領域にお
いては、p型の多結晶シリコン膜405Aの薄膜化され
ていない部分からなる線状の抵抗部412aと、該線状
の抵抗部412の両端側にそれぞれ形成されている薄膜
化されたp型の多結晶シリコン膜405Aからなる一対
の電極接続部412bから構成される負荷素子412を
形成する。その後、p型のゲート電極にサイドウォール
を形成した後、全面に亘ってコバルト膜又はチタン膜等
を堆積し、その後、熱処理を行なって、ゲート電極の表
面部及び負荷素子412の電極接続部412bにコバル
トシリサイド層又はチタンシリサイド層からなる高融点
金属シリサイド層を形成してもよい。
In the fourth embodiment, the tungsten film 409, the titanium nitride film 408, and the thinned p
A p-type gate electrode 411 made of a polycrystalline silicon film 405A is formed, but instead of this, as in the second modification of the first embodiment described with reference to FIG. 5C. Alternatively, a gate electrode having a refractory metal silicide layer on the surface may be formed. That is, as shown in FIG. 11D, p-type polycrystalline silicon film 405A partially thinned is
In the channel MOS transistor formation region, a p-type gate electrode composed of the thinned p-type polycrystalline silicon film 405A is formed, and in the load element formation region, the p-type polycrystalline silicon film 405A is reduced in thickness. And a pair of electrode connection portions 412b formed of a thinned p-type polycrystalline silicon film 405A formed on both ends of the linear resistance portion 412, respectively. Is formed. Thereafter, after forming a sidewall on the p-type gate electrode, a cobalt film or a titanium film or the like is deposited over the entire surface, and thereafter, a heat treatment is performed so that the surface portion of the gate electrode and the electrode connection portion 412 b of the load element 412 are formed. Alternatively, a high melting point metal silicide layer made of a cobalt silicide layer or a titanium silicide layer may be formed.

【0127】この場合には、負荷素子412の抵抗部4
12aの端部及び電極接続部412bの上に跨る段差形
状の端子電極413を形成する工程が別途必要にはなる
が、窒化チタン膜408が負荷素子412の抵抗部41
2aのシリサイド化を防止するため、負荷素子412の
抵抗部412aの低抵抗化は回避される一方で、負荷素
子412の電極接続部412bの低抵抗化を図ることが
できるので、負荷素子412の電極接続部412bにお
ける接触抵抗を低減することができる。
In this case, the resistance portion 4 of the load element 412
A step of forming a terminal electrode 413 having a stepped shape extending over the end portion of the electrode 12a and the electrode connection portion 412b is separately required, but the titanium nitride film 408 is formed by the resistance portion 41 of the load element 412.
In order to prevent silicidation of the load element 412, the resistance of the resistance portion 412a of the load element 412 is avoided, while the resistance of the electrode connection section 412b of the load element 412 can be reduced. The contact resistance at the electrode connection portion 412b can be reduced.

【0128】[0128]

【発明の効果】第1の半導体装置によると、不純物含有
シリコン膜の段差部における底辺に対する高さの比が
0.6以下であるため、基板段差部の上に形成され段差
部を有する不純物含有シリコン膜の膜厚、及び不純物含
有シリコン膜の段差部の上に形成されたバリアメタルの
膜厚を小さくしても、バリアメタルは断線しにくい。従
って、抵抗値が比較的大きい不純物含有シリコン膜及び
バリアメタルの膜厚を小さくしてゲート電極の低抵抗化
を図っても、バリアメタルの断線を防止することができ
る。
According to the first semiconductor device, since the height ratio of the stepped portion of the impurity-containing silicon film to the bottom is 0.6 or less, the impurity-containing silicon film formed on the substrate stepped portion and having the stepped portion is formed. Even if the thickness of the silicon film and the thickness of the barrier metal formed on the step portion of the impurity-containing silicon film are reduced, the barrier metal is not easily disconnected. Therefore, disconnection of the barrier metal can be prevented even if the thickness of the impurity-containing silicon film and the barrier metal having relatively large resistance values are reduced to reduce the resistance of the gate electrode.

【0129】第2の半導体装置によると、端子電極は、
負荷素子の抵抗部の端部の上面、抵抗部の端部と電極接
続部との間の壁面及び電極接続部の上面とそれぞれ接触
しているため、負荷素子と端子電極との接触面積が大き
くなるので、負荷素子と端子電極との接触抵抗の低減を
図ることができる。
According to the second semiconductor device, the terminal electrode is
The contact area between the load element and the terminal electrode is large because it is in contact with the upper surface of the end of the resistor of the load element, the wall surface between the end of the resistor and the electrode connection, and the upper surface of the electrode connection. Therefore, the contact resistance between the load element and the terminal electrode can be reduced.

【0130】第1〜第5の半導体装置の製造方法による
と、ゲート絶縁膜の上に堆積された膜厚の大きいシリコ
ン膜に対して不純物をイオン注入して不純物含有シリコ
ン膜を形成した後、該不純物含有シリコン膜を薄膜化し
てゲート電極を形成するため、イオン注入のための注入
エネルギーが大きくても、不純物のゲート絶縁膜への突
き抜けが起こらないと共に、ゲート電極の膜厚を小さく
することができるので、信頼性の高いゲート絶縁膜の上
に薄膜化されたゲート電極を確実に形成することができ
る。
According to the first to fifth methods for manufacturing a semiconductor device, an impurity-containing silicon film is formed by ion-implanting an impurity into a large-thickness silicon film deposited on a gate insulating film. Since the impurity-containing silicon film is thinned to form a gate electrode, even if the implantation energy for ion implantation is large, impurities do not penetrate into the gate insulating film and the thickness of the gate electrode is reduced. Therefore, a thin gate electrode can be reliably formed on a highly reliable gate insulating film.

【0131】特に、第2の半導体装置の製造方法による
と、低抵抗である高融点金属シリサイド層と薄膜化され
た多結晶シリコン膜との積層膜からなるゲート電極を形
成することができるため、ゲート電極を薄膜化しても、
ゲート電極の抵抗値の増大を抑制することができる。
In particular, according to the second method for fabricating a semiconductor device, it is possible to form a gate electrode composed of a laminated film of a low-resistance refractory metal silicide layer and a thinned polycrystalline silicon film. Even if the gate electrode is thinned,
An increase in the resistance value of the gate electrode can be suppressed.

【0132】特に、第3の半導体装置の製造方法による
と、半導体基板のMOSトランジスタ形成領域及び基板
段差部の上に堆積された後に薄膜化された不純物含有シ
リコン膜の上にバリアメタル膜及び高融点金属膜を堆積
し、薄膜化された不純物含有シリコン膜、バリアメタル
膜及び高融点金属膜からなる積層膜をパターニングして
ゲート電極を形成するため、不純物含有シリコン膜の段
差部における底辺に対する高さの比が小さくなるので、
バリアメタル膜の膜厚が小さくても、バリアメタル膜の
断線を抑制することができる。従って、抵抗値が比較的
大きい不純物含有シリコン膜及びバリアメタル膜の膜厚
を小さくしてゲート電極の低抵抗化を図ってもバリアメ
タルの断線を防止することができる。
In particular, according to the third method for fabricating a semiconductor device, the barrier metal film and the high-impurity layer are formed on the impurity-containing silicon film which is thinned after being deposited on the MOS transistor formation region of the semiconductor substrate and the substrate step. In order to form a gate electrode by depositing a melting point metal film and patterning a laminated film including the thinned impurity-containing silicon film, barrier metal film, and high-melting-point metal film, the height of the impurity-containing silicon film relative to the bottom at the step portion is reduced. The ratio of
Even if the thickness of the barrier metal film is small, disconnection of the barrier metal film can be suppressed. Accordingly, disconnection of the barrier metal can be prevented even if the thickness of the impurity-containing silicon film and the barrier metal film having relatively large resistance values are reduced to reduce the resistance of the gate electrode.

【0133】特に、第4の半導体装置の製造方法による
と、平坦な半導体基板の上に形成されている平坦な不純
物含有シリコン膜に対して薄膜化を行なうため、高精度
に薄膜化された不純物含有シリコン膜を得ることができ
るので、抵抗値が比較的大きい不純物含有シリコン膜の
膜厚を大きく低減して、高融点金属と不純物含有シリコ
ン膜との積層膜からなるゲート電極を、抵抗値の増加を
招くことなく薄膜化することができる。
In particular, according to the fourth method of manufacturing a semiconductor device, a flat impurity-containing silicon film formed on a flat semiconductor substrate is thinned, so that the impurity thinned with high precision can be obtained. Since a silicon-containing silicon film can be obtained, the thickness of the impurity-containing silicon film having a relatively large resistance value is greatly reduced, and a gate electrode formed of a laminated film of a refractory metal and an impurity-containing silicon film is reduced in resistance. The thickness can be reduced without increasing.

【0134】特に、第5の半導体装置の製造方法による
と、高融点金属膜及び薄膜化された不純物含有シリコン
膜からなるゲート電極、薄膜化された不純物含有シリコ
ン膜からなる負荷素子、及び高融点金属膜からなる端子
電極を同時に形成することができると共に、端子電極は
膜厚が大きい抵抗部の端部と膜厚が小さい電極接続部と
に跨っているため負荷素子との接触面積が大きくなるの
で、負荷素子と端子電極との接触抵抗を低減することが
できる。
In particular, according to the fifth method of manufacturing a semiconductor device, according to the gate electrode made of a high melting point metal film and a thinned impurity-containing silicon film, a load element made of a thinned impurity-containing silicon film, and a high melting point A terminal electrode made of a metal film can be formed at the same time, and the terminal electrode extends over an end portion of the resistor portion having a large thickness and an electrode connection portion having a small thickness, so that the contact area with the load element increases. Therefore, the contact resistance between the load element and the terminal electrode can be reduced.

【0135】第1〜第5の半導体装置の製造方法におい
て、MOSトランジスタ形成領域が、nチャネルMOS
トランジスタ形成領域とpチャネルMOSトランジスタ
形成領域とを含み、イオン注入工程が、nチャネルMO
Sトランジスタ形成領域のゲート電極形成領域にn型の
不純物をイオン注入すると共に、pチャネルMOSトラ
ンジスタ形成領域のゲート電極形成領域にp型の不純物
をイオン注入する工程とを含むと、薄膜化されたデュア
ルゲート電極を有するMOSトランジスタを確実に形成
することができる。
In the first to fifth methods for manufacturing a semiconductor device, the MOS transistor formation region is formed of an n-channel MOS.
A transistor formation region and a p-channel MOS transistor formation region;
Ion implantation of an n-type impurity into the gate electrode formation region of the S transistor formation region and ion implantation of a p-type impurity into the gate electrode formation region of the p-channel MOS transistor formation region. A MOS transistor having a dual gate electrode can be reliably formed.

【0136】第1〜第5の半導体装置の製造方法におい
て、膜厚が200nm以上のシリコン膜に不純物をイオ
ン注入して不純物含有シリコン膜を形成した後、該不純
物含有シリコン膜を膜厚が100nm以下になるように
薄膜化すると、不純物のゲート絶縁膜への突き抜けを確
実に防止できると共に、膜厚の極めて小さいゲート電極
を形成することができる。
In the first to fifth methods for manufacturing a semiconductor device, after an impurity-containing silicon film is formed by ion-implanting an impurity into a silicon film having a thickness of 200 nm or more, the impurity-containing silicon film is formed to a thickness of 100 nm. When the thickness is reduced as follows, it is possible to reliably prevent impurities from penetrating into the gate insulating film, and to form a gate electrode having an extremely small thickness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態に
係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態に
係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態に
係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIGS.

【図4】(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態の
第1の変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示
す断面図である。
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first modification of the first embodiment of the present invention. FIGS.

【図5】(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態の
第2の変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示
す断面図である。
FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second modification of the first embodiment of the present invention. FIGS.

【図6】(a)〜(c)は、本発明の第2の実施形態に
係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】(a)、(b)は、本発明の第2の実施形態に
係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】(a)〜(c)は、本発明の第3の実施形態に
係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】(a)〜(d)は、本発明の第3の実施形態に
係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 9A to 9D are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】(a)〜(c)は、本発明の第3の実施形態
に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】(a)〜(d)は、本発明の第4の実施形態
に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 11A to 11D are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. FIGS.

【図12】(a)〜(c)は、本発明の第4の実施形態
に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 12A to 12C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】(a)〜(c)は、第1の従来例に半導体装
置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 13A to 13C are cross-sectional views showing steps of a method of manufacturing a semiconductor device in the first conventional example.

【図14】(a)〜(c)は、第1の従来例に半導体装
置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 14A to 14C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method of manufacturing a semiconductor device in the first conventional example.

【図15】(a)〜(c)は、第2の従来例に半導体装
置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 15A to 15C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method of manufacturing a semiconductor device in a second conventional example.

【図16】(a)〜(d)は、第3の従来例に半導体装
置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 16A to 16D are cross-sectional views showing steps of a method of manufacturing a semiconductor device according to a third conventional example.

【図17】(a)〜(c)は、第3の従来例に半導体装
置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 17A to 17C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method of manufacturing a semiconductor device according to a third conventional example.

【図18】第1の従来例に係る半導体装置の製造方法の
問題点を説明するための図であって、表面からの深さと
ボロンの分布との関係を示す図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining a problem of the method of manufacturing a semiconductor device according to the first conventional example, and is a diagram illustrating a relationship between a depth from a surface and a distribution of boron.

【図19】(a)、(b)は、第2の従来例に係る半導
体装置の製造方法の問題点を説明する断面図である。
FIGS. 19A and 19B are cross-sectional views illustrating a problem of a method of manufacturing a semiconductor device according to a second conventional example.

【符号の説明】 100 半導体基板 101 素子分離絶縁膜 102 p型半導体領域 103 n型半導体領域 104 シリコン酸化膜 104A ゲート絶縁膜 105 多結晶シリコン膜 106 第1のレジストパターン 107 n型の多結晶シリコン膜 107A 薄膜化されたn型の多結晶シリコン膜 108 第2のレジストパターン 109 p型の多結晶シリコン膜 109A 薄膜化されたp型の多結晶シリコン膜 110 窒化チタン膜 111 タングステン膜 112 シリコン窒化膜 113 第3のレジストパターン 114 n型のゲート電極 115 p型のゲート電極 116 n型の低濃度不純物領域 117 p型の低濃度不純物領域 118 サイドウォール 119 n型の高濃度不純物領域 120 p型の高濃度不純物領域 130 BSG膜 141 n型のゲート電極 142 p型のゲート電極 143 高融点金属シリサイド層 200 半導体基板 201 素子分離絶縁膜 202 n型半導体領域 203 シリコン酸化膜 203A ゲート絶縁膜 204 ノンドープ型の多結晶シリコン膜 205 p型の多結晶シリコン膜 205A 薄膜化されたp型の多結晶シリコン膜 206 窒化チタン膜 207 タングステン膜 208 p型のゲート電極 300 半導体基板 301 p型半導体領域 302 n型半導体領域 303 シリコン酸化膜 303A ゲート絶縁膜 304 ノンドープ型の多結晶シリコン膜 305 第1のレジストパターン 306 n型の多結晶シリコン膜 307 第2のレジストパターン 308 p型の多結晶シリコン膜 309 窒化チタン膜 310 第3のレジストパターン 311 素子分離溝 312 素子分離絶縁膜 313 タングステン膜 314 シリコン窒化膜 315 第4のレジストパターン 316 n型のゲート電極 317 p型のゲート電極 318 n型の低濃度不純物領域 319 p型の低濃度不純物領域 320 サイドウォール 321 n型の高濃度不純物領域 322 p型の高濃度不純物領域 400 半導体基板 401 素子分離絶縁膜 402 n型半導体領域 403 シリコン酸化膜 403A ゲート絶縁膜 404 ノンドープ型の多結晶シリコン膜 405 p型の多結晶シリコン膜 405A 薄膜化されたp型の多結晶シリコン膜 406 シリコン窒化膜 407 第1のレジストパターン 408 窒化チタン膜 409 タングステン膜 410 第2のレジストパターン 411 p型のゲート電極 412 負荷素子 412a 抵抗部 412b 電極接続部 413 端子電極 414 サイドウォール 415 p型の高濃度不純物領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 semiconductor substrate 101 element isolation insulating film 102 p-type semiconductor region 103 n-type semiconductor region 104 silicon oxide film 104A gate insulating film 105 polycrystalline silicon film 106 first resist pattern 107 n-type polycrystalline silicon film 107A Thinned n-type polycrystalline silicon film 108 Second resist pattern 109 P-type polycrystalline silicon film 109A Thinned p-type polycrystalline silicon film 110 Titanium nitride film 111 Tungsten film 112 Silicon nitride film 113 Third resist pattern 114 n-type gate electrode 115 p-type gate electrode 116 n-type low concentration impurity region 117 p-type low concentration impurity region 118 sidewall 119 n-type high concentration impurity region 120 p-type high concentration Impurity region 130 BSG film 141 n -Type gate electrode 142 p-type gate electrode 143 refractory metal silicide layer 200 semiconductor substrate 201 element isolation insulating film 202 n-type semiconductor region 203 silicon oxide film 203A gate insulating film 204 non-doped polycrystalline silicon film 205 p-type poly Crystalline silicon film 205A thinned p-type polycrystalline silicon film 206 titanium nitride film 207 tungsten film 208 p-type gate electrode 300 semiconductor substrate 301 p-type semiconductor region 302 n-type semiconductor region 303 silicon oxide film 303A gate insulating film 304 Non-doped polycrystalline silicon film 305 First resist pattern 306 N-type polycrystalline silicon film 307 Second resist pattern 308 P-type polycrystalline silicon film 309 Titanium nitride film 310 Third resist pattern 311 Element isolation trench 312 Element isolation insulating film 313 Tungsten film 314 Silicon nitride film 315 Fourth resist pattern 316 N-type gate electrode 317 P-type gate electrode 318 n-type low-concentration impurity region 319 p-type low-concentration impurity region 320 Side wall 321 n-type high-concentration impurity region 322 p-type high-concentration impurity region 400 semiconductor substrate 401 element isolation insulating film 402 n-type semiconductor region 403 silicon oxide film 403A gate insulating film 404 non-doped polycrystalline silicon film 405 p-type polycrystalline Silicon film 405A Thinned p-type polycrystalline silicon film 406 Silicon nitride film 407 First resist pattern 408 Titanium nitride film 409 Tungsten film 410 Second resist pattern 411 P-type gate electrode 412 Load element 412a Resistance section 412b electrode connection portion 413 terminal electrode 414 sidewall 415 p-type high concentration impurity region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F040 DA06 DB03 DB10 EC01 EC02 EC04 EC07 EC13 EC28 EF02 EF11 EH02 EK05 FA03 FA17 FA18 FA19 FB02 FB04 FC00 FC10 FC19 5F048 AA07 AC03 AC10 BA01 BB06 BB07 BB08 BB09 BB12 BB13 BC06 BE03 BF06 BG14 DA19 DA20 DA21  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F040 DA06 DB03 DB10 EC01 EC02 EC04 EC07 EC13 EC28 EF02 EF11 EH02 EK05 FA03 FA17 FA18 FA19 FB02 FB04 FC00 FC10 FC19 5F048 AA07 AC03 AC10 BA01 BB06 BB07 BB08 BB09 BB03 DA19 DA20 DA21

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 MOSトランジスタ形成領域と隣接する
部位に基板段差部を有する半導体基板と、 前記半導体基板上における前記MOSトランジスタ形成
領域及び基板段差部に跨るように形成され、前記基板段
差部の上に段差部を有する不純物含有シリコン膜、前記
不純物含有シリコン膜の上に形成されたバリアメタル
膜、及び前記バリアメタル膜の上に形成された高融点金
属膜からなるゲート電極とを備えた半導体装置におい
て、 前記不純物含有シリコン膜の段差部における底辺に対す
る高さの比は0.6以下であることを特徴とする半導体
装置。
A semiconductor substrate having a substrate step in a portion adjacent to a MOS transistor formation region; a semiconductor substrate formed on the semiconductor substrate so as to extend over the MOS transistor formation region and the substrate step; Semiconductor device comprising: an impurity-containing silicon film having a stepped portion, a barrier metal film formed on the impurity-containing silicon film, and a gate electrode made of a refractory metal film formed on the barrier metal film. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a ratio of a height of the step portion of the impurity-containing silicon film to a bottom is 0.6 or less.
【請求項2】 半導体基板の表面部に形成された素子分
離絶縁膜と、 前記素子分離絶縁膜の上に設けられており、導電性膜に
おける膜厚が相対的に大きい部分からなる線状の抵抗部
と、前記導電性膜における前記抵抗部の両端側にそれぞ
れ形成され膜厚が相対的に小さい部分からなる一対の電
極接続部とから構成される負荷素子と、 前記抵抗部の各端部及び前記一対の電極接続部のそれぞ
れの上に跨るように形成された高融点金属膜からなる一
対の端子電極とを備えていることを特徴とする半導体装
置。
2. An element isolation insulating film formed on a surface portion of a semiconductor substrate; and a line-shaped insulating film provided on the element isolation insulating film and having a relatively large thickness in a conductive film. A load element comprising: a resistance portion; and a pair of electrode connection portions formed at both end sides of the resistance portion in the conductive film and each having a relatively small thickness, and each end of the resistance portion. And a pair of terminal electrodes made of a refractory metal film formed so as to extend over each of the pair of electrode connection portions.
【請求項3】 半導体基板上のMOSトランジスタ形成
領域にゲート絶縁膜を形成した後、前記ゲート絶縁膜の
上にシリコン膜を堆積するシリコン膜堆積工程と、 前記シリコン膜に不純物をイオン注入することにより不
純物含有シリコン膜を形成するイオン注入工程と、 前記不純物含有シリコン膜の表面部を除去することによ
り薄膜化された不純物含有シリコン膜を形成する薄膜化
工程と、 前記薄膜化された不純物含有シリコン膜を所定形状にパ
ターニングすることによりゲート電極を形成するパター
ニング工程とを備えていることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
3. A silicon film depositing step of forming a gate insulating film in a MOS transistor forming region on a semiconductor substrate and then depositing a silicon film on the gate insulating film, and ion-implanting impurities into the silicon film. An ion-implanting step of forming an impurity-containing silicon film by removing the surface portion of the impurity-containing silicon film to form a thinned impurity-containing silicon film; and A patterning step of forming a gate electrode by patterning a film into a predetermined shape.
【請求項4】 半導体基板上のMOSトランジスタ形成
領域にゲート絶縁膜を形成した後、前記ゲート絶縁膜の
上にシリコン膜を堆積するシリコン膜堆積工程と、 前記シリコン膜に不純物をイオン注入することにより不
純物含有シリコン膜を形成するイオン注入工程と、 前記不純物含有シリコン膜の表面部を除去することによ
り薄膜化された不純物含有シリコン膜を形成する薄膜化
工程と、 前記薄膜化された不純物含有シリコン膜を所定形状にパ
ターニングすることによりゲート電極を形成するパター
ニング工程と、 前記ゲート電極の表面部に高融点金属シリサイド層を形
成するシリサイド層形成工程とを備えていることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
4. A step of forming a gate insulating film in a MOS transistor forming region on a semiconductor substrate, and then depositing a silicon film on the gate insulating film, and ion-implanting impurities into the silicon film. An ion-implanting step of forming an impurity-containing silicon film by removing the surface portion of the impurity-containing silicon film to form a thinned impurity-containing silicon film; and A semiconductor device, comprising: a patterning step of forming a gate electrode by patterning a film into a predetermined shape; and a silicide layer forming step of forming a refractory metal silicide layer on a surface portion of the gate electrode. Production method.
【請求項5】 MOSトランジスタ形成領域と隣接する
部位に基板段差部を有する半導体基板の前記MOSトラ
ンジスタ形成領域にゲート絶縁膜を形成する絶縁膜形成
工程と、 前記MOSトランジスタ形成領域及び基板段差部の上に
シリコン膜を堆積するシリコン膜堆積工程と、 前記シリコン膜に不純物をイオン注入して不純物含有シ
リコン膜を形成するイオン注入工程と、 前記不純物含有シリコン膜の表面部を除去することによ
り薄膜化された不純物含有シリコン膜を形成する薄膜化
工程と、 前記薄膜化された不純物含有シリコン膜の上にバリアメ
タル膜及び高融点金属膜を順次堆積する金属膜堆積工程
と、 前記高融点金属膜、バリアメタル膜及び薄膜化された不
純物含有シリコン膜を所定形状にパターニングすること
により、前記MOSトランジスタ形成領域及び基板段差
部の上に跨って延びるゲート電極を形成するパターニン
グ工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
5. An insulating film forming step of forming a gate insulating film in the MOS transistor forming region of a semiconductor substrate having a substrate step in a portion adjacent to the MOS transistor forming region; A silicon film deposition step of depositing a silicon film thereon; an ion implantation step of ion-implanting impurities into the silicon film to form an impurity-containing silicon film; and thinning by removing a surface portion of the impurity-containing silicon film. A thinning step of forming a doped impurity-containing silicon film; a metal film deposition step of sequentially depositing a barrier metal film and a high melting point metal film on the thinned impurity-containing silicon film; By patterning the barrier metal film and the thinned impurity-containing silicon film into a predetermined shape, the MO The method of manufacturing a semiconductor device characterized by and a patterning step of forming a gate electrode extending across over the transistor forming region and the substrate step portion.
【請求項6】 半導体基板上のMOSトランジスタ形成
領域にゲート絶縁膜を形成した後、前記ゲート絶縁膜の
上にシリコン膜を堆積するシリコン膜堆積工程と、 前記シリコン膜に不純物をイオン注入することにより不
純物含有シリコン膜を形成するイオン注入工程と、 前記不純物含有シリコン膜の表面部を除去することによ
り薄膜化された不純物含有シリコン膜を形成する薄膜化
工程と、 前記薄膜化された不純物含有シリコン膜の上に高融点金
属膜を堆積する金属膜堆積工程と、 半導体基板上の素子分離絶縁膜形成領域に素子分離溝を
形成した後、該素子分離溝に絶縁膜を埋め込むことによ
り素子分離絶縁膜を形成する素子分離絶縁膜形成工程
と、 前記高融点金属及び薄膜化された不純物含有シリコン膜
を所定形状にパターニングすることによりゲート電極を
形成するパターニング工程とを備えていることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
6. A silicon film depositing step of forming a gate insulating film in a MOS transistor forming region on a semiconductor substrate and then depositing a silicon film on the gate insulating film, and ion-implanting impurities into the silicon film. An ion-implanting step of forming an impurity-containing silicon film by removing the surface portion of the impurity-containing silicon film to form a thinned impurity-containing silicon film; and A metal film deposition step of depositing a high melting point metal film on the film; forming an element isolation groove in an element isolation insulating film forming region on the semiconductor substrate; and embedding an insulating film in the element isolation groove. An element isolation insulating film forming step of forming a film, and patterning the refractory metal and the thinned impurity-containing silicon film into a predetermined shape. The method of manufacturing a semiconductor device characterized by and a patterning step of forming a gate electrode by.
【請求項7】 MOSトランジスタ形成領域及び負荷素
子形成領域を有する半導体基板上における前記MOSト
ランジスタ形成領域にゲート絶縁膜を形成する絶縁膜形
成工程と、 前記ゲート絶縁膜の上及び半導体基板上の前記負荷素子
形成領域にシリコン膜を堆積するシリコン膜堆積工程
と、 前記シリコン膜に不純物をイオン注入することにより不
純物含有シリコン膜を形成するイオン注入工程と、 前記不純物含有シリコン膜の表面部を前記負荷素子形成
領域の抵抗部形成領域を残して除去することにより薄膜
化された不純物含有シリコン膜を形成する薄膜化工程
と、 前記薄膜化された不純物含有シリコン膜の上に高融点金
属膜を堆積する金属膜堆積工程と、 前記高融点金属膜及び薄膜化された不純物含有シリコン
膜を所定形状にパターニングすることにより、前記高融
点金属膜及び薄膜化された不純物含有シリコン膜からな
るゲート電極を形成すると共に、前記不純物含有シリコ
ン膜の薄膜化されていない部分からなる線状の抵抗部、
及び前記抵抗部の両端側にそれぞれ形成され前記薄膜化
された不純物含有シリコン膜からなる一対の電極接続部
から構成される負荷素子を形成すると共に、前記抵抗部
の各端部及び前記一対の電極接続部のそれぞれの上に跨
る前記高融点金属膜からなる一対の端子電極を形成する
パターニング工程とを備えていることを特徴とする半導
体装置の製造方法。
7. An insulating film forming step of forming a gate insulating film in the MOS transistor forming region on a semiconductor substrate having a MOS transistor forming region and a load element forming region; A silicon film deposition step of depositing a silicon film in a load element formation region; an ion implantation step of forming an impurity-containing silicon film by ion-implanting an impurity into the silicon film; and loading the surface portion of the impurity-containing silicon film with the load. A thinning step of forming a thinned impurity-containing silicon film by removing the element forming region while leaving a resistance portion forming region; and depositing a high melting point metal film on the thinned impurity-containing silicon film. A metal film deposition step; and patterning the refractory metal film and the thinned impurity-containing silicon film into a predetermined shape. By grayed, the high to form a refractory metal layer and a gate electrode made of thinned impurity-containing silicon film, linear resistive portion made of the thinned portion not of the impurity-containing silicon film,
And forming a load element comprising a pair of electrode connecting portions formed of the thinned impurity-containing silicon film formed on both ends of the resistance portion, respectively, and each end of the resistance portion and the pair of electrodes. A patterning step of forming a pair of terminal electrodes made of the refractory metal film over each of the connection portions.
【請求項8】 前記MOSトランジスタ形成領域は、n
チャネルMOSトランジスタ形成領域とpチャネルMO
Sトランジスタ形成領域とを含み、 前記イオン注入工程は、前記シリコン膜におけるnチャ
ネルMOSトランジスタ形成領域のゲート電極形成領域
にn型の不純物をイオン注入する工程と、前記シリコン
膜におけるpチャネルMOSトランジスタ形成領域のゲ
ート電極形成領域にp型の不純物をイオン注入する工程
とを含むことを特徴とする請求項3〜7のいずれか1項
に記載の半導体装置の製造方法。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the MOS transistor formation region is n
Channel MOS transistor formation region and p-channel MO
An S-transistor formation region, wherein the ion implantation step includes a step of ion-implanting an n-type impurity into a gate electrode formation region of the n-channel MOS transistor formation region in the silicon film; and a step of forming a p-channel MOS transistor in the silicon film. 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising: ion-implanting a p-type impurity into a gate electrode formation region of the region. 9.
【請求項9】 前記シリコン膜堆積工程は、膜厚が20
0nm以上のシリコン膜を堆積する工程を含み、 前記薄膜化工程は、前記薄膜化された不純物含有シリコ
ン膜の膜厚が100nm以下になるように、前記不純物
含有シリコン膜の表面部を除去する工程を含むことを特
徴とする請求項3〜7のいずれか1項に記載の半導体装
置の製造方法。
9. The method according to claim 1, wherein the step of depositing the silicon film has a thickness of 20
A step of depositing a silicon film having a thickness of 0 nm or more, wherein the step of thinning comprises removing a surface portion of the impurity-containing silicon film so that the thickness of the thinned impurity-containing silicon film becomes 100 nm or less. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising:
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