JP2910839B2 - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JP2910839B2
JP2910839B2 JP8164221A JP16422196A JP2910839B2 JP 2910839 B2 JP2910839 B2 JP 2910839B2 JP 8164221 A JP8164221 A JP 8164221A JP 16422196 A JP16422196 A JP 16422196A JP 2910839 B2 JP2910839 B2 JP 2910839B2
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gate electrode
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mos transistor
silicide
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直人 秋山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置と半導体
装置の製造方法に関し、特に相補型MOSトランジスタ
について、Nチャネル型トランジスタのゲート電極とし
てN型のポリシリコン、Pチャネル型トランジスタのゲ
ート電極としてP型のポリシリコンを使用する表面チャ
ネル型トランジスタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】表面チャネル型トランジスタにおいて
は、NチャネルトランジスタとPチャネルトランジスタ
のゲート電極が異なる導電型であり、それぞれのゲート
電極の境界部分がオーミック接合にならないという問題
があった。また、ゲート電極上層と活性領域の抵抗を下
げるために、高融点金属により自己整合的にシリサイド
化する必要があった。
【0003】特開昭59−213156号公報に開示さ
れている第1の従来技術では、図2(a)と図2(b)
に例示するように、Nチャネル領域のゲート電極が高融
点金属、金属シリサイド、N+ 多結晶シリコン、Pチャ
ネル領域のゲート電極が高融点金属、金属シリサイド、
+ 多結晶シリコン(ポリシリコン)の3層構造で形成
され、Pチャネル領域とNチャネル領域は3層構造の表
面層の高融点金属でオーミックな接続となっている。
【0004】特開平3−203366号公報に開示され
ている第2の従来技術では、図3(a)〜(c)に例示
するように、ゲート電極上のシリサイド層を通した不純
物の相互拡散を防ぐために、ゲートの接続部でP型ゲー
ト上とN型ゲート上のシリサイド層を互いに離間し、共
通ゲート入力コンタクト形成時にそれぞれのシリサイド
層を接続する構造となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した第1の従来技
術では、異なる導電型のゲート電極のオーミック接合は
達成できるが、ゲート電極上に高融点金属を残す構造で
あるため、ゲート電極上と活性領域を自己整合的にシリ
サイド化できないという欠点を有していた。
【0006】又、上記した第2の従来技術では、シリサ
イド層を通したP型、N型のゲート電極の不純物の相互
拡散は防げるが、素子の微細化が困難で、工程数も多い
という欠点を有していた。また、単純にゲート電極上と
活性領域に自己整合的にシリサイド層を形成した場合、
P型ゲート電極とN型ゲート電極の境界付近ではPN接
合が形成されるため、それぞれのゲート電極は主に薄い
シリサイド層のみで導通することになり、素子の不安定
性が問題となる。
【0007】本発明の課題は上記問題点を解消し、P型
ゲート電極とN型ゲート電極の境界部分のシリサイドを
厚く形成することで、それぞれのゲート電極の電気的接
続を確実にする半導体装置とその製造方法を提供するこ
とである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、Nチャ
ネル型MOSトランジスタとPチャネル型MOSトラン
ジスタが同一半導体基板に形成された半導体装置におい
て、前記NチャネルMOSトランジスタのゲート電極に
はN型ポリシリコン、前記PチャネルMOSトランジス
タのゲート電極にはP型ポリシリコンが使用され、前記
N型及び前記P型のゲート電極の境界領域にはノンドー
プp−Si領域が設けられ、該半導体基板上の活性領域
と前記N型及び前記P型のゲート電極の上層部に高融点
金属のシリサイドが形成され、前記境界領域におけるシ
リサイドが前記境界領域以外よりも厚く形成されている
ことを特徴とする半導体装置が得られる。
【0009】又、本発明によれば、半導体基板上に形成
された、ゲート電極に側壁酸化膜を具備する表面チャネ
ル型MOSトランジスタに関し、イオン注入によりP型
MOSトランジスタにはP型ゲート電極を形成し、N型
MOSトランジスタにはN型ゲート電極を形成する際
に、それぞれのゲート電極の境界部分をノンドープ領域
とする工程と、該半導体基板上の全面に高融点金属を成
膜する工程と、熱処理を加えてそれぞれのゲート電極上
と活性領域にシリサイドを形成するとともに、前記ノン
ドープ領域にはそれ以外の領域よりも厚くシリサイドを
形成する工程と、未反応の該高融点金属を除去する工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が得られ
る。
【0010】さらに、本発明によれば、前記高融点金属
がチタン(Ti)、コバルト(Co)、モリブデン(M
o)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)のい
ずれかであることを特徴とする半導体装置の製造方法が
得られる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図1(a)に示す
ように、P型半導体基板の所定の領域にNウェル2を設
け、これをPチャネルトランジスタ領域1とし、素子形
成領域をP型活性領域6、P型ゲート電極4とする。ま
た、近接するP型基板領域をNチャネルトランジスタ領
域3とし、素子形成領域をN型活性領域7、N型ゲート
電極5とする。また、図1(a)において、P型活性領
域6、N型活性領域7、P型ゲート電極4、N型ゲート
電極5の上層には自己整合的にチタンシリサイド9が形
成されている。ここではTiシリサイドで説明している
が、Co、Mo、Zr、W等の高融点金属であればよ
い。ここで、P型ゲート電極4とN型ゲート電極5の境
界部分はノンドープ領域8であり、境界部分以外のゲー
ト電極上よりもチタンシリサイド9が厚く形成されてい
る。
【0012】本実施の形態の構成について、図1
(b),(c),(d)を用いてさらに詳しく説明す
る。P型半導体基板に公知の技術により素子分離酸化膜
10とドープをしていない1500オングストローム程
度の膜厚のポリシリコンでゲート電極を形成した後、全
面に酸化膜を成長させ、エッチバックすることでゲート
電極に側壁酸化膜11を成長させる。この後、P型ゲー
ト電極4、N型ゲート電極5、P型活性領域6、及びN
型活性領域7をフォトリソグラフィー、例えばボロン
(B)と砒素(As)のイオン注入により形成するが、
同時にそれぞれのゲート電極の境界部分にはノンドープ
領域8を形成する。このためにはAsが注入されない部
分とBが注入されない部分とが重なるようなマスクを使
用する。
【0013】引き続き、全面にチタン(Ti)を300
オングストローム程度スパッタし、熱処理を行うことで
活性層及びゲート電極上に自己整合的にチタンシリサイ
ド9を形成するが、このとき、ノンドープ領域8では不
純物が注入されていない為にシリサイド化反応が速く進
み、ノンドープ領域8以外よりも数10オングストロー
ム程度厚くシリサイドが形成される。その後、未反応の
Tiを除去した後、周知の方法でLSIを形成する。
【0014】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
表面チャネル型を有するMOSトランジスタについて、
P型ゲート電極とN型ゲート電極の境界部分の電気的接
続が確実になり素子の信頼性が向上できる。また、素子
の微細化を制限することがなく、工程数の増大もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施の形態を示した図であ
り、(b)は(a)のA−A′線縦断面図であり、
(c)は(a)のB−B′線縦断面図であり、(d)は
(a)のC−C′線縦断面図である。
【図2】(a)は、第1の従来方法の一実施の形態を示
した図であり、(b)は(a)の断面図である。
【図3】(a)は第2の従来方法の一実施の形態を示し
た図であり、(b)は(a)のA−A′線縦断面図、
(c)は(a)のB−B′線縦断面図である。
【符号の説明】
1 Pチャネルトランジスタ領域 2 Nウェル 3 Nチャネルトランジスタ領域 4 P型ゲート電極 5 N型ゲート電極 6 P型活性領域 7 N型活性領域 8 ノンドープ領域 9 チタンシリサイド 10 素子分離酸化膜 11 側壁酸化膜 12 コンタクト 13 層間絶縁膜 20 SiO2 フィールド絶縁膜 21 Nチャネル領域ゲート電極配線 22 Pチャネル領域ゲート電極配線 23 N+ 多結晶シリコン 24 P+ 多結晶シリコン 25 N+ Moシリサイド 26 P+ Moシリサイド 27 Mo 28 SiO2 第2フィールド酸化膜 29 アルミニウム配線 31 PチャネルMOSトランジスタ 32 Nウェル 33 NチャネルMOSトランジスタ 34 第1ゲート電極 35 第2ゲート電極 36 入力アルミ配線 37 共通ゲートコンタクト部 38 多結晶シリコン層 39 Vccアルミ配線 40 GNDアルミ配線 41 出力アルミ配線 42 コンタクト孔 43 P型半導体基板 44 フィールド酸化膜 45 ゲート酸化膜 46 ゲート多結晶シリコン電極 48 Tiシリサイド 49 層間絶縁膜 50 アルミ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/8234 - 21/8238 H01L 21/8249 H01L 27/06 H01L 27/08 331 H01L 27/088 - 27/092

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Nチャネル型MOSトランジスタとPチ
    ャネル型MOSトランジスタが同一半導体基板に形成さ
    れた半導体装置において、前記NチャネルMOSトラン
    ジスタのゲート電極にはN型ポリシリコン、前記Pチャ
    ネルMOSトランジスタのゲート電極にはP型ポリシリ
    コンが使用され、前記N型及び前記P型のゲート電極の
    境界領域にはノンドープp−Si領域が設けられ、該半
    導体基板上の活性領域と前記N型及び前記P型のゲート
    電極の上層部に高融点金属のシリサイドが形成され、
    記境界領域におけるシリサイドが前記境界領域以外より
    も厚く形成されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に形成された、ゲート電極
    に側壁酸化膜を具備する表面チャネル型MOSトランジ
    スタに関し、イオン注入によりP型MOSトランジスタ
    にはP型ゲート電極を形成し、N型MOSトランジスタ
    にはN型ゲート電極を形成する際に、それぞれのゲート
    電極の境界部分をノンドープ領域とする工程と、該半導
    体基板上の全面に高融点金属を成膜する工程と、熱処理
    を加えてそれぞれのゲート電極上と活性領域にシリサイ
    ドを形成するとともに、前記ノンドープ領域にはそれ以
    外の領域よりも厚くシリサイドを形成する工程と、未反
    応の該高融点金属を除去する工程を含むことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記高融点金属がチタン(Ti)、コバ
    ルト(Co)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Z
    r)、タングステン(W)のいずれかであることを特徴
    とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。
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JP3631380B2 (ja) 1998-08-28 2005-03-23 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
JP2002076138A (ja) * 2000-08-28 2002-03-15 Mitsubishi Electric Corp デュアルゲート構造を有する半導体装置の製造方法、およびその方法により製造された半導体装置
JP2002217311A (ja) 2001-01-18 2002-08-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
JP4000256B2 (ja) 2001-12-11 2007-10-31 富士通株式会社 半導体装置及びその製造方法
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