JP3259535B2 - Method for manufacturing semiconductor device having NMOS transistor and PMOS transistor - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device having NMOS transistor and PMOS transistor

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JP3259535B2
JP3259535B2 JP19609894A JP19609894A JP3259535B2 JP 3259535 B2 JP3259535 B2 JP 3259535B2 JP 19609894 A JP19609894 A JP 19609894A JP 19609894 A JP19609894 A JP 19609894A JP 3259535 B2 JP3259535 B2 JP 3259535B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、NMOSトランジ
スタとPMOSトランジスタとを有する半導体装置
造方法に関する。本発明は、特に、信頼性高い半導体装
置装置を、工程数少なく得ることができるNMOSトラ
ンジスタとPMOSトランジスタとを有する半導体装置
の製造方法を提供するものである。なお、本明細書にお
いて、「MOS」とは、一般に導電材−絶縁材−半導体
から成る構造のトランジスタを言い、メタル−オキサイ
ド−半導体に限られるものではない。
The present invention relates to relates to manufacturing <br/> manufacturing method of a semiconductor device having an NMOS transistor and a PMOS transistor. In particular, the present invention provides an NMOS transistor capable of obtaining a highly reliable semiconductor device with a reduced number of steps.
Semiconductor device having transistor and PMOS transistor
Is provided. In this specification, “MOS” generally refers to a transistor having a structure including a conductive material, an insulating material, and a semiconductor, and is not limited to a metal-oxide-semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS半導体装置の分野ではますます微
細化・集積化が要求されており、例えば超LSI−MO
Sデバイスのスケールダウンルールに添った微細化は、
微細化技術の進展だけに律速し、急激な進展をみせてい
る。またトランジスタとしての限界も、0.04μmゲ
ートまでは、限界は無いと言われている。しかし、MO
Sデバイスに要求される低電圧動作と高速動作とは、い
わゆるトレードオフの関係にあり、互いに相反する要請
である。また一方、従来に増してしきい値電圧の低電圧
化が求められており、よって性能の良いデュアルゲート
トランジスタ、特にNMOSトランジスタとPMOSト
ランジスタとを有する半導体装置及びその製造方法の実
現が求められている。
2. Description of the Related Art In the field of MOS semiconductor devices, further miniaturization and integration are required.
S-device miniaturization according to the scale down rule,
The rate is limited only by the progress of miniaturization technology, and rapid progress is being made. It is also said that there is no limit as a transistor up to a 0.04 μm gate. But MO
The low-voltage operation and the high-speed operation required for the S device are in a so-called trade-off relationship, and are mutually contradictory requests. On the other hand, the threshold voltage is required to be lower than ever before, and therefore, a semiconductor device having a dual gate transistor having good performance, particularly an NMOS transistor and a PMOS transistor, and a method for manufacturing the same are required. I have.

【0003】しかし、この技術では互いに異なる導電型
のゲート電極を形成しなければならないので、ゲート電
極形成工程が増加し、コストメリットが低減し、特に汎
用ではこの傾向が著しい。更に低濃度ボロンドープ電極
を用いた場合、しきい値電圧のロールオフが発生し、必
ずしも理論設計どおりに作成できない場合が多い。更
に、ボロンの基板に達する異常増速拡散により、信頼性
上も問題で、必ずしも実用的ではなかった。
However, in this technique, since gate electrodes of different conductivity types must be formed, the number of gate electrode formation steps is increased, and the cost merit is reduced. In particular, this tendency is remarkable in general use. Furthermore, when a low-concentration boron-doped electrode is used, a roll-off of the threshold voltage occurs, and in many cases, the electrode cannot be formed as theoretically designed. Furthermore, due to the abnormally accelerated diffusion of boron reaching the substrate, there is also a problem in reliability, which is not always practical.

【0004】従来のデュアルポリサイドゲート電極作成
例を説明すると、次のとおりである。
A conventional example of forming a dual polycide gate electrode will be described as follows.

【0005】半導体基板に、素子分離を、例えば改良L
OCOS(ポリシリコンバッファーを敷いて、SiNマ
スクで選択酸化を行う手法)で形成する。
A semiconductor substrate is provided with element isolation, for example, an improved L
It is formed by OCOS (a technique of laying a polysilicon buffer and performing selective oxidation with a SiN mask).

【0006】ゲート酸化を、パイロジェニック酸化によ
り、850℃で、10nm膜厚となるように行う。この
酸化膜が、ゲート絶縁膜となる。
The gate oxidation is performed by pyrogenic oxidation at 850 ° C. to a thickness of 10 nm. This oxide film becomes a gate insulating film.

【0007】続いて、次の(1)〜(5)の工程で、ゲ
ート材を形成する。
Subsequently, a gate material is formed in the following steps (1) to (5).

【0008】(1)ポリシリコン形成 例えばSiH4 /Heガス系をトータル流量500SC
CMで用い、0.8Torr、620℃で、100nm
厚で形成する。 (2)リンプレデポジション 850℃でPOC13 を用い60minで処理後、処理
エッチングを行う(ポリ化するため、これ以後フッ酸処
理ではゲート酸化膜アタックが発生する可能性がある) (3)p+ 層窓明けリソグラフィー これは ラフパターンで形成可である。 (4)B+ イオン注入 高濃度イオン注入で行う。このため低スループットであ
る。 (5)シリサイド層形成 直前にライトエッチング処理を行い、次いでLPCVD
−WSixを100nm形成する。
(1) Polysilicon formation For example, a total flow rate of 500 SC is applied to a SiH 4 / He gas system.
Used in CM, 0.8 Torr, 620 ° C, 100 nm
It is formed with a thickness. (2) after treatment with limp Rede position 850 ° C. with POC1 3 in 60min, performs processing etching (for poly reduction, there is a possibility that the gate oxide film attack occurs at Hereafter hydrofluoric acid treatment) (3) p + Layer window lithography This can be formed with a rough pattern. (4) B + ion implantation High concentration ion implantation is performed. Therefore, the throughput is low. (5) Immediately before forming the silicide layer, a light etching process is performed, and then LPCVD is performed.
-WSix is formed to a thickness of 100 nm.

【0009】その後ゲートカットリソグラフィーによ
り、ファインパターンを形成する。これをマスクとし
て、続くゲートドライエッチングは、マイクロ波プラズ
マエッチングにより、選択比40、オーバーエッチング
50%で行う。
Thereafter, a fine pattern is formed by gate cut lithography. Using this as a mask, the subsequent gate dry etching is performed by microwave plasma etching with a selectivity of 40 and overetching of 50%.

【0010】またその他の例として、ゲート材を次の
(1)〜(5)の工程で形成する例も提案されている
(IEDM93,831−834,T.Eguchi,
et.al.,“New Dual Gate Dop
ing Process using In−situ
Boron Doped−Si for Deep
Sub−μm CMOS Device”参照)。
As another example, an example in which a gate material is formed in the following steps (1) to (5) has been proposed (IEDM93, 831-834, T. Eguchi,
et. al. , “New Dual Gate Dop”
ing Process using In-situ
Boron Doped-Si for Deep
Sub-μm CMOS Device ”).

【0011】 (1)ボロンドープトアモルファスシリコン形成 (2)CVD−SiO2 形成 (3)n+ 層窓明けリソグラフィー(ラフパターン形
成) (4)リンプレデポジション及び拡散 POCl3 を、マスク酸化膜をエッチング後、処理する
(ポリ化するためにこれ以後フッ酸処理ではゲート酸化
膜アタックが発生する可能性がある)。 (5)シリサイド層形成 直前にライトエッチング処理し、WSixを100nm
形成する。(なお工程数からは、前後処理や検査工程は
省いている。)
(1) Boron-doped amorphous silicon formation (2) CVD-SiO 2 formation (3) n + layer window opening lithography (rough pattern formation) (4) Phosphor pre-deposition and diffusion POCl 3 and mask oxide film After the etching, processing is performed (there may be a gate oxide film attack in the hydrofluoric acid processing thereafter for poly-forming). (5) Immediately before the formation of the silicide layer, a light etching process is performed to reduce WSix to 100 nm.
Form. (Note that pre- and post-processing and inspection processes are omitted from the number of processes.)

【0012】一方、最近の検討によると、ボロンドープ
シリコンで従来よりも高濃度でドーピングすることや、
活性化アニールを制限することで、増速拡散が逆に抑え
られ、よって実用の可能性がでてきた。しかし、n+
みの場合と比較するとやはり工程が長くなり、コストメ
リットが低かった。
[0012] On the other hand, according to recent studies, doping with boron-doped silicon at a higher concentration than before,
By limiting the activation anneal, the enhanced diffusion is conversely suppressed, and thus the possibility of practical use has emerged. However, as compared with the case of only n + , the process is still longer and the cost merit is low.

【0013】更に、高速化のためにゲート電極厚さを薄
くし低抵抗化する要望も強く、例えばポリシリコンを薄
くし、シリサイドを厚くしたり、シリサイドをチタンシ
リサイドに変えることで低抵抗化を達成する試みがなさ
れているが、ポリシリコンの耐フッ酸性が劣化し易くな
る。一方、従来の仕事関数からずれてもいい場合は、シ
リコンリッチシリサイドを一括形成しても剥がれば生じ
ないことがわかり、耐圧も問題ないことが知られてき
た。しかしこれだけでは、しきい値電圧の低電圧化が達
成できない。
Further, there is a strong demand for reducing the thickness of the gate electrode to reduce the resistance in order to increase the speed. For example, the resistance is reduced by reducing the thickness of polysilicon and increasing the thickness of silicide or changing the silicide to titanium silicide. Attempts have been made to achieve this, but the hydrofluoric acid resistance of polysilicon is likely to degrade. On the other hand, when it is acceptable to deviate from the conventional work function, it is known that even if silicon-rich silicide is formed at once, it does not occur if the silicon-rich silicide is peeled off. However, this alone cannot achieve a lower threshold voltage.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、信頼性の高いゲート構造が得られ、製造不良も低
減でき、しきい値電圧の低電圧化も可能であって、しか
もこれらを工程数少ないプロセスで達成可能である、N
MOSトランジスタとPMOSトランジスタとを有する
半導体装置製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, the present invention provides a highly reliable gate structure, can reduce manufacturing defects, and can lower the threshold voltage. Can be achieved by a process with a small number of processes.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor and a PMOS transistor.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本出願に係る各発明は、
以下の構成により上記目的を達成した。
Means for Solving the Problems Each invention according to the present application is:
The above object has been achieved by the following constitutions.

【0016】本出願の請求項1の発明は、基板上にNM
OSトランジスタとPMOSトランジスタとを有する半
導体装置の製造方法において、半導体基板上にゲート絶
縁膜とする絶縁膜を形成後、一方の導電型を有する不純
物含有材料層を形成し、続けてこの上層に他方の導電型
を有する不純物含有材料層を該一方の導電型の不純物よ
りも高濃度で形成し、NMOSトランジスタまたはPM
OSトランジスタのいずれか一方の形成領域について前
記上層の他方の導電型の不純物含有材料層を除去し、そ
の後活性化することにより一方のトランジスタにおいて
一方の導電型の不純物含有材料層をゲート電極材料
し、他方のトランジスタにおいて他方の不純物含有材料
層をゲート電極材料層とすることを特徴とするNMOS
トランジスタとPMOSトランジスタとを有する半導体
装置の製造方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
The invention according to claim 1 of the present application is characterized in that NM
In a method for manufacturing a semiconductor device having an OS transistor and a PMOS transistor, an insulating film serving as a gate insulating film is formed over a semiconductor substrate, and then an impurity-containing material layer having one conductivity type is formed. An impurity-containing material layer having a conductivity type of higher than that of the one conductivity type, and forming an NMOS transistor or PM
The other conductive type impurity-containing material layer of the upper layer is removed from any one of the formation regions of the OS transistor, and then activated, so that one conductive type impurity-containing material layer in one transistor becomes a gate electrode material layer. An NMOS transistor characterized in that the other impurity-containing material layer in the other transistor is used as a gate electrode material layer
A method for manufacturing a semiconductor device having a transistor and a PMOS transistor, which achieves the above object.

【0017】本出願の請求項2の発明は、前記上層の他
方の導電型の不純物含有材料層を除去した後、導電材料
を形成し、その後パターニングしてゲート電極を形成す
ることを特徴とする請求項1に記載のNMOSトランジ
スタとPMOSトランジスタとを有する半導体装置の製
造方法であって、これにより上記目的を達成するもので
ある。
The invention according to claim 2 of the present application is characterized in that after removing the other conductive type impurity-containing material layer of the upper layer, a conductive material is formed, and thereafter, a gate electrode is formed by patterning. A method of manufacturing a semiconductor device having an NMOS transistor and a PMOS transistor according to claim 1 , which achieves the above object.

【0018】本出願の請求項3の発明は、導電材料がシ
リサイドであることを特徴とする請求項2に記載のNM
OSトランジスタとPMOSトランジスタとを有する半
導体装置の製造方法であって、これにより上記目的を達
成するものである。
According to a third aspect of the present invention, in the NM according to the second aspect , the conductive material is silicide.
A method for manufacturing a semiconductor device having an OS transistor and a PMOS transistor, which achieves the above object.

【0019】本出願の請求項4の発明は、一方の導電型
を有する不純物含有材料層を形成した後、続けてエッチ
ングストップ用中間層を形成し、続けてこの上層に他方
の導電型を有する不純物含有材料層を形成する構成とし
たことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載
のNMOSトランジスタとPMOSトランジスタとを有
する半導体装置の製造方法であって、これにより上記目
的を達成するものである。
According to the invention of claim 4 of the present application, after forming an impurity-containing material layer having one conductivity type, an intermediate layer for etching stop is successively formed, and then the upper layer has the other conductivity type. 4. A method for manufacturing a semiconductor device having an NMOS transistor and a PMOS transistor according to claim 1, wherein the impurity-containing material layer is formed. Things.

【0020】本出願の請求項5の発明は、不純物含有材
料層が不純物含有のアモルファスシリコンであることを
特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のNMO
SトランジスタとPMOSトランジスタとを有する半導
体装置の製造方法であって、これにより上記目的を達成
するものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the NMO according to any one of the first to fourth aspects , the impurity-containing material layer is made of impurity-containing amorphous silicon.
A method of manufacturing a semiconductor device having an S transistor and a PMOS transistor, which achieves the above object.

【0021】本出願の請求項6の発明は、不純物含有材
料層が不純物含有のシリサイド層であることを特徴とす
請求項1ないし4のいずれかに記載のNMOSトラン
ジスタとPMOSトランジスタとを有する半導体装置の
製造方法であって、これにより上記目的を達成するもの
である。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device having the NMOS transistor and the PMOS transistor according to any one of the first to fourth aspects , the impurity-containing material layer is an impurity-containing silicide layer. A method of manufacturing a device, which achieves the above object.

【0022】本出願の請求項7の発明は、ゲート絶縁膜
形成後にボロンドープシリコンリッチタングステンシリ
サイドを形成し、続けて該ボロン濃度より高濃度のリン
ドープタングステンシリサイドを連続形成し、PMOS
トランジスタ形成領域を開けたマスクを用いて上層のリ
ンドープタングステンシリサイドを除去し、その後活性
化を行うことを特徴とする請求項6に記載のNMOSト
ランジスタとPMOSトランジスタとを有する半導体装
置の製造方法であって、これにより上記目的を達成する
ものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of forming a gate insulating film, forming a boron-doped silicon-rich tungsten silicide, and continuously forming a phosphorus-doped tungsten silicide having a higher concentration than the boron concentration.
7. The method for manufacturing a semiconductor device having an NMOS transistor and a PMOS transistor according to claim 6 , wherein the upper layer of phosphorus-doped tungsten silicide is removed by using a mask in which a transistor formation region is opened, and then activation is performed. Accordingly, the above object is achieved.

【0023】本出願の各発明は、上記構成によって、上
述した目的を達成するものである。
Each invention of the present application has
This achieves the stated purpose.

【0024】本発明は次の態様で好ましく実施すること
ができる。即ち、本発明は、ゲート電極を有する半導体
装置について、P+ とN+ ドーパントを積層した形態で
アモルファスシリコンを形成することで、デュアルゲー
ト電極の形成時間を短縮し、対フッ酸性を保持したまま
続いてシリサイドを形成できるようにした態様で、実施
することができる。
The present invention can be preferably carried out in the following modes. That is, the present invention shortens the formation time of the dual gate electrode by forming amorphous silicon in a form in which P + and N + dopants are stacked on a semiconductor device having a gate electrode, and maintains the acid resistance to hydrofluoric acid. Subsequently, it can be carried out in such a manner that a silicide can be formed.

【0025】また、ゲート酸化膜等のゲート絶縁膜形成
後にボロンドープアモルファスシリコンを数nmから4
00nmの厚さでボロン濃度5E19〜5E20ato
m/cm3 で形成し、続けてリンドープアモルファスシ
リコンを数nmから400nmの厚さでボロン濃度より
高濃度にした例えばリンを6E19〜E21atom/
cm3 として連続形成し、PMOSトランジスタ形成領
域を開けたマスクをリソグラフィーで形成し、シリコン
エッチング装置で上層のリンドープアモルファスシリコ
ンを数nmから400nmの厚さプラスオーバーエッチ
ングで取り除き、その後のプロセスで活性化アニールせ
ずにシリサイド(例えばWSix(xはおよそ2.4〜
2.8)をテトラゴラル結晶成長温度(450〜700
℃)でDCS(ジクロルシラン)と六フッ化タングステ
ン(WF6 )の熱分解で数nmから300nmの厚さ
に)形成し、デュアルゲート電極を一回の成膜で同時に
形成する態様で実施することができる。
After the formation of a gate insulating film such as a gate oxide film, boron-doped amorphous silicon is
Boron concentration 5E19 to 5E20ato with a thickness of 00 nm
m / cm 3 , and then phosphorus-doped amorphous silicon having a thickness of several nm to 400 nm and a concentration higher than the boron concentration.
cm 3 , a mask in which the PMOS transistor formation area is opened is formed by lithography, and the upper layer of phosphorus-doped amorphous silicon is removed by a silicon etching apparatus by a thickness of several nm to 400 nm plus over-etching, and activated in a subsequent process. Silicide (for example, WSix (x is about 2.4 to
2.8) is changed to a tetragonal crystal growth temperature (450 to 700).
° C) and thermal decomposition of DCS (dichlorosilane) and tungsten hexafluoride (WF 6 ) to a thickness of several nm to 300 nm), and the dual gate electrode is simultaneously formed in one film formation. Can be.

【0026】この場合、一括形成アモルファスシリコン
形成用のガス系は、従来より用いられているシランやポ
リシランにフォスフィンやリンのホロゲンボランボロン
のハロゲン化合物を用い、通常の熱分解やプラズマ励起
で行い、直接2層で形成することができる。あるいはノ
ンドープ層で挟んだり低酸素濃度SIPOS等で挟むこ
とで、エッチングストップ構造をとる態様で実施するこ
とができる。
In this case, the gas system for forming the batch-formed amorphous silicon is formed by a conventional thermal decomposition or plasma excitation using a hologen borane boron halide such as phosphine or phosphorus for the conventionally used silane or polysilane. , Can be directly formed in two layers. Alternatively, by sandwiching between non-doped layers or between a low oxygen concentration SIPOS and the like, an etching stop structure can be realized.

【0027】また、本発明は、ゲート酸化膜等のゲート
絶縁膜形成後に、ボロンドープシリコンリッチタングス
テンシリサイドを数nmから400nmの厚さで、ボロ
ン濃度5E19〜5E20atom/cm3 でWSix
(組成;x〜2.8)を形成し、続けてリンドープタン
グステンシリサイドを数nmから400の厚さでボロン
濃度より高濃度にリンを6E19〜E21atom/c
3 含有させたWSix(組成;xはおよそ2〜2.
8)で連続形成し、次いでPMOSトランジスタ形成領
域を開けたマスクをリソグラフィーで形成し、シリサイ
ドエッチング装置で上層のリンドープタングステンシリ
サイドを数nmから400nmの厚さプラスオーバーエ
ッチングで取り除き、その後のプロセスで活性化アニー
ル形成し、これによりデュアルゲート電極を一回の成膜
で同時に形成する態様で実施することができる。
Further, according to the present invention, after a gate insulating film such as a gate oxide film is formed, a boron-doped silicon-rich tungsten silicide is formed to a thickness of several nm to 400 nm at a boron concentration of 5E19 to 5E20 atoms / cm 3 at WSix.
(Composition; x to 2.8) is formed, and then phosphorus-doped tungsten silicide is doped with a thickness of several nm to 400 to a concentration higher than the boron concentration by 6E19 to E21 atom / c.
WSix containing m 3 (composition; x is approximately 2-2.
8) Then, a mask in which the PMOS transistor formation region is opened is formed by lithography, and the upper phosphorus-doped tungsten silicide is removed by a silicide etching apparatus by a thickness of several nm to 400 nm plus over-etching. Activation annealing can be performed, whereby the dual gate electrode can be formed simultaneously by one film formation.

【0028】この場合、シリコンリッチCVD−WSi
x形成は、例えばWSix(xはおよそ2.4〜2.
8)をテトラゴラル結晶成長温度(450℃〜700
℃)でDCS(ジクロルシラン)と六フッ化タングステ
ン(WF6 )にドーパントのボロンやフォスフィン等を
添加し熱分解させ、常圧から真空で加熱(450℃〜7
00℃)し、残留フッ素の引抜き反応を形成シーケンス
途中で行い、数レイヤーずつフッ素の脱ガスを同一チェ
ンバーで(あるいはマルチチェンバーで)行うように実
施してもよい。
In this case, silicon-rich CVD-WSi
The x formation is performed, for example, by using WSix (x is about 2.4 to 2.x).
8) at the tetragonal crystal growth temperature (450 ° C. to 700
), DCS (dichlorosilane) and tungsten hexafluoride (WF 6 ) are added with boron or phosphine as a dopant and thermally decomposed, and heated from normal pressure to vacuum (450 ° C to 7 ° C).
(00 ° C.), the residual fluorine extraction reaction is performed in the middle of the formation sequence, and fluorine degassing is performed for several layers in the same chamber (or in a multi-chamber).

【0029】なおシリコンリッチシリサイドは、TiS
ix,NiSix,PtSixでも好適である。また、
形成方法はスパッタ法でも、ECRCVD法でも、高密
度プラズマ源(ヘリコンプラズマ等)の使用でもよい。
The silicon-rich silicide is TiS
ix, NiSix and PtSix are also suitable. Also,
The formation method may be a sputtering method, an ECRCVD method, or the use of a high-density plasma source (such as helicon plasma).

【0030】[0030]

【作用】本発明により製造されたNMOSトランジスタ
とPMOSトランジスタとを有する半導体装置は、一方
のトランジスタのゲート電極の不純物含有材料層は他方
のトランジスタのトランジスタのゲート電極の不純物含
有材料層よりも薄い膜厚で形成されたものであるので、
ゲート電極の薄膜化による低抵抗化を実現できる。
The NMOS transistor manufactured according to the present invention
And a PMOS transistor, the impurity-containing material layer of the gate electrode of one transistor is formed to have a smaller thickness than the impurity-containing material layer of the gate electrode of the other transistor.
Low resistance can be realized by thinning the gate electrode.

【0031】本発明のNMOSトランジスタとPMOS
トランジスタとを有する半導体装置の製造方法は、それ
らのゲート電極の形成について、一方の導電型を有する
不純物含有材料層を形成し、続けてこの上層に他方の導
電型を有する不純物含有材料層を該一方の導電型の不純
物よりも高濃度で形成し、NMOSトランジスタまたは
PMOSトランジスタのいずれか一方の形成領域につい
て前記上層の他方の導電型の不純物含有材料層を除去し
て、双方のゲート電極を形成するので、各ゲート電極形
成用の不純物含有材料層の成膜は、連続した工程で行っ
て、特に一方について上層を除去する構成にしたので、
面倒な成膜工程を1度だけにすることができ、よって工
程を簡便にすることができる。
The NMOS transistor and PMOS of the present invention
The method for manufacturing a semiconductor device having a transistor includes forming an impurity-containing material layer having one conductivity type for forming the gate electrodes, and then forming an impurity-containing material layer having the other conductivity type on the upper layer. The gate electrode is formed at a higher concentration than the impurity of one conductivity type, and the other conductive type impurity-containing material layer of the upper layer is removed from the formation region of either the NMOS transistor or the PMOS transistor to form both gate electrodes. Therefore, the film formation of the impurity-containing material layer for forming each gate electrode was performed in a continuous process, and in particular, one of the upper layers was removed, so that
The troublesome film forming process can be performed only once, and thus the process can be simplified.

【0032】かつ、上記一方のトランジスタのゲート電
極の薄膜化の効果についても、この製造工程により、耐
エッチング性の問題なくこの構造を得ることが可能とな
る。
In addition, with regard to the effect of thinning the gate electrode of the one transistor, this structure makes it possible to obtain this structure without a problem of etching resistance.

【0033】[0033]

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
に示す実施例により限定を受けるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, needless to say, the present invention is not limited by the following embodiments.

【0034】実施例1 この実施例は、本発明を、超LSIMOSデバイスの形
成に適用したものである。図1に本実施例の半導体装置
を示し、図2ないし図9に本実施例の工程を順に示す。
Embodiment 1 In this embodiment, the present invention is applied to the formation of an VLSI MOS device. FIG. 1 shows a semiconductor device of this embodiment, and FIGS. 2 to 9 show steps of this embodiment in order.

【0035】はじめに本実施例の半導体装置の構造につ
いて説明する。本実施例は、図1に示すように、半導体
基板1(ここではSi基板)上に、NMOSトランジス
タIとPMOSトランジスタIIとを有する半導体装置
において、一方のトランジスタ(ここではPMOSトラ
ンジスタII)のゲート電極の不純物含有材料層4bは
他方のトランジスタ(ここではNMOSトランジスタ
I)のゲート電極の不純物含有材料層4aよりも薄い膜
厚で形成され、該薄い膜厚の不純物含有材料層4bは、
一方の導電型の不純物が導入された材料層の上層に他方
の導電型の不純物が導入された材料層を積層した構造の
該上層の材料層を除去して形成されたものであり、かつ
他方のトランジスタのゲート電極の不純物含有材料層4
aは、一方の導電型の不純物が導入された材料層の上層
に他方の導電型の不純物が該一方の導電型の不純物より
も高濃度で導入された材料層を積層した構造を活性化す
ることによって形成されたものである。なお図1中、符
号81はN型拡散層、82はP型拡散層、9はLDD形
成用サイドウォールスペーサである。
First, the structure of the semiconductor device of this embodiment will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 1, in a semiconductor device having an NMOS transistor I and a PMOS transistor II on a semiconductor substrate 1 (here, an Si substrate), the gate of one transistor (here, a PMOS transistor II) is provided. The impurity-containing material layer 4b of the electrode is formed to be thinner than the impurity-containing material layer 4a of the gate electrode of the other transistor (here, the NMOS transistor I).
A structure in which a material layer in which an impurity of the other conductivity type is stacked on a material layer in which an impurity of one conductivity type is stacked is formed by removing the upper material layer; and Impurity-Containing Material Layer 4 of Gate Electrode of Transistor
a activates a structure in which a material layer in which the impurity of the other conductivity type is introduced at a higher concentration than that of the impurity of the one conductivity type is stacked on a layer above the material layer into which the impurity of one conductivity type is introduced. It was formed by the above. In FIG. 1, reference numeral 81 denotes an N-type diffusion layer, reference numeral 82 denotes a P-type diffusion layer, and reference numeral 9 denotes an LDD formation side wall spacer.

【0036】次に、図2ないし図9及び図1を参照し
て、本実施例の半導体装置の製造方法について説明す
る。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0037】本実施例においては、半導体基板1上にゲ
ート絶縁膜3とする絶縁膜を形成し(図2、図3)、そ
の後一方の導電型を有する不純物含有材料層41を形成
し、続けてこの上層に他方の導電型を有する不純物含有
材料層42を該一方の導電型の不純物よりも高濃度で形
成し(図4)、NMOSトランジスタまたはPMOSト
ランジスタのいずれか一方(ここではPMOSトランジ
スタ)の形成領域について前記上層の他方の導電型の不
純物含有材料層42を除去し(図5、図6)、その後活
性化することにより図1に示したような一方のトランジ
スタ(ここではNMOSトランジスタ)において一方の
導電型の不純物含有材料層4aをゲート電極材料とし、
他方のトランジスタ(ここではPMOSトランジスタ)
において他方の不純物含有材料層42をゲート電極材料
層4bとした。
In this embodiment, an insulating film serving as the gate insulating film 3 is formed on the semiconductor substrate 1 (FIGS. 2 and 3), and then an impurity-containing material layer 41 having one conductivity type is formed. An impurity-containing material layer 42 having the other conductivity type is formed on the lever at a higher concentration than that of the one conductivity type (FIG. 4), and one of an NMOS transistor and a PMOS transistor (here, a PMOS transistor) is formed. In the formation region, the other conductive type impurity-containing material layer 42 of the upper layer is removed (FIGS. 5 and 6), and then activated to activate one of the transistors as shown in FIG. 1 (here, an NMOS transistor). In the above, one conductive type impurity-containing material layer 4a is used as a gate electrode material,
The other transistor (here, a PMOS transistor)
In the above, the other impurity-containing material layer 42 was used as the gate electrode material layer 4b.

【0038】本実施例では更に、上層の他方の導電型の
不純物含有材料層42の除去の工程を行った後、導電材
料6(ここではシリサイド)を形成し(図7)、その後
パターニングして(図8、図9)ゲート電極を形成する
ようにした。
In this embodiment, after the step of removing the other conductive type impurity-containing material layer 42 of the upper layer is further performed, a conductive material 6 (here, silicide) is formed (FIG. 7), and then patterned. (FIGS. 8 and 9) A gate electrode is formed.

【0039】また、本実施例における不純物含有材料層
は、不純物含有のアモルファスシリコン層とした。
In this embodiment, the impurity-containing material layer is an impurity-containing amorphous silicon layer.

【0040】本実施例では、ゲート絶縁膜3形成後にボ
ロンドープアモルファスシリコンを形成して材料層41
とし、続けて該ボロン濃度より高濃度のリンドープアモ
ルファスシリコンを連続形成して材料層42とした。そ
の後、PMOSトランジスタ形成領域を開けたマスク
(図5)を用いて上層のリンドープアモルファスシリコ
ンを除去し(図6)、その後活性化アニールすることな
くシリサイドを形成する(図7)ものとした。
In this embodiment, after the gate insulating film 3 is formed, boron-doped amorphous silicon is formed to form the material layer 41.
Subsequently, a phosphorus-doped amorphous silicon having a higher concentration than the boron concentration was continuously formed to form a material layer 42. Thereafter, the upper layer of phosphorus-doped amorphous silicon was removed using a mask (FIG. 5) in which a PMOS transistor formation region was opened (FIG. 6), and thereafter silicide was formed without activation annealing (FIG. 7).

【0041】本実施例では、ゲート電極を有する半導体
装置について、p+ とN+ ドーバントを積層でアモルフ
ァスシリコンに形成することで、デュアルゲート電極の
形成時間を短縮するようにし、かつ対フッ酸性を保持し
たまま、続いてシリサイドを形成できるようにしたもの
である。
In the present embodiment, for a semiconductor device having a gate electrode, p + and N + dopants are formed on amorphous silicon in a laminated manner so as to shorten the formation time of the dual gate electrode and reduce the acidity against hydrofluoric acid. This allows the silicide to be subsequently formed while holding.

【0042】以下本実施例の工程の詳細について、更に
具体的に説明する。まず半導体基板1であるSi基板
に、素子分離領域2を、例えば改良LOCOS(ポリシ
リコンバッファーを敷いて、SiNマスクで選択酸化を
行う手法)で形成し、引き続き、P,N各トランジスタ
形成領域にそれぞれのP,Nウェル1a,1bを、フォ
トレジストマスクパターン及びイオン注入で形成し、素
子分離を完成させて、図2の構造とする。
Hereinafter, the details of the steps of this embodiment will be described more specifically. First, an element isolation region 2 is formed on a Si substrate which is a semiconductor substrate 1 by, for example, an improved LOCOS (a technique of laying a polysilicon buffer and performing selective oxidation using a SiN mask). Each of the P and N wells 1a and 1b is formed by a photoresist mask pattern and ion implantation to complete element isolation, thereby obtaining the structure shown in FIG.

【0043】次に、ゲート酸化を、パイロジェニック酸
化により、850℃で、10nm膜厚となるように行
う。この酸化膜が、ゲート絶縁膜3となる(図3)。
Next, gate oxidation is performed by pyrogenic oxidation at 850 ° C. to a thickness of 10 nm. This oxide film becomes the gate insulating film 3 (FIG. 3).

【0044】次に、ゲート絶縁膜3(ゲート酸化膜)形
成後に、本実施例ではボロンドープアモルファスシリコ
ンを数nmから400nmの厚さでボロン濃度E19〜
E21atom/cmで連続形成し、これを一方の不
純物含有材料層41とし、続けてリンドープアモルファ
スシリコンを同様な厚さで、かつ、不純物含有材料層4
1の不純物濃度より高濃度の不純物濃度となるように形
成して、これを他方の不純物含有材料層42として、図
4の構造を得る。
Next, after the gate insulating film 3 (gate oxide film) is formed, in this embodiment, boron-doped amorphous silicon is deposited to a thickness of several nm to 400 nm and a boron concentration of E19 to 400 nm.
Continuous formed by E21atom / cm 2, one not so
A pure substance containing material layer 41 is formed, followed by a phosphorus-doped amorphous layer.
Silicon having the same thickness and an impurity-containing material layer 4
1 so that the impurity concentration is higher than the impurity concentration
Form and, which as the other of the impurity-containing material layer 42, FIG.
Get the structure of 4.

【0045】次に、図5に示すように、レジストマスク
5をリソグラフィーで形成する。
Next, as shown in FIG. 5, a resist mask 5 is formed by lithography.

【0046】次にシリコンエッチング装置で上層のリン
ドープアモルファスシリコン(材料層42)を数nmか
ら400nmの厚さプラスオーバーエッチング(10%
以下)で取り除き、図6の構造とする。
Next, the upper phosphorus-doped amorphous silicon (material layer 42) is over-etched to a thickness of several nm to 400 nm by a silicon etching apparatus (over 10%).
Below) to obtain the structure of FIG.

【0047】その後のプロセスで活性化アニールせずに
導電材料6としてシリサイド(ここではWSix(xは
およそ2.4〜2.8)をテトラゴラル結晶成長温度
(450〜700℃)でDCS(ジクロルシラン)と六
フッ化タングステン(WF6 )の熱分解で数nmから3
00nmの厚さに形成し、図7の構造を得る。よってこ
こでは、デュアルゲート電極の成膜工程については、一
回の成膜で同時に形成できる。
In a subsequent process, silicide (here, WSix (x is approximately 2.4 to 2.8)) is used as the conductive material 6 at a tetragoral crystal growth temperature (450 to 700 ° C.) without conducting activation annealing in DCS (dichlorosilane). From several nm by thermal decomposition of tungsten hexafluoride (WF 6 )
It is formed to a thickness of 00 nm to obtain the structure of FIG. Therefore, here, in the step of forming the dual gate electrode, the dual gate electrode can be formed simultaneously by one film formation.

【0048】本実施例において、一括形成するアモルフ
ァスシリコンの成膜用ガス系は、従来より用いられてい
るシランやポリシランに、フォスフィンやリンのハロゲ
ンジボランボロン等のハロゲン化物を用いることがで
き、これを通常の熱分解やプラズマ励起で行い、かつ本
実施例では直接2層(不純物含有材料層41,42)で
形成した。あるいは、ノンドープ層で挟んだり低酸素濃
度SIPOS等で挟むことで、エッチングストップ構造
をとるようにすることもできる。
In this embodiment, as the gas system for forming the amorphous silicon film to be formed at once, a silane or polysilane which has been conventionally used can be a halide such as halogen diborane boron such as phosphine or phosphorus. Was performed by ordinary thermal decomposition or plasma excitation, and in this embodiment, two layers (impurity-containing material layers 41 and 42) were directly formed. Alternatively, by sandwiching between non-doped layers or between low oxygen concentration SIPOS or the like, an etching stop structure can be obtained.

【0049】本実施例では、成膜に、次のガス系を用い
た。 ガス系 P−DAS;SiH4 /PH3 /He=トータル500
sccm390/10/100sccm B−DAS;SiH4 /B2 6 /He=トータル50
0sccm390/10/100sccm
In this embodiment, the following gas system was used for film formation. Gas P-DAS; SiH 4 / PH 3 / He = 500 in total
sccm 390/10/100 sccm B-DAS; SiH 4 / B 2 H 6 / He = 50 in total
0sccm390 / 10 / 100sccm

【0050】なお、SiH4 の代わりにSi2 6 ,S
3 8 ・・・等のポリシラン等や有機シラン等を用い
るのでもよい。
Note that instead of SiH 4 , Si 2 H 6 , S
Polysilane such as i 3 H 8 ... or organic silane may be used.

【0051】また、PH3 の代わりにPCl3 ,PBr
3 等のりんを含んだハロゲン系ガスでもよい。
[0051] In addition, PCl 3 in place of PH 3, PBr
A halogen-based gas containing phosphorus such as 3 may be used.

【0052】更に、B2 6 の代わりにボロンを含んだ
BCl3 ,BBr3 等のハロゲン系ガスでもいい。
Further, a halogen-based gas such as BCl 3 or BBr 3 containing boron may be used instead of B 2 H 6 .

【0053】その他の形成条件は下記のとおりとした。 形成温度 570℃〜300℃ 形成圧力 0.1〜100Torr 励起種 熱のみでよい。あるいは、プラズマ、マイク
ロ波プラズマ、ヘリコン波プラズマ等を併用できる。連
続成膜構成 枚葉の同一チャンバーでもプロセス安定性
や量産性を上げるためにマルチチャンバーを用いるので
もよい。ここでは同一チャンバーで行った。
The other forming conditions were as follows. Forming temperature 570 ° C. to 300 ° C. Forming pressure 0.1 to 100 Torr Excited species Only heat is required. Alternatively, plasma, microwave plasma, helicon wave plasma or the like can be used in combination. Continuous film formation configuration A multi-chamber may be used even in a single wafer in the same chamber in order to improve process stability and mass productivity. Here, they were performed in the same chamber.

【0054】なお、p−aSi/n−aSiを反対に形
成してもいい。ただしこのときはマスクを反転させ、濃
度に関しても上層が高濃度になるように反転させる。
It should be noted that p-aSi / n-aSi may be formed in the opposite manner. However, at this time, the mask is inverted so that the upper layer has a higher density.

【0055】本実施例では更に具体的には、積層ドープ
トアモルファスシリコン(材料層41,42)の形成
は、 ガス系:SiH4 /PH3 トータル流量500sccm 圧力:2Torr 温度:550℃ 成膜構成:p−aSi/n−aSiを連続形成 の条件で行った。
In this embodiment, more specifically, the formation of the laminated doped amorphous silicon (material layers 41 and 42) is performed by using a gas system: SiH 4 / PH 3 total flow rate 500 sccm pressure: 2 Torr temperature: 550 ° C. : P-aSi / n-aSi was continuously formed.

【0056】本実施例において、p+ 層窓明けリソグラ
フィーについては、ラフパターン形成でよい(図5)。
In this embodiment, the p + layer window opening lithography may be a rough pattern formation (FIG. 5).

【0057】p+ 窓明けエッチバックは、プラズマ条件
30nmジャストエッチングで行った。
The p + window opening etch back was performed by just etching with a plasma condition of 30 nm.

【0058】シリサイド層形成は、直前ライトエッチン
グ処理し、LPCVDで、WSixを100nm形成し
た。
For the formation of the silicide layer, light etching was performed immediately before, and WSix was formed to a thickness of 100 nm by LPCVD.

【0059】ゲートドライエッチングは、マイクロ波プ
ラズマエッチングで、選択比40、オーバーエッチング
50%の条件で行った。
The gate dry etching was performed by microwave plasma etching with a selectivity of 40 and overetching of 50%.

【0060】本実施例によれば、互いに導電型の電極材
料層をゲート材料とする半導体装置において、2種類の
ドーパントを必要とするゲート電極につき、連続して膜
を成膜し、その後に不要部分のドーパントのみエッチバ
ックを行い通常の工程に戻し、アモルファスシリコンの
まま次の工程に進められるので、前処理等でフッ酸のゲ
ート酸化膜アタックがなく、信頼性の高いゲート酸化膜
を得、さらにパターン形成後の低抵抗化アニール工程に
おいて、剥がれ防止効果もあわせてもたらされ、製造不
良を低減できる。よって、設計どおりの製造ができ、高
い製造歩留りが得られる。
According to the present embodiment, in a semiconductor device in which mutually conductive electrode material layers are used as gate materials, films are continuously formed for gate electrodes requiring two kinds of dopants, and thereafter, unnecessary films are formed. Only the part of the dopant is etched back and the process is returned to the normal process, and the process proceeds to the next process as amorphous silicon.Therefore, there is no attack of the hydrofluoric acid gate oxide film by pretreatment etc. Further, in the annealing step for lowering the resistance after the formation of the pattern, the effect of preventing peeling is also brought about, so that manufacturing defects can be reduced. Therefore, it is possible to manufacture as designed and to obtain a high manufacturing yield.

【0061】更に本実施例によれば、従来のデュアルゲ
ート作成工程よりも、1から2工程削減できる。
Further, according to the present embodiment, one to two steps can be reduced as compared with the conventional dual gate forming step.

【0062】また本実施例によれば、NMOSトランジ
スタとPMOSトランジスタとからなる相補的な素子に
ついて、このNMOSトランジスタのゲート材の厚さを
PMOSトランジスタのそれと異ならせ、特にNMOS
トランジスタのゲート材料をPMOSトランジスタのそ
れよりも厚くし、厚くした分のn+ 濃度が高いようにし
たため、アニールすることで相互拡散しコンペンセイト
し、一方のトランジスタのしきい値電圧に影響を及ぼす
ことなく、他方のトランジスタのしきい値電圧を調節す
ることができる。
Further, according to the present embodiment, the thickness of the gate material of the NMOS transistor is made different from that of the PMOS transistor for the complementary element composed of the NMOS transistor and the PMOS transistor.
Because the gate material of the transistor is made thicker than that of the PMOS transistor and the n + concentration is increased by the increased thickness, mutual diffusion and compensation are achieved by annealing, and the threshold voltage of one transistor is affected. Instead, the threshold voltage of the other transistor can be adjusted.

【0063】実施例2 本実施例では、実施例1を一部変更し、不純物含有材料
層41,42の両層の間に中間層を形成した。即ちここ
では酸化膜界面へのドーパントの偏析を防止するため、
ノンドープa−Si/p−aSi/ノンドープa−Si
とした。
Example 2 In this example, an intermediate layer was formed between the impurity-containing material layers 41 and 42 by partially modifying Example 1. That is, here, to prevent segregation of the dopant at the oxide film interface,
Non-doped a-Si / p-aSi / non-doped a-Si
And

【0064】あるいは、異なるドーパント界面でエッチ
ングストップのインジケーターとして、ノンドープa−
Si/p−aSi/ノンドープa−Si/n−aSiノ
ンドープa−Siとしもよい。
Alternatively, non-doped a-
It may be Si / p-aSi / non-doped a-Si / n-aSi non-doped a-Si.

【0065】更に酸素や窒素を相互拡散を防止しない程
度に酸素や窒素をドープした層をはさむノンドープa−
Si/p−aSi/酸素ドープa−Si/n−aSiノ
ンドープa−Siとすることができる。
Further, a non-doped a-layer sandwiching a layer doped with oxygen or nitrogen to such an extent that interdiffusion of oxygen or nitrogen is not prevented.
It can be Si / p-aSi / oxygen-doped a-Si / n-aSi non-doped a-Si.

【0066】本実施例では、中間層を形成したことによ
りエッチングストップ作用、その他の効果が得られ、例
えば上層の材料層41のみのエッチング除去を良好に達
成できる。
In the present embodiment, the formation of the intermediate layer provides an etching stop effect and other effects, and for example, the removal of only the upper material layer 41 by etching can be favorably achieved.

【0067】実施例3 この実施例は、ゲート絶縁膜3(ゲート酸化膜)形成後
に、本実施例ではボロンドープシリコンリッチタングス
テンシリサイドを数nmから400nmの厚さで、ボロ
ン濃度E19〜E21atom/cm2 でWSix(組
成:x〜2.8)を形成し、続けてリンドープタングス
テンシリサイドを数nmから400nmの厚さで該ボロ
ン濃度より高濃度のリンをE19〜E21atom/c
2 含み、WSix(組成;xはおよそ2〜2.8)で
ある構成で連続形成し、PMOSトランジスタ形成領域
を開けたマスクをリソグラフィーで形成し、シリサイド
エッチング装置で上層のリンドープタングステンシリサ
イドを数nm〜400nmの厚さプラスオーバーエッチ
ングで取り除き、その後のプロセスで活性化アニールを
行い、この工程によりデュアルゲート電極を一回の成膜
で同時に形成するようにしたものである。
Embodiment 3 In this embodiment, after the gate insulating film 3 (gate oxide film) is formed, in this embodiment, boron-doped silicon-rich tungsten silicide is formed with a thickness of several nm to 400 nm and a boron concentration of E19 to E21 atom / cm. Then , WSix (composition: x to 2.8) is formed in step 2, and then phosphorus-doped tungsten silicide is deposited at a thickness of several nm to 400 nm to a concentration of phosphorus higher than the boron concentration by E19 to E21 atom / c.
m 2 comprises, WSix (composition; x is about 2 to 2.8) continuously formed in the configuration it is, formed by lithography mask opened the PMOS transistor forming region, a phosphorus-doped tungsten silicide layer of a silicide etching apparatus The thickness is removed by several nm to 400 nm plus over-etching, activation annealing is performed in a subsequent process, and in this step, a dual gate electrode is formed simultaneously by one film formation.

【0068】更に具体的には、この実施例でのゲート材
料の成膜は、次のように行った。
More specifically, the film formation of the gate material in this embodiment was performed as follows.

【0069】ガス系 In Situ P−Doped WSix;WF6
SiH4 /PH3 /He=トータル1000sccm
10/880/10/100sccm In Situ B−Doped WSix;WF6
SiH4 /B2 6 /He=トータル1000sccm
10/880/10/100sccm
Gas system In Situ P-Doped WSix; WF 6 /
SiH 4 / PH 3 / He = 1000 sccm total
10/880/10 / 100sccm In Situ B-Doped WSix; WF 6 /
SiH 4 / B 2 H 6 / He = total 1000 sccm
10/1080/10/100 sccm

【0070】なお、WF6 の代わりにWCl6 を用いる
のでもよい。
Note that WCl 6 may be used instead of WF 6 .

【0071】また、SiH4 の代わりにSiH2 Cl等
のハロゲン系シランやSi2 6 ,Si3 8 ・・・等
のポリシラン等や有機シランを用いるのでもよい。
Instead of SiH 4 , halogen-based silane such as SiH 2 Cl, polysilane such as Si 2 H 6 , Si 3 H 8 ... Or organic silane may be used.

【0072】また、PH3 の代わりにPCl3 ,PBr
3 等のりんを含んだハロゲン系を用いるのでもよい。
[0072] In addition, PCl 3 in place of PH 3, PBr
A halogen containing phosphorus such as 3 may be used.

【0073】更に、B2 6 の代わりにボロンを含んだ
ハロゲン系でもいい。
Further, a halogen containing boron instead of B 2 H 6 may be used.

【0074】他の成膜条件は、以下のようにした。 形成温度 800℃〜250℃ 形成圧力 0.1〜100Torr 励起種 熱のみでもよく、あるいは、プラズマ、マイ
クロ波プラズマ、ヘリコン波プラズマ等を併用すること
ができる。 連続成膜構成 同一チャンバーでもマルチチャンバーで
もよい。ここではマルチチャンバーを用いて、自動搬送
して行った。
The other film forming conditions were as follows. Forming temperature 800 ° C. to 250 ° C. Forming pressure 0.1 to 100 Torr Excited species Only heat may be used, or plasma, microwave plasma, helicon wave plasma or the like may be used in combination. Continuous film formation configuration The same chamber or a multi-chamber may be used. Here, automatic transfer was performed using a multi-chamber.

【0075】p−aWSix/n−aWSixは、反対
に形成してもよい。但しこのときマスクを反転させる。
The p-aWSix / n-aWSix may be formed in the opposite manner. However, at this time, the mask is inverted.

【0076】実施例2におけると同様に、酸化膜界面へ
のドーパンドの偏析を防止するため、ノンドープa−S
i/p−aWSix/n−aWSixノンドープa−S
iの層構造としてもよい。
As in the second embodiment, non-doped a-S
i / p-aWSix / n-aWSix non-doped aS
The layer structure may be i.

【0077】また、異なるドーパント界面でエッチング
ストップインジケーターとしてノンドープa−Si/p
−aWSix/ノンドープa−Si/n−aWSixノ
ンドープa−Siの構造にすることができる。
Further, non-doped a-Si / p is used as an etching stop indicator at the interface between different dopants.
The structure can be a-aWSix / non-doped a-Si / n-aWSix non-doped a-Si.

【0078】本実施例において、シリコンリッチCVD
−WSix形成は、例えばWSix(xはおよそ2.4
〜2.8)をテトラゴラル結晶成長温度(450℃〜7
00℃)でDCS(ジクロルシラン)と六フッ化タング
ステン(WF6 )にドーパントのボロンやフォスフィン
等を添加し熱分解させ、常圧から真空で加熱(450℃
〜700℃)し、残留フッ素の引抜き反応を形成シーケ
ンス途中で行い、数レイヤーずつフッ素の脱ガスを同一
チェンバーで(あるいはマルチチェンバーで)行うよう
に実施してもよい。
In this embodiment, silicon-rich CVD
-WSix formation is performed by, for example, WSix (x is approximately 2.4
To 2.8) at the tetragonal crystal growth temperature (450 ° C. to 7
(00 ° C.), DCS (dichlorosilane) and tungsten hexafluoride (WF 6 ) are doped with boron and phosphine as dopants and thermally decomposed, and heated from normal pressure to vacuum (450 ° C.).
(To 700 ° C.), and a drawing reaction of residual fluorine may be performed in the middle of the formation sequence, and fluorine may be degassed by several layers in the same chamber (or in a multi-chamber).

【0079】なおシリコンリッチシリサイドは、TiS
ix,NiSix,PtSixでも好適である。また、
形成方法はスパッタ法でも、ECRCVD法でも、高密
度プラズマ源(ヘリコンプラズマ等)の使用でもよい。
The silicon-rich silicide is TiS
ix, NiSix and PtSix are also suitable. Also,
The formation method may be a sputtering method, an ECRCVD method, or the use of a high-density plasma source (such as helicon plasma).

【0080】この実施例では、実施例1と同様の効果を
奏する他、特に、シリコンリッチシリサイドを用いたこ
とにより、シングルゲートと同じ工程数で処理が可能
で、コストメリットが高い。
In this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and in particular, since silicon-rich silicide is used, processing can be performed in the same number of steps as a single gate, and the cost merit is high.

【0081】[0081]

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、信頼性の
高いゲート構造が得られ、製造不良も低減でき、しきい
値電圧の低電圧化も可能であって、しかもこれらを工程
数少ないプロセスで達成可能である、NMOSトランジ
スタとPMOSトランジスタとを有する半導体装置の製
造方法を提供することができた。
As described above, according to the present invention , the reliability is improved.
High gate structure can be obtained, manufacturing defects can be reduced, and
Value voltage can be reduced, and these
NMOS transistor achievable with few processes
Of a semiconductor device having a transistor and a PMOS transistor
The manufacturing method can be provided.

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

【図1】実施例1の半導体装置の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】実施例1の半導体装置の製造工程を順に断面図
で示すものである(1)。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the steps of manufacturing the semiconductor device of Example 1 in order (1).

【図3】実施例1の半導体装置の製造工程を順に断面図
で示すものである(2)。
FIG. 3 is a sectional view sequentially showing the manufacturing process of the semiconductor device of Example 1 (2).

【図4】実施例1の半導体装置の製造工程を順に断面図
で示すものである(3)。
FIG. 4 is a sectional view sequentially showing the manufacturing process of the semiconductor device of Example 1 (3).

【図5】実施例1の半導体装置の製造工程を順に断面図
で示すものである(4)。
FIG. 5 is a sectional view showing a step of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in order (4).

【図6】実施例1の半導体装置の製造工程を順に断面図
で示すものである(5)。
FIG. 6 is a sectional view showing a step of manufacturing the semiconductor device of Example 1 in order (5).

【図7】実施例1の半導体装置の製造工程を順に断面図
で示すものである(6)。
FIG. 7 is a cross-sectional view sequentially illustrating the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment (6).

【図8】実施例1の半導体装置の製造工程を順に断面図
で示すものである(7)。
FIG. 8 is a sectional view sequentially showing the manufacturing process of the semiconductor device of Example 1 (7).

【図9】実施例1の半導体装置の製造工程を順に断面図
で示すものである(8)。
FIG. 9 is a sectional view sequentially showing the manufacturing process of the semiconductor device of Example 1 (8).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板(Si基板) 2 素子分離領域(LOCOS) 3 ゲート絶縁膜(ゲート酸化膜) 41 一方の不純物含有材料層 4a 一方の不純物含有ゲート材 42 他方の不純物含有材料層 4b 他方の不純物含有ゲート材 5,7 レジストマスク 6 導電材料(シリサイド) Reference Signs List 1 semiconductor substrate (Si substrate) 2 element isolation region (LOCOS) 3 gate insulating film (gate oxide film) 41 one impurity-containing material layer 4a one impurity-containing gate material 42 the other impurity-containing material layer 4b the other impurity-containing gate Material 5,7 Resist mask 6 Conductive material (silicide)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/092 H01L 21/8238 H01L 21/28 H01L 29/78 H01L 21/336 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/092 H01L 21/8238 H01L 21/28 H01L 29/78 H01L 21/336

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上にNMOSトランジスタとPMOS
トランジスタとを有する半導体装置の製造方法におい
て、 半導体基板上にゲート絶縁膜とする絶縁膜を形成後、 一方の導電型を有する不純物含有材料層を形成し、続け
てこの上層に他方の導電型を有する不純物含有材料層を
該一方の導電型の不純物よりも高濃度で形成し、 NMOSトランジスタまたはPMOSトランジスタのい
ずれか一方の形成領域について前記上層の他方の導電型
の不純物含有材料層を除去し、 その後活性化することにより一方のトランジスタにおい
て一方の導電型の不純物含有材料層をゲート電極材料
とし、他方のトランジスタにおいて他方の不純物含有材
料層をゲート電極材料層とすることを特徴とするNMO
SトランジスタとPMOSトランジスタとを有する半導
体装置の製造方法。
An NMOS transistor and a PMOS are provided on a substrate.
In a method for manufacturing a semiconductor device having a transistor, an insulating film serving as a gate insulating film is formed over a semiconductor substrate, an impurity-containing material layer having one conductivity type is formed, and then the other conductivity type is formed on this upper layer. Forming an impurity-containing material layer having a higher concentration than the one conductivity-type impurity, and removing the other conductive-type impurity-containing material layer of the upper layer in one of the formation regions of the NMOS transistor and the PMOS transistor; Then, by activation, one impurity-containing material layer of one conductivity type is used as a gate electrode material layer in one transistor, and the other impurity-containing material layer is used as a gate electrode material layer in the other transistor. NMO
A method for manufacturing a semiconductor device having an S transistor and a PMOS transistor.
【請求項2】前記上層の他方の導電型の不純物含有材料
層を除去した後、導電材料を形成し、その後パターニン
グしてゲート電極を形成することを特徴とする請求項1
に記載のNMOSトランジスタとPMOSトランジスタ
とを有する半導体装置の製造方法。
2. After removing the impurity-containing material layer of the other conductivity type of the upper layer, a conductive material, according to claim 1 and thereafter patterned to and forming a gate electrode
13. A method for manufacturing a semiconductor device having the NMOS transistor and the PMOS transistor according to the above.
【請求項3】導電材料がシリサイドであることを特徴と
する請求項2に記載のNMOSトランジスタとPMOS
トランジスタとを有する半導体装置の製造方法。
3. The NMOS transistor and the PMOS transistor according to claim 2 , wherein the conductive material is a silicide.
A method for manufacturing a semiconductor device having a transistor.
【請求項4】一方の導電型を有する不純物含有材料層を
形成した後、続けてエッチングストップ用中間層を形成
し、続けてこの上層に他方の導電型を有する不純物含有
材料層を形成する構成としたことを特徴とする請求項1
ないし3のいずれかに記載のNMOSトランジスタとP
MOSトランジスタとを有する半導体装置の製造方法。
4. A structure in which after forming an impurity-containing material layer having one conductivity type, an intermediate layer for etching stop is continuously formed, and an impurity-containing material layer having the other conductivity type is formed thereon. 2. The method according to claim 1, wherein
Through NMOS transistor according to any one of the 3 and the P
A method for manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor.
【請求項5】不純物含有材料層が不純物含有のアモルフ
ァスシリコンであることを特徴とする請求項1ないし4
のいずれかに記載のNMOSトランジスタとPMOSト
ランジスタとを有する半導体装置の製造方法。
It 5. impurity-containing material layer claims 1, characterized in that an amorphous silicon containing impurities 4
13. A method of manufacturing a semiconductor device having the NMOS transistor and the PMOS transistor according to any one of the above.
【請求項6】不純物含有材料層が不純物含有のシリサイ
ド層であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれ
かに記載のNMOSトランジスタとPMOSトランジス
タとを有する半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device having an NMOS transistor and a PMOS transistor according to claim 1, wherein the impurity-containing material layer is an impurity-containing silicide layer.
【請求項7】ゲート絶縁膜形成後にボロンドープシリコ
ンリッチタングステンシリサイドを形成し、続けて該ボ
ロン濃度より高濃度のリンドープタングステンシリサイ
ドを連続形成し、PMOSトランジスタ形成領域を開け
たマスクを用いて上層のリンドープタングステンシリサ
イドを除去し、その後活性化を行うことを特徴とする
求項6に記載のNMOSトランジスタとPMOSトラン
ジスタとを有する半導体装置の製造方法。
7. A boron-doped silicon-rich tungsten silicide is formed after the gate insulating film is formed, a phosphorus-doped tungsten silicide having a concentration higher than the boron concentration is continuously formed, and an upper layer is formed using a mask in which a PMOS transistor formation region is opened. that the removal of the phosphorus-doped tungsten silicide, and carrying out subsequent activation
A method for manufacturing a semiconductor device comprising the NMOS transistor and the PMOS transistor according to claim 6 .
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