JPH04196215A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH04196215A
JPH04196215A JP2326920A JP32692090A JPH04196215A JP H04196215 A JPH04196215 A JP H04196215A JP 2326920 A JP2326920 A JP 2326920A JP 32692090 A JP32692090 A JP 32692090A JP H04196215 A JPH04196215 A JP H04196215A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
channel region
transistor
semiconductor device
ions
Prior art date
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Pending
Application number
JP2326920A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Tsukamoto
塚本 和宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2326920A priority Critical patent/JPH04196215A/en
Publication of JPH04196215A publication Critical patent/JPH04196215A/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form transistors whose VTH is different on the same chip by performing one ion implantation operation to a channel region by a method wherein the film thickness of a gate electrode is changed on the same chip. CONSTITUTION:A photoresist 23 is patterned on a transistor 32 whose VTH is high. Only a gate electrode 24 for a transistor 32 whose VTH is low is etched anisotropically; its film thickness is made thin. Then, when N-type ions 26 are implanted, only the gate electrode 24 for the Tr 32 whose VTH is low can be made thin. One part 27 of the N-type ions 27 is passed through the gate electrode 24 and reaches a channel region 30; a channel concentration is lowered; an N<+> type diffusion layer 28 is formed. In this manner, the transistors 31 32 whose V is different can be formed on a silicon substrate 1. Thereby, by performing one ion implanttion operation to the channel region, it is possible to obtain a semiconductor device provided with two or more transistors whose VTH is different.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置に関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a semiconductor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は、従来の半導体装置の断面図であり、同図(a
l〜(d)は上記半導体装置の製造工程を示すものであ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.
1 to (d) show manufacturing steps of the above semiconductor device.

第2図(a)において、P型シリコン基板(1)上にポ
ロン等のP型イオン(2)をイオン注入しチャネル領域
(3)を形成する。これによりVT□の低い側のT。
In FIG. 2(a), P-type ions (2) such as poron are ion-implanted onto a P-type silicon substrate (1) to form a channel region (3). As a result, T on the lower side of VT□.

αGのチャネル濃度を決定する。Determine the channel concentration of αG.

同図(blにおいて、V7Hの低いT、αGに)オトレ
ジスl−(4)をパターニングした後、ホロン等のP型
イオン(5)をイオン注入しチャネル領域(6)を形成
する。P型イオン(2) (51によりV7Hの高い側
のT、09のチャネル濃度を決定する。
After patterning the OtoResist l-(4) in the same figure (in BL, low T, αG of V7H), P-type ions (5) such as holons are ion-implanted to form a channel region (6). P-type ion (2) (51 determines the channel concentration of T, 09 on the high side of V7H.

同図(Clにおいて、チャネル領域(3) (6)上に
トランジスタのゲート絶縁膜(7)を形成した後、T7
のゲート電極となるリン等を含んたポリシリコン(8)
を化学気相成長しくVD)により堆積した後、ゲート電
極をエツチングするt二めのフォトレジスト(9)をバ
ターニングする。
In the same figure (in Cl), after forming the gate insulating film (7) of the transistor on the channel region (3) (6), T7
Polysilicon containing phosphorus etc. (8) which becomes the gate electrode of
After depositing by chemical vapor deposition (VD), a second photoresist (9) is patterned to etch the gate electrode.

同図fd)において、フォトレジスト(9)をマスクに
してポリシリコン(8)をエツチングした後、レジスト
除去し、ゲート電極α0)を形成する。ゲート電極α0
)は、トランジスタのソース/トレイン形成用のA5等
のN型イオンODの注入時に、イオンか突き抜けない膜
厚にしているので、ゲート電極α0)をマスクにセルフ
ァラインてN”拡散0■を形成する。
In fd) of the same figure, the polysilicon (8) is etched using the photoresist (9) as a mask, and then the resist is removed to form a gate electrode α0). Gate electrode α0
), when implanting N-type ions OD such as A5 for forming the source/train of the transistor, the film thickness is made so that the ions cannot penetrate, so the gate electrode α0) is used as a mask to form an N'' diffusion 0■. do.

したかって、V’t□の低い側のトランジスタαF5の
チャネル領域(14)のチャネル濃度は、V7Hの高い
側のトランジスタ09のチャネル領域03より低くなり
、異なるV7Hのトランジスタを同−P型ンリコシ基板
上に作ることかできる。
Therefore, the channel concentration of the channel region (14) of the transistor αF5 on the low V't□ side is lower than the channel region 03 of the transistor 09 on the high V7H side, and the transistors with different V7H are connected to the same P-type substrate. You can make it up.

〔発明か解決しようとする課題〕[Invention or problem to be solved]

従来の半導体装置では、異なるVT□のトランジスタを
作るには、ゲート絶縁膜直下のチャネル濃度を変えるた
めに、2回以上チャネル領域にイオン注入をしなくては
ならないので、操作か煩雑になるなとの問題点かあった
In conventional semiconductor devices, in order to create transistors with different VT□, ions must be implanted into the channel region more than once to change the channel concentration directly under the gate insulating film, which makes the operation complicated. There was a problem with that.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、1回のチャネル領域へのイオン注入によって
2つ以上の異なるVT□のトランジスタを有する半導体
装置を得ることを目的とする。
The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a semiconductor device having two or more transistors with different VT□ by one ion implantation into a channel region.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係る装置は、MOS型電界効果トランジスタ
のゲート電極形成後に同一半導体基板上の少なくとも一
部の領域のMOS型電界効果トランジスタのゲート電極
がエッチングして成り、かつ膜厚か2つ以上具なること
を特徴とする。
The device according to the present invention is formed by etching the gate electrode of the MOS field effect transistor in at least a partial region on the same semiconductor substrate after forming the gate electrode of the MOS field effect transistor, and having a film thickness of two or more. It is characterized by becoming.

〔作用〕[Effect]

通常のトランジスタにおいては、トランジスタのソース
・トレイン拡散層を形成するために、ゲート電極をマス
クにセルファラインで基板と半導電型のイオンを注入し
ている。このため、ゲート電極の膜厚は、イオン注入時
に、イオンかゲート電極を少しても突き抜けないように
、全面同一に厚くしていた。
In a typical transistor, semiconducting ions are implanted into the substrate through a self-alignment line using the gate electrode as a mask to form a source/train diffusion layer of the transistor. For this reason, the film thickness of the gate electrode is made uniformly thick over the entire surface so that ions do not penetrate the gate electrode even slightly during ion implantation.

この発明における半導体装置は、異なるVT、のトラン
ジスタを得るために、低い側のV7Hのトランジスタの
ゲート電極の膜厚か高い側のV 7Hのトランジスタよ
り薄くまた、ソース・ドレイン形成用のイオン注入時の
イオン(シリコン基板と反導電型)の一部かゲート電極
とゲート絶縁膜を突き抜け、チャネル領域まで達し、チ
ャネル濃度を変化させることができるゲート電極膜厚と
する。
In the semiconductor device of the present invention, in order to obtain transistors with different VT, the film thickness of the gate electrode of the lower V7H transistor is thinner than that of the higher V7H transistor. The thickness of the gate electrode film is such that some of the ions (conductivity type opposite to that of the silicon substrate) can penetrate through the gate electrode and the gate insulating film, reach the channel region, and change the channel concentration.

イオン注入時のイオンの突き抜けやすさは、飛程(R5
)とよばれ、イオン種と、イオンの加速電圧、突き抜け
る物質に依存する。
The ease with which ions penetrate during ion implantation is determined by the range (R5
), and it depends on the ion species, the acceleration voltage of the ions, and the substance that it penetrates.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明を図に基づいて説明する。 Hereinafter, this invention will be explained based on the drawings.

第1図はこの発明の一実施例による半導体装置の断面図
であり、同図(a)〜(e)は上記半導体装置の製造工
程を示す。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 1A to 1E show manufacturing steps of the semiconductor device.

第1図(a)において、P型シリコン基板(1)上にホ
ロン等のP型イオン(21)を注入し、チャネル領域(
22)を形成する。これにより高いV 7Hのトランジ
スタ(31)のチャネル濃度を決定する。
In FIG. 1(a), P-type ions (21) such as holons are implanted onto a P-type silicon substrate (1), and a channel region (
22). This determines the channel concentration of the high V 7H transistor (31).

同図(b)、 (C)において、ゲート絶縁膜(7)、
ポリシリコン(8)、フォトレジスト(9)、ゲート電
極00)を形成する。
In Figures (b) and (C), the gate insulating film (7),
Polysilicon (8), photoresist (9), and gate electrode 00) are formed.

同図(d)において、V7)1の高いトランジスタ(3
0)上(こフォトレジスト(23)をパターニングし、
フォトレジスト(23)をマスクにして、VTHの低い
トランジスタ(32)のゲート電極(24)のみ異分性
エツチングを行ない、膜厚を薄くする。
In the same figure (d), a transistor (3
0) Pattern the upper photoresist (23),
Using the photoresist (23) as a mask, only the gate electrode (24) of the low VTH transistor (32) is subjected to heterochromatic etching to reduce the film thickness.

同図(e)において、A8等のN型イオン(26)をイ
オン注入するとv7.4の低い側のT 、(32)のゲ
ート電極(24)のみ薄くしたので、N型イオンの一部
(27)がゲート電極(24)を突き抜はチャネル領域
(30)に達し、チャネル濃度を低下させる。またN3
型拡散層(28)を形成する。このようにして■工□の
異なるトランジスタ(31)、 (32)をシリコン基
板(1)上に作ることかできる。
In the same figure (e), when N-type ions (26) such as A8 are implanted, only the gate electrode (24) of (32) is thinned, so that only the gate electrode (24) of (32) is thinned. 27) penetrates the gate electrode (24) and reaches the channel region (30), reducing the channel concentration. Also N3
A type diffusion layer (28) is formed. In this way, transistors (31) and (32) of different sizes can be fabricated on the silicon substrate (1).

第1図(b)において、CVD等てデボしたポリシリコ
ンの膜厚は、ソーストレイン形成用のイオン(26)の
注入において、イオン(26)の飛程(PrQjeCI
ion Range)に対し十分マージンがある。一方
、第1図(d)において、VT□の低い側のT 、(3
2)のゲート電極(24)をエツチングし、膜厚を減少
させた。
In FIG. 1(b), the film thickness of polysilicon deposited by CVD etc. is determined by the range of ions (26) (PrQjeCI
ion Range). On the other hand, in FIG. 1(d), T on the lower side of VT□ is (3
The gate electrode (24) of 2) was etched to reduce the film thickness.

したかってイオン注入時のイオンの一部(27)が電極
(24)、ゲート絶縁膜(7)を突き抜けVT□の低い
側のT 、(32)のチャネル領域(3o)に達する。
Therefore, some of the ions (27) during ion implantation penetrate through the electrode (24) and the gate insulating film (7) and reach the channel region (3o) at the lower T of VT□ (32).

イオンの一部(27)はN型のためチャネル領域と反導
電型となり、突き抜けにより、チャネル領域(27)の
不純物濃度を下げる。このため、突き抜けを起こさない
T 、(31)に比べT、(32)はVTNが下がり、
異なる■ア、のT、を作ることがてきる。
Some of the ions (27) are of the N type and therefore have a conductivity type opposite to that of the channel region, and their penetration reduces the impurity concentration in the channel region (27). Therefore, compared to T, (31), which does not cause penetration, T, (32) has a lower VTN, and
You can make different ■A, T,.

また、突き抜けを起こすイオンの割合(確率)は、ゲー
ト電極の膜厚により決定される。言い方を変えれば、V
 TNの制御は、ポリシリコンゲート電極(24)の膜
厚によって起なわれる。また突き抜けを起す確率は、イ
オンの分子量、イオンの加速電圧により決まるので、V
T)Iはイオンの分子量、イオンの加速電圧でも変化す
る。
Further, the proportion (probability) of ions causing penetration is determined by the film thickness of the gate electrode. In other words, V
Control of TN is caused by the thickness of the polysilicon gate electrode (24). In addition, the probability of penetration is determined by the molecular weight of the ion and the acceleration voltage of the ion, so V
T) I also changes depending on the molecular weight of the ion and the acceleration voltage of the ion.

上記実施例ではP型ンリコン基板上のNチャネル型トラ
ンジスタについて示したか、N型シリコン基板上のPチ
ャネル型トランジスタでもよい。
In the above embodiment, an N-channel transistor on a P-type silicon substrate is shown, but a P-channel transistor on an N-type silicon substrate may be used.

また、ウェル上のNチャネル型トランジスタや、Pチャ
ネル型トランジスタでもよい。
Alternatively, an N-channel transistor or a P-channel transistor on a well may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によればゲート電極の膜厚を同
一チップ上で変化させたのて、1回のチャネル領域への
イオン注入によって異なったVTHのトランジスタを同
一チップ上て作ることかてきるのて、操作か簡単である
なとの効果かある。
As described above, according to the present invention, it is possible to fabricate transistors with different VTHs on the same chip by changing the film thickness of the gate electrode on the same chip and by performing ion implantation into the channel region once. It has the effect of being easy to operate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(elはこの発明の一実施例による半導
体装置の断面図、第2図(a)〜(d)は従来の半導体
装置の断面図である。 図において、(21)はP型イオン、(22)、 (2
9)、 (30)はチャネル領域、(23)はフォトレ
ジスト、(24)はゲート電極、(26)はN型イオン
、(27)はN型イオンノ一部、(28)ハN+型拡散
層、(29)、 (30’) l;!チャネル領域、(
31)、 (32)はトランジスタである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
FIGS. 1(a) to (el) are cross-sectional views of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) to (d) are cross-sectional views of a conventional semiconductor device. In the figures, (21) is a P-type ion, (22), (2
9), (30) is the channel region, (23) is the photoresist, (24) is the gate electrode, (26) is the N type ion, (27) is a part of the N type ion, (28) is the N+ type diffusion layer. , (29), (30') l;! Channel area, (
31) and (32) are transistors. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] MOS型電界効果トランジスタのゲート電極形成後に、
同一半導体基板上の少なくとも一部の領域のMOS型電
界効果トランジスタのゲート電極がエッチングして成り
、かつ膜厚が2つ以上異なることを特徴とする半導体装
置。
After forming the gate electrode of the MOS field effect transistor,
1. A semiconductor device characterized in that gate electrodes of MOS field effect transistors in at least some regions on the same semiconductor substrate are etched and have two or more different film thicknesses.
JP2326920A 1990-11-27 1990-11-27 Semiconductor device Pending JPH04196215A (en)

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JP2326920A JPH04196215A (en) 1990-11-27 1990-11-27 Semiconductor device

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JP2326920A JPH04196215A (en) 1990-11-27 1990-11-27 Semiconductor device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274439B1 (en) 1997-02-06 2001-08-14 Nec Corporation Process for fabricating semiconductor device with field effect transistor changeable in threshold voltage with hydrogen ion after formation of wirings

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274439B1 (en) 1997-02-06 2001-08-14 Nec Corporation Process for fabricating semiconductor device with field effect transistor changeable in threshold voltage with hydrogen ion after formation of wirings

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