JPH0575117A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH0575117A JPH0575117A JP3265298A JP26529891A JPH0575117A JP H0575117 A JPH0575117 A JP H0575117A JP 3265298 A JP3265298 A JP 3265298A JP 26529891 A JP26529891 A JP 26529891A JP H0575117 A JPH0575117 A JP H0575117A
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- H01L21/823828—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes
- H01L21/823842—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes gate conductors with different gate conductor materials or different gate conductor implants, e.g. dual gate structures
Abstract
ゲートをポリシリコン堆積時に不純物を添加するドープ
ドポリシリコンで形成し、両ゲートを異極ゲート構造と
することでNチャネル,Pチャネルトランジスタ両者を
ともに表面チャネル形として形成し、オフ特性及び短チ
ャネル効果を改善し、閾値電圧の制御性も改善された半
導体装置及びその独特の製造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 本発明は、同じ半導体基板(1)上にNチャ
ネル形とPチャネル形のMISFETがあり、Nチャネ
ル形のMISFETのゲート電極としては、N形の不純
物を添加したN形ポリシリコン(9)を使用し、Pチャ
ネル形のMISFETのゲート電極としては、P形の不
純物を添加したP形ポリシリコン(8)を使用し、それ
ぞれのポリシリコンの一部が、不純物が相互に拡散する
ことを防ぐ狭い領域を間に挟んで隣接していることを特
徴とする半導体装置(図1〜図3)及びその製造方法と
しての構成を有するものである。
Description
P形のMISFETが存在する電界効果型半導体装置、
例えば相補型電界効果型半導体装置及びその製造方法に
関するものである。
装置には2種類のものがある。即ち、N形とP形のMI
SFETのいずれも表面チャネル形のものを用いるもの
と、N形は表面チャネル、P形は埋め込みチャネル形の
ものを用いるものの2種類である。
ネルMISFETのゲート電極として、NチャネルMI
SFETと同じ形のポリシリコンを用いた相補型MIS
FET構造の例であり、PチャネルMISFETは埋め
込み形チャネル構造となっている。即ち、図64におい
て、21はPチャネルMISFETの埋め込みチャネル
を表わしている。
ネル形のものを用いると、ゲート電極として同じN形の
ポリシリコンを用いることができ、製造上極めて有利と
なる(図64参照)。しかしながら、埋め込みチャネル
形のP形MISFETは、電流のオフ特性(サブスレッ
ショルド特性)が表面チャネル形と比較して悪く、また
短チャネル効果も出易く、閾値電圧制御も困難であると
いう欠点があった。
ネル形のものを用いるものの方は、相補型電界効果型半
導体装置を微細化し高性能化する上で有利であるが、N
形とP形のMISFETに異なる電極材料を用い、更に
それぞれ独立にゲート電極パタンを形成して異極ゲート
構造としなければならないという製造上の不利が有る。
従来この問題を解決するために、ゲート電極材料として
ノンドープのポリシリコンを用い、N、P両チャネル形
MISFETのゲート電極パタンを1回のリソグラフィ
で同時に形成し、続いて、リソグラフィを用いてマスク
を形成しイオン注入法を用いて不純物の添加を行う工程
を2回行うことによって、Pチャネル形MISFET用
のゲート電極をP形ポリシリコンに、Nチャネル形MI
SFET用のゲート電極をN形ポリシリコンにする方法
が一般的に行われている。この方法を採ることによっ
て、ゲート電極パタン形成のリソグラフィ工程を1回で
済ますことが出来る。
めるためにゲート絶縁膜の厚さが薄くなると、添加不純
物が薄いゲート酸化膜を突き抜けて基板側へ入り易くな
るため、高温、長時間の不純物拡散処理を行ってゲート
絶縁膜とゲート電極ポリシリコンの界面付近まで十分に
不純物の濃度を高くすることが困難となる。ゲート絶縁
膜とゲート電極ポリシリコンの界面付近の不純物の濃度
が十分に高くないと、MISFETをオン状態にした
時、ゲート電極のポリシリコンの中に厚い空乏層が生じ
ることとなりデバイスの電流駆動能力が低下し、好まし
くない。更に、微細化が進み、NチャネルMISFET
とPチャネルMISFETの能動領域の間隔が小さくな
ると、それぞれのゲート電極に添加された不純物が相互
にポリシリコン電極中を拡散し、反対側のゲート電極中
に入り易くなる。このためゲートポリシリコン中のキャ
リア密度が低下し、抵抗の増大を招く。このため、ゲー
ト電極の抵抗を下げるためにポリシリコンの上にシリサ
イド或いは金属層を設けることが必須となる。キャリア
密度の低下は、抵抗の増大のみならず先に述べた、MI
SFETをオン状態にした時に生じるゲート電極中の空
乏層を更に厚くするため好ましくないという問題点があ
る(図65参照)。図65において22は低キャリア密
度領域を表わす。
ゲート電極材料として、ポリシリコン堆積時に不純物を
添加するドープドポリシリコンを使用すると、ゲート電
極形成工程を独立に2回行わなければならない。また、
このことによって、N形とP形のポリシリコン電極それ
ぞれに独立にコンタクトホールを開ける必要が生じ、微
細化する上で不利となるという問題点があった。
は、従来イオン注入法を用いて製造されてきた、ポリシ
リコンをゲート電極とする異極ゲート構造の相補型電界
効果型半導体装置のゲートパタンと同じゲートパタンを
有する、堆積時に不純物を添加するドープドポリシリコ
ンをゲート電極材料とする異極ゲート構造の相補型電界
効果型半導体装置及びその製造方法を提供することにあ
る。
注入法による製造方法と同等或いは1回少ない2回のリ
ソグラフィ工程によって製造することを可能とする、堆
積時に不純物を添加するドープドポリシリコンをゲート
電極材料とする異極ゲート構造の相補型電界効果型半導
体装置及びその製造方法を提供することにある。
ル用ゲート電極であるN形ポリシリコンとPチャネル用
ゲート電極であるP形ポリシリコンの境界に、それぞれ
のポリシリコン中の異なる不純物が引き続く熱処理工程
の間に相互に拡散することを防止するための障壁とな
る、狭い領域が存在するゲート電極構造を有する相補型
電界効果型半導体装置及びその製造方法を提供すること
にある。
領域によって隔てられている両ゲート電極用ポリシリコ
ンの境界上にコンタクトホールを形成することによっ
て、1つのコンタクトホールで両ゲート電極用ポリシリ
コンとのコンタクトを取る構造を有することを特徴とす
る相補型電界効果型半導体装置及びその製造方法を提供
することにある。
ル形とNチャネル形のMISFETにそれぞれ膜厚の異
なる最適のゲート酸化膜を用いた相補型電界効果型半導
体装置及びその製造方法を提供することにある。
徴は、NチャネルMISFETとPチャネルMISFE
Tのゲート電極に、それぞれ異なる不純物をポリシリコ
ン堆積時に添加したドープドポリシリコンを使用し、更
にそれぞれのポリシリコンの一部が、それぞれのポリシ
リコン中の不純物が相互に拡散するのを防ぐ薄い絶縁領
域を間に挟んで接していることを特徴とする。
MISFETとPチャネルMISFETのそれぞれに異
なる不純物をポリシリコン堆積時に添加したドープドポ
リシリコンを使用した異極ゲート構造であるにもかかわ
らず、ゲートパタンとして従来行われているイオン注入
法によって不純物を添加したものと同等のままでかつ使
用するリソグラフィの層数は同等或いは1層少なくする
ことを可能とすることにある。
MISFETとPチャネルMISFETのそれぞれに異
なる不純物をポリシリコン堆積時に添加したドープドポ
リシリコンを使用した異極ゲート構造であるにもかかわ
らず、ゲート上のコンタクトホールパタンとしては従来
行われているイオン注入法によるものと同じものを使用
することを可能にすることにある。
MISFETとPチャネルMISFETのそれぞれに最
適なゲート酸化膜厚の使用を可能とすることにある。
る。即ち、本発明は、同じ半導体基板(1)上にNチャ
ネル形とPチャネル形のMISFETがあり、Nチャネ
ル形のMISFETのゲート電極としては、N形の不純
物をポリシリコン堆積時に添加したN形ポリシリコン
(9)を使用し、Pチャネル形のMISFETのゲート
電極としては、P形の不純物をポリシリコン堆積時に添
加したP形ポリシリコン(8)を使用し、それぞれのポ
リシリコンの一部が、不純物が相互に拡散することを防
ぐ狭い領域を間に挟んで隣接していることを特徴とする
半導体装置(図1,図2,図3)としての構成を有する
ものであり、或いはまた、
ネル形のMISFETがあり、Nチャネル形のMISF
ETのゲート電極としては、N形の不純物をポリシリコ
ン堆積時に添加したN形ポリシリコン(9)を使用し、
Pチャネル形のMISFETのゲート電極としては、P
形の不純物をポリシリコン堆積時に添加したP形ポリシ
リコン(8)を使用し、それぞれのポリシリコンの一部
が、不純物が相互に拡散することを防ぐ狭い領域を間に
挟んで隣接しており、前記それぞれのポリシリコン
(8,9)上の全面或いは一部にシリサイド層或いは金
属層(15)があり、それぞれのポリシリコン(8,
9)上の前記シリサイド層或いは前記金属層(15)は
前記狭い領域の上或いは前記狭い領域の上とそれぞれの
ポリシリコン(8,9)の間の前記狭い領域内で接続し
ていることを特徴とする半導体装置(図2においてシリ
サイド層或いは金属層(15)を有する構造例)として
の構成を有するものであり、或いはまた、
Pチャネル形のMISFETがあり、Nチャネル形のM
ISFETのゲート電極としては、N形の不純物をポリ
シリコン堆積時に添加したN形ポリシリコン(9)を使
用し、Pチャネル形のMISFETのゲート電極として
は、P形の不純物をポリシリコン堆積時に添加したP形
ポリシリコン(8)を使用し、それぞれのポリシリコン
の一部が、不純物が相互に拡散することを防ぐ狭い領域
を間に挟んで隣接しており、堆積された層間絶縁膜(1
1,10)に対して開口された複数のコンタクトホール
の内、コンタクトホールの開口部の底面を2つに分ける
様に、2種類のゲートポリシリコン(8,9)が狭い領
域を隔てて配置されたコンタクトホールを具備すること
を特徴とする半導体装置(図1,図3)としての構成を
有するものであり、或いはまた、
Pチャネル形のMISFETがあり、それぞれのゲート
酸化膜(19,20)の膜厚が異なることを特徴とする
半導体装置(図1,図2,図3)としての構成を有する
ものである。
装置(図1)の製造方法に係り、同じ半導体基板(1)
上にNチャネル形MISFETとPチャネル形MISF
ETのそれぞれの領域を確定するウェル(3,2)形成
の工程(図4)と、N(或いはP)チャネル形MISF
ETのゲート酸化後のN(或いはP)チャネル形MIS
FETのゲート電極用の堆積時にN(或いはP)形不純
物を添加したポリシリコン(9)膜堆積の工程(図5;
図5はNチャネル形MISFETのゲート電極ポリシリ
コンの堆積例である。)と、P(或いはN)チャネル形
MISFET領域上のN(或いはP)形不純物を添加し
たポリシリコン(9)のみをエッチングにより除去する
工程(図6,図7;図6,図7はPチャネル形MISF
ET領域上のポリシリコンの除去例である。)と、P
(或いはN)チャネル形MISFETのゲート酸化と同
時にN(或いはP)チャネルMISFET領域上に残っ
たポリシリコン表面を酸化する工程(図8;図8はNチ
ャネルMISFET領域上のポリシリコンの酸化例であ
る。)と、全面にP(或いはN)チャネル形MISFE
Tのゲート電極用のP(或いはN)形不純物を添加した
ポリシリコン膜(8)を堆積した後、既に堆積されてい
るN(或いはP)チャネル形MISFET用のポリシリ
コン(9)上に堆積されたP(或いはN)形不純物を添
加したポリシリコン(8)を除去する工程(図9〜図1
3;図9〜図13はNチャネル形MISFET用のポリ
シリコン上に堆積されたP(或いはN)形不純物を添加
したポリシリコンの除去例である。)と、ゲート電極パ
タンをリソグラフィ技術を用いて形成し、レジスト(1
3)をマスクとしてNチャネル形とPチャネル形のMI
SFETのゲート電極用ポリシリコン(8,9)を同時
に加工する工程(図14〜図21)とからなることを特
徴とする半導体装置(図1)の製造方法としての構成を
有するものである。
の製造方法に係り、同じ半導体基板(1)上にNチャネ
ル形MISFETとPチャネル形MISFETのそれぞ
れの領域を確定するウェル(3,2)形成の工程(図
4)と、N(或いはP)チャネル形MISFETのゲー
ト酸化後のN(或いはP)チャネル形MISFETのゲ
ート電極用の堆積時にN(或いはP)形不純物を添加し
たポリシリコン(9)膜堆積の工程(図5;図5はNチ
ャネル形MISFETのゲート電極ポリシリコンの堆積
例である。)と、前記ポリシリコン(9)膜の表面を薄
く酸化して酸化膜(10)を形成後、全面に窒化膜(1
4)を堆積する工程(図28)と、N(或いはP)チャ
ネルMISFET領域上にリソグラフィ技術を用いてエ
ッチングマスク(13)を形成し、このマスク(13)
を用いて窒化膜(14)と薄い酸化膜(10)をエッチ
ングする工程(図29,図30;図29,図30はNチ
ャネルMISFET領域上にエッチングマスクを形成し
た例である。)と、レジスト(13)を除去後、窒化膜
(14)をエッチングマスクとしてN(或いはP)形不
純物を添加したポリシリコン(9)をエッチングし除去
する工程(図31;図31はN形不純物を添加したポリ
シリコンをエッチングした例である。)と、N(或いは
P)チャネルMISFETのゲート酸化膜形成の際に酸
化した酸化膜(19)を除去し、P(或いはN)チャネ
ルMISFET用のゲート酸化を行ない酸化膜(20)
を形成し、同時にN(或いはP)形不純物を添加したポ
リシリコン(9)の側壁も酸化し、引き続いて堆積され
るP(或いはN)チャネルMISFETのゲート電極用
のボロンドープポリシリコン(8)との境界に相互に不
純物が拡散することを防止する狭い領域を形成する工程
(図32;図32はPチャネルMISFET用のゲート
酸化を行ない、N形不純物を添加したポリシリコンの側
壁を酸化した例である。)と、P(或いはN)形不純物
を添加したポリシリコン(8)をN(或いはP)形不純
物を添加したポリシリコン(9)よりやや厚めに堆積す
る工程(図33;図33はP形不純物を添加したポリシ
リコンをN形不純物を添加したポリシリコンよりやや厚
めに堆積した例である。)と、メカノケミカルポリッシ
ング法を用いて、窒化膜(14)をストッパとしてP
(或いはN)形不純物を添加したポリシリコン(8)を
研磨する工程(図34;図34はP形不純物を添加した
ポリシリコンを研磨した例である。)と、窒化膜(1
4)を熱リン酸で除去した後、全面に薄い酸化膜(1
0)を形成する工程(図35)と、ゲート電極パタンを
リソグラフィ技術を用いて形成し、レジスト(13)を
マスクとしてNチャネル形とPチャネル形のMISFE
Tのゲート電極用ポリシリコン(9,8)を同時に加工
する工程(図14〜図23)と、層間絶縁膜(11)を
堆積し、一部或いは全部のコンタクトホールの底面がN
チャネル形MISFETとPチャネル形MISFETの
ゲートポリシリコン(9,8)の両方に掛かる位置にコ
ンタクトホールを形成する工程(図24〜図25)と、
コンタクトホール内に金属(12)を埋め込むことによ
ってNチャネル形MISFETとPチャネル形MISF
ETのゲートポリシリコン(9,8)の間を電気的に導
通させる工程(図26〜図27)とからなることを特徴
とする半導体装置(図1)の製造方法としての構成を有
するものである。
装置(図2)の製造方法に係り、同じ半導体基板(1)
上にNチャネル形MISFETとPチャネル形MISF
ETのそれぞれの領域を確定するウェル(3,2)形成
の工程(図4)と、N(或いはP)チャネル形MISF
ETのゲート酸化後のN(或いはP)チャネル形MIS
FETのゲート電極用のN(或いはP)形不純物を添加
したポリシリコン(9)膜堆積の工程(図5;図5はN
チャネル形MISFETのゲート電極用ポリシリコン膜
を堆積した例である。)と、P(或いはN)チャネル形
MISFET領域上のポリシリコン(9)のみをエッチ
ングにより除去する工程(図6,図7;図6,図7はP
チャネル形MISFET領域上のポリシリコンの除去例
である。)と、P(或いはN)チャネル形MISFET
のゲート酸化と同時にN(或いはP)チャネルMISF
ET領域上に残ったポリシリコン表面を酸化する工程
(図8;図8はPチャネルMISFETのゲート酸化と
同時にNチャネルMISFET領域上に残ったポリシリ
コン表面を酸化した例である。)と、全面にP(或いは
N)チャネル形MISFETのゲート電極用のP(或い
はN)形不純物を添加したポリシリコン膜(8)を堆積
した後、既に堆積されているN(或いはP)チャネル形
MISFETのゲート電極用のポリシリコン(9)上に
堆積されたP(或いはN)形の不純物を添加したポリシ
リコン(8)を除去する工程(図9〜図13;図9〜図
13はNチャネル形MISFETのゲート電極用ポリシ
リコン上に堆積された、P形不純物を添加したポリシリ
コンを除去する例である。)と、基板全面に覆っている
Nチャネル形MISFETとPチャネル形MISFET
用のゲートポリシリコン(9,8)の表面にシリサイド
層或いは金属膜(15)を形成する工程(図36〜図3
8)と、ゲート電極パタンをリソグラフィ技術を用いて
形成し、レジスト(13)をマスクとしてNチャネル形
とPチャネル形のMISFETのゲート電極用のシリサ
イド層(15)とポリシリコン(8,9)或いは金属膜
(15)とポリシリコン(8,9)を同時に加工する工
程(図39〜図41)とからなることを特徴とする半導
体装置(図2)の製造方法としての構成を有するもので
あり、或いはまた、
係り、同じ半導体基板(1)上にNチャネル形MISF
ETとPチャネル形MISFETのそれぞれの領域を確
定するウェル(3,2)形成の工程(図4)と、N(或
いはP)チャネル形MISFETのゲート酸化後のN
(或いはP)チャネル形MISFETのゲート電極用の
N(或いはP)形不純物を添加したポリシリコン膜
(9)堆積の工程(図5;図5はNチャネル形MISF
ETのゲート電極用ポリシリコン膜を堆積した例であ
る。)と、P(或いはN)チャネル形MISFET領域
上のポリシリコン(9)のみをエッチングにより除去す
る工程(図6〜図7;図6〜図7はPチャネル形MIS
FET領域上のポリシリコンの除去例である。)と、P
(或いはN)チャネル形MISFETのゲート酸化と同
時にN(或いはP)チャネルMISFET領域上に残っ
たポリシリコン(9)表面を酸化する工程(図8;図8
はPチャネルMISFETのゲート酸化と同時にNチャ
ネルMISFET領域上に残ったポリシリコン表面を酸
化した例である。)と、全面にP(或いはN)チャネル
形MISFETのゲート電極用のP(或いはN)形不純
物を添加したポリシリコン膜(8)を堆積した後(図
9;図9は全面にP形不純物を添加したポリシリコンを
堆積した例である。)、既に堆積されているN(或いは
P)チャネル形MISFET用のポリシリコン(9)上
に堆積されたポリシリコン(8)を除去する工程(図1
0〜図14;図10〜図14はNチャネル形MISFE
T用のポリシリコン上のポリシリコンを除去する例であ
る。)と、ゲート電極パタンをリソグラフィ技術を用い
て形成し、レジスト(13)をマスクとしてNチャネル
形とPチャネル形のMISFETのゲート電極用ポリシ
リコン(9,8)を同時に加工する工程(図15〜図2
3)と、加工されたゲート用ポリシリコン(8,9)の
上面にのみシリサイド層或いは金属膜(15)を選択的
に成長させる工程(図44〜図46)とからなることを
特徴とする半導体装置(図2)の製造方法としての構成
を有するものである。
装置(図3)の製造方法に係り、同じ半導体基板(1)
上にNチャネル形MISFETとPチャネル形MISF
ETのそれぞれの領域を確定するウェル(3,2)形成
の工程(図4)と、N(或いはP)チャネル形MISF
ETのゲート酸化後のN(或いはP)チャネル形MIS
FETのゲート電極用のN(或いはP)形不純物を添加
したポリシリコン膜(9)堆積の工程(図5;図5はN
チャネル形MISFETのゲート電極用ポリシリコン膜
を堆積した例である。)と、P(或いはN)チャネル形
MISFET領域上のポリシリコン(9)のみをエッチ
ングにより除去する工程(図6〜図7;図6〜図7はP
チャネル形MISFET領域上のポリシリコンの除去例
である。)と、必要に応じてP(或いはN)チャネル形
MISFETのゲート酸化膜(20)をN(或いはP)
チャネルMISFETの酸化膜(19)と異なる膜厚に
酸化形成すると同時にN(或いはP)チャネルMISF
ET領域上に残ったポリシリコン(9)の表面を酸化す
る工程(図8;図8はPチャネルMISFETのゲート
酸化と同時にNチャネルMISFET領域上に残ったポ
リシリコンの表面を酸化した例である。)と、全面にP
(或いはN)チャネル形MISFETのゲート電極用の
P(或いはN)形不純物を添加したポリシリコン膜
(8)を堆積した後(図9,図48;図9,図48は全
面にP形不純物を添加したポリシリコンを堆積した例で
ある。)、既に堆積されているN(或いはP)チャネル
形MISFET用のポリシリコン上に堆積されたポリシ
リコン(8)を除去する工程(図49〜図50;図49
〜図50はNチャネル形MISFET用のポリシリコン
上のポリシリコンを除去する例である。)と、ゲート電
極パタンをリソグラフィ技術を用いて形成し(図51〜
図55)、レジスト(13)をマスクとしてNチャネル
形とPチャネル形のMISFETのゲート電極用ポリシ
リコン(9,8)を同時に加工する工程(図56〜図6
3)とからなることを特徴とする半導体装置(図3)の
製造方法としての構成を有するものである。
と、その構造を実現するための製造方法からなり、図面
との対応は以下の通りである。図1,図2及び図3は本
発明のそれぞれ第1,第2及び第3の実施例に対応した
構造実施例である。これに対して製造方法の実施例は以
下の5つである。即ち、図1に示した実施例1を実現す
るための半導体装置の製造方法としての実施例4及び実
施例5、図2に示した実施例2を実現するための半導体
装置の製造方法としての実施例6及び実施例7、そして
図3に示した実施例3を実現するための半導体装置の製
造方法としての実施例8である。それぞれの製造方法の
実施例4〜8の図面との対応は以下の通りである。即
ち、実施例4は図4〜図27、実施例5は図4〜図5及
び図28〜図35及び図14〜図27、実施例6は図4
〜図13もしくは図4〜図5及び図18〜図34及び図
36〜図43及び図25〜図27、実施例7は図4〜図
23及び図44〜図47及び図42〜図43、実施例8
は図4〜図9及び図48〜図63及び図17〜図27を
変形した工程図(図3)に対応している。なお、実施例
は、幾つかの例示であって、本発明の精神を逸脱しない
範囲で種々の変更或いは改良を行いうることは言うまで
もない。また、本実施例では、NチャネルMISFET
とPチャネルMISFETのゲート電極の間に存在する
薄い絶縁領域に、シリコン酸化物が充填されている場合
を述べるが、これはあくまでも例示であり、用いる材料
に制限はない。
はゲート電極としてポリシリコンのみを用いた例であ
る。図1において、1は低濃度のシリコン半導体基板、
2はNウェル領域、3はPウェル領域、4はNウェルと
Pウェルの分離領域、7は素子間分離用絶縁膜、8はボ
ロンドープポリシリコンであってPチャネルMISFE
Tのゲート電極に対応し、9はリンドープポリシリコン
であってNチャネルMISFETのゲート電極に対応
し、10はポリシリコンを酸化した酸化膜、11は層間
絶縁膜、12は配線用金属電極であって、8,9のポリ
シリコンゲート電極と接触している。また、19及び2
0はそれぞれNチャネルMISFET及びPチャネルM
ISFET用のゲート酸化膜である。Nチャネル及びP
チャネルMISFETのソース・ドレイン領域の位置は
ゲート直下には無く、ゲート電極の端からゲート電極の
存在しない領域にある。従って、図1には描かれていな
い。
体装置において異なったゲート電極材料として堆積時に
N形,P形にドープされたポリシリコン(9,8)を使
用し、これらのゲート電極として働くポリシリコンの互
いに隣接される部分に絶縁層(10)等の相互拡散防止
用の狭い領域を配置し、かつ相補型電界効果型半導体装
置としてのゲート電極のためのコンタクトホールの底部
を上記狭い領域を介在させた両方のポリシリコン(8,
9)にまたがる形状に形成することによって配線用金属
電極を形成した点である。
はゲート電極としてポリシリコンと金属膜或いはポリシ
リコンとシリサイド層の2層構造を用いた例である。図
1と同一部分は同一の番号を示してある。図2の特徴
は、狭い領域上も含めてポリシリコン(8,9)上に1
5で示されたシリサイド層或いは高融点金属層を選択的
に配置した点である。コンタクトホール形成のための余
裕度を増加し、またゲート電極の抵抗を低下させること
ができるという特徴を有する。
はN形ドープドポリシリコン電極(9)上にP形ドープ
ドポリシリコン電極(8)の一部が重なる構造を有する
点に特徴がある。ボロンドープポリシリコン(8)とリ
ンドープポリシリコン(9)との境界部分には薄い絶縁
層(10)等にて相互拡散防止用の狭い領域が形成され
ている。両方のポリシリコン(8,9)へのコンタクト
ホールは、両者のポリシリコンへのコンタクトが確実に
行なわれるように、図3に図示した如く、N形ドープド
ポリシリコン(9)とP形ドープドポリシリコン(8)
の両方がコンタクトホール内に露出する位置にずらして
形成されている。尚、図3の構造の変形として、図2に
示した実施例2の如く、ゲートポリシリコン(8,9)
上に選択的にシリサイド層或いは高融点金属層を配置
し、結果的にゲート電極を2層構造とすることによって
実質的にゲート抵抗を低減化する構造を採用することも
できる。
た実施例1を実現するための半導体装置の製造方法の1
例を図4〜図27を用いて以下に説明する。まず、シリ
コン基板1に素子領域、分離領域(4,7)、Pウェル
(3)そしてNウェル(2)を形成する(図4)。この
際の基板(1)は、単結晶基板でも、SOI基板でも構
わない。
(3)、Nウェル(2)のそれぞれのMISFETの活
性領域に行い、ゲート酸化膜(19)を形成し、リンド
ープポリシリコン(9)を堆積する(図5)。この段階
でのゲート酸化膜(19)は、リンドープポリシリコン
(9)をゲート電極とするNチャネルMISFETのゲ
ート酸化膜となる。
ソグラフィ技術を用いてエッチングマスク(13)を形
成する(図6)。このマスク(13)を用いて不要なリ
ンドープポリシリコン(9)のみを、酸化膜に対してポ
リシリコンのエッチングレートの高いドライエッチング
技術、例えばECRイオン流エッチング等を用いてエッ
チングし除去する(図7)。使用したマスク(13)を
除去し、NチャネルMISFETのゲート酸化膜形成の
際に酸化形成された酸化膜(19)を除去し、今度は、
PチャネルMISFET用のゲート酸化を行いゲート酸
化膜(20)を形成する(図8)。この時のゲート酸化
膜(20)の膜厚は、NチャネルMISFETのゲート
酸化膜(19)の膜厚と必ずしも同じにする必要はな
く、必要に応じて変えることができる。そして、この際
に、既に堆積されているNチャネルMISFETのゲー
ト電極用のリンドープポリシリコン(9)の表面も酸化
されてポリシリコン上に酸化膜(10)が形成され、引
き続いて堆積されるPチャネルMISFETのゲート電
極用のボロンドープポリシリコン(8)との境界に相互
に不純物が拡散することを防止する狭い領域が形成され
る。PチャネルMISFET用のゲート酸化を行った
後、必要ならばこのゲート酸化の前後で更にPチャネル
MISFET用のチャネルドープを行い、PチャネルM
ISFETのゲート電極材料であるボロンドープポリシ
リコン(8)を堆積する(図9)。
に、PチャネルMISFET領域よりやや狭い領域にリ
ソグラフィ技術によりレジスト(13)を残す。この時
のレジスト(13)の膜厚は、NチャネルMISFET
のゲート電極としてのN形ドープドポリシリコン(9)
の厚さとほぼ同じとする(図10)。この上に、レジス
トを塗布し、表面が平坦なレジスト(13)の層を形成
する(図11)。パタンによっては、塗布のみで十分に
平坦になる場合があり、この場合には図9に示したリソ
グラフィ工程は不要となる。
プポリシリコン(9)上に形成されたボロンドープポリ
シリコン(8)を露出させる(図12)。酸化膜に対し
てポリシリコンのエッチングレートの高いドライエッチ
ング技術、例えばECRイオン流エッチング等の方法を
用いて、露出したボロンドープポリシリコン(8)をエ
ッチングする(図13)。下のリンドープポリシリコン
(9)が露出した時点でエッチングを止める。この時、
リンドープポリシリコン(9)の表面を覆っている薄い
酸化膜(10)がストッパとなる。レジスト(13)を
除去し、リンドープポリシリコン(8)上にも薄い酸化
膜(10)を形成した時点でPチャネルとNチャネルの
MISFETのゲート電極材料の堆積が終了する(図1
4)。
パタンを形成し、ポリシリコンエッチングのためのマス
クを形成する。まず熱酸化によってポリシリコン(8,
9)表面全面に薄い酸化膜(10)を形成し、その上に
レジスト(13)を塗布しリソグラフィ技術によってゲ
ートパタンを形成し(図15)、このレジスト(13)
のパタンをエッチングマスクとしてポリシリコン(8,
9)表面の薄い酸化膜(10)をエッチングし、その後
レジスト(13)を除去し、ポリシリコン(8,9)の
エッチングのための酸化膜(10)のマスクを形成する
(図16)。
酸化膜に対してポリシリコンのエッチングレートの高い
ドライエッチング技術、例えばECRイオン流エッチン
グを用いてゲートパタンを加工する。なお、本実施例で
は、ゲート加工を薄い酸化膜(10)のマスクで行って
いるが、必ずしも薄い酸化膜(10)をマスクとする必
要はなく、形成されたゲート電極用のレジスト(13)
のパタンをマスクとしてゲートポリシリコン(8,9)
を加工することも可能である。
す様にゲートパタン以外の領域にリンドープポリシリコ
ン(9)とボロンドープポリシリコン(8)の間に存在
した薄い酸化膜(10)が壁状に残る。図17は真上か
ら見た図で、分かりやすくするためゲートポリシリコン
上の薄い酸化膜(10)は除いてある。図18は図17
のA−A′方向の模式的断面構造図で図16までの断面
と同じ方向である。図19は、図17及び図18に示さ
れているB−B′の位置の模式的断面構造図である。図
20は、図17及び図18に示されているC−C′の位
置の模式的断面構造図である。図17及び図20から分
かるように、この段階では、ゲート電極パタン領域
(8,9)の外側にもリンドープポリシリコン(9)と
ボロンドープポリシリコン(8)の境界にあった薄い酸
化膜(10)が壁状に残っている。この壁状に残った酸
化膜(10)は、極めて薄いので希フッ酸で容易に除去
できる。図21は、壁状に残った薄い酸化膜(10)を
除去した後の構造を上から見た図である。図22は、図
21のC−C′の位置における模式的断面構造図で、先
の図20と同じ位置の図である。図22では、図20に
あった薄い酸化膜(10)の壁が無くなっている。この
後、パタン形成されたゲートポリシリコン(8,9)の
表面を酸化する。この酸化の前或いは後にソース・ドレ
イン用のイオン注入を行う。ソース・ドレイン用のイオ
ン注入はPチャネル用とNチャネル用のそれぞれをリソ
グラフィ技術を用いてマスクを形成し打ち分ける。図2
3は、図17のB−B′の位置に相当する模式的断面構
造図であり、PチャネルMISFETの模式的断面構造
図に相当する図である。従つて、イオン注入で形成され
たソース・ドレインは高濃度P形半導体領域(5)とな
っている。NチャネルMISFET領域にも同様な形の
高濃度N形半導体からなるソース・ドレインが形成され
る(図示されていない)。
ソグラフィ技術を用いてコンタクトホールパタンを形成
する(図24)。レジスト(13)をマスクとして、層
間絶縁膜(11)をエッチングし、コンタクトホールを
形成する(図25)。ゲート電極上のコンタクトホール
は、リンドープポリシリコン(9)とボロンドープポリ
シリコン(8)の境界上に開け、引き続く配線工程の後
に1つのコンタクトホールで両方のゲートポリシリコン
(8,9)とのコンタクトを可能とする。
を除去し、全面に第1層目配線用金属層(12)を形成
し(図26)、リソグラフィ技術を用いてレジスト(1
3)の配線パタンを形成する(図27)。続いて形成し
たレジスト(13)のパタンをマスクとして配線用金属
層(12)をエッチングし、第1層目配線用金属層(1
2)を形成する(図1参照)。
た実施例1を実現するための半導体装置の製造方法の別
の例を図28〜図35を用いて以下に説明する。まず、
リンドープポリシリコン(9)を全面に堆積するところ
までは、実施例4の図5と同じである。その後、リンド
ープポリシリコン(9)の表面を薄く酸化して酸化膜
(10)を形成後、全面に窒化膜(14)を堆積する
(図28)。次に、NチャネルMISFET領域上にリ
ソグラフィ技術を用いてエッチングマスク(13)を形
成する(図29)。このマスク(13)を用いて窒化膜
(14)と薄い酸化膜(10)をエッチングする(図3
0)。レジスト(13)を除去後、窒化膜(14)をエ
ッチングマスクとして、不要なリンドープポリシリコン
(9)を窒化膜に対してポリシリコンのエッチングレー
トの高いドライエッチング技術、例えばECRイオン流
エッチング等を用いてエッチングし除去する(図3
1)。
化膜形成の際に酸化した酸化膜(19)を除去し、今度
は、PチャネルMISFET用のゲート酸化を行ない、
酸化膜(20)を形成する。この時のゲート酸化膜(2
0)の膜厚は、NチャネルMISFETのゲート酸化膜
(19)の膜厚と必ずしも同じにする必要はなく、必要
に応じて変えることができる。そして、この際に、既に
堆積されているNチャネルMISFETのゲート電極用
のリンドープポリシリコン(9)の側壁も酸化され、引
き続いて堆積されるPチャネルMISFETのゲート電
極用のボロンドープポリシリコン(8)との境界に相互
に不純物が拡散することを防止する狭い領域を形成する
(図32)。PチャネルMISFETのゲート酸化を行
った後、必要ならば更にPチャネルMISFET用のチ
ャネルドープを行い、PチャネルMISFETのゲート
電極材料であるボロンドープポリシリコン(8)をリン
ドープポリシリコン(9)よりもやや厚めに堆積する
(図33)。この状態のウェハをメカノケミカルポリッ
シング法を用いて研磨し、ボロンドープポリシリコン
(8)を研磨する。この時、リンドープポリシリコン
(9)上の窒化膜(14)がエッチングのストッパとな
る(図34)。窒化膜(14)を熱リン酸で除去した
後、酸化を行い、全面に薄い酸化膜(10)を形成する
(図35)。以降の工程は、実施例4の図14以降と同
じである。
た実施例2を実現するための半導体装置の製造方法の1
例を図36〜図43を用いて以下に説明する。ゲート電
極の抵抗を図1の構造に比べて更に下げる必要がある場
合には、以下に示す工程を採用し、図2の構造を得る。
実施例4の図13からレジスト(13)を除去した状態
或いは実施例5の図34から窒化膜(14)を除去した
状態まで進める(図36)。次に、リンドープポリシリ
コン(9)上の酸化膜(10)を除去する(図37)。
方法は、ドライエッチングでもフッ酸系のウェットエッ
チングのいずれでもよい。その後、全面にシリサイド層
或いは高融点金属層(15)を形成する(図38)。そ
の上に薄い絶縁膜層(16)をCVD法によって形成
し、レジスト(13)を塗布し、リソグラフィ技術を用
いてゲート電極パタンを形成する(図39)。このレジ
スト(13)をマスクに用いて薄い絶縁膜層(16)と
シリサイド層或いは高融点金属層(15)をエッチング
する(図40)。十分な撰比が取れる場合はレジストを
直接エッチングマスクとしてエッチングしてもよい。
6)とシリサイド層或いは高融点金属層(15)をマス
クとして、ポリシリコン層(8,9)をエッチングする
(図41)。続いて全面に層間絶縁膜(11)を堆積
し、その上にレジスト(13)を塗布し、リソグラフィ
技術を用いてコンタクトホールパタンを形成する(図4
2)。形成されたレジスト(13)のパタンをマスクと
して層間絶縁膜(11)をエッチング除去し、コンタク
トホールを形成する(図43)。以降の工程は、実施例
4の図25以降の工程と同じである。第1層目配線用金
属電極(12)を形成することによって図2の構造を得
る。
た実施例2を実現するための半導体装置の製造方法の別
の例を図44〜図47を用いて説明する。実施例2及び
実施例6と同様の目的で、ゲート電極の抵抗を下げる必
要がある場合には、以下に示す工程を採用し、図2の構
造を得る。実施例4或いは実施例5の工程を経て図23
の状態まで進める(図44)。次に、ポリシリコン
(8,9)上の酸化膜(10)のみを異方性エッチング
を用いて除去する(図45)。その後、露出したゲート
ポリシリコン(8,9)上にシリサイド層或いは高融点
金属層(15)を選択的に形成する(図46)。続いて
全面に層間絶縁膜(11)を堆積し、その上にレジスト
(13)を塗布し、リソグラフィ技術を用いてコンタク
トホールパタンを形成する(図47)。以降の工程は、
実施例6の図42以降の工程と同じである。第1層目配
線用金属電極(12)を形成することによって図2の構
造を得る。
た実施例3を実現するための半導体装置の製造方法を図
48〜図63を用いて説明する。N形ドープドポリシリ
コン(9)電極上にP形ドープドポリシリコン(8)電
極の一部が重なる構造は以下のようにして作られる。
に全面にレジスト(13)を塗布し、PチャネルMIS
FET領域よりやや広い領域にリソグラフィ技術を用い
てレジスト(13)を残す(図48)。次に、酸化膜に
対してポリシリコンのエッチングレートの高いドライエ
ッチング技術、例えばECRイオン流エッチング等の方
法によって露出したボロンドープポリシリコン(8)を
エッチングする。下のリンドープポリシリコン(9)上
の薄い酸化膜(10)が露出した時点でエッチングを止
める。この時、リンドープポリシリコン(9)の表面を
覆っている薄い酸化膜(10)がストッパとなる(図4
9)。レジスト(13)をO2 プラズマアッシャー等の
方法で除去し、再度全面にレジスト(13)を塗布する
(図50)。N形ドープドポリシリコン電極(9)上に
P形ドープドポリシリコン電極(8)の一部が重なって
いる領域は幅の狭い凸領域であるため、塗布されたレジ
スト(13)のこの部分の膜厚は薄くなる。レジスト
(13)の全面エッチバックを行い、N形ドープドポリ
シリコン電極(9)上にP形ドープドポリシリコン電極
(8)の一部が重なっている凸領域を露出させる(図5
1)。露出した領域を適当にエッチングし露出部分にお
けるポリシリコン(8)の膜厚を薄くする(図52)。
ト電極パタンをリソグラフィ技術を用いて形成する(図
53,図54)。図54は、図53のD−D′の位置に
おける模式的断面構造図である。この後、酸化膜に対し
てポリシリコンのエッチングレートの高いドライエッチ
ング技術、例えばECRイオン流エッチング等の方法に
よって、リソグラフィ技術を用いて形成されたゲートパ
タン以外の領域のN形ドープドポリシリコン電極(9)
上のP形ドープドポリシリコン(8)がエッチング除去
されるまでエッチングする(図55〜図57)。図56
は、図55のD−D′の位置における模式的断面構造
図、図57は、図55のE−E′の位置における模式的
断面構造図である。この時点で、ゲートパタン以外の領
域の露出したN形ポリシリコン(9)上の薄い酸化膜
(10)をエッチング除去する(図58〜図60)。図
59は、図58のD−D′の位置における模式的断面構
造図、図60は図58のE−E′の位置における模式的
断面構造図である。
ングを引き続き行い、そしてエッチング終了後にレジス
ト(13)を除去し、ゲートパタンを形成する(図61
〜図63)。図62は、図61のD−D′の位置におけ
る模式的断面構造図、図63は、図61のE−E′の位
置における模式的断面構造図である。引き続く工程は、
実施例4の図17以降と同様に、ゲートパタン領域以外
の領域に壁状に残った薄い酸化膜(10)を除去する。
以下の工程は、実施例4と同様に進める。ただしこの場
合、開口されるコンタクトホールは、N形ドープドポリ
シリコン電極(9)とP形ドープドポリシリコン電極
(8)の両方がコンタクトホール内に露出する位置にず
れる。コンタクトホールを形成後、配線用金属電極(1
2)をパタン形成し、所望の実施例3の構造(図3)を
得ることができる。
例7で説明した工程と同様の方法によってゲートポリシ
リコン(8,9)上に金属層(15)を形成することが
可能である。この様な金属層(15)が形成されれば、
コンタクトホールを開口する位置に対する制限は無くな
る。
MIS回路を構成するNチャネルとPチャネルのMIS
FETのゲート電極として、堆積時に不純物を添加する
ドープドポリシリコンを用いている。しかもNチャネル
とPチャネル用のポリシリコンにはそれぞれ異なる不純
物を添加している。このことによって、P、Nチャネル
いずれのMISFETも表面チャネル形とすることがで
き、短チャネル効果を低減し、短チャネル化を進めるこ
とができる。また、ゲート電極として、堆積時に不純物
を添加するドープドポリシリコンを用いていることによ
って、P、NチャネルいずれのMISFETにおいて
も、ゲート絶縁膜とゲート電極ポリシリコンの界面付近
の不純物の濃度を十分に高くすることができる。このこ
とによって、MISFETをオン状態にした時にゲート
電極であるポリシリコンの中に厚い空乏層が生じること
の無い、即ち電流駆動能力の低下の無いMISFETを
作ることができ、高い性能の相補形MIS回路を構成す
ることができる。更に本方法によれば、従来の同極形の
ゲートパタン或いはイオン注入法による異極ゲートのパ
タンと全く同じものを用いることができ、マスク枚数も
イオン注入法によるものと同じか1枚少なくすることが
できる。コンタクトパタンについても従来のものと同じ
パタンを使用することができる。
てポリシリコン(8,9)のみを用いた半導体装置の模
式的断面構造図である。
てポリシリコン(8,9)と金属膜(15)或いはポリ
シリコン(8,9)とシリサイド層(15)の2層構造
を用いた半導体装置の模式的断面構造図である。
リシリコン電極(9)上にP形ドープドポリシリコン電
極(8)の一部が重なる構造を有する半導体装置の模式
的断面構造図である。
造方法であって、シリコン基板(1)に素子領域、分離
領域(4,7)、Pウェル(3)そしてNウェル(2)
を形成する工程図である。
(2)のそれぞれのMISFETの活性領域に行い、N
チャネルMISFETのゲート酸化膜(19)を形成
し、リンドープポリシリコン(9)を堆積する工程図で
ある。
技術を用いてエッチングマスク(13)を形成する工程
図である。
シリコン(9)のみをエッチングし除去する工程図であ
る。
MISFETのゲート酸化膜形成の際に酸化形成された
酸化膜(19)を除去し、PチャネルMISFET用の
ゲート酸化を行い、ゲート酸化膜(20)を形成すると
同時にリンドープポリシリコン(9)の表面上に酸化膜
(10)を形成する工程図である。
てPチャネルMISFET用のチャネルドープを行い、
PチャネルMISFETのゲート電極材料としてのボロ
ンドープポリシリコン(8)を堆積する工程図である。
ルMISFET領域よりやや狭い領域にリソグラフィ技
術によりレジスト(13)を、NチャネルMISFET
のポリシリコンゲート電極(9)の厚さとほぼ同じ厚さ
で残す工程図である。
面が平坦なレジスト(13)の層を形成する工程図であ
る。
コン(9)上に形成されたボロンドープポリシリコン
(8)を露出させる工程図である。
ている薄い酸化膜(10)をストッパとして露出したボ
ロンドープポリシリコン(8)をエッチングする工程図
である。
シリコン(8)上にも薄い酸化膜(10)を形成し、P
チャネルとNチャネルのMISFETのゲート電極材料
の堆積を終了させる工程図である。
た薄い酸化膜(10)の上にレジスト(13)を塗布し
リソグラフィ技術によってゲートパタンを形成する工程
図である。
としてポリシリコン(8,9)表面の薄い酸化膜(1
0)をエッチングし、その後レジスト(13)を除去
し、ポリシリコン(8,9)のエッチングのためのマス
ク(10)を形成する工程図である。
リシリコン層(8,9)をエッチングし、所定のゲート
パタンを形成した後の構造の模式的表面パタン図であ
る。
断面構造図である。
向の模式的断面構造図である。
向の模式的断面構造図である。
工程後の構造の模式的表面パターン図である。
断面構造図である。
9)の表面を酸化する(この酸化の前或いは後にソース
・ドレイン用のイオン注入を行う)工程図(図17のB
−B′方向に相当する模式的断面構造図であり、Pチャ
ネルMISFETの模式的断面構造図に相当する)であ
る。
堆積し、リソグラフィ技術を用いてコンタクトホールパ
タンを形成する工程図である。
膜(11)をエッチングし、コンタクトホールを形成す
る工程図である。
除去し、全面に第1層目配線用金属層(12)を形成す
る工程図である。
の配線パタンを形成する工程図である。
(9)の表面を薄く酸化して酸化膜(10)を形成し、
更に全面に窒化膜(14)を堆積する工程図である。
ィ技術を用いてレジスト(13)によるエッチングマス
クを形成する工程図である。
(14)と薄い酸化膜(10)をエッチングする工程図
である。
をエッチングマスクとしてリンドープポリシリコン
(9)をエッチングし除去する工程図である。
の際に酸化した酸化膜(19)を除去し、PチャネルM
ISFET用のゲート酸化を行い酸化膜(20)を形成
すると同時に、既に堆積されているNチャネルMISF
ETのゲート電極用のリンドープポリシリコン(9)の
側壁を酸化し、引き続いて堆積されるPチャネルMIS
FETのゲート電極用のボロンドープポリシリコン
(8)との境界に相互に不純物が拡散することを防止す
る狭い領域を形成する工程図である。
た後、必要に応じて更にPチャネルMISFET用のチ
ャネルドープを行い、PチャネルMISFETのゲート
電極材料であるボロンドープポリシリコン(8)をリン
ドープポリシリコン(9)よりやや厚めに堆積する工程
図である。
ンドープポリシリコン(9)上の窒化膜(14)をエッ
チングストッパとして、ボロンドープポリシリコン
(8)を研磨する工程図である。
化を行い、全面に薄い酸化膜(10)を形成する工程図
である。
た状態或いは図34の工程後、窒化膜(14)を除去し
た工程図である。
(10)を除去する工程図である。
5)を形成する工程図である。
成し、レジスト(13)を塗布し、リソグラフィ技術を
用いてゲート電極パタンを形成する工程図である。
膜層(16)とシリサイド層或いは高融点金属層(1
5)をエッチングする工程図である。
リサイド層或いは高融点金属層(15)をマスクとし
て、ポリシリコン層(8,9)をエッチングする工程図
である。
その上にレジスト(13)を塗布し、リソグラフィ技術
を用いてコンタクトホールパタンを形成する工程図であ
る。
マスクとして層間絶縁膜(11)をエッチング除去し、
コンタクトホールを形成する工程図である。
のみを異方性エッチングを用いて除去する工程図であ
る。
シリサイド層或いは高融点金属層(15)を選択的に形
成する工程図である。
その上にレジスト(13)を塗布し、リソグラフィ技術
を用いてコンタクトホールパタンを形成する工程図であ
る。
布し、PチャネルMISFET領域よりやや広い領域に
リソグラフィ技術を用いてレジスト(13)を残す工程
図である。
ている薄い酸化膜(10)をストッパとして、露出した
ボロンドープポリシリコン(8)をエッチングする工程
図である。
等の方法で除去し、再度全面にレジスト(13)を塗布
する工程図である。
い、N形ドープドポリシリコン電極(9)上にP形ドー
プドポリシリコン電極(8)の一部が重なっている凸領
域を露出させる工程図である。
分におけるポリシリコン(8)の膜厚を薄くする工程図
である。
ンをリソグラフィ技術を用いて形成した工程図であっ
て、この工程における模式的表面パタン図である。
構造図である。
ートの高いドライエッチング技術等の方法によって、リ
ソグラフィ技術を用いて形成されたゲートパタン以外の
領域のN形ドープドポリシリコン電極(9)上のP形ド
ープドポリシリコン(8)がエッチング除去されるまで
エッチングする工程図であって、この工程における模式
的表面パタン図である。
構造図である。
構造図である。
シリコン(9)上の薄い酸化膜(10)をエッチング除
去する工程図であって、この工程における模式的表面パ
タン図である。
構造図である。
構造図である。
グを引き続き行い、そしてエッチング終了後にレジスト
(13)を除去し、ゲートパタンを形成する工程図であ
って、この工程における模式的表面パタン図である。
構造図である。
構造図である。
ゲート電極として、NチャネルMISFETと同じ形の
ポリシリコンを用いた相補型MISFET構造の例で、
PチャネルMISFETは埋め込み形チャネル構造とな
っている。
ャネル形MISFETとNチャネル形MISFETのポ
リシリコンゲート電極に不純物を添加して作られる異極
ゲート形の相補形MISFET構造の例である。
ウェル)を分離する溝(分離領域) 5 高濃度P形半導体領域(PチャネルMISFET用
のソース・ドレイン領域) 7 素子間分離用絶縁膜(分離領域) 8 P形(ボロン)ドープ(ド)ポリシリコン(ゲート
電極) 9 N形(リン)ドープ(ド)ポリシリコン(ゲート電
極) 10 薄い酸化膜 11 層間絶縁膜 12 配線用金属電極(層) 13 レジスト(層) 14 窒化膜 15 シリサイド層或いは高融点金属層 16 薄い絶縁膜層 17 イオン注入法によってP形不純物を添加したポリ
シリコン電極 18 イオン注入法によってN形不純物を添加したポリ
シリコン電極 19 (NチャネルMISFETの)ゲート絶縁膜 20 (PチャネルMISFETの)ゲート絶縁膜 21 埋め込みチャネル 22 低キャリア密度領域
Claims (9)
- 【請求項1】 同じ半導体基板上にNチャネル形とPチ
ャネル形のMISFETがあり、Nチャネル形のMIS
FETのゲート電極としては、N形の不純物を添加した
N形ポリシリコンを使用し、Pチャネル形のMISFE
Tのゲート電極としては、P形の不純物を添加したP形
ポリシリコンを使用し、それぞれのポリシリコンの一部
が、不純物が相互に拡散することを防ぐ狭い領域を間に
挟んで隣接していることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 同じ半導体基板上にNチャネル形とPチ
ャネル形のMISFETがあり、Nチャネル形のMIS
FETのゲート電極としては、N形の不純物を添加した
N形ポリシリコンを使用し、Pチャネル形のMISFE
Tのゲート電極としては、P形の不純物を添加したP形
ポリシリコンを使用し、それぞれのポリシリコンの一部
が、不純物が相互に拡散することを防ぐ狭い領域を間に
挟んで隣接しており、前記それぞれのポリシリコン上の
全面或いは一部にシリサイド層或いは金属層があり、そ
れぞれのポリシリコン上の前記シリサイド層或いは前記
金属層は前記狭い領域の上或いは前記狭い領域の上とそ
れぞれのポリシリコンの間の前記狭い領域内で接続して
いることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 同じ半導体基板上にNチャネル形とPチ
ャネル形のMISFETがあり、Nチャネル形のMIS
FETのゲート電極としては、N形の不純物を添加した
N形ポリシリコンを使用し、Pチャネル形のMISFE
Tのゲート電極としては、P形の不純物を添加したP形
ポリシリコンを使用し、それぞれのポリシリコンの一部
が、不純物が相互に拡散することを防ぐ狭い領域を間に
挟んで隣接しており、堆積された層間絶縁膜に対して開
口された複数のコンタクトホールの内、コンタクトホー
ルの開口部の底面を2つに分ける様に、前記2種類のゲ
ートポリシリコンが狭い領域を隔てて配置されたコンタ
クトホールを具備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 同じ半導体基板上にNチャネル形とPチ
ャネル形のMISFETがあり、それぞれのゲート酸化
膜の膜厚が異なることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項5】 同じ半導体基板上にNチャネル形MIS
FETとPチャネル形MISFETのそれぞれの領域を
確定するウェル形成の工程と、N(或いはP)チャネル
形MISFETのゲート酸化後のN(或いはP)チャネ
ル形MISFETのゲート電極用のN(或いはP)形の
不純物を添加したポリシリコン膜堆積の工程と、P(或
いはN)チャネル形MISFET領域上のポリシリコン
のみをエッチングにより除去する工程と、P(或いは
N)チャネル形MISFETのゲート酸化と同時にN
(或いはP)チャネルMISFET領域上に残ったポリ
シリコン表面を酸化する工程と、全面にP(或いはN)
チャネル形MISFETのゲート電極用のP(或いは
N)形の不純物を添加したポリシリコン膜を堆積した
後、既に堆積されているN(或いはP)チャネル形MI
SFET用のポリシリコン上に堆積されたポリシリコン
を除去する工程と、ゲート電極パタンをリソグラフィ技
術を用いて形成し、レジストをマスクとしてNチャネル
形とPチャネル形のMISFETのゲート電極用ポリシ
リコンを同時に加工する工程とからなることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 同じ半導体基板上にNチャネル形MIS
FETとPチャネル形MISFETのそれぞれの領域を
確定するウェル形成の工程と、N(或いはP)チャネル
形MISFETのゲート酸化後のN(或いはP)チャネ
ル形MISFETのゲート電極用のN(或いはP)形の
不純物を添加したポリシリコン膜堆積の工程と、前記ポ
リシリコン膜の表面を薄く酸化して酸化膜を形成後、全
面に窒化膜を堆積する工程と、N(或いはP)チャネル
MISFET領域上にリソグラフィ技術を用いてエッチ
ングマスクを形成し、このマスクを用いてN(或いは
P)チャネルMISFET領域以外の領域の窒化膜と薄
い酸化膜をエッチングする工程と、レジストを除去後、
窒化膜をエッチングマスクとしてN(或いはP)チャネ
ル形MISFETのゲート電極用ポリシリコンをエッチ
ングし除去する工程と、N(或いはP)チャネルMIS
FETのゲート酸化膜形成の際に酸化した酸化膜を除去
し、P(或いはN)チャネルMISFET用のゲート酸
化を行ない酸化膜を形成し、同時にN(或いはP)チャ
ネル形MISFETのゲート電極用ポリシリコンの側壁
も酸化し、引き続いて堆積されるP(或いはN)チャネ
ルMISFETのゲート電極用のP(或いはN)形の不
純物を添加したポリシリコンとの境界に相互に不純物が
拡散することを防止する狭い領域を形成する工程と、前
記P(或いはN)チャネルMISFETのゲート電極用
ポリシリコンを前記N(或いはP)チャネルMISFE
Tのゲート電極用ポリシリコンよりやや厚めに堆積する
工程と、メカノケミカルポリッシング法を用いて、窒化
膜をストッパとして前記P(或いはN)チャネルMIS
FETのゲート電極用ポリシリコンを研磨する工程と、
窒化膜を熱リン酸で除去した後、全面に薄い酸化膜を形
成する工程と、ゲート電極パタンをリソグラフィ技術を
用いて形成し、レジストをマスクとして前記Nチャネル
形と前記Pチャネル形のMISFETのゲート電極用ポ
リシリコンを同時に加工する工程と、層間膜を堆積する
工程と、一部或いは全部のコンタクトホールの底面がN
チャネル形MISFETとPチャネル形MISFETの
ゲート電極ポリシリコンの両方に掛かる位置にコンタク
トホールを形成する工程と、コンタクトホール内に金属
を埋め込むことによってNチャネル形MISFETとP
チャネル形MISFETのゲートポリシリコンの間を電
気的に導通させる工程とからなることを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項7】 同じ半導体基板上にNチャネル形MIS
FETとPチャネル形MISFETのそれぞれの領域を
確定するウェル形成の工程と、N(或いはP)チャネル
形MISFETのゲート酸化後のN(或いはP)チャネ
ル形MISFETのゲート電極用のN(或いはP)形の
不純物を添加したポリシリコン膜堆積の工程と、P(或
いはN)チャネル形MISFET領域上のポリシリコン
のみをエッチングにより除去する工程と、P(或いは
N)チャネル形MISFETのゲート酸化と同時にN
(或いはP)チャネルMISFET領域上に残ったポリ
シリコン表面を酸化する工程と、全面にP(或いはN)
チャネル形MISFETのゲート電極用のP(或いは
N)形の不純物を添加したポリシリコン膜を堆積した
後、N(或いはP)チャネル形MISFETのゲート電
極用のポリシリコン上に堆積されたP(或いはN)形の
不純物を添加したポリシリコンを除去する工程と、基板
全面を覆っているNチャネル形MISFETとPチャネ
ル形MISFET用の両ゲートポリシリコンの表面にシ
リサイド層或いは金属膜を形成する工程と、ゲート電極
パタンをリソグラフィ技術を用いて形成し、レジストを
マスクとしてNチャネル形とPチャネル形のMISFE
Tのゲート電極用のシリサイド層とポリシリコン或いは
金属膜とポリシリコンを同時に加工する工程とからなる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 同じ半導体基板上にNチャネル形MIS
FETとPチャネル形MISFETのそれぞれの領域を
確定するウェル形成の工程と、N(或いはP)チャネル
形MISFETのゲート酸化後のN(或いはP)チャネ
ル形MISFETのゲート電極用のN(或いはP)形の
不純物を添加したポリシリコン膜堆積の工程と、P(或
いはN)チャネル形MISFET領域上のポリシリコン
のみをエッチングにより除去する工程と、P(或いは
N)チャネル形MISFETのゲート酸化と同時にN
(或いはP)チャネルMISFET領域上に残ったポリ
シリコン表面を酸化する工程と、全面にP(或いはN)
チャネル形MISFETのゲート電極用のP(或いは
N)形の不純物を添加したポリシリコン膜を堆積した
後、N(或いはP)チャネル形MISFET用のポリシ
リコン上に堆積されたP(或いはN)形の不純物を添加
したポリシリコンを除去する工程と、ゲート電極パタン
をリソグラフィ技術を用いて形成し、レジストをマスク
としてNチャネル形とPチャネル形のMISFETのゲ
ート電極用ポリシリコンを同時に加工する工程と、加工
されたゲート用ポリシリコンの上面にシリサイド層或い
は金属膜を選択的に成長させる工程とからなることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 同じ半導体基板上にNチャネル形MIS
FETとPチャネル形MISFETのそれぞれの領域を
確定するウェル形成の工程と、N(或いはP)チャネル
形MISFETのゲート酸化後のN(或いはP)チャネ
ル形MISFETのゲート電極用のN(或いはP)形の
不純物を添加したポリシリコン膜堆積の工程と、P(或
いはN)チャネル形MISFET領域上のポリシリコン
のみをエッチングにより除去する工程と、P(或いは
N)チャネル形MISFETのゲート酸化膜をN(或い
はP)チャネルMISFETのゲート酸化膜と異なる膜
厚に酸化すると同時にN(或いはP)チャネルMISF
ET領域上に残ったポリシリコン表面を酸化する工程
と、全面にP(或いはN)チャネル形MISFETのゲ
ート電極用のP(或いはN)形の不純物を添加したポリ
シリコン膜を堆積した後、既に堆積されているN(或い
はP)チャネル形MISFET用のポリシリコン上に堆
積されたP(或いはN)形の不純物を添加したポリシリ
コンを除去する工程と、ゲート電極パタンをリソグラフ
ィ技術を用いて形成し、レジストをマスクとしてNチャ
ネル形とPチャネル形のMISFETのゲート電極用ポ
リシリコンを同時に加工する工程とからなることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
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