JPH06140602A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH06140602A
JPH06140602A JP4309835A JP30983592A JPH06140602A JP H06140602 A JPH06140602 A JP H06140602A JP 4309835 A JP4309835 A JP 4309835A JP 30983592 A JP30983592 A JP 30983592A JP H06140602 A JPH06140602 A JP H06140602A
Authority
JP
Japan
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type
semiconductor device
polysilicon
circuit
gate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP4309835A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Funaki
正紀 舟木
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.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスタースライスにて製造された所望のMO
SFETの駆動能力を変更することのできる半導体装置
の製造方法を提供する。 【構成】 (A)に示すように、シリコン基板31上に
ソース領域32、ドレイン領域33、層間絶縁膜34が
設けられている。そして、ゲート領域上の層間絶縁膜3
4内には、p+ 型ポリシリコン35aと金属35bから
なるp+ 型ゲート電極35が設けられている。次に、
(B)に示すように、駆動能力を下げたいp型MOSF
ETのゲート電極35上の一部分以外の部分をフォトレ
ジスト36でマスクする。そして、(C)に示すよう
に、ドナー不純物を注入して、このマスクされていない
部分のポリシリコン35aの導電型をn+ とする。その
後、フォトレジスト36を除去して、不純物の拡散と活
性化のために熱処理を行い、必要に応じて、(D)に示
すような層間絶縁膜34aをさらに形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特にポリシリコンゲート電極を有するMOSF
ETの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、高集積度のLSIの開発が盛んに
行われており、特に、ゲートアレイと呼ばれるタイプの
LSIが普及している。このゲートアレイと呼ばれるタ
イプのLSIは、予め半導体素子をシリコン基板上に作
り込んだマスタースライスと呼ばれるウエハに配線を施
して各素子を組み合わせることにより所望の機能を実現
するようにしたものである。そして、このLSIは、マ
スタースライスを用意しておけば、配線工程を変更する
だけで、新規のLSIを製造することができるので、非
常に短期間でのLSI開発が可能となっている。
【0003】この様なゲートアレイによって実現するこ
とのできる回路は、デジタル・ロジック回路部分とRA
M(ランダム・アクセス・メモリ)のようなアナログ動
作を行う部分とに分けられる。このうち、デジタル・ロ
ジック回路の基本となる回路は、図3に示すようなイン
バータ回路である。同図に示すインバータ回路は、p型
MOSFET1とn型MOSFET2とを図のように接
続したものであり、入力端子3に電圧VDD(high)を入
力すると、p型MOSFET1がOFF、n型MOSF
ET2がONとなって、出力端子4より出力される電圧
は0(low )となり、入力端子3が0の時は、p型MO
SFET1がON、n型MOSFET2がOFFとなっ
て、出力端子4より電圧VDDが出力されることになる。
このようなインバータ回路では、入力端子3に入力され
る電圧の変化に対応してMOSFET1,2が共に切り
換わるので、MOSFET1,2の駆動能力は共に高い
方がより高速動作することになる。
【0004】一方、アナログ動作を行うRAM回路は、
図4のように表される。同図に示す回路は、書き込み電
流が供給される入力端子5a,5b、書き込み用アンプ
6a,6b、読み出し書き込み選択トランスファーゲー
ト7a,7b,10a,10b、トランスファーゲート
8a,8b、RAMインバータ9a,9b、読み出し用
インバータ11a,11bとで構成されている。なお、
各インバータ9a,9b,11a,11bの構成は、図
3に示し、上記にて説明した構成となっている。ここ
で、RAMインバータ9aの内容を書き換えるには、入
力端子5aから電流を供給して、書き込み用アンプ6
a、読み出し書き込み選択トランスファーゲート7a、
トランスファーゲート8aを介して、RAMインバータ
9aに電流を供給することにより行う。このとき、RA
Mインバータ9aの入力には、RAMインバータ9bの
出力も接続されているので、書き込み用アンプ6aの駆
動能力がRAMインバータ9bの駆動能力を上回った時
に書き換えが可能となり、その駆動能力差が大きいほど
書き換え動作を早く行うことができる。
【0005】ところで、p型MOSFETとn型MOS
FETの駆動能力を比較すると、チャネル幅(ゲート
幅)Wが同程度であれば、通常は、n型MOSFETの
駆動能力の方が大きい。したがって、RAMインバータ
9bの出力が1(RAMインバータ9bを構成するp型
MOSFETがON)でRAMインバータ9aの出力が
0(RAMインバータ9aを構成するn型MOSFET
がON)の状態であるとき、書き込み用アンプ6aを構
成するn型MOSFETによって書き換える場合の書き
換え動作が最も速く終了し、n型MOSFETとp型M
OSFETの駆動能力差が大きいほど、RAMインバー
タ9aによる書き換え速度は速くなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術にて説
明したように、デジタル・ロジック回路であるインバー
タ回路は、p型MOSFETとn型MOSFETの駆動
能力が共に高いほうが速く動作し、アナログ動作を行う
RAM回路では、n型MOSFETの駆動能力が高く、
p型MOSFETの駆動能力が低い方が良く、その駆動
能力差が大きいほど書き換え速度が速くなる。ところ
が、ゲートアレイでは、予め各素子が作り込まれたマス
タースライスと呼ばれるウエハを使用しているので、各
素子の特性は均一に決められており、実現したい回路の
都合に合わせて各素子の特性を後から変更することがで
きなかった。
【0007】そこで本発明は、マスタースライスにおい
て、p型MOSFETの駆動能力を高く設定しておき、
配線形成後、p型MOSFETの駆動能力が低い方が良
い部分の駆動能力を下げるように特性を変更することの
できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、同一半導体基板上に複数のMOSFET
を含む回路を製造する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板に設けられた前記複数のMOSFETの
ゲート領域上に低濃度の不純物を導入した第1の導電型
のポリシリコンゲート電極を設ける工程と、前記複数の
MOSFETのうち所望のMOSFETの前記ポリシリ
コンゲート電極に前記第1の導電型と異なる第2の導電
型とする不純物を高濃度導入して、前記所望のMOSF
ETのしきい値電圧を変化させることを特徴とする半導
体装置の製造方法を提供しようとするものである。
【0009】
【実施例】まず、本発明の半導体装置の製造方法の原理
を説明するために、p型MOSFETの平面図を図2に
示す。同図には、左右2つ並べられたp型MOSFET
が示されており、共通のn型ゲート領域22上にSiO
2 酸化膜を介してそれぞれのp型MOSFETのポリシ
リコンゲート電極21a,21bが設けられている。そ
して、このポリシリコンゲート電極21a,21bの端
部は電源に接続されており、この電源から加えられるゲ
ート電圧によりソース−ドレイン間電流を制御していて
る。なお、図中Lは、チャネル長を示す。
【0010】このようなp型MOSFETでは、ゲート
領域のチャネル幅Wが長いほどゲート電圧による影響が
大きくなり、駆動能力が上がることが知られている。逆
に考えると、チャネル幅Wを短くすれば、駆動能力が下
がることになる。ところが、マスタースライスでは、ゲ
ート領域を予め一定の大きさで作っているので、所望の
部分だけチャネル幅Wを短くすることができない。そこ
で、実質的にチャネル幅Wを短くした場合と同じ効果の
得られる構造にすることを考える。
【0011】p型MOSFETの駆動能力は、|ゲート
電圧−しきい値電圧|の2乗に比例するため、負の電圧
であるp型MOSFETのしきい値電圧VTHを部分的に
低くして、しきい値電圧VTHの絶対値を大きくすれば、
その部分の駆動能力が下がり、p型MOSFET全体の
駆動能力も下がることになる。ここで、MOSFETに
使用されるポリシリコン電極の導電型を考えると、ポリ
シリコンの仕事関数の影響により、n+ 型の方がp+
よりもしきい値電圧VTHが約1V低くなる。そこで、ポ
リシリコンゲート電極21a,21bの導電型をデジタ
ル・ロジック回路にとって都合の良いしきい値電圧VTH
となるように設計したp+ 型でマスタースライスを作成
しておき、駆動能力を下げたいp型MOSFETのポリ
シリコンゲート電極21a,21bの一部分にn型不純
物を注入して、n+ 型とすることにより、n型不純物を
注入した部分のしきい値電圧VTHが低くなって流れる電
流が少なくなり、実質的にチャネル幅Wを短くしたのと
同様、駆動能力を減少させることができる。
【0012】次に、本発明の半導体装置の製造方法の一
実施例を図1(A)〜(D)と共に説明する。まず、同
図(A)に示すように、n型シリコン基板31上にp型
のソース領域32、ドレイン領域33を拡散などにより
設けたマスタースライス上にSiO2層間絶縁膜34を
設ける。そして、ゲート領域上の層間絶縁膜34内に
は、(p型MOSFETの動作には問題ないが)あまり
濃すぎない値である5×1019〜1×1020(cm-3
程度のアクセプタ不純物濃度を有するp+ 型ポリシリコ
ン35aとこの上にタングステン・シリサイド等の金属
35bを薄く付けて形成されたp+ 型ゲート電極35を
設けている。この金属35bは後述する工程において、
ポリシリコン35aの一部分にドナー不純物が注入され
た際に、ゲート電極35にp+ 型部分とn+ 型部分との
間にpn接合が形成されても、ゲート電極35としては
電気的に接続された状態にするために設けている。ま
た、ゲート電極35の上の層間絶縁膜34の厚みを薄く
して、層間絶縁膜34と金属35bの厚さの合計がポリ
シリコン35aへの不純物注入を容易にしている。
【0013】次に、同図(B)に示すように、駆動能力
を下げたいp型MOSFETのゲート電極35上の一部
分(図2におけるVTHの低い部分)を露出させるように
して他の部分はフォトレジスト36でマスクする。そし
て、同図(C)に示すように、リン等のドナー不純物を
ポリシリコン35aのアクセプタ不純物濃度よりも圧倒
的に多い量(例えば、5×1020〜1×1021(c
-3)程度)を注入して、このマスクされていない部分
のポリシリコン35aの導電型をn+ とする。なお、ド
ナー不純物の注入電圧は、ドナー不純物がポリシリコン
35aには注入されるが、n型シリコン基板31面には
届かない値に設定して行う。
【0014】その後、フォトレジスト36を除去して、
不純物の拡散と活性化のために熱処理を行い、必要であ
れば、同図(D)に示すように、配線間のショートを防
ぐための層間絶縁膜34aをさらに形成してから、通常
のゲートアレイ工程を行うことにより、マスタースライ
スで作られた状態のp型MOSFETとは異なる駆動能
力を有するp型MOSFETを製造することができる。
したがって、各素子の特性を均一にしたマスタースライ
スを使用して、デジタル・ロジック回路を構成するp型
MOSFETとn型MOSFETの駆動能力を共に高く
すると共に、アナログ動作を行うRAM回路等に使用さ
れるn型MOSFETの駆動能力を高くしたままp型M
OSFETの駆動能力だけを低くして、その駆動能力差
を大きくするように構成できるので、それぞれの回路の
速度が最も速くなるように設定して製造することができ
る。なお、p型MOSFETに限らず、n型MOSFE
Tに適用してその駆動能力を下げることも可能である。
【0015】また、上記実施例では、RAM回路のp型
MOSFETの駆動能力を下げることを目的として説明
したが、マスクROM回路を製造する際にも本発明の半
導体装置の製造方法を使用することができる。即ち、マ
スクROM回路は、しきい値電圧VTHの高低によって
0,1を区別している。そして、上記した方法と同様に
して一部のMOSFETのしきい値電圧VTHを低くする
ことにより、しきい値電圧VTHの高いままのMOSFE
Tとの間で0,1を区別することができるので、本発明
によるマスクROM回路の製造が可能となる。
【0016】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法は、上記
したような製造方法により、予め各素子が作り込まれた
マスタースライスを使用して、所望のMOSFETの駆
動能力を変更することができるので、アナログ回路ディ
ジタル・ロジック回路の混在するLSIのそれぞれの回
路の特性に合わせて駆動能力を変更することにより、速
度の速いLSIを製造することができる。また、本発明
の半導体装置の製造方法によって、マスクROM回路も
製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)〜(D)は本発明の半導体装置の製造方
法の一実施例を示す工程図である。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法の原理を説明す
るための平面図である。
【図3】インバータ回路の例を示す回路図である。
【図4】RAM回路の例を示す回路図である。
【符号の説明】
21a,21b ポリシリコンゲート電極 22 n型ゲート領域 31 n型シリコン基板 32 ソース領域 33 ドレイン領域 34 層間絶縁膜 35 ゲート電極 35a ポリシリコン 35b 金属 36 フォトレジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/784 9170−4M H01L 27/08 321 D 7377−4M 29/78 301 C

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同一半導体基板上に複数のMOSFETを
    含む回路を製造する半導体装置の製造方法であって、 前記半導体基板に設けられた前記複数のMOSFETの
    ゲート領域上に低濃度の不純物を導入した第1の導電型
    のポリシリコンゲート電極を設ける工程と、 前記複数のMOSFETのうち所望のMOSFETの前
    記ポリシリコンゲート電極に前記第1の導電型と異なる
    第2の導電型とする不純物を高濃度導入して、前記所望
    のMOSFETのしきい値電圧を変化させることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
JP4309835A 1992-10-26 1992-10-26 半導体装置の製造方法 Pending JPH06140602A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012146957A (ja) * 2010-12-21 2012-08-02 Seiko Instruments Inc 半導体不揮発性メモリ装置
JP2012191088A (ja) * 2011-03-13 2012-10-04 Seiko Instruments Inc 半導体装置および基準電圧生成回路

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63228745A (ja) * 1987-03-18 1988-09-22 Sony Corp 半導体記憶装置の製造方法

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