JPH06275788A - Manufacture of dual gate cmos semiconductor device - Google Patents

Manufacture of dual gate cmos semiconductor device

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JPH06275788A
JPH06275788A JP5088124A JP8812493A JPH06275788A JP H06275788 A JPH06275788 A JP H06275788A JP 5088124 A JP5088124 A JP 5088124A JP 8812493 A JP8812493 A JP 8812493A JP H06275788 A JPH06275788 A JP H06275788A
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JP
Japan
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type
gate electrode
channel
region
mos
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JP5088124A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Ishida
守 石田
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress the diffusion of boron by lowering process temperature and also, prevent the partial cavity growth or resistance increase of a p-type polysilicon gate electrode when manufacturing a dual gate CMOS type semiconductor device. CONSTITUTION:An n-type conductive polysilicon film 15, where n-type impurities exist uniformly within a film, is formed on the gate oxide film 14 on a silicon substrate 10, and it is changed into a p-type polysilicon film by implanting ions of boron into the polysilicon film 15 in a PMOSFET type region. Gate electrodes 17a and 17b are formed by patterning the polysilicon films 15a and 15b. Then, for both MOSFETs, impurities are implanted into a board with gate electrodes as masks. The temperature of activation of implanted impurities is set rather low at 800-900 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はMOS型半導体装置の製
造方法に関し、特にPチャネル型MOS(以下、PMO
Sという)素子にはP型導電性のポリシリコンゲート電
極を備え、Nチャネル型MOS(以下、NMOSとい
う)素子にはN型導電性のポリシリコンゲート電極を備
えたデュアルゲート型CMOS半導体装置であって、例
えばサブミクロン以下のような微細パターンを有するC
MOS型半導体装置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a MOS type semiconductor device, and more particularly to a P channel type MOS (hereinafter referred to as PMO).
A dual-gate CMOS semiconductor device in which an S-type element has a P-type conductive polysilicon gate electrode, and an N-channel type MOS (hereinafter referred to as NMOS) element has an N-type conductive polysilicon gate electrode. C having a fine pattern of, for example, submicron or less
The present invention relates to a method for manufacturing a MOS semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体集積回路装置(以下、L
SIという)プロセスは、微細化が進むほどその工程数
が増加する傾向にある。また、MOS型LSIのプロセ
スでは、微細化が進むほど短チャネル効果やホットキャ
リア効果など種々の問題が生じる。
2. Description of the Related Art Generally, semiconductor integrated circuit devices (hereinafter referred to as L
The process called SI) tends to increase in the number of steps as miniaturization progresses. Further, in the process of MOS type LSI, various problems such as a short channel effect and a hot carrier effect occur as miniaturization progresses.

【0003】同一基板にNMOSFETとPMOSFE
Tを形成したCMOSデバイスでは、ポリシリコンゲー
ト電極としてはN+ポリシリコンゲート電極が広く用い
られている。これは、ポリシリコン膜上にリンガラスを
堆積し、熱処理によってリンをポリシリコン膜に拡散さ
せて低抵抗化を図ったポリシリコンゲート電極である。
そのようなCMOSデバイスでは、NMOSFET側を
表面チャネル型、PMOSFET側を埋込みチャネル型
にしている場合が多い。
NMOSFET and PMOSFE on the same substrate
In a T-formed CMOS device, an N + polysilicon gate electrode is widely used as a polysilicon gate electrode. This is a polysilicon gate electrode in which phosphorus glass is deposited on a polysilicon film and phosphorus is diffused into the polysilicon film by heat treatment to reduce the resistance.
In such a CMOS device, the NMOSFET side is often a surface channel type and the PMOSFET side is a buried channel type in many cases.

【0004】しかし、微細化が進みサブミクロン以下や
ハーフミクロン以下のプロセスになると、埋込み型構造
では短チャネル効果を抑制することが困難になるため、
PMOSFET側も表面型に移行せざるを得ない状況に
なっている。その場合、PMOSFET側用に新たにP
+ポリシリコンゲート電極(アクセプタ注入によるポリ
シリコンゲート電極の低抵抗化)や、N+ポリシリコン
ゲート電極とP+ポリシリコンゲート電極とを接続する
ためのサリサイド構造の採用が必要になるなど、工程数
は増加する一方である。
However, when the miniaturization progresses and the process becomes submicron or less or half micron or less, it becomes difficult to suppress the short channel effect in the buried type structure.
The PMOSFET side is also in a situation where it has no choice but to shift to the surface type. In that case, P is newly added for the PMOSFET side.
+ Polysilicon gate electrode (reduction of resistance of the polysilicon gate electrode by acceptor injection), and adoption of salicide structure for connecting N + polysilicon gate electrode and P + polysilicon gate electrode, etc. The number is increasing.

【0005】また、P+ポリシリコンゲート電極の採用
に当り、ゲート電極の低抵抗化は不純物注入による手法
を用いなければならないが、注入時又はその注入不純物
の活性化時において、ゲート電極に注入された不純物が
ゲート酸化膜を突き抜けて基板チャネル部分へ侵入して
しまう恐れが生じる。チャネル部分に不純物が侵入する
と、しきい値電圧がシフトしたり、耐圧劣化などの諸問
題が生じ、所望のMOSFET特性が得られなくなる。
Further, in adopting the P + polysilicon gate electrode, the resistance of the gate electrode must be reduced by using an impurity implantation method. However, during implantation or activation of the implanted impurity, implantation into the gate electrode is performed. The generated impurities may penetrate the gate oxide film and enter the channel portion of the substrate. If impurities enter the channel portion, the threshold voltage shifts and various problems such as breakdown voltage deterioration occur, and desired MOSFET characteristics cannot be obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】P型ポリシリコンゲー
ト電極用に導入されるボロンはゲート酸化膜中の拡散係
数が大きく、MOSFETのチャネル濃度を変化させ、
しきい値電圧を変化させてしまう。その問題を解決する
ためには、プロセス温度を下げてボロンの拡散を抑制す
る方法が有効である。しかし、プロセス温度を下げる
と、N型ポリシリコンゲートに導入される砒素やリンの
拡散はボロン以上に抑えられ、N型ポリシリコンゲート
電極を部分空乏化したり高抵抗化させる問題が生じる。
その結果、NMOSFETのしきい値電圧を変化させた
り、CMOSデバイスの高速動作の障害になる。
Boron introduced for the P-type polysilicon gate electrode has a large diffusion coefficient in the gate oxide film and changes the channel concentration of the MOSFET.
It changes the threshold voltage. In order to solve the problem, a method of lowering the process temperature to suppress the diffusion of boron is effective. However, when the process temperature is lowered, the diffusion of arsenic and phosphorus introduced into the N-type polysilicon gate is suppressed to more than boron, and there is a problem that the N-type polysilicon gate electrode is partially depleted or the resistance is increased.
As a result, the threshold voltage of the NMOSFET is changed and the high speed operation of the CMOS device is hindered.

【0007】プロセス温度を下げることに伴う問題は、
特にNMOSFETのゲート電極をマスクとしてソース
領域とドレイン領域をセルフアラインで形成する工程
で、ゲート電極への不純物導入と基板への不純物導入を
同時に行なおうとするプロセスでより重要となる。なぜ
ならば、ソース領域とドレイン領域にはより浅い不純物
濃度プロファイルの実現が望まれ、ゲート電極への導入
とは要求が相反するためである。本発明はプロセス温度
を低温化してボロンの拡散を抑えるとともに、N型ポリ
シリコンゲート電極の部分空乏化や高抵抗化を防ぐこと
のできるデュアルゲートCMOS型半導体装置の製造方
法を提供することを目的とするものである。
The problems associated with lowering the process temperature are:
In particular, in the process of forming the source region and the drain region by self-alignment using the gate electrode of the NMOSFET as a mask, it becomes more important in the process of simultaneously introducing the impurity into the gate electrode and the impurity into the substrate. This is because it is desired to realize a shallower impurity concentration profile in the source region and the drain region, and the requirements conflict with the introduction into the gate electrode. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a dual gate CMOS type semiconductor device capable of suppressing the diffusion of boron by lowering the process temperature and preventing partial depletion and high resistance of the N type polysilicon gate electrode. It is what

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の工程
(A)から(D)を含んでいる。(A)シリコン基板上
にゲート酸化膜を介してN型導電性ポリシリコン膜を形
成する工程、(B)NチャネルMOS型素子形成領域を
レジストで被い、PチャネルMOS型素子形成領域のポ
リシリコン膜にP型不純物を導入してそのPチャネルM
OS型素子形成領域のポリシリコン膜をP型導電性に変
える工程、(C)前記ポリシリコン膜をパターン化して
Nチャネル型MOS素子形成領域とPチャネル型MOS
素子形成領域とにそれぞれゲート電極を形成する工程、
(D)Nチャネル型MOS素子形成領域とPチャネル型
MOS素子形成領域の基板に少なくともソース領域とド
レイン領域を形成するために、それぞれの導電型の不純
物を導入する工程。
The present invention includes the following steps (A) to (D). (A) A step of forming an N-type conductive polysilicon film on a silicon substrate through a gate oxide film, (B) a resist covering the N-channel MOS type element forming region, Introducing a P-type impurity into the silicon film to form the P channel
Changing the polysilicon film in the OS type element formation region to P type conductivity; and (C) patterning the polysilicon film to form an N channel type MOS element formation region and a P channel type MOS.
A step of forming a gate electrode in each of the element formation region,
(D) A step of introducing impurities of respective conductivity types in order to form at least the source region and the drain region on the substrate of the N-channel type MOS element forming region and the P-channel type MOS element forming region.

【0009】好ましい態様では、上記の工程(A)で形
成されるN型導電性ポリシリコン膜のN型不純物濃度を
ゲート電極として必要な濃度よりも低濃度にしておき、
上記工程(B)でPチャネルMOS型素子形成領域のポ
リシリコン膜をP型導電性に変える際のP型不純物の注
入量が少なくてすむようにする。NチャネルMOS型素
子形成領域ではポリシリコン膜にさらにN型不純物を注
入してゲート電極として必要な濃度まで高める。
In a preferred embodiment, the N-type impurity concentration of the N-type conductive polysilicon film formed in the above step (A) is set lower than the concentration required for the gate electrode,
In the above step (B), a small amount of P-type impurities is injected when the polysilicon film in the P-channel MOS type element formation region is changed to P-type conductivity. In the N-channel MOS type element forming region, N type impurities are further injected into the polysilicon film to increase the concentration to a level required as a gate electrode.

【0010】他の好ましい態様では、上記の工程(A)
で形成されるN型導電性ポリシリコン膜のN型不純物濃
度をゲート電極として必要な濃度よりも低濃度にしてお
き、ポリシリコン膜をパターン化してゲート電極パター
ンを形成した後、ソース領域とドレイン領域を形成する
ための基板への不純物注入と同時にゲート電極にも不純
物を注入してゲート電極を低抵抗化する。
In another preferred embodiment, the above step (A)
The N-type impurity concentration of the N-type conductive polysilicon film formed in step 1 is set to a concentration lower than that required for the gate electrode, the polysilicon film is patterned to form a gate electrode pattern, and then the source region and the drain are formed. At the same time as the impurity is injected into the substrate for forming the region, the impurity is also injected into the gate electrode to reduce the resistance of the gate electrode.

【0011】[0011]

【実施例】図1は第1の実施例を表わす。 (A)シリコン基板10にPウエル11、Nウエル1
2、フィールド酸化膜13及びゲート酸化膜14を形成
する。ゲート酸化膜14上にN型導電性ポリシリコン膜
15を形成する。ポリシリコン膜15はリン又は砒素を
反応ガスに添加したCVD法によって形成することがで
きる。N型導電性ポリシリコン膜15を形成する他の方
法は、不純物が導入されていないポリシリコン膜をCV
D法によって堆積し、リン又は砒素をイオン注入した
後、十分活性化させる方法である。ポリシリコン膜15
は膜内にN型不純物が均一に存在している。このときの
N型不純物量はN型ポリシリコンゲート電極の空乏化を
防ぐのに必要な濃度であるとともに、後の工程でP型不
純物を導入することによってP型導電性に変えることの
できる程度の濃度である。したがって、ポリシリコン膜
15中のN型不純物濃度はプロセス条件の選択によって
最適範囲は変化するが、1×1019〜2×1020/cm
3の範囲が適当である。N型ポリシリコン膜15の一例
は、ジシランとホスフィンを反応ガスとするLPCVD
法で成膜したリンドープポリシリコン膜であり、膜厚は
約3500Åである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a first embodiment. (A) P well 11 and N well 1 on the silicon substrate 10
2. A field oxide film 13 and a gate oxide film 14 are formed. An N-type conductive polysilicon film 15 is formed on the gate oxide film 14. The polysilicon film 15 can be formed by the CVD method in which phosphorus or arsenic is added to the reaction gas. Another method of forming the N-type conductive polysilicon film 15 is to use a CV method for a polysilicon film into which impurities are not introduced.
This is a method of depositing by the D method, ion-implanting phosphorus or arsenic, and then sufficiently activating it. Polysilicon film 15
Has N-type impurities uniformly present in the film. The amount of N-type impurities at this time is a concentration necessary to prevent depletion of the N-type polysilicon gate electrode, and is a level that can be changed to P-type conductivity by introducing P-type impurities in a later step. Is the concentration of. Therefore, although the optimum range of the N-type impurity concentration in the polysilicon film 15 varies depending on the selection of process conditions, it is 1 × 10 19 to 2 × 10 20 / cm.
A range of 3 is suitable. An example of the N-type polysilicon film 15 is LPCVD using disilane and phosphine as reaction gases.
It is a phosphorus-doped polysilicon film formed by the method and has a film thickness of about 3500Å.

【0012】(B)NMOSFET形成領域をフォトレ
ジスト膜16によって被い、PMOSFET形成領域の
ポリシリコン膜15にボロンをイオン注入する。このと
きのボロン注入量はポリシリコン膜15中の不純物量の
少なくとも2倍、望ましくは4倍程度に設定する。この
結果、ポリシリコン膜15はフォトレジスト膜16で被
われている領域のN型ポリシリコン膜15aと、P型に
変化したP型ポリシリコン膜15bとに分かれる。
(B) The NMOSFET formation region is covered with a photoresist film 16, and boron is ion-implanted into the polysilicon film 15 in the PMOSFET formation region. The boron implantation amount at this time is set to be at least twice, preferably about four times, the amount of impurities in the polysilicon film 15. As a result, the polysilicon film 15 is divided into an N-type polysilicon film 15a in a region covered with the photoresist film 16 and a P-type polysilicon film 15b converted to P-type.

【0013】(C)フォトレジスト膜16を除去した
後、再びフォトレジスト膜を形成し、写真製版とエッチ
ングによってポリシリコン膜15a,15bにパターン
化を施してゲート電極17aと17bを形成する。その
後、既知のプロセスにより、NMOSFET用にはゲー
ト電極17aをマスクとしてセルフアラインでN型不純
物の砒素又はリンを基板に導入し、PMOSFET用に
はゲート電極17bをマスクとしてセルフアラインでP
型不純物のボロンを基板に導入する。
(C) After removing the photoresist film 16, the photoresist film is formed again, and the polysilicon films 15a and 15b are patterned by photolithography and etching to form the gate electrodes 17a and 17b. Then, according to a known process, N-type impurities such as arsenic or phosphorus are introduced into the substrate by self-alignment using the gate electrode 17a as a mask for the NMOSFET, and P-type self-alignment by using the gate electrode 17b as the mask for the PMOSFET.
Boron, a type impurity, is introduced into the substrate.

【0014】ゲート電極17a,17bに導入された不
純物は、工程(C)でパターン化される前に熱処理を行
なって活性化してもよく、パターン化後に活性化しても
よい。また、ソース領域・ドレイン領域に導入された不
純物の活性化と同時に行なってもよい。活性化温度は8
00〜900℃、望ましくは800〜850℃である。
The impurities introduced into the gate electrodes 17a and 17b may be activated by a heat treatment before being patterned in the step (C) or may be activated after being patterned. Further, it may be performed simultaneously with the activation of the impurities introduced into the source region / drain region. Activation temperature is 8
The temperature is from 00 to 900 ° C, preferably from 800 to 850 ° C.

【0015】図2は第2の実施例を表わす。 (A)図1と同様にポリシリコン膜25を形成する。こ
の場合、ポリシリコン膜25の不純物濃度は少なくとも
1×1019、望ましくは5×1019/cm3とする。こ
の場合も不純物はポリシリコン膜25の膜内に均一に存
在している。 (B)既知の写真製版とエッチングによりポリシリコン
膜25をパターン化してゲート電極27を形成する。
FIG. 2 shows a second embodiment. (A) A polysilicon film 25 is formed as in FIG. In this case, the impurity concentration of the polysilicon film 25 is at least 1 × 10 19 , preferably 5 × 10 19 / cm 3 . In this case also, the impurities are uniformly present in the polysilicon film 25. (B) The polysilicon film 25 is patterned by known photolithography and etching to form a gate electrode 27.

【0016】(C)PMOSFET形成領域をフォトレ
ジスト膜26で被い、NMOSFET形成領域にN型不
純物をイオン注入する。これによりNMOSFETのゲ
ート電極27aとソース・ドレイン領域28に同時に不
純物が導入されて、ゲート電極27aの低抵抗化とソー
ス・ドレイン領域28の形成が同時になされる。フォト
レジスト膜26を除去した後、活性化を行なう。ソース
・ドレイン領域28には浅い不純物導入領域が形成さ
れ、一方ゲート電極27aに導入された不純物は通常の
ゲート電極の膜厚であればその表面付近にのみ偏在して
しまうが、ポリシリコン膜25が当初からN型導電性で
あるためNMOSFETのしきい値電圧変動やCMOS
デバイスの動作速度上の問題は生じない。
(C) The PMOSFET formation region is covered with the photoresist film 26, and N-type impurities are ion-implanted into the NMOSFET formation region. As a result, impurities are simultaneously introduced into the gate electrode 27a and the source / drain region 28 of the NMOSFET, so that the resistance of the gate electrode 27a is lowered and the source / drain region 28 is formed at the same time. After removing the photoresist film 26, activation is performed. A shallow impurity introduction region is formed in the source / drain region 28, while the impurities introduced into the gate electrode 27a are unevenly distributed only in the vicinity of the surface if the gate electrode 27a has a normal film thickness. From the beginning has N-type conductivity, the threshold voltage fluctuation of NMOSFET and CMOS
There is no problem with the operating speed of the device.

【0017】(D)上記の工程(C)とは逆に、NMO
SFET形成領域をフォトレジスト膜29によって被
い、P型不純物をイオン注入してPMOSFETのゲー
ト電極27bの低抵抗化とソース・ドレイン領域30の
形成を同時に行なう。フォトレジスト膜29を除去した
後、活性化を行なう。このとき、P型不純物の注入量は
ゲート電極27bを当初のN型導電性からP型導電性へ
と極性を判定させなければならないため、ポリシリコン
膜25のN型不純物量の少なくとも2倍、望ましくは4
倍に設定する。P型不純物のボロンはポリシリコン膜中
での拡散が速いので、ゲート電極27bは均一にP型導
電性を示すようになる。しかし、活性化温度が高すぎる
とMOSFETのチャネル濃度変化の問題が発生するの
で、活性化温度は800〜900℃、望ましくは800
〜850℃以下とする。
(D) Contrary to the above step (C), the NMO
The SFET formation region is covered with a photoresist film 29, and P-type impurities are ion-implanted to simultaneously reduce the resistance of the gate electrode 27b of the PMOSFET and form the source / drain regions 30. After removing the photoresist film 29, activation is performed. At this time, since the polarity of the P-type impurity implantation is required to determine the polarity of the gate electrode 27b from the initial N-type conductivity to the P-type conductivity, at least twice as much as the N-type impurity amount of the polysilicon film 25, Preferably 4
Set to double. Since the P-type impurity, boron, diffuses quickly in the polysilicon film, the gate electrode 27b uniformly exhibits P-type conductivity. However, if the activation temperature is too high, the problem of change in the channel concentration of the MOSFET occurs, so the activation temperature is 800 to 900 ° C., preferably 800.
~ 850 ° C or lower.

【0018】図3は図2のプロセスを用いて作成したデ
ュアルゲート構造のCMOSを表わしている。図3のC
MOSデバイスを製造するために、図2に従いPウエル
11、Nウエル12、フィールド酸化膜13及びゲート
酸化膜14を形成した後、N型ポリシリコン膜25を形
成する。ポリシリコン膜25はジシランとホスフィンを
反応ガスとするLPCVD法で成膜した膜厚3500
Å、膜中リン濃度5×1019/cm3のリンドープポリ
シリコン膜である。そのポリシリコン膜25をパターン
化してゲート電極27を形成する。
FIG. 3 shows a CMOS having a dual gate structure formed by using the process shown in FIG. C in FIG.
In order to manufacture a MOS device, a P well 11, an N well 12, a field oxide film 13 and a gate oxide film 14 are formed according to FIG. 2, and then an N type polysilicon film 25 is formed. The polysilicon film 25 has a thickness of 3500 formed by the LPCVD method using disilane and phosphine as reaction gases.
Å This is a phosphorus-doped polysilicon film having a phosphorus concentration of 5 × 10 19 / cm 3 in the film. The polysilicon film 25 is patterned to form a gate electrode 27.

【0019】次に、フォトレジスト膜をマスクとしてN
MOSFETのゲート電極27a及びソース・ドレイン
領域28並びにNウエル12の基板コンタクト領域36
に砒素をイオン注入する。注入エネルギーは30Ke
V、ドーズ量は1×1015/cm2である。この後90
0℃で30分間の活性化を行なう。次に、フォトレジス
ト膜を形成しなおし、そのフォトレジスト膜をマスクと
してPMOSFETのゲート電極27b及びソース・ド
レイン領域30並びにPウエル11の基板コンタクト領
域37にBF2をイオン注入する。注入エネルギーは2
0KeV、ドーズ量は3×1015/cm2である。この
後850℃で30分間の活性化を行なう。
Next, using the photoresist film as a mask, N
The gate electrode 27a and the source / drain region 28 of the MOSFET and the substrate contact region 36 of the N well 12
Arsenic is ion-implanted into the substrate. Injection energy is 30 Ke
V and dose amount is 1 × 10 15 / cm 2 . 90 after this
Perform activation for 30 minutes at 0 ° C. Next, the photoresist film is re-formed, and BF 2 is ion-implanted into the gate electrode 27b and the source / drain region 30 of the PMOSFET and the substrate contact region 37 of the P well 11 using the photoresist film as a mask. Injection energy is 2
The dose is 0 KeV and the dose is 3 × 10 15 / cm 2 . Thereafter, activation is performed at 850 ° C. for 30 minutes.

【0020】次に、既知のプロセスにより、チタンシリ
サイド38をサリサイドセルフアラインプロセスにより
両MOSFETのゲート電極、ソース領域、ドレイン領
域及び基板コンタクト上に形成する。次に、層間絶縁膜
39を形成した後、コンタクトホールを開口し、メタル
電極40を形成する。
Next, titanium silicide 38 is formed on the gate electrode, source region, drain region and substrate contact of both MOSFETs by a salicide self-alignment process by a known process. Next, after forming the interlayer insulating film 39, a contact hole is opened and a metal electrode 40 is formed.

【0021】比較例として、不純物を導入しないノンド
ープポリシリコン膜を用い、図3を参照して説明したプ
ロセスと同じプロセスによってCMOSデバイスを形成
した。比較例のプロセスは従来のプロセスである。図3
の実施例と比較例のしきい値電圧を比較した結果を図4
に示す。PMOSFETでは実施例と比較例の差はな
い。しかし、NMOSFETの場合は比較例の方が大き
な値になっており、比較例のN型ポリシリコンゲート電
極は部分空乏化していることが予想される。
As a comparative example, a CMOS device was formed by the same process as described with reference to FIG. 3, using a non-doped polysilicon film into which impurities were not introduced. The process of the comparative example is a conventional process. Figure 3
FIG. 4 shows the result of comparing the threshold voltages of the example of FIG.
Shown in. In PMOSFET, there is no difference between the example and the comparative example. However, in the case of NMOSFET, the comparative example has a larger value, and it is expected that the N-type polysilicon gate electrode of the comparative example is partially depleted.

【0022】そこで、ゲート面積の大きなNMOSFE
Tを用いて1MHzの周波数で高周波CV測定を行なっ
た。実施例の場合は計算値と一致する酸化膜容量が検出
された。それに対し、比較例の場合は計算値の半分程度
の酸化膜容量しか検出されなかった。このことから比較
例のポリシリコンゲート電極は部分空乏化しており、そ
のため高周波に対する応答が悪くなっていると考えられ
る。
Therefore, an NMOSFE having a large gate area
A high frequency CV measurement was performed using T at a frequency of 1 MHz. In the case of the example, an oxide film capacity that matches the calculated value was detected. On the other hand, in the case of the comparative example, only about half the calculated value of the oxide film capacity was detected. From this, it is considered that the polysilicon gate electrode of the comparative example is partially depleted, and therefore the response to high frequencies is deteriorated.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明により製造したデュアルゲートC
MOSデバイスはプロセス温度が低く抑えられているた
め、P型ポリシリコンゲート電極中のボロンの拡散によ
るMOSFETのチャネル濃度が変化してしきい値電圧
が変化する問題は発生しない。また、N型ポリシリコン
ゲート電極には予め均一に不純物を存在させてあるた
め、プロセス温度が低いことによる拡散不足の問題も発
生しない。
The dual gate C manufactured according to the present invention
Since the process temperature of the MOS device is kept low, the problem that the channel concentration of the MOSFET changes due to the diffusion of boron in the P-type polysilicon gate electrode and the threshold voltage changes does not occur. Further, since impurities are made to exist uniformly in the N-type polysilicon gate electrode in advance, the problem of insufficient diffusion due to the low process temperature does not occur.

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

【図1】第1の実施例を示す工程断面図である。FIG. 1 is a process sectional view showing a first embodiment.

【図2】第2の実施例を示す工程断面図である。FIG. 2 is a process sectional view showing a second embodiment.

【図3】図2の工程により製造したCMOSデバイスを
示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a CMOS device manufactured by the process of FIG.

【図4】実施例と従来例を比較するしきい値電圧の図で
ある。
FIG. 4 is a diagram of a threshold voltage comparing an example with a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 11 Pウエル 12 Nウエル 14 ゲート酸化膜 15,15a,25 N型ポリシリコン膜 15b P型に変わったポリシリコン膜 17a,27a N型ポリシリコンゲート電極 17b,27b P型ポリシリコンゲート電極 28,30 ソース・ドレイン領域 10 Silicon Substrate 11 P Well 12 N Well 14 Gate Oxide Film 15, 15a, 25 N-type Polysilicon Film 15b P-type Polysilicon Film 17a, 27a N-type Polysilicon Gate Electrode 17b, 27b P-type Polysilicon Gate Electrode 28,30 Source / drain regions

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 以下の工程(A)から(D)を含むデュ
アルゲートCMOS型半導体装置の製造方法。 (A)シリコン基板上にゲート酸化膜を介してN型導電
性ポリシリコン膜を形成する工程、 (B)NチャネルMOS型素子形成領域をレジストで被
い、PチャネルMOS型素子形成領域のポリシリコン膜
にP型不純物を導入してそのPチャネルMOS型素子形
成領域のポリシリコン膜をP型導電性に変える工程、 (C)前記ポリシリコン膜をパターン化してNチャネル
型MOS素子形成領域とPチャネル型MOS素子形成領
域とにそれぞれゲート電極を形成する工程、 (D)Nチャネル型MOS素子形成領域とPチャネル型
MOS素子形成領域の基板に少なくともソース領域とド
レイン領域を形成するために、それぞれの導電型の不純
物を導入する工程。
1. A method of manufacturing a dual-gate CMOS semiconductor device including the following steps (A) to (D). (A) A step of forming an N-type conductive polysilicon film on a silicon substrate through a gate oxide film, (B) a resist covering the N-channel MOS type element forming region, A step of introducing a P-type impurity into the silicon film to change the polysilicon film in the P-channel MOS type element formation region into a P-type conductivity; (C) patterning the polysilicon film to form an N-channel type MOS element formation region A step of forming a gate electrode in each of the P-channel type MOS element forming region, and (D) in order to form at least a source region and a drain region on the substrate of the N-channel type MOS element forming region and the P-channel type MOS element forming region, A step of introducing impurities of each conductivity type.
【請求項2】 以下の工程(A)から(E)を含むデュ
アルゲートCMOS型半導体装置の製造方法。 (A)シリコン基板上にゲート酸化膜を介してゲート電
極として必要な濃度よりも低濃度のN型導電性ポリシリ
コン膜を形成する工程、 (B)PチャネルMOS型素子形成領域をレジストで被
い、NチャネルMOS型素子形成領域のポリシリコン膜
にN型不純物を導入してそのNチャネルMOS型素子形
成領域のポリシリコン膜をゲート電極として必要な濃度
のN型導電性にする工程、 (C)NチャネルMOS型素子形成領域をレジストで被
い、PチャネルMOS型素子形成領域のポリシリコン膜
にP型不純物を導入してそのPチャネルMOS型素子形
成領域のポリシリコン膜をゲート電極として必要な濃度
のP型導電性に変える工程、 (D)前記ポリシリコン膜をパターン化してNチャネル
型MOS素子形成領域とPチャネル型MOS素子形成領
域とにそれぞれゲート電極を形成する工程、 (E)Nチャネル型MOS素子形成領域とPチャネル型
MOS素子形成領域の基板に少なくともソース領域とド
レイン領域を形成するために、それぞれの導電型の不純
物を導入する工程。
2. A method for manufacturing a dual gate CMOS semiconductor device, which includes the following steps (A) to (E). (A) A step of forming an N-type conductive polysilicon film having a concentration lower than that required for a gate electrode on a silicon substrate through a gate oxide film, (B) a P-channel MOS type element forming region is covered with a resist A step of introducing an N-type impurity into the polysilicon film in the N-channel MOS type element formation region to make the polysilicon film in the N-channel MOS type element formation region a N-type conductivity of a required concentration as a gate electrode, C) The N-channel MOS type element formation region is covered with a resist, P-type impurities are introduced into the polysilicon film of the P-channel MOS type element formation region, and the polysilicon film of the P-channel MOS type element formation region is used as a gate electrode. Changing the P-type conductivity to a required concentration, (D) patterning the polysilicon film to form an N-channel type MOS element forming region and a P-channel type MOS element A step of forming a gate electrode in the formation region, and (E) forming at least a source region and a drain region on the substrate of the N-channel type MOS element forming region and the P-channel type MOS element forming region, respectively. Step of introducing impurities.
【請求項3】 以下の工程(A)から(D)を含むデュ
アルゲートCMOS型半導体装置の製造方法。 (A)シリコン基板上にゲート酸化膜を介してゲート電
極として必要な濃度よりも低濃度のN型導電性ポリシリ
コン膜を形成する工程、 (B)前記ポリシリコン膜をパターン化してNチャネル
型MOS素子形成領域とPチャネル型MOS素子形成領
域とにそれぞれゲート電極を形成する工程、 (C)Nチャネル型MOS素子のソース領域とドレイン
領域を形成するための基板へのN型不純物の注入と同時
に、Nチャネル型MOS素子のゲート電極にもN型不純
物を注入してそのNチャネル型MOS素子のゲート電極
をゲート電極として必要な濃度のN型導電性にする工
程、 (D)Pチャネル型MOS素子のソース領域とドレイン
領域を形成するための基板へのP型不純物の注入と同時
に、Pチャネル型MOS素子のゲート電極にもP型不純
物を注入してそのPチャネル型MOS素子のゲート電極
をゲート電極として必要な濃度のP型導電性に変える工
程、
3. A method of manufacturing a dual gate CMOS semiconductor device, which includes the following steps (A) to (D). (A) A step of forming an N-type conductive polysilicon film having a concentration lower than that required for a gate electrode on a silicon substrate via a gate oxide film, (B) patterning the polysilicon film to form an N-channel type A step of forming a gate electrode in each of the MOS element formation region and the P-channel type MOS element formation region, and (C) implantation of N-type impurities into the substrate for forming a source region and a drain region of the N-channel type MOS device. At the same time, a step of injecting N-type impurities into the gate electrode of the N-channel type MOS device to make the gate electrode of the N-channel type MOS device have N-type conductivity of a required concentration as a gate electrode, (D) P-channel type At the same time when P-type impurities are implanted into the substrate for forming the source region and the drain region of the MOS element, the P-type impurity is also implanted into the gate electrode of the P-channel type MOS element. Step of changing the gate electrode of the P-channel type MOS device in the P-type conductivity required concentration as a gate electrode by implanting,
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