JPH0689978A - 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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JPH0689978A
JPH0689978A JP4239170A JP23917092A JPH0689978A JP H0689978 A JPH0689978 A JP H0689978A JP 4239170 A JP4239170 A JP 4239170A JP 23917092 A JP23917092 A JP 23917092A JP H0689978 A JPH0689978 A JP H0689978A
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JP
Japan
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film
polycrystalline silicon
silicon film
type
type polycrystalline
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Pending
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JP4239170A
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English (en)
Inventor
Soichi Nishida
宗一 西田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH0689978A publication Critical patent/JPH0689978A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 P型ポリサイドゲートとN型ポリサイドゲー
トを小占有面積で接続しうる半導体装置の製造方法を提
供することを目的とする。 【構成】 P型の不純物を含んだポリサイド膜とN型の
不純物を含んだポリサイド膜との接続箇所における境界
部分において、ポリサイド膜をエッチオフし、タングス
テン膜を堆積してからゲート加工を行う。この構成によ
りNチャンネルおよびPチャンネルMOSトランジスタ
を接続するポリサイド配線の境界部分における不純物の
相互拡散をタングステン膜で防止しながら、金属配線に
接続するためのコンタクトを1箇所で済ませ、その分デ
バイスの占有面積を削減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微細な半導体装置に関
するものであり、特に低電圧駆動CMOSデバイスに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置は高集積化へと限りなく進化
し、また高速化、低消費電力化への要望が急速に増えて
いる。このため昨今のMOSデバイスは超微細加工技術
およびCMOS技術により、デバイスの高集積化、低消
費電力化を達成してきている。また低抵抗のポリサイド
ゲートを採用することにより、デバイスの高速性を実現
してきた。加えて、今後、これらの要望に加え電源電圧
が低電圧化へと向かう方向にあり、高速化と低電圧化と
いう相反する要求を実現して行かなければならない。
【0003】その場合、一般的に低電圧化を行うにはM
OSトランジスタのVt値(しきい値)を下げる必要が
ある。このしきい値は、3〜5V近辺で使用するデバイ
スでは、通常NチャンネルMOSトランジスタで0.6
〜0.7V、PチャンネルMOSトランジスタでは−
0.6〜−0.7Vである。しかし使用電源条件が1〜
1.5V程度まで下がるとVt値をNチャンネルMOS
トランジスタで0.3V程度、PチャンネルMOSトラ
ンジスタで−0.3V程度まで下げる必要がある。Nチ
ャンネルMOSトランジスタは表面チャンネル構造であ
り、Vt値は基板表面濃度で制御できるので、Nチャン
ネルMOSトランジスタで0.3V程度のVt値は技術
的に十分実現可能である。
【0004】しかし、PチャンネルMOSトランジスタ
は、通常埋め込みチャンネル構造となっておりNチャン
ネルMOSトランジスタと基本的に構造が異なる。この
埋め込みチャンネル構造ではVt値を下げるとカットオ
フ時のリーク電流を抑えにくく、Vt値を下げることが
技術的に困難となる。そこで、PチャンネルMOSトラ
ンジスタの構造を表面チャンネル構造にすることによ
り、PチャンネルMOSトランジスタのVt値を引き下
げることが可能となるが、PチャンネルMOSトランジ
スタを表面チャンネル構造にするためにはゲート電極を
P型化する必要がある。一般的にMOSトランジスタ
は、N型のゲート電極を用いるが、このN型ゲート電極
を用いた表面チャンネル構造のPチャンネルMOSトラ
ンジスタでは適切なVt値が得られない。これはN型電
極を用いると、シリコン基板との仕事関数差の関係でP
チャンネルMOSトランジスタのVt値が異常に大きく
なりデバイスで使用することが難しくなるためである。
【0005】そこで、適切なVt値を得るために、Nチ
ャンネルMOSトランジスタにはN型ゲート電極、Pチ
ャンネルMOSトランジスタにはP型ゲート電極を用
い、さらにゲートのRC遅延を防ぐためにその上にシリ
サイド膜を形成したいわゆるポリサイド構造としたもの
が用いられる。
【0006】図3は、かかる従来のCMOSデバイスの
構造を示し、シリコン基板1には、P型不純物が拡散さ
れたPウェル領域11とN型不純物が拡散されたNウェ
ル領域12とが設けられ、各ウェル11,12の表面部
がそれぞれNチャンネル領域13及びPチャンネル領域
14となっている。そして、基板表面のNチャンネル領
域13とPチャンネル領域14との間は、フィールド酸
化膜2により分離され、各チャンネル領域13,14の
上には薄いゲート酸化膜3が施され、さらにその上に、
多結晶シリコン膜4と、タングステンシリサイド膜5と
が順次堆積されている。
【0007】ここで、上記多結晶シリコン膜4は、Nチ
ャンネル領域13の上方ではN型不純物を導入してなる
N型多結晶シリコン膜41に、Pチャンネル領域14の
上方ではP型不純物を導入してなるP型多結晶シリコン
膜42に形成され、その境界部分では、多結晶シリコン
膜4及びタングステンシリサイド膜5が除去されてい
る。そして、この分離部と各多結晶シリコン膜41,4
2の上のタングステンシリサイド膜5とに亘って相間絶
縁膜7が積層され、該相間絶縁膜7の上記N型多結晶シ
リコン膜41側とP型多結晶シリコン膜42側に対応す
る2箇所の部位にコンタクトホールH1,H2が設けら
れ、その上から金属配線8が設けられている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図3に
示されるごとく、多結晶シリコン膜4とシリサイド膜5
とからなるポリサイドゲート構造を有し、Nチャンネル
トランジスタおよびPチャンネルトランジスタともに表
面チャンネル構造としたCMOSデバイスにおいて、N
チャンネル側とPチャンネル側のゲート電極を接続する
ことがある。
【0009】この時、それぞれのゲート電極を直接接続
させると、それぞれの不純物が相互拡散するため、ゲー
ト電極の不純物濃度がばらつき、ゲート電極のシリコン
基板との仕事関数差が不安定となって、それぞれのMO
SトランジスタのVt値がばらつくという問題がある。
そこで、この相互拡散を防ぐために、通常は、上記図3
のごとく、Nチャンネル側のゲートとPチャンネル側の
ゲートとの境界部をエッチングにより除去し、相間絶縁
膜7で分離して、両チャンネルのゲート電極を直接接続
せずに、金属配線8を介して接続する手法を用いてい
る。
【0010】しかしながら、この手法では相互拡散は防
ぐことができるものの、金属配線に接続するためのコン
タクトが2箇所(図3のH1 ,H2 )必要となり、デバ
イスの占有面積が増大するという問題が生じる。
【0011】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、Nチャンネル及びPチャンネルMO
Sトランジスタの上に形成されたポリサイド膜の境界部
分を除去するとともに、両者間をタングステン膜で接続
する3層構造とすることにより、Nチャンネル及びPチ
ャンネルMOSトランジスタを接続するポリサイドゲー
トの境界部分における不純物の相互拡散を防止しなが
ら、金属配線に接続するコンタクトを1箇所で済ませ、
もって、デバイスの占有面積の低減つまり集積度の向上
を図ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の講じた手段は、図2に示すように、半導体装置
の製造方法として、Nチャンネル領域とPチャンネル領
域が形成された半導体基板の上に、絶縁膜を介して多結
晶シリコン膜を形成し、該多結晶シリコン膜のNチャン
ネル領域側にN型不純物を導入してN型多結晶シリコン
膜とする一方、Pチャンネル領域側にP型不純物を導入
してP型多結晶シリコン膜として、該N型多結晶シリコ
ン膜及びP型多結晶シリコン膜上に亘ってシリサイド膜
を堆積し、上記N型多結晶シリコン膜とP型多結晶シリ
コン膜との境界部分のシリサイド膜および多結晶シリコ
ン膜を除去して、N型多結晶シリコン膜とP型多結晶シ
リコン膜とを分離した後、この分離部、上記N型多結晶
シリコン膜及びP型多結晶シリコン膜に亘ってタングス
テン膜を堆積し、フォトマスクおよびドライエッチング
を施すことにより、上記多結晶シリコン膜、シリサイド
膜、およびタングステン膜の3層構造膜からなるゲート
を形成するようにした。
【0013】
【作用】以上の方法により、本発明では、基板側のNチ
ャンネル領域及びPチャンネル領域に対し、N型多結晶
シリコン膜及びシリサイド膜からなるN型ポリサイドゲ
ートと、P型多結晶シリコン膜及びシリサイド膜からな
るP型ポリサイドゲートが形成され、その配線の境界部
分が除去されて、N型ポリサイドゲートとP型ポリサイ
ドゲートとが分離されるとともに、両者間が電気伝導度
の良好なタングステン膜によって接続される。したがっ
て、N型ポリサイドゲートとP型ポリサイドゲートとの
間における不純物の相互拡散が妨げられるとともに、金
属配線に接続するためのコンタクトが1か所で済み、分
離部を絶縁体で接続したものに比べて、コンタクトのス
ペースの減少分だけ、デバイスの占有面積が少なくて済
むことになる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
き説明する。
【0015】図1は、本発明の実施例に係るCMOSデ
バイス断面構造を、図2(a)〜(c)は、CMOSデ
バイスの製造工程途中における基板の断面状態を示す。
【0016】まず、半導体基板1上にPウェル領域1
1、Nウェル領域12を形成する(図2の(a))。
【0017】次に、選択酸化法によりフィールド酸化膜
2(いわゆるLOCOS領域)を形成する(図2の
(b))。。
【0018】そして、上記シリコン基板1にチャンネル
ドープを行うが、このチャンネルドープは、Nチャンネ
ル領域13(Pウェル領域11)側にはP型不純物であ
るボロンを、またPチャンネル領域14(Nウェル領域
12)側にはN型不純物であるリンをイオン注入する
(図2の(c))。
【0019】次に、厚さ10nmのゲート酸化膜3を形
成した後、その上に多結晶シリコン膜4をCVD法で1
00nm堆積し、さらに、この多結晶シリコン膜4にお
いて、Nチャンネル領域13側にはN型不純物を導入し
てN型多結晶シリコン膜41とする一方、Pチャンネル
領域14側にはP型不純物を導入してP型多結晶シリコ
ン膜42として、多結晶シリコン膜4をN型多結晶シリ
コン膜41とP型多結晶シリコン膜42とに区画する
(図2の(d))。
【0020】そして、上記N型多結晶シリコン膜41及
びP型多結晶シリコン膜42に亘ってタングステンシリ
サイド膜5を100nmの厚さに堆積する。
【0021】しかる後、フォトマスクを用いてN型多結
晶シリコン膜41とP型多結晶シリコン膜42との境界
部分における多結晶シリコン膜4及びタングステンシリ
サイド膜5(いわゆるポリサイド膜)を除去し、N型多
結晶シリコン膜41とP型多結晶シリコン膜42とを分
離する分離部43を形成する(図2の(e))。
【0022】さらに、上記分離部43と、タングステン
シリサイド膜5(つまりポリサイド膜)とに亘ってタン
グステン膜6を堆積し、ゲートをパターニングする(図
2の(f))。
【0023】したがって、上記実施例では、多結晶シリ
コン膜4及びその上に堆積された(タングステン)シリ
サイド膜5からなるいわゆるポリサイド膜において、多
結晶シリコン膜4がNチャンネル領域13(Pウェル1
1)に対応する箇所ではN型多結晶シリコン膜41に、
Pチャンネル領域14(Nウェル12)に対応する箇所
ではP型多結晶シリコン膜42に区画されているととも
に、N型多結晶シリコン膜41とP型多結晶シリコン膜
42との境界部分のポリサイド膜が除去されて、両者を
分離する分離部43が設けられている。そして、分離部
43及びポリサイド膜全体に亘ってタングステン膜6が
堆積されているので、このタングステン膜6を介し、N
型多結晶シリコン膜41のN型不純物とP型多結晶シリ
コン膜42のP型不純物との相互拡散を防止しながら、
ポリサイド膜全体が電気的に導通状態となり、金属配線
に接続するためのコンタクトが1か所で済むことにな
る。よって、デバイスの占有面積の低減を図ることがで
きるのである。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体装置の製造方法として、Nチャンネル領域とPチ
ャンネル領域とを有する半導体基板上に、多結晶シリコ
ン膜を形成し、多結晶シリコン膜のNチャンネル及びP
チャンネル領域側にそれぞれN型不純物及びP型不純物
を導入してN型多結晶シリコン膜とP型多結晶シリコン
膜とに区画して、N型多結晶シリコン膜及びP型多結晶
シリコン膜上に亘ってシリサイド膜を堆積し、N型多結
晶シリコン膜とP型多結晶シリコン膜との境界部分のシ
リサイド膜および多結晶シリコン膜を除去して、両者を
分離した後、この分離部とシリサイド膜に亘ってタング
ステン膜を堆積し、多結晶シリコン膜、シリサイド膜、
およびタングステン膜の3層構造膜からなるゲート部を
形成するようにしたので、N型ポリサイドゲートとP型
ポリサイドゲートとを電気伝導度の良好なタングステン
膜によって接続することにより、不純物の相互拡散を防
止しながら、金属配線に接続するためのコンタクトを1
箇所で済ませることができ、よって、CMOSデバイス
の占有面積の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るCMOSデバイスの構造
を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例に係るCMOSデバイスの製造
工程における基板状態を示す断面図である。
【図3】従来のCMOSデバイスの構造を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 多結晶シリコン膜 5 タングステンシリサイド膜 6 タングステン膜 7 層間絶縁膜 8 金属配線 11 Pウェル 12 Nウェル 13 Nチャンネル領域 14 Pチャンネル領域 41 N型多結晶シリコン膜 42 P型多結晶シリコン膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Nチャンネル領域とPチャンネル領域が
    形成された半導体基板の上に、絶縁膜を介して多結晶シ
    リコン膜を形成し、 該多結晶シリコン膜のNチャンネル領域側にN型不純物
    を導入してN型多結晶シリコン膜とする一方、Pチャン
    ネル領域側にP型不純物を導入してP型多結晶シリコン
    膜として、 該N型多結晶シリコン膜及びP型多結晶シリコン膜上に
    亘ってシリサイド膜を堆積し、 上記N型多結晶シリコン膜とP型多結晶シリコン膜との
    境界部分のシリサイド膜および多結晶シリコン膜を除去
    して、N型多結晶シリコン膜とP型多結晶シリコン膜と
    を分離した後、 この分離部、上記N型多結晶シリコン膜及びP型多結晶
    シリコン膜に亘ってタングステン膜を堆積し、 フォトマスクおよびドライエッチングを施すことによ
    り、 上記多結晶シリコン膜、シリサイド膜、およびタングス
    テン膜の3層構造膜からなるゲートを形成することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
JP4239170A 1992-09-08 1992-09-08 半導体装置の製造方法 Pending JPH0689978A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100358046B1 (ko) * 1999-12-29 2002-10-25 주식회사 하이닉스반도체 플래시 메모리 소자의 제조방법
US6552400B2 (en) 2001-01-18 2003-04-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method of manufacturing the same

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Effective date: 20010213