JPH09129752A - Ｃｍｏｓ集積回路の製造方法 - Google Patents

Ｃｍｏｓ集積回路の製造方法

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JPH09129752A
JPH09129752A JP8267930A JP26793096A JPH09129752A JP H09129752 A JPH09129752 A JP H09129752A JP 8267930 A JP8267930 A JP 8267930A JP 26793096 A JP26793096 A JP 26793096A JP H09129752 A JPH09129752 A JP H09129752A
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mos transistor
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Udo Dipl Phys Dr Schwalke
シユワルケ ウド
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Siemens AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 相補性ＭＯＳトランジスタのゲート電極を異
なってドープし、横方向のドーパントの拡散を抑制し、
従来技術に比べて削減された処理経費でＣＭＯＳ集積回
路の改良した製造方法を提供する。 【解決手段】 基板２１上に誘電層２２及びシリコン層
２３を施す。基板２１内で隣接する活性領域を絶縁する
絶縁パターン２６を形成するためシリコン層２３を後に
異なってドープされる分離された部分領域を有するよう
にパターン化する。導電性層を全面的に析出し、導電性
層２１２とパターン化シリコン層２３を一緒にパターン
化することにより異なってドープされているゲート電極
２１５、２１６及びこれらのゲート電極２１５、２１６
を電気的に接続する金属化面２１７を形成する。シリコ
ン層をドーピングする前に分離することにより横方向の
ドーパントの拡散が起こらないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＣＭＯＳ集積回路の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＭＯＳ論理回路、例えばインバータに
はｎチャネルＭＯＳトランジスタもｐチャネルＭＯＳト
ランジスタも使用される。その際ｐチャネルＭＯＳトラ
ンジスタとｎチャネルＭＯＳトランジスタのゲート電極
間の電気的接続は多くの場合、層のパターン化により形
成されかつゲート電極の他にゲート電極間の接続素子を
含むゲート面に形成される。また多くの場合ゲート電極
及びゲート電極間の接続素子は連続したゲート導線とし
て形成される。５Ｖの供給電圧で作動されるＣＭＯＳ回
路ではゲート面は一般にｎ+ドープされたポリシリコン
又はポリサイドから形成される。
【０００３】３Ｖ以下の供給電圧で作動される低ボルト
／低パワー用のＣＭＯＳ回路では、ＭＯＳトランジスタ
は低い漏洩電流と同時に｜Ｖth｜＜０．４のカットオフ
電圧を有する。これらのＭＯＳトランジスタのゲート長
は０．２５μｍ以下である。これに関連するＭＯＳトラ
ンジスタの短チャネル挙動に対する高度の要求は、デュ
アル−ワークファンクション−ゲート−テクノロジー
（二重仕事関数ゲート技術）の使用により最適化された
ゲートの仕事関数で達成される。デュアル−ワークファ
ンクション−ゲート−テクノロジーとは、ｎチャネルＭ
ＯＳトランジスタ及びｐチャネルＭＯＳトランジスタ用
のゲート電極が異なってドープされていることを意味す
る。ゲート電極におけるこの異なるドーピングの故に異
なるゲート電極を接続する連続したゲート導線を有する
ゲート面では、横方向のドーパントの拡散の危険がある
（これに関しては例えばパリロ（Ｌ．Ｃ．Ｐａｒｉｌｌ
ｏ）著の論文「ＩＥＤＭ８５’」第３９８頁参照）。
【０００４】ＭＯＳトランジスタの電気的特性、例えば
しきい電圧（Ｖth）は主としてゲートのドーピングに左
右される。横方向のドーパントの拡散はゲートのドーピ
ングの変化を来し、従って制御することのできない不所
望のパラメータの変動を招く。その際極端な場合にはｎ
+ドープ又はｐ+ドープされたゲート電極のドーパントの
反転を生じることになり、そのためデバイスの完全な破
壊に至ることになりかねない。更にｎ+ドープされたゲ
ート電極とｐ+ドープされたゲート電極間の接続に低い
バルク抵抗に関して、さもなければ空間電価帯域が形成
されるため、ｎ+ドープ領域及びｐ+ドープ領域が直接隣
り合うようにしなければならない。
【０００５】デュアル−ワークファンクション−ゲート
−テクノロジーにおける横方向のドーパントの拡散を抑
制するために、ゲート面にポリシリコンからなる連続す
る接続部を異なってドープされているゲート電極間に使
用しないことが提案されている（これに関してはユー
（Ｄ．Ｃ．Ｈ．Ｙｕ）その他著の文献「Ｉｎｔ．Ｊ．Ｈ
ｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ
Ｓｙｓｔｅｍｓ」第５巻、第１３５頁、１９９４年参
照）。その代わりにポリシリコンからなるゲート導線を
切断し、例えばアルミニウムからなる金属ブリッジを介
して導電的に接続することが行われる。金属ブリッジと
ゲート導線片との接触化はその間に設けられている絶縁
層内に開けられた接触孔を介して行われる。或はゲート
導線の切断後例えばＴｉＮ、Ｗ、ＷＳｉ2からなる適当
な金属導体を析出しパターン化することが行われる。こ
れらの解決法はプロセス上経費を要し、部分的に接触化
及び金属化のための付加的な所要面積を必要とする。
【０００６】更にデュアル−ワークファンクション−ゲ
ート−テクノロジーで横方向の拡散を熱負荷を減少させ
ることにより最小限に抑えることが提案されている（こ
れに関してはウォング（Ｃ．Ｖ．Ｗｏｎｇ）その他著の
文献「ＩＥＤＭ ’８８」第２３８頁参照）。しかしこ
れは例えばゲート電極内のドーパントの活性化及びリフ
ロー（ｍｅｌｔ＝溶解）によるプレーナ化の際にプロセ
スウインドを狭くする。これについてはこの解決法では
これまで不満足な結果しかもたらされていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、相補
性ＭＯＳトランジスタのゲート電極を異なってドープ
し、横方向のドーパントの拡散を抑制し、公知の解決方
法に比べて削減された工程経費で済ますことのできるＣ
ＭＯＳ集積回路の改良された製造方法を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明の請求
項１に記載の方法により解決される。
【０００９】本発明方法では、有利には単結晶のシリコ
ンウェハからなる基板上に誘電層及びシリコン層を施
す。この製造工程の過程で誘電層からＭＯＳトランジス
タのゲート誘電体が、またシリコン層からＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極が形成される。
【０００１０】基板の主面の領域内にこの基板内で隣り
合っているトランジスタを絶縁する絶縁パターンを形成
する。絶縁パターンを形成する際に、パターン化される
シリコン層が複数の部分領域を有するようにシリコン層
をパターン化する。これらの部分領域はそれぞれ絶縁パ
ターンにより互いに分離される。シリコン層のパターン
化はシリコン層の部分を局部的に例えばエッチングによ
り除去することにより行っても、またシリコン層の一部
を他の物質、特にＳｉＯ2に局部的に変えることにより
行ってもよい。このパターン化は絶縁パターンの形成の
際に、即ちシリコン層のパターン化のため付加的マスク
を必要とすることなく行われる。
【０００１１】パターン化シリコン層の第１の導電形の
チャネルを有する第１のＭＯＳトランジスタ用領域内
を、第１の導電形と異なる第２の導電形のチャネルを有
する第２のＭＯＳトランジスタ用領域とは異なるように
ドープする。第１のＭＯＳトランジスタ用領域内のドー
ピングは第２のＭＯＳトランジスタ用領域のドーピング
とはその導電形及び／又はドーピング濃度において異な
っている。
【０００１２】パターン化シリコン層と共通にパターン
化される導電層を析出する。このパターン化は共通のマ
スクの使用下に行われる。その際パターン化シリコン層
から第１及び第２のＭＯＳトランジスタ用ゲート電極
を、また導電層から金属化面を形成する。金属化面は異
なってドープされているゲート電極を相互に接続するゲ
ート導線を含んでいる。
【０００１３】異なるゲート電極のための異なるドーピ
ングがシリコン層をパターン化してから行われた場合、
シリコン層内の横方向の拡散によって異なるゲート電極
のドーピングを変化させることは不可能である。シリコ
ン層のパターン化は絶縁パターンを形成する際に行わ
れ、これらの絶縁パターンがそれぞれ１つのトランジス
タの領域を囲むので、パターン化されたシリコン層の部
分領域はそれぞれ１つのトランジスタの領域の上方に設
けられ、相応する絶縁パターンにより囲まれる。このよ
うにして付加的マスクなしでシリコン層は分離される。
ゲート電極のパターン化は金属化面を形成するための導
電層のパターン化と共に後から行われる。シリコン層は
ドーピングの前に互いに分離された複数の部分領域を含
むようにパターン化されたので、導電層は一部はシリコ
ン層の表面にまた一部は絶縁パターンの表面に広がる。
従って導電層を介してパターン化されたシリコン層の分
離された部分領域間の接続が可能であり、ゲート電極と
金属化面との間の付加的接触化工程は必要でない。
【０００１４】第１のＭＯＳトランジスタが形成される
領域でパターン化シリコン層をドープし、その際パター
ン化シリコン層を第２のＭＯＳトランジスタが形成され
る領域では第１のマスクにより覆うことは本発明の枠内
にある。引続きパターン化シリコン層は第２のＭＯＳト
ランジスタ用領域でドープされ、その際パターン化シリ
コン層は第１のＭＯＳトランジスタ用領域では第２のマ
スクにより覆われる。
【０００１５】パターン化シリコン層を第１のＭＯＳト
ランジスタ用領域で第１のマスクの使用下にドーピング
する前に第２の導電形によりドープされるウェルを形成
するための注入及び第１のＭＯＳトランジスタ用のチャ
ネル注入を行うことも本発明の枠内にある。同様にパタ
ーン化シリコン層を第２のＭＯＳトランジスタ用領域で
第２のマスクの使用下にドープする前に第１の導電形に
よりドープされるウェルを形成するための注入を行う。
これらの注入はドーパントをパターン化シリコン層及び
誘電層を通して基板内に撃ち込むようなエネルギーで行
われる。誘電層内の注入時の損傷の修復にはプロセスの
経過中に高温焼なましを行ってもよい。その場合異なっ
てドープされたゲート電極間に横方向の拡散は起こらな
い。
【０００１６】導電層を析出する前にドーパントを活性
化するため焼なましを行うと有利である。場合によって
はこの焼なまし工程の際に注入時の誘電層の損傷の修復
も行われる。ドーパントを導電層を析出する前に活性化
することは、導電層としてドーパントを僅かだけ拡散さ
せる物質も使用できるという利点を有する。
【０００１７】絶縁パターンはＬＯＣＯＳプロセスでも
ＳＴＩ（浅いトレンチ絶縁＝Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎ
ｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）プロセスでも形成すること
ができる。ＬＯＣＯＳプロセスでは、絶縁パターンの配
置を画成する絶縁マスクによりパターン化されるカバー
層を酸化されない材料から形成する。引続き絶縁パター
ンを局部的熱酸化により形成する。その際パターン化カ
バー層は酸化マスクの作用をする。この局部的熱酸化の
際パターン化カバー層により覆われていないシリコン層
の部分を絶縁パターンを形成するために完全酸化する。
これによって絶縁パターンによりそれぞれ互いに分離さ
れているパターン化シリコン層の部分領域が生じる。
【０００１８】このＬＯＣＯＳプロセスは絶縁マスクに
よりカバー層もシリコン層もエッチングするようにして
行ってもよい。更に絶縁パターンを形成するための局部
的熱酸化は基板の表面に沿って行われる。
【０００１９】或はまた絶縁パターンは絶縁材料で満た
されるトレンチとして形成される。それにはエッチング
マスクによるＳＴＩプロセスで基板内に絶縁材料で満た
されるトレンチをエッチングする。
【０００２０】例えば低ボルト／低パワー用のような絶
縁パターンに対する要件が少ない用途には、絶縁材料を
満たされるトレンチが基板の表面まで達しているだけで
十分である。この場合トレンチを一部修正したＳＴＩプ
ロセスで単に基板までエッチングし、絶縁材料で満た
す。
【０００２１】
【実施例】本発明を実施例及び図面に基づき以下に詳述
する。
【０００２２】基板１１上に誘電層１２、シリコン層１
３及びカバー層１４を施す（図１参照）。基板１１は例
えば単結晶のシリコンウェハからなる。誘電層１２はそ
の後の処理過程でＬＯＣＯＳプロセス用のパッド酸化物
としてもゲート誘電体としても使用される。誘電層１２
は例えば熱酸化によりＳｉＯ2から３〜２０ｎｍの厚さ
に形成される。その後の工程でゲート電極を形成する、
ポリ−バッファードＬＯＣＯＳプロセスで緩衝層として
使用されるシリコン層は、多結晶又は非晶質シリコンか
ら５０〜２００ｎｍの層厚で析出される。カバー層１４
を酸化されない材料から、例えばＳｉ3Ｎ4から形成す
る。カバー層１４は例えばＣＶＤ析出により２０〜２５
０ｎｍの厚さに形成される。
【０００２３】フォトリソグラフィ処理工程により絶縁
マスク１５をフォトレジストから形成する（図２参
照）。この絶縁マスクは後に形成すべき絶縁パターンの
配置を画成する。例えばＣＨＦ3／Ｏ2を使用する異方性
乾式エッチングプロセスでカバー層１４を絶縁マスク１
５に相応してパターン化する。
【０００２４】絶縁マスク１５の除去後ポリ−バッファ
ードＬＯＣＯＳプロセスで絶縁パターン１６を形成する
（図３参照）。その際誘電層１２、シリコン層１３及び
カバー層１４はＬＯＣＯＳハードマスクの作用をする。
ポリ−バッファードＬＯＣＯＳプロセスでカバー層１４
により覆われていないシリコン層１３の部分を完全酸化
することによりシリコン層１３をパターン化する。それ
によりそれぞれ絶縁パターン１６により互いに分離され
ている部分領域を有するパターン化シリコン層１３が形
成される。絶縁パターン１６はＭＯＳトランジスタ用の
活性領域１７をそれぞれ環状に囲む（図４の平面図参
照）。パターン化シリコン層１３の部分領域はそれぞれ
活性領域１７の上方に絶縁パターン１６上まで達する。
しかし部分領域は完全に互いに分離されている。図４の
平面図には活性領域１７の大きさ及び位置が破線で輪郭
付けられている。
【０００２５】フォトリソグラフィ処理工程によりｎチ
ャネルＭＯＳトランジスタ用の活性領域１７を覆う第１
のマスク１８をフォトレジストから形成する（図５参
照）。例えば燐を５００ｋｅＶのエネルギー及び１×１
０13原子／ｃｍ2の線量で注入することによりｐチャネ
ルＭＯＳトランジスタ用活性領域１７内にそれぞれｎド
ープウェル１９を形成する。
【０００２６】引続き燐を２２０ｋｅＶのエネルギー及
び３×１０12原子／ｃｍ2の線量でｐチャネルＭＯＳト
ランジスタ用のチャネル注入を行う。ｎドープウェル１
９の注入及びチャネル注入は、ドーパントがカバー層１
４、シリコン層１３、誘電層１２を通るような高いエネ
ルギーで撃ち込まれるが、しかしチャネル注入は必ずし
も絶縁パターン１６を通るようには撃ち込まれないよう
にして行われる。
【０００２７】引続き例えば２０ｋｅＶのエネルギー及
び例えば３×１０15原子／ｃｍ2の線量でホウ素のｐ+注
入が行われる。その際ｐチャネルＭＯＳトランジスタ用
領域内のシリコン層１３がｐ+ドープされる。この注入
の際エネルギーは、ドーパントがシリコン層１３内に正
確に撃ち込まれるように調整される。
【０００２８】引続き第１のマスク１８を除去する。フ
ォトリソグラフィ処理工程によりｐチャネルＭＯＳトラ
ンジスタの活性領域を覆う第２のマスク１１０を形成す
る（図６参照）。２５０ｋｅＶのエネルギー及び１×１
０13原子／ｃｍ2の線量のホウ素の注入によりｎチャネ
ルＭＯＳトランジスタ用活性領域内にｐドープウェル１
１１を形成する。引続き１００ｋｅＶのエネルギー及び
３×１０12原子／ｃｍ2の線量のホウ素でチャネル注入
が行われる。これらの注入の際、ホウ素イオンがカバー
層１４、シリコン層１３、誘電層１２を通して撃ち込ま
れるが、しかしチャネル注入では必ずしも絶縁パターン
１６を通して基板１１内に撃ち込まれないようなエネル
ギーが選択される。１００ｋｅＶのエネルギー及び５×
１０15原子／ｃｍ2の線量の砒素の注入によりｎチャネ
ルＭＯＳトランジスタの領域のシリコン層１３がｎ+ド
ープされる。この注入時のエネルギーは、イオンが直接
シリコン層１３に撃ち込まれるように選択される。
【０００２９】第２のマスク１１０を除去した後例えば
９００℃で焼なまし工程を行い、その際注入されたドー
パントが活性化される。この焼なまし工程で同時にウェ
ル又はチャネル注入の際に生じた誘電層１２の欠陥が修
復される。
【０００３０】引続きカバー層１４を除去し、全面的に
導電層１１２を析出する（図７参照）。この導電層１１
２から次の処理過程で金属化面を形成する。従ってこの
導電層は最大で５００μΩ・ｃｍの比抵抗を有する物質
から形成すると有利である。導電層１１２は例えばタン
グステンから形成される。或はまたこの導電層を他の金
属、金属ケイ化物、窒化チタンからか又は金属とシリコ
ン、窒化チタンとシリコン又は薄い誘電体（ＳｉＯ2、
Ｓｉ3Ｎ4）とドープされたシリコンから形成してもよ
い。導電層１１２は例えば２００ｎｍの厚さを有する。
【０００３１】導電層１１２の表面上にフォトリソグラ
フィ処理工程によりフォトレジストからなる第３のマス
ク１１３を形成する（図７参照）。第３のマスク１１３
はｐチャネルＭＯＳトランジスタ及びｎチャネルＭＯＳ
トランジスタ用ゲート電極並びに金属化面の位置及び大
きさを画成する。例えばＣｌ2及びＨＢｒ／Ｃｌ2での二
段階の異方性乾式エッチングプロセスにより導電層１１
２、シリコン層１３及び誘電層１２をパターン化する。
その際誘電層１２からゲート誘電体１１４が形成され
る。シリコン層１３からはｐチャネルＭＯＳトランジス
タ用のｐ+ドープされたゲート電極１１５及びｎチャネ
ルＭＯＳトランジスタ用のｎ+ドープされたゲート電極
１１６が形成される。導電層１１２からはゲート電極１
１５、１１６の表面に配設され異なってドープされたゲ
ート電極１１５、１１６間のゲート導線を含む金属化面
１１７が形成される（図８及び図９参照）。金属化面１
１７は絶縁パターン１６の上方に部分的に延び、パター
ン化シリコン層１３の異なってドープされている部分領
域からパターン化により生じる異なってドープされてい
るゲート電極１１５、１１６を接続する。その際金属化
面１１７は極めて良好な導電接続を示し、異なってドー
プされたゲート電極１１５、１１６間の横方向のドーパ
ントの拡散は生じない。
【０００３２】ゲート電極１１５、１１６の側方の活性
領域１７内には基板１１の表面が露出している。絶縁層
の一様な析出及び絶縁層の異方性バックエッチによりゲ
ート電極１１５、１１６及び金属化面１１７の側面に絶
縁スペーサ１１８が形成される（図１０参照）。絶縁ス
ペーサ１１８は例えばＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4及びポリシリ
コンから又はＳｉ3Ｎ4とポリシリコンから形成される。
例えばＣＶＤ（化学蒸着）により例えばＳｉ3Ｎ4又はＳ
ｉＯ2からなる例えば層厚１０ｎｍの絶縁層１１９を全
面的に析出する。絶縁層１１９はその後の注入のための
散乱酸化物の作用し、焼なましの際のドーパントの拡散
を阻止する。
【０００３３】フォトリソグラフィ処理工程により、フ
ォトレジストからなりｎチャネルＭＯＳトランジスタの
ための活性領域を覆う第４のマスク１２０を形成する
（図１１参照）。ホウ素を１０ｋｅＶのエネルギー及び
４×１０15原子／ｃｍ2の線量で注入することによりｐ
ドープ注入領域１２１をｐ+ドープされたゲート電極１
１５及び絶縁パターン１６に対して自己整合的に形成す
る。
【０００３４】第４のマスク１２０の除去後フォトリソ
グラフィ処理工程によりｐチャネルＭＯＳトランジスタ
を覆うフォトレジストからなる第５のマスク１２２を形
成する（図１２参照）。砒素を６０ｋｅＶのエネルギー
及び４×１０15原子／ｃｍ2の線量で注入することによ
りｎドープされた注入領域１２３を形成する。このｎド
ープ注入領域１２３はｎ+ドープされたゲート電極１１
６及び絶縁パターン１６に対して自己整合的に形成され
る。ｎ+ドープゲート電極１１６の上方に配設されてい
る金属化面１１７はｎ+ドープされたゲート電極１１６
を注入時に遮蔽する。
【０００３５】第５のマスク１２２の除去後ドーパント
を活性化するため例えば９００℃で焼なまし工程を行
い、ｐドープ注入領域１２１からｐドープされたソース
／ドレイン領域１２４を、またｎドープ注入領域１２３
からｎ−ドープされたソース／ドレイン領域１２５を形
成する（図１３参照）。図１４には図８のＸＩＶ−ＸＩ
Ｖ線の切断面が示されている。チャネル長に対して垂直
にゲート電極１１５、１１６が向かい合っている絶縁パ
ターン１６間に延びている。異なってドープされたゲー
ト電極１１５、１１６は金属化面１１７を介して絶縁パ
ターン１６を越えて互いに接続される。
【０００３６】このＣＭＯＳ回路は公知のようにホウ燐
ケイ酸ガラスの析出、プレーナ化、接触孔のエッチング
及び金属化により完成される。
【０００３７】もう１つの実施例では単結晶シリコンか
らなる基板２１上に誘電層２２、シリコン層２３及びカ
バー層２４を施す（図１５参照）。誘電層２２からはそ
の後の処理過程でゲート誘電体が形成される。この誘電
層２２は例えばＳｉＯ2からの熱酸化により層厚３〜２
０ｎｍに形成される。シリコン層２３はポリシリコン又
は非晶質シリコンから５０〜４００ｎｍの厚さに析出さ
れる。カバー層２４は例えばＳｉ3Ｎ4のＣＶＤ析出によ
り５０〜３００ｎｍの層厚に形成される。
【０００３８】フォトリソグラフィ処理工程により後に
形成される絶縁パターンの配置を画成する絶縁マスク２
５を形成する（図１６参照）。
【０００３９】異方性の多段階乾式エッチングプロセス
によりカバー層２４、シリコン層２３及び誘電層２２を
絶縁マスク２５に相応してパターン化し、基板２１内に
トレンチをエッチングする。絶縁マスク２５の除去後ト
レンチを絶縁材料、例えばＳｉＯ2で満たし、化学機械
研磨によりプレーナ化する。その際酸化物で満たされた
トレンチからなる絶縁パターン２６を形成する（図１７
参照）。絶縁パターン２６はいわゆるＳＴＩプロセスに
より形成される。その後の処理過程でゲート誘電体が形
成される誘電層２２はトレンチのエッチング前に析出さ
れ、またトレンチのエッチングでパターン化されるの
で、本発明方法ではゲート誘電体の形成時にＳＴＩプロ
セスでトレンチの縁に形成される酸化物の薄層化の問題
は起こらない。
【０００４０】絶縁パターン２６はｐチャネルＭＯＳト
ランジスタ及びｎチャネルＭＯＳトランジスタ用活性領
域２７をそれぞれ環状に囲む。更に絶縁パターン２６
は、それぞれ活性領域２７の上方に配設されかつ絶縁パ
ターン２６により環状に囲まれる部分領域内のシリコン
層２３を切断する。
【０００４１】フォトリソグラフィ処理工程によりｎチ
ャネルＭＯＳトランジスタ用活性領域を覆うフォトレジ
ストからなるマスク２８を形成する（図１８参照）。引
続き５００ｋｅＶのエネルギー及び１×１０13原子／ｃ
ｍ2の線量で燐のイオン注入を行う。その際ｐチャネル
ＭＯＳトランジスタに対してｎドープされたウェル２９
が形成される。引続きチャネル注入を２２０ｋｅＶのエ
ネルギー及び３×１０12原子／ｃｍ2の線量の燐で行
う。これらの注入時のエネルギーは、イオンをカバー層
２４、シリコン層２３及び誘電層２２を通して基板２１
内に撃ち込めるように選択される。
【０００４２】ホウ素を２０ｋｅＶのエネルギー及び５
×１０15原子／ｃｍ2の線量で注入することによりｐチ
ャネルＭＯＳトランジスタ用シリコン層２３はｐ+ドー
プされる。この注入のためのエネルギーは、ドーパント
をシリコン層２３内に撃ち込めるように選択される。
【０００４３】第１のマスク２８の除去後フォトリソグ
ラフィ処理工程によりｐチャネルＭＯＳトランジスタ用
領域を覆う第２のマスク２１０を形成する（図１９参
照）。ホウ素を２５０ｋｅＶのエネルギー及び１×１０
13原子／ｃｍ2の線量で注入することによりｐドープウ
ェル２１１を形成する。引続き１００ｋｅＶのエネルギ
ー及び３×１０12原子／ｃｍ2の線量のホウ素を注入す
ることによｎチャネルＭＯＳトランジスタ用チャネル注
入を行う。これらの注入時のエネルギーは、ドーパント
がカバー層２４、シリコン層２３、誘電層２２を通して
基板内に撃ち込めるように選択される。引続きｎチャネ
ルＭＯＳトランジスタ用領域内のシリコン層２３をｎ+
ドープするため、砒素を１００ｋｅＶのエネルギー及び
５×１０15原子／ｃｍ2の線量で注入する。この注入時
のエネルギーは、ドーパントをシリコン層２３内に撃ち
込めるように調整される。
【０００４４】第２のマスク２１０の除去後注入された
ドーパントを活性化するため９００℃で焼なまし工程を
行う。この焼なまし工程の際ウェルを形成するための高
エネルギーでのイオン注入及びチャネル注入の際に誘電
層２２内に生じる欠陥も修復される。
【０００４５】引続きカバー層２４を例えば湿式化学的
に除去する。
【０００４６】導電層２１２は全面的に析出される。こ
の導電層２１２を例えばタングステンから層厚例えば２
００ｎｍに形成する。導電層２１２はまた他の金属、金
属ケイ化物、窒化チタンから又は金属とシリコン、窒化
チタンとシリコン又は薄い誘電体とシリコンからなる組
み合わせ層から形成してもよい。導電層２１２の表面上
にシリコン層２３からパターン化により形成されるゲー
ト電極及び導電層２１２のパターン化により形成される
金属化面の形及び配置を画成する（図２０参照）。第３
のマスク２１３をフォトリソグラフィ処理工程によりフ
ォトレジストから形成する。
【０００４７】異方性乾式エッチングにより導電層２１
２、シリコン層２３及び誘電層２２をパターン化する。
その際誘電層２２からはゲート誘電体２１４が、シリコ
ン層２３からはｐチャネルＭＯＳトランジスタ用領域内
にｐ+ドープされたゲート電極２１５が、またｎチャネ
ルＭＯＳトランジスタ用領域内にｎ+ドープされたゲー
ト電極２１６が、更に導電層２１２からは金属化面２１
７が形成される（これに関しては図２１及び図２２参
照）。金属化面２１７はゲート電極２１５、２１６を覆
い、絶縁パターン２６により互いに分離されている異な
ってドープされたゲート電極２１５、２１６を互いに電
気的に接続する。金属化面２１７はゲート電極２１５、
２１６から上方に延びており、一部が絶縁パターン２６
の表面に沿って延びている。金属化面２１７を介して異
なってドープされているゲート電極２１５、２１６間の
電気的接続が形成される。この場合ｐ+ドープされたゲ
ート電極２１５とｎ+ドープされたゲート電極２１６と
の間に横方向のドーパントの拡散を生じることはない。
【０００４８】絶縁パターン２６とゲート電極２１５、
２１６との間の活性領域２７内にある基板２１の表面は
それぞれ露出している。絶縁層の一様な析出及び絶縁層
の異方性バックエッチによりゲート電極２１５、２１６
並びに金属化面２１７の側面に絶縁スペーサ２１８が形
成される（図２３参照）。絶縁スペーサ２１８を例えば
ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2とポリシリコン、Ｓｉ3Ｎ4
とポリシリコンから形成する。引続きＳｉ3Ｎ4又はＳｉ
Ｏ2からなる絶縁層２１９を全面的に析出する。絶縁層
２１９を１０〜２０ｎｍの層厚で形成し、これが後のソ
ース／ドレインの注入の際に散乱酸化物の作用をし、化
学機械研磨による後のプレーナ化の際にエッチングスト
ッパの作用をする。
【０００４９】フォトリソグラフィ処理工程によりｎチ
ャネルＭＯＳトランジスタ用領域を覆うフォトレジスト
からなる第４のマスク２２０を形成する（図２４参
照）。１０ｋｅＶのエネルギー及び４×１０15原子／ｃ
ｍ2の線量でホウ素の注入を行い、その際絶縁スペーサ
２１８を設けられているｐ+ドープされたゲート電極２
１５及びこれを囲んでいる絶縁パターン２６に対して自
己整合的にｐドープされた注入領域２２１を形成する。
金属化面２１７は注入時にｐ+ドープされたゲート電極
２１５を覆う。
【０００５０】第４のマスク２２０の除去後フォトリソ
グラフィ処理工程によりフォトレジストからなる第５の
マスク２２２を形成する（図２５参照）。第５のマスク
２２２はｐチャネルＭＯＳトランジスタ用領域を覆う。
６０ｋｅＶのエネルギー及び４×１０15原子／ｃｍ2の
線量で砒素の注入を行い、その際絶縁スペーサ２１８を
設けられたｎ+ドープされたゲート電極２１６とこれを
囲む絶縁パターン２６に対して自己整合的にｎドープさ
れた注入領域２２３を形成する（図２５参照）。注入の
際ｎ+ドープされたゲート電極２１６は金属化面２１７
により覆われている。
【００５１】第５のマスク２２２の除去後注入されたド
ーパントを活性化するため焼なまし工程を例えば９００
℃で行う。その際ｐチャネルＭＯＳトランジスタ用のｐ
+ドープされたソース／ドレイン領域２２４及びｎチャ
ネルＭＯＳトランジスタ用のｎ+ドープされたソース／
ドレイン領域２２５が形成される。
【００５２】引続き中間酸化物２２６を析出し、化学機
械研磨によりプレーナ化を行う。その際金属化面２１７
の上方にある絶縁層２１９はエッチングスットパの作用
をする（図２６参照）。
【００５３】図２７には図２１のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩ
Ｉ線で切断した断面図が示されている。チャネル長に対
して垂直にゲート電極２１５、２１６は向かい合ってい
る絶縁パターン２６の間に延びている。その際隣接する
ＭＯＳトランジスタのゲート電極２１５、２１６は絶縁
パターン２６により分離されている。隣接するＭＯＳト
ランジスタのゲート電極２１５、２１６は金属化面２１
７を介して電気的に接続されている。異なってドープさ
れているゲート電極２１５、２１６間の横方向のドーパ
ントの拡散はこれらが絶縁パターン２６により切断され
ているため起こらない。
【００５４】引続きＣＭＯＳ回路を通常行われるように
して接触孔のエッチング、金属化、不活性化その他によ
り公知の方法で完成する（図示せず）。
【００５５】本実施例では絶縁層２１９の析出前（図２
３参照）に活性領域２７内に露出している基板２１の表
面上に選択エピタキシャルによりシリコンを成長させ
る。それによりパターンは平坦化されので、中間酸化物
２２６のプレーナ化は簡略化される。更にこの措置によ
りゲート誘電体１４の位置に関して一層平坦なソース／
ドレイン領域２２４、２２５を形成可能である。注入領
域２２１、２２３を成長させたシリコン内に形成する。
ドーパントを活性化するための焼なまし工程の際にソー
ス／ドレイン領域２２４、２２５が更に基板２１内に成
長させたシリコンからの拡散により生じる。
【００５６】或はまた誘電層１２、２２はこの２つの実
施例では窒化酸化物から形成してもよい。窒化酸化物は
１１００℃で５〜６０秒間Ｏ2雰囲気下に酸化し、窒化
を９００〜１１００℃でＮＨ3及び／又はＮ2Ｏの使用下
に行い、その後１１５０℃での再酸化により形成する。
窒化酸化物はドーパント障壁の作用をする。こうしてシ
リコン層１３、２３の注入時にドーパントが後に形成さ
れるＭＯＳトランジスタのチャネル領域に達しないこと
が保証される。これは特にホウ素のドーピングの際に問
題となる。絶縁パターンをＬＯＣＯＳプロセスにより形
成する場合窒化酸化物からなる誘電層を、化学等量の窒
化物の厚さが４ｎｍ以下となるように形成する。窒化物
はこの範囲の厚さでは酸化障壁とならないことが確認さ
れた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＣＭＯＳ集積回路の誘電層、シリ
コン層及びカバー層を有する基板の断面図。
【図２】カバー層をパターン化した後の基板の断面図。
【図３】シリコン層をパターン化するポリ−バッファー
ドＬＯＣＯＳプロセスで絶縁パターンを形成した後の基
板の断面図。
【図４】図３に示されたパターンの平面図。
【図５】パターン化シリコン層の第１のＭＯＳトランジ
スタ用領域をドーピングした際の基板の断面図。
【図６】パターン化シリコン層の第２のＭＯＳトランジ
スタ用領域をドーピングした際の基板の断面図。
【図７】導電層の析出及びゲートパターン用マスクの形
成後の基板の断面図。
【図８】ゲート面をパターン化した後の基板の平面図。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線で切断したゲート面を形成
した後の基板の断面図。
【図１０】図９に示されたゲート電極の側面にスペーサ
を形成した後の基板の断面図。
【図１１】図１０に示された第１のＭＯＳトランジスタ
用のソース／ドレイン注入時の基板の断面図。
【図１２】図１１に示された第２のＭＯＳトランジスタ
用のソース／ドレイン注入した際の基板の断面図。
【図１３】図１２に示されたソース／ドレイン領域のド
ーパントを活性化するための焼なまし後の基板の断面
図。
【図１４】図８のＸＩＶ−ＸＩＶ線で切断した基板の断
面図。
【図１５】誘電層、シリコン層及びカバー層を有する基
板の一断面図。
【図１６】絶縁マスクを形成後の基板の断面図。
【図１７】カバー層、シリコン層及び誘電層をパターン
化し、基板内に絶縁材料を満たされるトレンチを形成す
るトレンチのエッチング後の基板の断面図。
【図１８】パターン化シリコン層の第１のＭＯＳトラン
ジスタ用領域をドーピングした際の基板の断面図。
【図１９】パターン化シリコン層の第２のＭＯＳトラン
ジスタ用領域をドーピングした際の基板の断面図。
【図２０】導電層を析出し、ゲートのパターン化用マス
クを形成後の基板の断面図。
【図２１】ゲートのパターン化後の基板の平面図。
【図２２】図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線で切断したゲ
ートのパターン化後の基板の断面図。
【図２３】図２２に示されたゲート電極の側面にスペー
サを形成後の基板の断面図。
【図２４】図２３に示された第１のＭＯＳトランジスタ
用のソース／ドレイン注入の際の基板の断面図。
【図２５】図２４に示された第２のＭＯＳトランジスタ
用のソース／ドレイン注入の際の基板の断面図。
【図２６】図２５に示されたソース／ドレイン領域を活
性化するための焼なまし工程後の基板の断面図。
【図２７】図２１のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線で切断し
た基板の断面図。
【符号の説明】
１１、２１ 基板 １２、２２ 誘電層 １３、２３ シリコン層 １４、２４ カバー層 １５、２５ 絶縁マスク １６、２６ 絶縁パターン １７、２７ 活性領域 １８、２８ 第１のマスク １９、２９ ｎドープウェル １１０、２１０ 第２のマスク １１１、２１１ ｐドープウェル １１３、２１３ 第３のマスク １１４、２１４ ゲート誘電体 １１５、２１５ ｐ+ドープゲーされたト電極 １１６、２１６ ｎ+ドープされたゲート電極 １１７、２１７ 金属化面 １１８、２１８ 絶縁スペーサ １１９、２１９ 絶縁層 １２０、２２０ 第４のマスク １２１、２２１ ｐドープ注入領域 １２２、２２２ 第５のマスク １２３、２２３ ｎドープ注入領域 １２４、２２４ ｐ+ドープされたソース／ドレイン領
域 １２５、２２５ ｎ+ドープされたソース／ドレイン領
域 ２２６ 中間酸化物

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくともその主平面の領域内に単結晶
    シリコンを含む基板（１１）上に誘電層（１２）及びシ
    リコン層（１３）を析出し、 基板（１１）内で隣接しているトランジスタを絶縁する
    絶縁パターン（１６）を基板（１１）の主平面の領域内
    に形成し、 絶縁パターン（１６）を形成する際にパターン化される
    シリコン層（１３）がそれぞれ絶縁パターン（１６）に
    より互いに分離される複数の部分領域を有するようにシ
    リコン層（１３）をパターン化し、 第１の導電形のチャネルを有する第１のＭＯＳトランジ
    スタの領域内のパターン化されるシリコン層（１３）を
    第１の導電形と逆の第２の導電形のチャネルを有する第
    ２のトランジスタの領域内とは異なってドープし、 導電性層（１１２）を析出し、 この導電層（１１２）及びパターン化シリコン層（１
    ３）を一緒にパターン化し、 第１のＭＯＳトランジスタ及び第２のＭＯＳトランジス
    タ用のソース／ドレイン領域（１２４、１２５）を形成
    することを特徴とするＣＭＯＳ集積回路の製造方法。
  2. 【請求項２】 パターン化シリコン層（１３）の第１の
    ＭＯＳトランジスタが形成される領域をドープし、その
    際パターン化シリコン層（１３）の第２のＭＯＳトラン
    ジスタが形成される領域が第１のマスク（１８）により
    覆われており、 パターン化シリコン層（１３）の第２のＭＯＳトランジ
    スタ用領域をドープし、その際パターン化シリコン層
    （１３）の第１のＭＯＳトランジスタ用領域が第２のマ
    スク（１１０）により覆われていることを特徴とする請
    求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 パターン化シリコン層（１３）の第１の
    ＭＯＳトランジスタ用領域を第１の導電形により、また
    第２のＭＯＳトランジスタ用領域を第２の導電形により
    ドープすることを特徴とする請求項１又は２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 パターン化シリコン層（１３）の第１の
    ＭＯＳトランジスタ用領域をドープする前に第１のマス
    ク（１８）の使用下に第２の導電形によりドープされる
    ウェル（１９）を形成するための注入及び第１のＭＯＳ
    トランジスタのためのチャネル注入を行い、 パターン化シリコン層（１３）の第２のＭＯＳトランジ
    スタ用領域をドープする前に第２のマスク（１１０）の
    使用下に第１の導電形によりドープされるウェル（１１
    １）を形成するための注入及び第２のＭＯＳトランジス
    タのためのチャネル注入を行うことを特徴とする請求項
    １乃至３の１つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 導電層（１１２）を析出する前にドーパ
    ントを活性化するための焼なまし工程を行うことを特徴
    とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 シリコン層（１３）上に絶縁パターン
    （１６）を形成する前に絶縁パターン（１６）の配置を
    画成する絶縁マスク（１５）を使用してパターン化され
    るカバー層（１４）を施し、 このカバー層（１４）を導電層（１１２）を析出する前
    に除去することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記
    載の方法。
  7. 【請求項７】 カバー層（１４）を酸化されない材料か
    ら形成し、 絶縁パターン（１６）を局部的熱酸化により形成し、そ
    の際パターン化カバー層（１４）が酸化マスクの作用を
    することを特徴とする請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 絶縁パターン（１６）を形成するためパ
    ターン化カバー層（１４）をエッチングマスクとして使
    用して基板（１１）内に絶縁材料で満たされるトレンチ
    をエッチングすることを特徴とする請求項６記載の方
    法。
  9. 【請求項９】 第１及び第２のＭＯＳトランジスタのゲ
    ート電極（１１５、１１６）の側面に絶縁側面被覆層
    （１１８）を形成し、 第１のＭＯＳトランジスタ用のソース／ドレイン領域
    （１２４）を形成するためイオン注入を行い、その際第
    ２のＭＯＳトランジスタ用領域は第４のマスク（１２
    ０）で覆われており、 第２のＭＯＳトランジスタ用のソース／ドレイン領域
    （１２５）を形成するためイオン注入を行い、その際第
    １のＭＯＳトランジスタ用領域は第５のマスク（１２
    ２）で覆われていることを特徴とする請求項１乃至８の
    １つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 多結晶シリコンからなるシリコン層
    （１３）を形成し、 導電層（１１２）が高溶融性金属、金属ケイ化物及び／
    又は窒化チタンを含有し、 誘電層（１２）がＳｉＯ2及び／又はＳｉ3Ｎ4を含有
    し、 カバー層（１４）がＳｉ3Ｎ4を含有し、 パターン化シリコン層（１３）のドーピングを注入によ
    り行うことを特徴とする請求項６乃至９の１つに記載の
    方法。
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