JPH1027854A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH1027854A
JPH1027854A JP8180919A JP18091996A JPH1027854A JP H1027854 A JPH1027854 A JP H1027854A JP 8180919 A JP8180919 A JP 8180919A JP 18091996 A JP18091996 A JP 18091996A JP H1027854 A JPH1027854 A JP H1027854A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
germanium
insulating film
electrode layer
layer
gate insulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8180919A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Nagashima
直樹 長島
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP8180919A priority Critical patent/JPH1027854A/en
Publication of JPH1027854A publication Critical patent/JPH1027854A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28026Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
    • H01L21/2807Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being Si or Ge or C and their alloys except Si

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to compose an N-MOS and a P-MOS of single polarity gate electrode and surface channel type by providing a transistor having a germanium containing electrode formed on a gate insulating film. SOLUTION: A transistor, having a semiconductor substrate 10, the gate insulating film 23 formed on the semiconductor substrate 10 and a germanium electrode layer 31 formed on the gate insulating film 23, is provided. For example, the gate insulating film is composed of the silicon oxide film 23 on the surface of the substrate 10 and a surface nitride film 24. A germanium electrode 31, where P-type impurities are introduced, a polycrystalline silicon layer 32 as the upper electrode, and an offset insulating film 25, consisting of silicon oxide, are stacked successively thereon. An insulative side wall 26 is formed on the side wall using silicon oxide.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、特に単一極性のゲ
ート電極で表面チャネル型のN型電界効果型トランジス
タ(NMOS)とP型電界効果型トランジスタ(PMO
S)を構成できる半導体装置及びその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface channel type N-type field effect transistor (NMOS) and a P-type field effect transistor (PMO
The present invention relates to a semiconductor device that can constitute S) and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS型半導体による集積回路は、現
在、NMOSとPMOSとを相補的に使用するCMOS
型が主流となっている。CMOSのゲート材料として
は、NMOS、PMOS共にN型の不純物を導入したポ
リシリコンを用いている。
2. Description of the Related Art At present, an integrated circuit using a MOS type semiconductor is a CMOS which uses an NMOS and a PMOS complementarily.
Molds are the mainstream. As the gate material of the CMOS, polysilicon in which an N-type impurity is introduced is used for both the NMOS and the PMOS.

【0003】ところが、この場合、NMOSでは、表面
チャネル型になるが、PMOSでは、PMOSのしきい
値は表面チャネル型の場合、−1V以上となってしまう
ため、埋込チャネル型のPMOS構造が採用されてい
る。
In this case, however, the NMOS has a surface channel type, but the PMOS has a threshold value of -1 V or more in the case of the surface channel type. Has been adopted.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、LSI
の微細化が進むにつれて、MOSトランジスタのゲート
長の縮小に伴って短チャネル効果の影響が顕著になり、
短チャネル効果が生じやすい埋込チャネル型より、短チ
ャネル効果を抑制しやすい表面チャネル型のPMOSが
注目されている。
SUMMARY OF THE INVENTION However, LSI
As the miniaturization of the MOS transistor progresses, the influence of the short channel effect becomes remarkable as the gate length of the MOS transistor decreases,
Attention has been paid to a surface channel type PMOS which can suppress the short channel effect more easily than a buried channel type which easily causes the short channel effect.

【0005】しかし、表面チャネル型のPMOSは、N
型の不純物を導入したポリシリコンをゲート材料として
使用した場合、しきい値電圧が−1V以上となるため、
ゲート電極にP型の不純物を導入する必要がある。この
とき、NMOSにはN型の不純物を、PMOSにはP型
の不純物をそれぞれゲート電極を構成するポリシリコン
に導入する。そのため、ゲート電極形成時のこれらのイ
オン注入の打ち分けなどの工程数増加によるチップコス
トや製造時間の増加、更にゲート電極のこれらの不純物
の相互拡散によるしきい値変動等が問題になっている。
However, the surface channel type PMOS has N
In the case where polysilicon doped with a type impurity is used as a gate material, the threshold voltage becomes -1 V or more.
It is necessary to introduce a P-type impurity into the gate electrode. At this time, an N-type impurity is introduced into the NMOS and a P-type impurity is introduced into the PMOS into the polysilicon constituting the gate electrode. Therefore, there are problems such as an increase in chip cost and manufacturing time due to an increase in the number of steps such as separate ion implantation at the time of gate electrode formation, and a change in threshold value due to mutual diffusion of these impurities in the gate electrode. .

【0006】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、単一極性のゲート電極で表面チャネル型のNMOS
とPMOSとを構成することができる半導体装置及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been made in consideration of the above-mentioned problems, and has been made in consideration of the above problems, and has been made in consideration of the above-mentioned problems by providing a single-polarity gate electrode and a surface channel type NMOS
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of forming a semiconductor device and a PMOS and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、半導体基板と、該半導体基板表面に形成さ
れたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に形成されたゲ
ルマニウムを含有するゲルマニウム電極層とを有するト
ランジスタを有することを特徴とする半導体装置を提供
する。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a semiconductor substrate, a gate insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate, and germanium formed on the gate insulating film. A semiconductor device including a transistor having a germanium electrode layer is provided.

【0008】また、本発明は、上記目的を達成するた
め、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、該
ゲート絶縁膜上にゲルマニウムを含有するゲルマニウム
電極層を形成する工程と、該ゲルマニウム電極層の上に
多結晶シリコン層又は高融点金属とシリコンとの化合物
合金層で構成される上部電極層を形成する工程と、該ゲ
ルマニウム電極層に不純物を導入する工程と、上部電極
層の上にオフセット絶縁層を形成する工程と、該オフセ
ット絶縁層、上部電極層、ゲルマニウム電極層とをパタ
ーニングしてゲート電極を形成する工程と、半導体基板
に不純物を導入してソース・ドレインを形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供
する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a germanium-containing germanium electrode layer on the gate insulating film, Forming an upper electrode layer composed of a polycrystalline silicon layer or a compound alloy layer of refractory metal and silicon on the electrode layer; introducing an impurity into the germanium electrode layer; Forming an offset insulating layer, patterning the offset insulating layer, the upper electrode layer, and the germanium electrode layer to form a gate electrode; and introducing impurities into a semiconductor substrate to form a source / drain. And a method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

【0009】本発明の半導体装置は、ゲート絶縁膜に接
するゲート電極として、ゲルマニウムを含有する材料を
用いている点に特徴がある。本発明者は、P型不純物を
導入したゲルマニウムは、その仕事関数がN型シリコン
の仕事関数とP型シリコンの仕事関数とのほぼ中間であ
ることを見い出した。そのため、P型不純物を導入した
ゲルマニウムをゲート電極材料として用いることによ
り、NMOS、PMOSのいずれに対してもしきい値電
圧を下げることになり、基板と逆の導電型の不純物をイ
オン打ち込みをして埋込チャネル型とすることがなく、
NMOS、PMOSのいずれもしきい値が低下した表面
チャネル型とすることができる。したがって、単一極性
のゲート電極で表面チャネル型のCMOSを実現でき、
埋込チャネルの短チャネル化効果を抑制することができ
る。
The semiconductor device of the present invention is characterized in that a material containing germanium is used for a gate electrode in contact with a gate insulating film. The present inventor has found that the work function of germanium into which a P-type impurity has been introduced is approximately halfway between the work functions of N-type silicon and P-type silicon. Therefore, by using germanium doped with a P-type impurity as a gate electrode material, the threshold voltage of both the NMOS and the PMOS is lowered, and the impurity of the conductivity type opposite to that of the substrate is ion-implanted. Without the buried channel type,
Both the NMOS and the PMOS can be of a surface channel type with a lowered threshold. Therefore, a surface channel type CMOS can be realized with a gate electrode of a single polarity,
The effect of shortening the buried channel can be suppressed.

【0010】かかる半導体装置を製造する工程は、ゲー
ト絶縁膜上に直接ゲルマニウムを含有するゲルマニウム
電極を形成する工程を除くと、通常のMOSトランジス
タ製造工程と同様の工程であるので、ゲート電極の不純
物を打ち分ける工程が省略でき、プロセスコストを低減
することができる。
The process for manufacturing such a semiconductor device is the same as the process for manufacturing a normal MOS transistor, except for the process for forming a germanium electrode containing germanium directly on the gate insulating film. Can be omitted, and the process cost can be reduced.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は、下記の実施の形態に限定され
るものではない。本発明の半導体装置は、ゲート絶縁膜
と接するゲート電極として、ゲルマニウム電極を用いて
いることに特徴がある。図1に、本発明をCMOSに適
用した例を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments. The semiconductor device of the present invention is characterized in that a germanium electrode is used as a gate electrode in contact with a gate insulating film. FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a CMOS.

【0012】このCMOSは、例えばシリコン基板10
内に素子分離絶縁膜21で分離された領域にNウエル1
1とPウエル12が形成されており、NウエルにはPM
OSトランジスタが、PウエルにはNMOSトランジス
タがそれぞれ形成されている。ゲート絶縁膜は、基板1
0表面の酸化シリコン膜23とその酸化シリコン膜23
表面を窒化した窒化膜24とで構成され、この窒化膜2
4上に、NMOSとPMOS両トランジスタに共通の構
造として、P型不純物が導入されたゲルマニウムで構成
されるゲルマニウム電極31、上部電極としての多結晶
シリコン層32、酸化シリコンで構成されるオフセット
絶縁膜25が、順次積層され、これらの側壁には酸化シ
リコンで絶縁性サイドウオール26が形成されている。
また、ゲート電極31の両側の基板内にLDD13、1
5とソースドレイン14、16がそれぞれのトランジス
タに設けられている。なお、ゲルマニウム電極31とし
ては、ゲルマニウムの代わりにゲルマニウムとシリコン
の混晶でも良く、上部電極としては、多結晶シリコンの
代わりに、例えばタングステンシリサイドのような高融
点金属とシリコンの合金であるシリサイドでも良い。
This CMOS is, for example, a silicon substrate 10
N well 1 is formed in a region separated by the element isolation insulating film 21.
1 and P well 12 are formed, and N well is PM
An OS transistor is formed in the P-well, and an NMOS transistor is formed in the P-well. The gate insulating film is formed on the substrate 1
0 surface silicon oxide film 23 and its silicon oxide film 23
And a nitride film 24 whose surface is nitrided.
4, as a structure common to both NMOS and PMOS transistors, a germanium electrode 31 made of germanium doped with a P-type impurity, a polycrystalline silicon layer 32 as an upper electrode, and an offset insulating film made of silicon oxide 25 are sequentially stacked, and an insulating sidewall 26 is formed on these side walls with silicon oxide.
The LDDs 13 and 1 are provided in the substrate on both sides of the gate electrode 31.
5 and source / drain 14 and 16 are provided for each transistor. The germanium electrode 31 may be a mixed crystal of germanium and silicon instead of germanium, and the upper electrode may be a silicide which is an alloy of a high melting point metal and silicon such as tungsten silicide instead of polycrystalline silicon. good.

【0013】次に、P型のゲルマニウムをゲート電極と
することの効果について説明する。ゲルマニウムとシリ
コンの仕事関数を図2のエネルギー帯図で示す。この図
において、Ecは伝導帯の端のエネルギー、Evは価電
子帯の端のエネルギー、Ecの下の破線はドナー順位、
Evの上の破線はアクセプタ順位である。仕事関数は、
フェルミレベルから真空中へ電子を取り出すために必要
なエネルギーであるが、ここでは、EcがN型不純物を
導入したフェルミレベル、EvがP型不純物を導入した
もののフェルミレベルである。図2に示すように、N型
不純物が縮退した状態ではシリコンとゲルマニウムの仕
事関数はほぼ同等であり、P型不純物が縮退した状態で
は、ゲルマニウムの方が約0.5V程度小さい。P型ゲ
ルマニウムのフェルミレベルは、N型シリコンとP型シ
リコンとの中間に存する。
Next, the effect of using P-type germanium as the gate electrode will be described. The work functions of germanium and silicon are shown in the energy band diagram of FIG. In this figure, Ec is the energy at the edge of the conduction band, Ev is the energy at the edge of the valence band, the dashed line below Ec is the donor order,
The dashed line above Ev is the acceptor order. The work function is
The energy required to extract electrons from the Fermi level to the vacuum is shown. Here, Ec is the Fermi level in which an N-type impurity is introduced, and Ev is the Fermi level in which a P-type impurity is introduced. As shown in FIG. 2, when the N-type impurity is degenerated, the work functions of silicon and germanium are almost equal, and when the P-type impurity is degenerated, germanium is smaller by about 0.5V. The Fermi level of P-type germanium lies between N-type silicon and P-type silicon.

【0014】従って、図3に示すように、P型のゲルマ
ニウムをゲート材料に使用した場合、N型の多結晶シリ
コンをゲートに使用した場合に比べてNMOSのしきい
値で約0.6Vの上昇、PMOSのしきい値で約0.6
Vの低下となる。また、P型の多結晶シリコンをゲート
に使用した場合に比べ、NMOSのしきい値で約0.5
Vの低下、PMOSのしきい値で約0.5Vの上昇とな
る。そのため、NMOSとPMOSのしきい値の絶対値
が近似するので、しきい値の絶対値を合わせるために、
チャネル領域に基板と逆の導電型の不純物をイオン注入
してP−N接合を形成する必要がなく、その結果埋込チ
ャネル構造となることがない。
Therefore, as shown in FIG. 3, when the P-type germanium is used for the gate material, the threshold value of the NMOS is about 0.6 V as compared with the case where the N-type polycrystalline silicon is used for the gate. Rise, approx. 0.6 at PMOS threshold
V is reduced. Also, compared to the case where P-type polycrystalline silicon is used for the gate, the threshold value of the NMOS is about 0.5
V decreases and the threshold value of the PMOS increases by about 0.5V. Therefore, the absolute values of the threshold values of the NMOS and the PMOS are approximated.
There is no need to form a PN junction by ion-implanting an impurity of the conductivity type opposite to that of the substrate into the channel region. As a result, a buried channel structure is not formed.

【0015】このように、P型不純物を導入したゲルマ
ニウムをゲート電極とした単一極性のゲート構造のCM
OSは、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタ
の両者が表面チャネル型となっており、短チャネル効果
が抑制できる構造となっている。単一極性のゲート電極
であるので、極性の異なる不純物を導入しているゲート
電極と異なり、ゲート不純物の相互拡散によるしきい値
変動は問題とならない。また、NMOS、PMOS共
に、表面チャネル型で埋込チャネル型ではないので、ト
ランジスタの微細化に有利である。
As described above, a CM having a unipolar gate structure using germanium doped with a P-type impurity as a gate electrode.
The OS has a structure in which both the PMOS transistor and the NMOS transistor are of the surface channel type, and the short channel effect can be suppressed. Since the gate electrode has a single polarity, unlike a gate electrode in which impurities having different polarities are introduced, threshold fluctuation due to mutual diffusion of gate impurities does not matter. In addition, since both NMOS and PMOS are surface channel types and not buried channel types, it is advantageous for miniaturization of transistors.

【0016】また、P型の多結晶シリコンをゲートに使
用した表面チャネル型のNMOSの場合、基板不純物濃
度を低下させてもしきい値を0.8Vより低下させるこ
とは難しかったが、P型のゲルマニウムをゲート材料と
して使用することにより、0.3V程度のしきい値を持
つ表面チャネル型を実現することができる。NMOSに
対しても同様に、0.3V付近のしきい値を持つ表面チ
ャネル型を形成できる。更に、基板表面に極性の異なる
不純物を打ち込むことにより、0.1V付近までのしき
い値を実現することができる。
In the case of a surface channel type NMOS using P-type polycrystalline silicon for the gate, it is difficult to lower the threshold value below 0.8 V even if the substrate impurity concentration is reduced. By using germanium as a gate material, a surface channel type having a threshold of about 0.3 V can be realized. Similarly, a surface channel type having a threshold value of about 0.3 V can be formed for NMOS. Further, by implanting impurities having different polarities into the substrate surface, a threshold value up to about 0.1 V can be realized.

【0017】次に、上記CMOSの製造工程について説
明する。まず、図4(a)に示すように、シリコン基板
10の活性領域を窒化シリコン膜で覆い熱酸化する通常
の方法で素子分離絶縁層21を形成する。次いで、イオ
ン注入の際の金属による汚染を防止するパッド層として
熱酸化によりシリコン酸化膜22を形成する。熱酸化の
条件は、例えば温度が850℃、時間が40分、酸素ガ
スを用い、厚さ8nm程度に形成する。
Next, the process of manufacturing the CMOS will be described. First, as shown in FIG. 4A, an active region of the silicon substrate 10 is covered with a silicon nitride film, and an element isolation insulating layer 21 is formed by a usual method of thermal oxidation. Next, a silicon oxide film 22 is formed by thermal oxidation as a pad layer for preventing metal contamination during ion implantation. The conditions of the thermal oxidation are, for example, a temperature of 850 ° C., a time of 40 minutes, an oxygen gas, and a thickness of about 8 nm.

【0018】その後、図4(b)に示すように、PMO
Sの領域のみレジストR1を開口し、イオンインプラン
テーションによりシリコン基板に例えばリンを注入して
Nウエル11を形成する。このときの注入条件は、例え
ばP,エネルギー300keV、ドーズ量は3×1012
cm-2程度である。更に、しきい値の調整と短チャネル
効果抑制のため、イオンインプランテーションにより、
シリコン基板にリンを注入する。このときに注入条件
は、例えばP,エネルギー100keV、ドーズ量3×
1012cm-2とP,エネルギー30keV、ドーズ量1
×1012cm-2程度である。
Thereafter, as shown in FIG.
The resist R1 is opened only in the S region, and for example, phosphorus is implanted into the silicon substrate by ion implantation to form the N well 11. The implantation conditions at this time are, for example, P, the energy is 300 keV, and the dose is 3 × 10 12
cm- 2 . Furthermore, to adjust the threshold and suppress the short channel effect, ion implantation
Phosphorus is implanted into a silicon substrate. At this time, the implantation conditions are, for example, P, energy 100 keV, and dose 3 ×.
10 12 cm -2 and P, energy 30keV, dose 1
It is about × 10 12 cm -2 .

【0019】次に、レジストR1を除去した後、図4
(c)に示すように、リソグラフィーにより、NMOS
の領域のみレジストを開口し、イオンインプランテーシ
ョンによりシリコン基板10に例えばホウ素を注入して
Pウエルを形成する。このときのイオン注入条件は、例
えばB,エネルギー200keV、ドーズ量3×1012
cm-2程度である。更に、しきい値の調整と短チャネル
効果抑制のため、イオンインプランテーションによりシ
リコン基板にホウ素を注入する。このときの注入条件
は、例えばB,50keV,3×1012cm-2と、B,
15keV,1×1012cm-2程度である。
Next, after removing the resist R1, FIG.
(C) As shown in FIG.
The resist is opened only in the region of, and for example, boron is implanted into the silicon substrate 10 by ion implantation to form a P well. The ion implantation conditions at this time are, for example, B, energy 200 keV, and dose 3 × 10 12.
cm- 2 . Further, boron is implanted into the silicon substrate by ion implantation for adjusting the threshold value and suppressing the short channel effect. The implantation conditions at this time are, for example, B, 50 keV, 3 × 10 12 cm −2 ,
It is about 15 keV and about 1 × 10 12 cm −2 .

【0020】次いで、レジストを除去した後、図5
(d)に示すように、レジストを除去した後、希フッ酸
溶液によりシリコン酸化膜22を除去し、続いて熱酸化
によりゲート絶縁膜としてのシリコン酸化膜23を例え
ば5nm程度形成する。そして、次に形成するゲルマニ
ウム層の酸化を防止するため、シリコン酸化膜23を窒
化して窒化膜24を形成する。これらのシリコン酸化膜
23と窒化膜24でゲート絶縁膜が構成されている。次
に、CVD法によりゲルマニウム層31を例えば50n
m程度堆積し、更に多結晶シリコン層32を例えば15
0nm程度堆積する。この場合、ゲルマニウムの代わり
にゲルマニウムとシリコンの混晶を形成しても良く、多
結晶シリコンの代わりに、例えばタングステンシリサイ
ドのような高融点金属とシリコンの合金であるシリサイ
ドを形成しても良い。
Next, after removing the resist, FIG.
As shown in (d), after removing the resist, the silicon oxide film 22 is removed with a diluted hydrofluoric acid solution, and then a silicon oxide film 23 as a gate insulating film is formed to a thickness of, for example, about 5 nm by thermal oxidation. Then, in order to prevent oxidation of a germanium layer to be formed next, the silicon oxide film 23 is nitrided to form a nitride film 24. These silicon oxide film 23 and nitride film 24 form a gate insulating film. Next, the germanium layer 31 is formed by, for example, 50 n
m, and the polycrystalline silicon layer 32 is
Deposit about 0 nm. In this case, a mixed crystal of germanium and silicon may be formed instead of germanium, and silicide which is an alloy of silicon and a high melting point metal such as tungsten silicide may be formed instead of polycrystalline silicon.

【0021】そして、ここでゲルマニウム層31にイオ
ン注入を行い、ゲルマニウム層31にP型不純物を導入
する。このときの注入条件は、例えばBF2 ,エネルギ
ー20keV、ドーズ量3×1015cm-2程度である。
更に、図5(e)に示すように、オフセット絶縁膜とし
てシリコン酸化膜25をCVDにより例えば150nm
程度堆積する。
Then, ions are implanted into the germanium layer 31 to introduce a P-type impurity into the germanium layer 31. The implantation conditions at this time are, for example, BF 2 , an energy of 20 keV, and a dose of about 3 × 10 15 cm −2 .
Further, as shown in FIG. 5E, a silicon oxide film 25 as an offset insulating film is
Deposit to a degree.

【0022】次に、図5(f)に示すように、リソグラ
フィーによりレジストを形成し、異方性エッチングによ
り、オフセット絶縁膜25、多結晶シリコン層32、ゲ
ルマニウム層31の順にエッチングしてゲートパターン
を形成する。そして、リソグラフィーによりPMOS領
域のみレジストを開口し、LDD形成のため、イオンイ
ンプランテーションによりシリコン基板にBF2 を注入
する。このときの注入条件は、例えばBF2 ,10ke
V,5×1013cm-2程度である。更に、リソグラフィ
ーによりNMOS領域のみレジストを開口し、LDD形
成のためイオンインプランテーションによりシリコン基
板に砒素を注入する。このときの注入条件は、例えばA
s,15keV、3×1013cm-2程度である。これに
より、図5(f)に示すようなLDDが形成された構造
となる。
Next, as shown in FIG. 5F, a resist is formed by lithography, and an offset insulating film 25, a polycrystalline silicon layer 32, and a germanium layer 31 are etched in this order by anisotropic etching to form a gate pattern. To form Then, a resist is opened only in the PMOS region by lithography, and BF 2 is implanted into the silicon substrate by ion implantation to form an LDD. The implantation conditions at this time are, for example, BF 2 , 10 ke
V, about 5 × 10 13 cm −2 . Further, a resist is opened only in the NMOS region by lithography, and arsenic is implanted into the silicon substrate by ion implantation to form an LDD. The injection conditions at this time are, for example, A
s, 15 keV, about 3 × 10 13 cm −2 . As a result, a structure in which the LDD is formed as shown in FIG.

【0023】次に、レジストを除去した後、従来法での
CVD法によりシリコン酸化膜を例えば150nm程度
堆積した後、異方性エッチングによりシリコン酸化膜を
エッチバックして、図6(g)に示すようにシリコン酸
化膜のサイドウオール26を形成する。
Next, after removing the resist, a silicon oxide film is deposited, for example, to a thickness of about 150 nm by a conventional CVD method, and the silicon oxide film is etched back by anisotropic etching. As shown, a sidewall 26 of a silicon oxide film is formed.

【0024】そして、図6(h)に示すように、低圧T
EOSCVD法によりシリコン酸化膜27を例えば10
nm程度堆積する。次にリソグラフィーによりPMOS
領域のみレジストR3を開口し、イオンインプランテー
ションにより多結晶シリコン層32及びシリコン基板1
0にBF2 を注入してソース・ドレイン14を形成す
る。このときの注入条件は、例えばBF2 ,10ke
V,3×1015cm-2程度である。このとき、ゲルマニ
ウム電極31には、オフセット絶縁膜25によりホウ素
は注入されない。
Then, as shown in FIG.
The silicon oxide film 27 is formed to a thickness of, for example, 10 by EOSCVD.
Deposit about nm. Next, PMOS by lithography
The resist R3 is opened only in the region, and the polycrystalline silicon layer 32 and the silicon substrate 1 are formed by ion implantation.
The source / drain 14 is formed by injecting BF 2 into 0. The implantation conditions at this time are, for example, BF 2 , 10 ke
V, about 3 × 10 15 cm −2 . At this time, no boron is implanted into the germanium electrode 31 by the offset insulating film 25.

【0025】次に、図6(i)に示すように、リソグラ
フィーによりNMOSの領域のみレジストR4を開口
し、イオンインプランテーションにより、多結晶シリコ
ン層32及びシリコン基板10に砒素を注入してソース
・ドレイン16を形成する。このときの注入条件は、例
えばAs,エネルギー20keV,ドーズ量3×1015
cm-2程度である。このとき、ゲルマニウム電極31に
は、オフセット絶縁膜25により砒素は注入されない。
Next, as shown in FIG. 6 (i), a resist R4 is opened only in the NMOS region by lithography, and arsenic is implanted into the polycrystalline silicon layer 32 and the silicon substrate 10 by ion implantation to form a source region. A drain 16 is formed. The implantation conditions at this time are, for example, As, an energy of 20 keV, and a dose of 3 × 10 15.
cm- 2 . At this time, arsenic is not implanted into the germanium electrode 31 by the offset insulating film 25.

【0026】以上の工程により、図1に示したCMOS
を得ることができる。その後、窒素雰囲気下でランプア
ニールにより950℃、10秒の熱処理を行う。以下、
従来法によりシリサイド及びコンタクト、配線を形成す
る。以上の工程により、単一極性のゲート電極で表面チ
ャネル型のNMOSとPMOSで構成されるCMOSを
作製できる。ゲート電極に対して不純物を打ち分けして
いないので、工程数が減少し、コスト的に有利である。
By the above steps, the CMOS shown in FIG.
Can be obtained. Thereafter, heat treatment is performed at 950 ° C. for 10 seconds by lamp annealing in a nitrogen atmosphere. Less than,
A silicide, a contact, and a wiring are formed by a conventional method. Through the above steps, a CMOS including a surface channel type NMOS and a PMOS with a gate electrode of a single polarity can be manufactured. Since impurities are not separately applied to the gate electrode, the number of steps is reduced, which is advantageous in cost.

【0027】以上の説明では、CMOSに本発明を適用
した例を説明しているが、本発明はCMOSに限定され
るものではなく、その他のMOS構造のトランジスタに
適用でき、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更が可能である。
In the above description, an example in which the present invention is applied to a CMOS is described. However, the present invention is not limited to the CMOS, but can be applied to other transistors having a MOS structure. Various changes can be made without departing from the scope.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の半導体装置は、単一極性のゲー
ト電極で表面チャネル型のNMOSとPMOSの作製を
可能とするものである。また、本発明の半導体装置の製
造方法は、かかる半導体装置を確実に製造することがで
きる。
According to the semiconductor device of the present invention, it is possible to manufacture a surface channel type NMOS and PMOS with a single polarity gate electrode. Further, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention can reliably manufacture such a semiconductor device.

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

【図1】本発明にかかるCMOSを示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a CMOS according to the present invention.

【図2】シリコンとゲルマニウムのエネルギー帯図であ
る。
FIG. 2 is an energy band diagram of silicon and germanium.

【図3】ゲート電極の極性とNMOSとPMOSのしき
い値電圧との関係を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the polarity of a gate electrode and the threshold voltages of NMOS and PMOS.

【図4】(a)〜(c)は、図1のCMOSを製造する
工程を示すそれぞれ断面図である。
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views showing steps of manufacturing the CMOS shown in FIG.

【図5】(d)〜(f)は、図4の続きの工程を示すそ
れぞれ断面図である。
FIGS. 5D to 5F are cross-sectional views showing steps subsequent to FIG. 4;

【図6】(g) 〜(i)は、図5の続きの工程を示す
それぞれ断面図である。
6 (g) to 6 (i) are cross-sectional views showing steps subsequent to FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…ウエル、12…Pウエル、21…素子分離絶縁
膜、23…ゲート酸化膜、24…窒化膜、25…オフセ
ット絶縁膜、31…ゲルマニウム電極層、32…上部電
極層
11 well, 12 p well, 21 element isolation insulating film, 23 gate oxide film, 24 nitride film, 25 offset insulating film, 31 germanium electrode layer, 32 upper electrode layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板と、該半導体基板表面に形成さ
れたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に形成されたゲ
ルマニウムを含有するゲルマニウム電極層とを有するト
ランジスタを有することを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor comprising a transistor having a semiconductor substrate, a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate, and a germanium electrode layer containing germanium formed on the gate insulating film. apparatus.
【請求項2】相補型電界効果型トランジスタのゲート電
極が、ゲルマニウムを含有するゲルマニウム電極層で構
成されている請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode of the complementary field effect transistor is formed of a germanium electrode layer containing germanium.
【請求項3】ゲルマニウムを含有するゲルマニウム電極
層が、P型不純物を含有するものである請求項1記載の
半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the germanium-containing germanium electrode layer contains a P-type impurity.
【請求項4】ゲート電極が、ゲート絶縁膜上に積層され
たゲルマニウムを含有するゲルマニウム電極層と、ゲル
マニウム電極層上に積層された多結晶シリコン層又は高
融点金属とシリコンとの化合物合金層とで構成される請
求項1記載の半導体装置。
4. A gate electrode comprising: a germanium-containing germanium electrode layer laminated on a gate insulating film; a polycrystalline silicon layer or a compound alloy layer of refractory metal and silicon laminated on the germanium electrode layer. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項5】半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工
程と、 該ゲート絶縁膜上にゲルマニウムを含有するゲルマニウ
ム電極層を形成する工程と、 該ゲルマニウム電極層の上に多結晶シリコン層又は高融
点金属とシリコンとの化合物合金層で構成される上部電
極層を形成する工程と、 該ゲルマニウム電極層に不純物を導入する工程と、 上部電極層の上にオフセット絶縁層を形成する工程と、 該オフセット絶縁層、上部電極層、ゲルマニウム電極層
とをパターニングしてゲート電極を形成する工程と、 半導体基板に不純物を導入してソース・ドレインを形成
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
5. A step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate; a step of forming a germanium electrode layer containing germanium on the gate insulating film; and a polycrystalline silicon layer or a high-crystalline silicon layer on the germanium electrode layer. Forming an upper electrode layer composed of a compound alloy layer of a melting point metal and silicon, introducing an impurity into the germanium electrode layer, forming an offset insulating layer on the upper electrode layer, A semiconductor device comprising: a step of patterning an offset insulating layer, an upper electrode layer, and a germanium electrode layer to form a gate electrode; and a step of introducing impurities into a semiconductor substrate to form a source / drain. Production method.
【請求項6】ゲート絶縁膜の上にゲルマニウム電極層を
形成する前に、ゲート絶縁膜の表面を窒化する工程を有
する請求項5記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 5, further comprising the step of nitriding the surface of the gate insulating film before forming the germanium electrode layer on the gate insulating film.
JP8180919A 1996-07-10 1996-07-10 Semiconductor device and manufacture thereof Pending JPH1027854A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8180919A JPH1027854A (en) 1996-07-10 1996-07-10 Semiconductor device and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8180919A JPH1027854A (en) 1996-07-10 1996-07-10 Semiconductor device and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1027854A true JPH1027854A (en) 1998-01-27

Family

ID=16091583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8180919A Pending JPH1027854A (en) 1996-07-10 1996-07-10 Semiconductor device and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1027854A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000079601A1 (en) * 1999-06-23 2000-12-28 Seiko Epson Corporation Semiconductor device and method of manufacture thereof
KR100336572B1 (en) * 1999-11-04 2002-05-16 박종섭 Method for forming semiconductor device with gate electrode using poly silicon-germanium
KR100402381B1 (en) * 2001-02-09 2003-10-17 삼성전자주식회사 Cmos transistor having germanium-contained policrystalline silicon gate and method of forming the same
US6744104B1 (en) 1998-11-17 2004-06-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor integrated circuit including insulated gate field effect transistor and method of manufacturing the same
KR100487525B1 (en) * 2002-04-25 2005-05-03 삼성전자주식회사 Semiconductor device using silicon-germanium gate and method for fabricating the same
KR100587053B1 (en) * 2000-06-30 2006-06-07 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing a semiconductor device
US8183740B2 (en) 2008-12-17 2012-05-22 Discovery Technology International, Inc. Piezoelectric motor with high torque

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6744104B1 (en) 1998-11-17 2004-06-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor integrated circuit including insulated gate field effect transistor and method of manufacturing the same
WO2000079601A1 (en) * 1999-06-23 2000-12-28 Seiko Epson Corporation Semiconductor device and method of manufacture thereof
EP1111686A1 (en) * 1999-06-23 2001-06-27 Seiko Epson Corporation Semiconductor device and method of manufacture thereof
US6787805B1 (en) 1999-06-23 2004-09-07 Seiko Epson Corporation Semiconductor device and manufacturing method
EP1111686A4 (en) * 1999-06-23 2005-05-11 Seiko Epson Corp Semiconductor device and method of manufacture thereof
KR100695047B1 (en) * 1999-06-23 2007-03-14 세이코 엡슨 가부시키가이샤 Semiconductor device and method of manufacture thereof
KR100336572B1 (en) * 1999-11-04 2002-05-16 박종섭 Method for forming semiconductor device with gate electrode using poly silicon-germanium
KR100587053B1 (en) * 2000-06-30 2006-06-07 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing a semiconductor device
KR100402381B1 (en) * 2001-02-09 2003-10-17 삼성전자주식회사 Cmos transistor having germanium-contained policrystalline silicon gate and method of forming the same
KR100487525B1 (en) * 2002-04-25 2005-05-03 삼성전자주식회사 Semiconductor device using silicon-germanium gate and method for fabricating the same
US8183740B2 (en) 2008-12-17 2012-05-22 Discovery Technology International, Inc. Piezoelectric motor with high torque

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9349816B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device with offset sidewall structure
JP2663402B2 (en) Method for manufacturing CMOS integrated circuit device
JPH10335480A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH07202195A (en) Manufacture of mos transistor with source / drain region of shallow joining and silicide
JP3395263B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH0992728A (en) Complementary mosfet transistor and fabrication thereof
JPH1012744A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH08186179A (en) Complementary semiconductor device
US5882962A (en) Method of fabricating MOS transistor having a P+ -polysilicon gate
JPH1027854A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
US6881617B2 (en) Manufacturing method for bipolar gate CMOS semiconductor device
JPH113935A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH0221648A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP2737626B2 (en) Method for manufacturing CMOS semiconductor device
JPH0521455A (en) Manufacture of semiconductor integrated circuit device
JPH11233646A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH10303422A (en) Fabrication of semiconductor device
JPH0737994A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0590574A (en) Semiconductor device
JPH09232524A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH0734453B2 (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
JPH0964361A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0766295A (en) Semiconductor device
JPH08264779A (en) Manufacture of mos semiconductor device
JP2000183183A (en) Manufacture of semiconductor device