JPH10335479A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH10335479A
JPH10335479A JP9139909A JP13990997A JPH10335479A JP H10335479 A JPH10335479 A JP H10335479A JP 9139909 A JP9139909 A JP 9139909A JP 13990997 A JP13990997 A JP 13990997A JP H10335479 A JPH10335479 A JP H10335479A
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insulating film
region
transistor
forming
channel
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JP9139909A
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Shigeki Kayama
茂樹 加山
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Sony Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】nチャネル型とpチャネル型のMOSFETで
LDD拡散層の幅を別々に最適化することが可能なCM
OS集積回路を有する半導体装置を提供する。 【解決手段】第1チャネル形成領域10と、第1チャネ
ル形成領域上のゲート絶縁膜21の上層の第1ゲート電
極30と、第1ゲート電極の両側部の第1ソース・ドレ
イン領域14と、第1ソース・ドレイン領域と第1チャ
ネル形成領域の間に形成された第1LDD領域12とを
有するnチャネル型トランジスタTr1と、第2チャネ
ル形成領域11と、第2チャネル形成領域上のゲート絶
縁膜21の上層の第2ゲート電極31と、第2ゲート電
極の両側部の第2ソース・ドレイン領域15と、第2ソ
ース・ドレイン領域と第2チャネル形成領域の間に形成
され、第1LDD領域12の幅と異なる幅を有する第2
LDD領域13とを有するpチャネル型トランジスタT
r2とを有する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
の製造方法に関し、特にMOS型電界効果トランジスタ
を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置に用いられるトランジスタと
しては、バイポーラトランジスタと金属−酸化膜−半導
体積層電界効果トランジスタ(MOSFET:Metal-Oxide-Sem
iconductor Field Effect Transistor)に大別される。
MOSFETとしては、さらにnチャネル型とpチャネ
ル型とに分類される。nチャネル型とpチャネル型のM
OSFETを有する相補的MOS(CMOS:Complementary
MOS)集積回路は、静止時の消費電力が無視できるほど
小さいことから、今日における代表的なLSIとして広
く使用されており、大規模集積化が進められてきてい
る。
【0003】今日において、半導体装置に要求される性
能はより高速化、高性能化、大容量化が求められてお
り、これに伴って半導体装置の製造プロセスはさらなる
高集積化のための微細加工技術が開発、研究されてい
る。とりわけ、0.35μm世代以降のMOSFETの
形成においては、ゲート電極の微細加工技術の開発が盛
んである。ゲート長が1μm以下になるとポリシリコン
とタングステンシリサイドを積層させて形成したポリサ
イド構造が用いられ、ゲート長が0.5μm以下になる
と、短チャネル効果の抑制とホットキャリアによるトラ
ンジスタ特性の劣化の抑制の目的で、ゲート電極側壁に
酸化シリコンなどからなるサイドウォール絶縁膜を形成
したLDD(Lightly Doped Drain )構造が用いられる
ようになってきた。近年ではゲート長が0.35μm以
下のトランジスタの形成、量産化技術の開発が盛んに行
われている。
【0004】図7は上記のLDD構造を用いた従来のM
OS型電界効果トランジスタを有する半導体装置の断面
図である。LOCOS法により形成された素子分離絶縁
膜20により区切られた半導体基板10のチャネル形成
領域となる活性領域上に、酸化シリコンからなる薄膜の
ゲート絶縁膜21が形成されており、その上層にポリシ
リコンのゲート電極30が形成されている。ゲート電極
30の両側にサイドウォール絶縁膜22が形成されてい
る。ゲート電極30の両側部の半導体基板10中には、
高濃度の導電性不純物を含有するソース・ドレイン拡散
層14が形成されており、さらにソース・ドレイン拡散
層14の内側領域に低濃度の導電性不純物を含有するL
DD拡散層12が形成されている。
【0005】上記のLDD型のMOSFETにおいて、
LDD拡散層14はゲート電極30の両側に形成するサ
イドウォール絶縁膜22をマスクとして不純物を導入し
て形成されることから、LDD拡散層14の幅はサイド
ウォール絶縁膜22の幅により規定することができ、通
常の半導体装置の製造方法においては、所望のLDD拡
散層の幅となるようにサイドウォール絶縁膜22の幅を
調節して形成している。
【0006】また、上記のLDD構造は、nチャネル型
とpチャネル型のMOSFETのどちらにも採用するこ
とができ、その場合にはn型不純物とp型不純物を入れ
替えて形成することができる。
【0007】上記のLDD型MOSFETを有する半導
体装置においては、nチャネル型のMOSFETとpチ
ャネル型のMOSFETとで、導入する導電性不純物の
イオン種の違いなどにより、最適なLDD拡散層の幅が
異なってくる。LDD拡散層の幅はMOSFETの動作
特性に強く影響を与えるものであり、半導体装置の高速
化および高性能化が進められるなかでLDD拡散層の幅
を最適に形成する必要があり、nチャネル型MOSFE
Tと有する半導体装置とpチャネル型MOSFETを有
する半導体装置とでサイドウォール幅を変えて設計し、
それぞれに最適な幅のLDD拡散層が形成されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、nチャ
ネル型とpチャネル型のMOSFETを有するCMOS
集積回路に場合には、同一チップ上にnチャネル型とp
チャネル型のMOSFETを形成するものであり、従来
の製造方法によるとそれぞれに共通な幅のサイドウォー
ル絶縁膜を形成していることから、LDD拡散層の幅も
nチャネル型とpチャネル型のMOSFETの両者で共
通となっており、LDD拡散層の幅について別々に最適
化が行うことが困難な状況となっている。
【0009】本発明は上記の状況に鑑みてなされたもの
であり、従って本発明の目的は、nチャネル型とpチャ
ネル型のMOSFETを有するCMOS集積回路におい
て、nチャネル型のMOSFETとpチャネル型のMO
SFETとでサイドウォール幅を変えて形成することが
でき、これによりnチャネル型のMOSFETとpチャ
ネル型のMOSFETとでLDD拡散層の幅を別々に最
適化することが可能となり、それぞれのトランジスタ特
性を最適に設計することができるCMOS集積回路を有
する半導体装置およびその製造方法を提供することであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、nチャネル型トランジスタ
とpチャネル型トランジスタを有するCMOS集積回路
を有する半導体装置であって、半導体基板に形成された
第1チャネル形成領域と、該第1チャネル形成領域から
ゲート絶縁膜を介して配置され、前記半導体基板上に形
成された第1ゲート電極と、前記第1ゲート電極の両側
部の半導体基板中に形成され、前記第1チャネル形成領
域に接続する第1ソース・ドレイン領域と、前記第1ソ
ース・ドレイン領域と前記第1チャネル形成領域の間に
形成された第1LDD領域とを有するnチャネル型トラ
ンジスタと、前記半導体基板に形成された第2チャネル
形成領域と、該第2チャネル形成領域からゲート絶縁膜
を介して配置され、前記半導体基板上に形成された第2
ゲート電極と、前記第2ゲート電極の両側部の半導体基
板中に形成され、前記第2チャネル形成領域に接続する
第2ソース・ドレイン領域と、前記第2ソース・ドレイ
ン領域と前記第2チャネル形成領域の間に形成され、前
記第1LDD領域の幅と異なる幅を有する第2LDD領
域とを有するpチャネル型トランジスタとを有する。
【0011】上記の本発明の半導体装置は、nチャネル
型トランジスタとpチャネル型トランジスタを有するC
MOS集積回路を有しており、nチャネル型トランジス
タとpチャネル型トランジスタはそれぞれ、チャネル形
成領域、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース・ドレイン
領域、LDD領域を有している。LDD構造を有してい
ることから、nチャネル型トランジスタとpチャネル型
トランジスタはともに短チャネル効果およびホットキャ
リアによるトランジスタ特性の劣化を抑制することがで
きる。また、nチャネル型トランジスタのLDD領域の
幅とpチャネル型トランジスタのLDD領域の幅とは異
なって形成されている。
【0012】上記の本発明の半導体装置によれば、nチ
ャネル型トランジスタのLDD領域の幅とpチャネル型
トランジスタのLDD領域の幅とは異なっていることか
ら、nチャネル型のMOSFETとpチャネル型のMO
SFETとでLDD拡散層の幅を別々に最適化すること
が可能となり、それぞれのトランジスタ特性を最適に設
計することができる。
【0013】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記第1ゲート電極の両側部に、第1の幅を有する第1
サイドウォール絶縁膜を有し、前記第2ゲート電極の両
側部に、前記第1の幅と異なる第2の幅を有する第2サ
イドウォール絶縁膜を有する。LDD領域はゲート電極
の両側に形成するサイドウォール絶縁膜をマスクとして
不純物を導入して形成することから、第1の幅を有する
第1サイドウォール絶縁膜をマスクとして形成する第1
LDD領域の幅と、第1の幅と異なる第2の幅を有する
第2サイドウォール絶縁膜をマスクとして形成する第2
LDD領域の幅は異なるものとすることができる。
【0014】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記第1サイドウォール絶縁膜および前記第2サイドウ
ォール絶縁膜のうち、少なくとも一方が2層以上のサイ
ドウォール状の絶縁膜の積層体として構成されている。
これにより、サイドウォール絶縁膜の積層体の膜厚を調
節することで第1サイドウォール絶縁膜と第2サイドウ
ォール絶縁膜の幅を変えるて設計することが可能とな
り、第1LDD領域の幅と第2LDD領域の幅は異なる
ものとすることができる。
【0015】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記第1サイドウォール絶縁膜が1層の絶縁膜から構成
されており、前記第2サイドウォール絶縁膜が2層の絶
縁膜の積層体として構成されている。これにより、2層
の絶縁膜の積層体の膜厚を調節することで第2サイドウ
ォール絶縁膜の幅を第1サイドウォール絶縁膜の幅と変
えて設計することが可能となり、第1LDD領域の幅と
第2LDD領域の幅は異なるものとすることができる。
【0016】さらに上記の目的を達成するため、本発明
の半導体装置の製造方法は、nチャネル型トランジスタ
とpチャネル型トランジスタを有するCMOS集積回路
を有する半導体装置の製造方法であって、第1トランジ
スタ形成領域に第1導電型の第1チャネル形成領域を有
し、第2トランジスタ形成領域に第2導電型の第2チャ
ネル形成領域を有する半導体基板上にゲート絶縁膜を形
成する工程と、前記第1チャネル形成領域上のゲート絶
縁膜の上層に第1ゲート電極を形成し、前記第2チャネ
ル形成領域上のゲート絶縁膜の上層に第2ゲート電極を
形成する工程と、前記第1ゲート電極をマスクとして前
記第2導電型の不純物を導入し、前記第1ゲート電極の
両側部の半導体基板中に第1LDD領域を形成する工程
と、前記第2ゲート電極をマスクとして前記第1導電型
の不純物を導入し、前記第2ゲート電極の両側部の半導
体基板中に第2LDD領域を形成する工程と、前記第1
ゲート電極および前記第2ゲート電極の両側部に第1サ
イドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記第1サイド
ウォール絶縁膜をマスクとして前記第1トランジスタ形
成領域に前記第2導電型の不純物を導入し、前記第1ゲ
ート電極の両側部の半導体基板中に第1ソース・ドレイ
ン領域を形成する工程と、前記第2ゲート電極の両側の
前記第1サイドウォール絶縁膜の両側部に拡張サイドウ
ォール絶縁膜を形成する工程と、前記第1サイドウォー
ル絶縁膜と拡張サイドウォール絶縁膜をマスクとして前
記第1導電型の不純物を導入し、前記第2ゲート電極の
両側部の半導体基板中に第2ソース・ドレイン領域を形
成する工程とを有する。
【0017】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
第1トランジスタ形成領域に第1導電型の第1チャネル
形成領域を有し、第2トランジスタ形成領域に第2導電
型の第2チャネル形成領域を有する半導体基板上にゲー
ト絶縁膜を形成し、第1チャネル形成領域上のゲート絶
縁膜の上層に第1ゲート電極を、第2チャネル形成領域
上のゲート絶縁膜の上層に第2ゲート電極をそれぞれ形
成した後で、第1ゲート電極をマスクとして第2導電型
の不純物を導入し、第1ゲート電極の両側部の半導体基
板中に第1LDD領域を形成し、さらに第2ゲート電極
をマスクとして第1導電型の不純物を導入し、第2ゲー
ト電極の両側部の半導体基板中に第2LDD領域を形成
する。次に、第1ゲート電極および第2ゲート電極の両
側部に第1サイドウォール絶縁膜を形成して、この第1
サイドウォール絶縁膜をマスクとして第2導電型の不純
物を導入し、第1ソース・ドレイン領域を形成する。こ
れにより、第1トランジスタ形成領域に所望のトランジ
スタを形成する。次に、第2トランジスタ形成領域にお
いて、第2ゲート電極の両側の第1サイドウォール絶縁
膜の両側部に拡張サイドウォール絶縁膜を形成し、第1
サイドウォール絶縁膜と拡張サイドウォール絶縁膜をマ
スクとして第1導電型の不純物を導入し、第2ソース・
ドレイン領域を形成する。
【0018】上記の本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、第1ソース・ドレイン領域の形成には第1サイド
ウォール絶縁膜をマスクとし、第2ソース・ドレイン領
域の形成には、第1サイドウォール絶縁膜と拡張サイド
ウォール絶縁膜をマスクとしていることから、それぞれ
のマスクとなるサイドウォール幅が異なっており、第1
LDD領域の幅よりも第2LDD領域の幅を広くするこ
とが可能となっている。これにより、一方をnチャネル
型トランジスタ、他方をpチャネル型トランジスタとす
ることで、それぞれのMOSFETのLDD拡散層の幅
を別々に最適化することが可能となり、それぞれのトラ
ンジスタ特性を最適に設計することができる。
【0019】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第1導電型がp型であり、前記第2導電
型がn型である。これにより、nチャネル型トランジス
タのLDD領域の幅よりもpチャネル型トランジスタの
LDD領域の幅を広いものとすることができる。
【0020】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第1ソース・ドレイン領域を形成する工
程の後、前記拡張サイドウォール絶縁膜を形成する工程
の前に、前記第1トランジスタ形成領域および第2トラ
ンジスタ形成領域に全面に絶縁膜を形成する工程をさら
に有し、前記第2トランジスタ形成領域の第1サイドウ
ォール絶縁膜の両側部に拡張サイドウォール絶縁膜を形
成する工程が前記第1トランジスタ形成領域の前記絶縁
膜をレジスト膜で保護してエッチバックする工程を含
む。これにより、第2LDD領域の幅を第1LDD領域
の幅よりも広くするための拡張サイドウォール絶縁膜を
形成することが可能となる。
【0021】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記絶縁膜を形成する工程の後、前記拡張サ
イドウォール絶縁膜を形成する工程の前に、前記絶縁膜
の上層に導電層を形成する工程と、前記第1トランジス
タ形成領域の前記導電層を保護して前記第2トランジス
タ形成領域の導電層を除去する工程とをさらに有し、前
記第2ソース・ドレイン領域を形成する工程の後に、前
記第1トランジスタ形成領域に残された前記導電層を配
線加工する工程をさらに有する。これにより、第1トラ
ンジスタ形成領域に形成する上層の配線を少ない工程数
の増加によって実現することが可能である。
【0022】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
【0023】第1実施形態 図1は、本実施形態の半導体装置の断面図である。例え
ばLOCOS法により形成された酸化シリコンの素子分
離絶縁膜20により区切られたp型半導体基板10の第
1チャネル形成領域上に、酸化シリコンからなる薄膜の
ゲート絶縁膜21が形成されており、その上層に例えば
ポリシリコンあるいはポリシリコンとタングステンシリ
サイドの積層体であるポリサイドの第1ゲート電極30
が形成されている。第1ゲート電極30の両側部の半導
体基板10中には高濃度のn型不純物を含有する第1ソ
ース・ドレイン拡散層14が形成されており、第1チャ
ネル形成領域と第1ソース・ドレイン拡散層14の間に
低濃度のn型不純物を含有する第1LDD拡散層12が
形成されている。以上で、nチャネル型の第1トランジ
スタTr1が形成されている。第1ゲート電極30の両
側部には、例えば酸化シリコンからなる第1サイドウォ
ール絶縁膜22が形成されている。
【0024】さらに、p型半導体基板10に形成された
n型ウェル11の第2チャネル形成領域上に、酸化シリ
コンからなる薄膜のゲート絶縁膜21が形成されてお
り、その上層に例えばポリシリコンあるいはポリシリコ
ンとタングステンシリサイドの積層体であるポリサイド
の第2ゲート電極31が形成されている。第2ゲート電
極31の両側部のウェル11中には高濃度のp型不純物
を含有する第2ソース・ドレイン拡散層15が形成され
ており、第2チャネル形成領域と第2ソース・ドレイン
拡散層15の間に低濃度のp型不純物を含有する第2L
DD拡散層13が形成されている。以上で、pチャネル
型の第2トランジスタTr2が形成されている。第2ゲ
ート電極31の両側部には、例えば酸化シリコンからな
る第1サイドウォール絶縁膜22と拡張サイドウォール
絶縁膜23aからなる第2サイドウォール絶縁膜24が
形成されている。また、第1トランジスタTr1は例え
ば酸化シリコンからなる絶縁膜23により被覆されてい
る。
【0025】上記の半導体装置は、第1トランジスタT
r1の第1LDD拡散層の幅L1 と第2トランジスタT
r2の第2LDD拡散層の幅L2 は異なって設計されて
おり、nチャネル型の第1トランジスタTr1と、pチ
ャネル型の第2トランジスタTr2のそれぞれに最適な
LDD幅を有している。これにより、それぞれのトラン
ジスタ特性を最適に設計することができるCMOS集積
回路を有する半導体装置である。
【0026】以下に、上記の本実施形態の半導体装置の
製造方法について説明する。まず、図2(a)に達する
までの工程について説明する。p型シリコン半導体基板
10に対して例えばLOCOS法により酸化シリコンよ
りなる素子分離絶縁膜20を形成し、次にn型の不純物
イオンを注入してn型のウェル11を形成し、第1トラ
ンジスタ形成領域と第2トランジスタ形成領域をそれぞ
れ形成する。その他パンチスルー抑制のためのイオン注
入などを行った後、素子分離絶縁膜20によって区切ら
れた活性領域上に、例えば熱酸化法により薄膜の酸化シ
リコンであるゲート絶縁膜21を形成し、その上層に例
えばCVD法によりポリシリコンを堆積させ、ゲート電
極パターンにエッチング加工して、第1トランジスタ形
成領域に第1ゲート電極30、第2トランジスタ形成領
域に第2ゲート電極31を形成する。ゲート電極として
は、ポリシリコンとタングステンシリサイドを堆積させ
ることでポリサイド構造としてもよい。
【0027】次に、第2トランジスタ形成領域を例えば
レジスト膜で保護して第1トランジスタ形成領域に第1
ゲート電極30をマスクとしてPなどのn型の不純物イ
オンを例えば1×1013/cm2 程度のドーズ量で注入
し、第1LDD拡散層12を形成する。次に、第2トラ
ンジスタ形成領域を保護するレジスト膜を除去し、第1
トランジスタ形成領域を例えばレジスト膜で保護して第
2トランジスタ形成領域に第2ゲート電極31をマスク
としてBなどのp型の不純物イオンを例えば1×1013
/cm2 程度のドーズ量で注入し、第2LDD拡散層1
3を形成する。次に、第1トランジスタ形成領域を保護
するレジスト膜を除去し、例えばCVD法により酸化シ
リコンを第1トランジスタ形成領域と第2トランジスタ
形成領域に全面に堆積させ、次に全面にエッチバックす
ることにより、第1ゲート電極30と第2ゲート電極3
1の両側部に第1サイドウォール絶縁膜22を形成す
る。以上で、図2(a)に至る。
【0028】次に、図2(b)に示すように、第2トラ
ンジスタ形成領域を被覆するレジスト膜R1をフォトリ
ソグラフィーにより形成し、第1トランジスタ形成領域
に第1サイドウォール絶縁膜22をマスクとしてAsな
どのn型の不純物イオンD1を例えば1×1015/cm
2 程度のドーズ量で注入し、第1ソース・ドレイン拡散
層14を形成する。
【0029】次に、図3(c)に示すように、レジスト
膜R1を除去した後、例えばCVD法により酸化シリコ
ンを全面に堆積させ、絶縁膜23を形成する。次に、絶
縁膜23の上層に第1トランジスタ形成領域を被覆する
レジスト膜R2をフォトリソグラフィーにより形成す
る。
【0030】次に、図3(d)に示すように、レジスト
膜R2をマスクとしてRIE(反応性イオンエッチン
グ)などのエッチングを施し、第2ゲート電極31の両
側部の第1サイドウォール絶縁膜22のさらに両側部
に、拡張サイドウォール絶縁膜23aを形成する。これ
により、第2ゲート電極31の両側部に第1サイドウォ
ール絶縁膜22と拡張サイドウォール絶縁膜23aとか
らなる第2サイドウォール絶縁膜24が形成される。
【0031】次に、図3(e)に示すように、第2トラ
ンジスタ形成領域に第2サイドウォール絶縁膜24をマ
スクとしてBなどのp型の不純物イオンD2を例えば1
×1015/cm2 程度のドーズ量で注入し、第2ソース
・ドレイン拡散層15を形成する。
【0032】次に、図1に示すように、レジスト膜R2
を除去する。この後の工程としては、注入した導電性不
純物を活性化するためのアニール処理を施す工程などを
行う。以上で、第1トランジスタ形成領域に、第1チャ
ネル形成領域、ゲート絶縁膜21、第1ゲート電極3
0、第1ソース・ドレイン拡散層14、および第1LD
D拡散層12を有するLDD構造であるnチャネル型の
第1トランジスタTr1が形成され、また、第2トラン
ジスタ形成領域に、第2チャネル形成領域、ゲート絶縁
膜21、第2ゲート電極31、第2ソース・ドレイン拡
散層15、および第2LDD拡散層13を有するLDD
構造であるpチャネル型の第2トランジスタTr2が形
成される。nチャネル型の第1トランジスタTr1およ
びpチャネル型の第2トランジスタTr2とからCMO
S集積回路が構成されている。
【0033】上記の本実施形態の製造方法によれば、第
1トランジスタTr1の第1LDD拡散層の幅L1 と第
2トランジスタTr2の第2LDD拡散層の幅L2 は異
なって形成することができ、nチャネル型の第1トラン
ジスタTr1と、pチャネル型の第2トランジスタTr
2のそれぞれに最適なLDD幅に形成することができ
る。これにより、それぞれのトランジスタ特性を最適に
設計することができるCMOS集積回路を有する半導体
装置を製造することができる。また、第1トランジスタ
Tr1を被覆する絶縁膜23と、拡張サイドウォール絶
縁膜23aを同時に堆積するので、工程数を増加させる
ことなく、第1トランジスタTr1と第2トランジスタ
Tr2とで幅の異なるサイドウォール絶縁膜を形成する
ことが可能である。また、拡張サイドウォール絶縁膜2
3aを形成するためのレジスト膜R2を利用して第2ト
ランジスタ形成領域に第2ソース・ドレイン拡散層15
を形成するための不純物イオン注入を行うことができる
ので、工程数の増加を抑えて製造することができる。
【0034】第2実施形態 図4は、本実施形態の半導体装置の断面図である。例え
ばLOCOS法により形成された酸化シリコンの素子分
離絶縁膜20により区切られたp型半導体基板10の第
1チャネル形成領域上に、酸化シリコンからなる薄膜の
ゲート絶縁膜21が形成されており、その上層に例えば
ポリシリコンあるいはポリシリコンとタングステンシリ
サイドの積層体であるポリサイドの第1ゲート電極30
が形成されている。第1ゲート電極30の両側部の半導
体基板10中には高濃度のn型不純物を含有する第1ソ
ース・ドレイン拡散層14が形成されており、第1チャ
ネル形成領域と第1ソース・ドレイン拡散層14の間に
低濃度のn型不純物を含有する第1LDD拡散層12が
形成されている。以上で、nチャネル型の第1トランジ
スタTr1が形成されている。第1ゲート電極30の両
側部には、例えば酸化シリコンからなる第1サイドウォ
ール絶縁膜22が形成されている。
【0035】さらに、p型半導体基板10に形成された
n型ウェル11の第2チャネル形成領域上に、酸化シリ
コンからなる薄膜のゲート絶縁膜21が形成されてお
り、その上層に例えばポリシリコンあるいはポリシリコ
ンとタングステンシリサイドの積層体であるポリサイド
の第2ゲート電極31が形成されている。第2ゲート電
極31の両側部のウェル11中には高濃度のp型不純物
を含有する第2ソース・ドレイン拡散層15が形成され
ており、第2チャネル形成領域と第2ソース・ドレイン
拡散層15の間に低濃度のp型不純物を含有する第2L
DD拡散層13が形成されている。以上で、pチャネル
型の第2トランジスタTr2が形成されている。第2ゲ
ート電極31の両側部には、例えば酸化シリコンからな
る第1サイドウォール絶縁膜22と拡張サイドウォール
絶縁膜23aからなる第2サイドウォール絶縁膜24が
形成されている。
【0036】また、第1トランジスタTr1は例えば酸
化シリコンからなる絶縁膜23により被覆されており、
その上層に例えばポリシリコンからなる上層配線32a
が形成されている。上層配線32aは、ポリシリコンと
タングステンシリサイドの積層体であるポリサイド構造
とすることもできる。
【0037】上記の半導体装置は、第1トランジスタT
r1の第1LDD拡散層の幅L1 と第2トランジスタT
r2の第2LDD拡散層の幅L2 は異なって設計されて
おり、nチャネル型の第1トランジスタTr1と、pチ
ャネル型の第2トランジスタTr2のそれぞれに最適な
LDD幅を有している。これにより、それぞれのトラン
ジスタ特性を最適に設計することができるCMOS集積
回路を有する半導体装置である。
【0038】以下に、上記の本実施形態の半導体装置の
製造方法について説明する。まず、図5(a)に達する
までの工程について説明する。p型シリコン半導体基板
10に対して例えばLOCOS法により酸化シリコンよ
りなる素子分離絶縁膜20を形成し、次にn型の不純物
イオンを注入してn型のウェル11を形成し、第1トラ
ンジスタ形成領域と第2トランジスタ形成領域をそれぞ
れ形成する。その他パンチスルー抑制のためのイオン注
入などを行った後、素子分離絶縁膜20によって区切ら
れた活性領域上に、例えば熱酸化法により薄膜の酸化シ
リコンであるゲート絶縁膜21を形成し、その上層に例
えばCVD法によりポリシリコンを堆積させ、ゲート電
極パターンにエッチング加工して、第1トランジスタ形
成領域に第1ゲート電極30、第2トランジスタ形成領
域に第2ゲート電極31を形成する。ゲート電極として
は、ポリシリコンとタングステンシリサイドを堆積させ
ることでポリサイド構造としてもよい。
【0039】次に、第2トランジスタ形成領域を例えば
レジスト膜で保護して第1トランジスタ形成領域に第1
ゲート電極30をマスクとしてPなどのn型の不純物イ
オンを例えば1×1013/cm2 程度のドーズ量で注入
し、第1LDD拡散層12を形成する。次に、第2トラ
ンジスタ形成領域を保護するレジスト膜を除去し、第1
トランジスタ形成領域を例えばレジスト膜で保護して第
2トランジスタ形成領域に第2ゲート電極31をマスク
としてBなどのp型の不純物イオンを例えば1×1013
/cm2 程度のドーズ量で注入し、第2LDD拡散層1
3を形成する。次に、第1トランジスタ形成領域を保護
するレジスト膜を除去し、例えばCVD法により酸化シ
リコンを第1トランジスタ形成領域と第2トランジスタ
形成領域に全面に堆積させ、次に全面にエッチバックす
ることにより、第1ゲート電極30と第2ゲート電極3
1の両側部に第1サイドウォール絶縁膜22を形成す
る。以上で、図5(a)に至る。
【0040】次に、図5(b)に示すように、第2トラ
ンジスタ形成領域を被覆するレジスト膜R1をフォトリ
ソグラフィーにより形成し、第1トランジスタ形成領域
に第1サイドウォール絶縁膜22をマスクとしてAsな
どのn型の不純物イオンD1を例えば1×1015/cm
2 程度のドーズ量で注入し、第1ソース・ドレイン拡散
層14を形成する。
【0041】次に、図5(c)に示すように、レジスト
膜R1を除去した後、例えばCVD法により酸化シリコ
ンを全面に堆積させ、絶縁膜23を形成する。次に、絶
縁膜23の上層に例えばCVD法によりポリシリコンを
堆積させ、上層配線層32を形成する。上層配線層32
の上層に、第1トランジスタ形成領域を被覆するレジス
ト膜R3をフォトリソグラフィーにより形成する。
【0042】次に、図6(d)に示すように、レジスト
膜R3をマスクとしてRIE(反応性イオンエッチン
グ)などのエッチングを施し、第2トランジスタ形成領
域上の上層配線層32を除去し、続けてREIなどのエ
ッチングを施して第2ゲート電極31の両側部の第1サ
イドウォール絶縁膜22のさらに両側部に、拡張サイド
ウォール絶縁膜23aを形成する。これにより、第2ゲ
ート電極31の両側部に第1サイドウォール絶縁膜22
と拡張サイドウォール絶縁膜23aとからなる第2サイ
ドウォール絶縁膜24が形成される。
【0043】次に、図6(e)に示すように、第2トラ
ンジスタ形成領域に第2サイドウォール絶縁膜24をマ
スクとしてBなどのp型の不純物イオンD2を例えば1
×1015/cm2 程度のドーズ量で注入し、第2ソース
・ドレイン拡散層15を形成する。
【0044】次に、図6(f)に示すように、レジスト
膜R3を除去した後、上層配線層32をパターン加工す
るためのレジスト膜R4を形成する。このとき、第2ト
ランジスタ形成領域も被覆してレジスト膜を形成する。
【0045】次に、図4に示すように、レジスト膜R4
をマスクとしてRIEなどのエッチングを施し、上層配
線層32をパターン加工することで上層配線32aを形
成し、レジスト膜R4を除去する。この後の工程として
は、注入した導電性不純物を活性化するためのアニール
処理を施す工程などを行う。以上で、第1トランジスタ
形成領域に、第1チャネル形成領域、ゲート絶縁膜2
1、第1ゲート電極30、第1ソース・ドレイン拡散層
14、および第1LDD拡散層12を有するLDD構造
であるnチャネル型の第1トランジスタTr1が形成さ
れ、また、第2トランジスタ形成領域に、第2チャネル
形成領域、ゲート絶縁膜21、第2ゲート電極31、第
2ソース・ドレイン拡散層15、および第2LDD拡散
層13を有するLDD構造であるpチャネル型の第2ト
ランジスタTr2が形成される。nチャネル型の第1ト
ランジスタTr1およびpチャネル型の第2トランジス
タTr2とからCMOS集積回路が構成されている。
【0046】上記の本実施形態の製造方法によれば、第
1トランジスタTr1の第1LDD拡散層の幅L1 と第
2トランジスタTr2の第2LDD拡散層の幅L2 は異
なって形成することができ、nチャネル型の第1トラン
ジスタTr1と、pチャネル型の第2トランジスタTr
2のそれぞれに最適なLDD幅に形成することができ
る。これにより、それぞれのトランジスタ特性を最適に
設計することができるCMOS集積回路を有する半導体
装置を製造することができる。また、第1トランジスタ
Tr1を被覆する絶縁膜23と、拡張サイドウォール絶
縁膜23aを同時に堆積するので、工程数を増加させる
ことなく、第1トランジスタTr1と第2トランジスタ
Tr2とで幅の異なるサイドウォール絶縁膜を形成する
ことが可能であり、さらに第1トランジスタTr1の上
層の上層配線32aも工程数をあまり増やすことなく容
易に形成することが可能である。また、拡張サイドウォ
ール絶縁膜23aを形成するためのレジスト膜R2を利
用して第2トランジスタ形成領域に第2ソース・ドレイ
ン拡散層15を形成するための不純物イオン注入を行う
ことができるので、工程数の増加を抑えて製造すること
ができる。
【0047】本発明は、DRAMなどの半導体記憶装
置、A/Dコンバータなどの半導体装置、あるいは論理
演算素子などの半導体装置など、CMOS集積回路を有
する半導体装置であればなんでも適用できる。
【0048】本発明は、上記の実施形態に限定されな
い。例えば、ゲート電極は1層構成でもポリサイドなど
の2層構成でもよく、さらに3層以上の構成でもよい。
nチャネル型トランジスタはp型半導体基板上だけでな
くn型、ν型またはπ型の半導体基板中に形成したp型
ウェル上に形成してもよく、また、pチャネル型トラン
ジスタはp型半導体基板中のn型ウェル上だけでなく、
n型半導体基板上、あるいはν型またはπ型の半導体基
板中に形成したn型ウェル上に形成してもよい。また、
nチャネル型トランジスタとpチャネル型トランジスタ
のどちらのLDD領域の幅が広い場合でもよい。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を行
うことができる。
【0049】
【発明の効果】本発明によれば、nチャネル型とpチャ
ネル型のMOSFETを有するCMOS集積回路におい
て、nチャネル型のMOSFETとpチャネル型のMO
SFETとでサイドウォール幅が異なり、これによりn
チャネル型のMOSFETとpチャネル型のMOSFE
TとでLDD拡散層の幅を別々に最適化することが可能
となり、それぞれのトランジスタ特性を最適に設計する
ことができるCMOS集積回路を有する半導体装置を提
供することができる。
【0050】また、本発明によれば、上記のnチャネル
型のMOSFETとpチャネル型のMOSFETとでサ
イドウォール幅を異ならせて形成することができ、nチ
ャネル型のMOSFETとpチャネル型のMOSFET
とでLDD拡散層の幅を別々に最適化することが可能な
CMOS集積回路を有する半導体装置を容易に製造する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1実施形態にかかる半導体装
置の断面図である。
【図2】図2は本発明の第1実施形態にかかる半導体装
置の製造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)は
第1サイドウォール絶縁膜の形成工程まで、(b)は第
1ソース・ドレイン拡散層の形成工程までを示す。
【図3】図3は図2の続きの工程を示す断面図であり、
(c)は第1トランジスタ形成領域を被覆するレジスト
膜の形成工程まで、(d)は拡張サイドウォール絶縁膜
の形成工程まで、(e)は第2ソース・ドレイン拡散層
の形成工程までを示す。
【図4】図4は本発明の第2実施形態にかかる半導体装
置の断面図である。
【図5】図5は本発明の第2実施形態にかかる半導体装
置の製造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)は
第1サイドウォール絶縁膜の形成工程まで、(b)は第
1ソース・ドレイン拡散層の形成工程まで、(c)は第
1トランジスタ形成領域を被覆するレジスト膜の形成工
程までを示す。
【図6】図6は図5の続きの工程を示す断面図であり、
(d)は拡張サイドウォール絶縁膜の形成工程まで、
(e)は第2ソース・ドレイン拡散層の形成工程まで、
(f)上層配線層をパターン加工するためのレジスト膜
の形成工程までを示す。
【図7】図7は従来例の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
10…半導体基板、11…ウェル、12…第1LDD拡
散層、13…第2LDD拡散層、14…第1ソース・ド
レイン拡散層、15…第2ソース・ドレイン拡散層、2
0…素子分離絶縁膜、21…ゲート絶縁膜、22…第1
サイドウォール絶縁膜、23…絶縁膜、23a…拡張サ
イドウォール絶縁膜、24…第2サイドウォール絶縁
膜、30…第1ゲート電極、31…第2ゲート電極、3
2…上層配線層、R1〜R4…レジスト膜、D1、D2
…導電性不純物。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】nチャネル型トランジスタとpチャネル型
    トランジスタを有するCMOS集積回路を有する半導体
    装置であって、 半導体基板に形成された第1チャネル形成領域と、該第
    1チャネル形成領域からゲート絶縁膜を介して配置さ
    れ、前記半導体基板上に形成された第1ゲート電極と、
    前記第1ゲート電極の両側部の半導体基板中に形成さ
    れ、前記第1チャネル形成領域に接続する第1ソース・
    ドレイン領域と、前記第1ソース・ドレイン領域と前記
    第1チャネル形成領域の間に形成された第1LDD領域
    とを有するnチャネル型トランジスタと、 前記半導体基板に形成された第2チャネル形成領域と、
    該第2チャネル形成領域からゲート絶縁膜を介して配置
    され、前記半導体基板上に形成された第2ゲート電極
    と、前記第2ゲート電極の両側部の半導体基板中に形成
    され、前記第2チャネル形成領域に接続する第2ソース
    ・ドレイン領域と、前記第2ソース・ドレイン領域と前
    記第2チャネル形成領域の間に形成され、前記第1LD
    D領域の幅と異なる幅を有する第2LDD領域とを有す
    るpチャネル型トランジスタとを有する半導体装置。
  2. 【請求項2】前記第1ゲート電極の両側部に、第1の幅
    を有する第1サイドウォール絶縁膜を有し、 前記第2ゲート電極の両側部に、前記第1の幅と異なる
    第2の幅を有する第2サイドウォール絶縁膜を有する請
    求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記第1サイドウォール絶縁膜および前記
    第2サイドウォール絶縁膜のうち、少なくとも一方が2
    層以上のサイドウォール状の絶縁膜の積層体として構成
    されている請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】前記第1サイドウォール絶縁膜が1層の絶
    縁膜から構成されており、前記第2サイドウォール絶縁
    膜が2層の絶縁膜の積層体として構成されている請求項
    3記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】nチャネル型トランジスタとpチャネル型
    トランジスタを有するCMOS集積回路を有する半導体
    装置の製造方法であって、 第1トランジスタ形成領域に第1導電型の第1チャネル
    形成領域を有し、第2トランジスタ形成領域に第2導電
    型の第2チャネル形成領域を有する半導体基板上にゲー
    ト絶縁膜を形成する工程と、 前記第1チャネル形成領域上のゲート絶縁膜の上層に第
    1ゲート電極を形成し、前記第2チャネル形成領域上の
    ゲート絶縁膜の上層に第2ゲート電極を形成する工程
    と、 前記第1ゲート電極をマスクとして前記第2導電型の不
    純物を導入し、前記第1ゲート電極の両側部の半導体基
    板中に第1LDD領域を形成する工程と、 前記第2ゲート電極をマスクとして前記第1導電型の不
    純物を導入し、前記第2ゲート電極の両側部の半導体基
    板中に第2LDD領域を形成する工程と、 前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極の両側部
    に第1サイドウォール絶縁膜を形成する工程と、 前記第1サイドウォール絶縁膜をマスクとして前記第1
    トランジスタ形成領域に前記第2導電型の不純物を導入
    し、前記第1ゲート電極の両側部の半導体基板中に第1
    ソース・ドレイン領域を形成する工程と、 前記第2ゲート電極の両側の前記第1サイドウォール絶
    縁膜の両側部に拡張サイドウォール絶縁膜を形成する工
    程と、 前記第1サイドウォール絶縁膜と拡張サイドウォール絶
    縁膜をマスクとして前記第1導電型の不純物を導入し、
    前記第2ゲート電極の両側部の半導体基板中に第2ソー
    ス・ドレイン領域を形成する工程とを有する半導体装置
    の製造方法。
  6. 【請求項6】前記第1導電型がp型であり、前記第2導
    電型がn型である請求項5記載の半導体装置の製造方
    法。
  7. 【請求項7】前記第1ソース・ドレイン領域を形成する
    工程の後、前記拡張サイドウォール絶縁膜を形成する工
    程の前に、前記第1トランジスタ形成領域および第2ト
    ランジスタ形成領域に全面に絶縁膜を形成する工程をさ
    らに有し、 前記第2トランジスタ形成領域の第1サイドウォール絶
    縁膜の両側部に拡張サイドウォール絶縁膜を形成する工
    程が前記第1トランジスタ形成領域の前記絶縁膜をレジ
    スト膜で保護してエッチバックする工程を含む請求項5
    記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】前記絶縁膜を形成する工程の後、前記拡張
    サイドウォール絶縁膜を形成する工程の前に、前記絶縁
    膜の上層に導電層を形成する工程と、前記第1トランジ
    スタ形成領域の前記導電層を保護して前記第2トランジ
    スタ形成領域の導電層を除去する工程とをさらに有し、 前記第2ソース・ドレイン領域を形成する工程の後に、
    前記第1トランジスタ形成領域に残された前記導電層を
    配線加工する工程をさらに有する請求項7記載の半導体
    装置の製造方法。
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