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JP3184709B2 - Cmos半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Cmos半導体装置およびその製造方法

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Publication number
JP3184709B2
JP3184709B2 JP18191494A JP18191494A JP3184709B2 JP 3184709 B2 JP3184709 B2 JP 3184709B2 JP 18191494 A JP18191494 A JP 18191494A JP 18191494 A JP18191494 A JP 18191494A JP 3184709 B2 JP3184709 B2 JP 3184709B2
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JP
Japan
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region
semiconductor device
type
impurities
gate electrode
Prior art date
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JP18191494A
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JPH0831947A (ja
Inventor
太郎 宇佐美
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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)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリサイドゲートを有
するCMOS半導体装置およびその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、CMOSトランジスタを表面チャ
ネル型とするためにデュアルゲートが用いられている
が、その際、ゲート電極の低抵抗化を実現するために、
ゲート電極を、ポリシリコン膜とその上に積層した金属
シリサイド膜とからなるポリサイドゲート電極として構
成している(以下、このMOSトランジスタを、デュア
ルポリサイドゲートトランジスタという)。
【0003】図3は、従来のデュアルポリサイドゲート
トランジスタの断面構造を示したものである。すなわ
ち、シリコン基板7の表面にnウエル6とpウエル5が
形成され、素子領域が素子分離領域によって分離され、
素子領域にはゲート酸化膜4が形成されている。pウエ
ル5にはnMOSトランジスタが形成(このトランジス
タでは、ポリシリコンにn型不純物12を導入してあ
る)されており、そのゲート電極はn型ポリシリコン膜
3とその上の金属シリサイド膜1とから構成されてい
る。nウエル6にはpMOSトランジスタ(このトラン
ジスタでは、ポリシリコンにp型不純物13を導入して
ある)が形成されており、そのゲート電極は、p型ポリ
シリコン膜2とその上の金属シリサイド膜1とから構成
されている。これらのポリシリコンゲート電極は、素子
分離領域上で導電型が区分され、両電極はその上の金属
シリサイド膜1によって低抵抗化されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このデュア
ルポリサイドゲートトランジスタのゲート電極の導電型
は、一つの連続したポリシリコン膜にn型不純物とp型
不純物を打ち分けて形成されている。このため図4に示
すように、これらのゲート電極にそれぞれ不純物12,
13が注入された後の熱処理工程により、n型不純物1
2が金属シリサイド層に拡散し、金属シリサイド層の内
部を拡散してpMOSトランジスタ方向へ移動し、p型
不純物13も金属シリサイド層に拡散し、金属シリサイ
ド層の内部を拡散してnMOSトランジスタ方向へ移動
する。
【0005】その結果、nMOSトランジスタのポリシ
リコンゲート電極にp型不純物13が混入し、pMOS
トランジスタのポリシリコンゲート電極にn型不純物1
2が混入するので、両ポリシリコンゲート電極の仕事関
数が変化してMOSトランジスタのしきい値電圧が変動
する問題が生じていた。
【0006】そこで、ゲート電極のp型ポリシリコン膜
とn型ポリシリコン膜を素子分離領域上で分離し、その
分離された領域に不純物の拡散を防止する金属等の導電
性膜を埋め込むことにより、金属シリサイド膜中を通っ
て不純物が拡散するのを防ぐようにした構造が提案され
ている(特開平2−239656号公報)。しかし、こ
のような構造の半導体装置の製造では、リソグラフィー
やエッチングの工程が増える問題がある。
【0007】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、不純物が金属シリサイド層を相互に拡
散するのを回避することができるCMOS半導体装置お
よび、その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】請求項1に記載のCMO
S半導体装置は、p型ポリサイドゲート電極とn型ポリ
サイドゲート電極とを有するCMOS半導体装置におい
て、前記p型ポリサイドゲート電極とn型ポリサイドゲ
ート電極を接続するポリサイド(ポリシリコン膜と金属
シリサイドの2層からなる配線構造)中で、pMOS領
域とnMOS領域との中間領域のみに、又は中間領域に
は他の領域よりも高濃度に、不純物の拡散を妨げる原子
を含むことを特徴とする。
【0009】請求項2に記載のCMOS半導体装置の製
造方法は、請求項1に記載のCMOS半導体装置を製造
する方法であって、金属シリサイド積層後にpMOS領
域とnMOS領域との中間領域のみに開口を有するレジ
ストパターンをマスクとして不純物の拡散を妨げる原子
を導入する工程を含むことを特徴とする。
【0010】請求項3に記載のCMOS半導体装置の製
造方法は、請求項1に記載のCMOS半導体装置を製造
する方法であって、pMOS領域のp型拡散領域形成時
のレジストパターンをpMOS領域とnMOS領域との
中間領域も含む開口をもつように形成し、そのレジスト
パターンをマスクとして不純物の拡散を妨げる原子を導
入する工程と、nMOS領域のn型拡散領域形成時のレ
ジストパターンを前記 中間領域も含む開口をもつように
形成し、そのレジストパターンをマスクとして不純物の
拡散を妨げる原子を導入する工程とを含むことを特徴と
する。
【0011】
【作用】請求項1のCMOS半導体装置においては、p
MOS領域とnMOS領域との中間領域のみに、又は中
間領域には他の領域よりも高濃度に不純物の拡散を妨げ
る原子を含んでいるので、低抵抗なまま、p型不純物お
よびn型不純物が金属シリサイド層を介してポリシリコ
ンゲート電極に相互に拡散するのが抑えられる。
【0012】請求項2のCMOS半導体装置の製造方法
においては、pMOS領域とnMOS領域との中間領域
にのみ、不純物の拡散を妨げる原子を導入することがで
きる。
【0013】請求項3のCMOS半導体装置の製造方法
においては、写真製版工程を増やすことなく、pMOS
領域とnMOS領域との中間領域には他の領域よりも高
濃度に、不純物の拡散を妨げる原子を導入することがで
きる。
【0014】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。 実施例1 図1はCMOS半導体装置の製造工程説明図である。ま
た、図1(a)は断面図であり、図1(b)において上
側は平面図、下側は断面図である。
【0015】図1(a):シリコン基板7にpウエル5
とnウエル6を形成した後、素子分離用フィールド酸化
膜14によって素子領域と素子分離領域を形成する。素
子領域には熱酸化によりゲート酸化膜4を形成する。次
に、基板7の全面にポリシリコン膜を約200nmの厚
さに堆積する。リソグラフィーにより、pMOSトラン
ジスタ形成領域のポリシリコン膜をp型ポリシリコン膜
2とし、同様にnMOSトランジスタ形成領域のポリシ
リコン膜をn型ポリシリコン膜3とする。その後、金属
シリサイド膜1を150nmの厚さに堆積する。金属シ
リサイドとしては例えばチタン、バナジウム、クロム、
ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タン
タル、タングステン、コバルト、ニッケルのシリサイド
が挙げられる。さらに、リソグラフィーと反応性エッチ
ング法によりシリサイド膜1およびポリシリコン膜2,
3をパターン化してゲート電極(p型ポリシリコンゲー
ト電極とn型ポリシリコンゲート電極)を形成する。
【0016】図1(b):リソグラフィーによりpMO
S領域とnMOS領域との中間領域に開口9aをもつレ
ジストパターン(9はレジストを示す)を形成し、これ
をマスクとし、後の熱処理工程での不純物の相互の拡散
を妨げる原子として窒素8をイオン注入法を用いて、加
速電圧10〜50keVで、注入量を1×10 14 〜1×
10 16 /cm 2 として導入する。なお、不純物の相互拡
散を妨げる原子として窒素を導入する工程を、ゲート電
極をパターン化する前に行っても、同じ効果が得られ
る。これらの工程によりpMOS領域とnMOS領域と
の中間領域に、後の熱処理工程での不純物の相互の拡散
を妨げる原子として窒素8を、1×10 14 〜1×10 16
/cm 2 導入することができる。
【0017】実施例2 図2はCMOS半導体装置の製造工程説明図である。ま
た、図2(a)は平面図であり、図2(b)、(c)に
おいて上側は平面図、下側は断面図である。
【0018】図2(a):実施例1と同じく、p型ポリ
シリコンゲート電極とn型ポリシリコンゲート電極を有
するポリサイドゲート電極を形成する。
【0019】図2(b):その後、nMOSトランジス
タのn型拡散領域形成のために、リソグラフィーにより
pMOSトランジスタ形成領域をレジスト10で被う。
このレジスト10をマスクとし、不純物の相互の拡散を
妨げる原子として窒素8をイオン注入する。このイオン
注入における加速電圧は10〜50keV、注入量は
×10 13 〜5×10 15 /cm 2 とする。このマスクを用
い、n型拡散領域形成のためのn型不純物12をイオン
注入する。
【0020】図2(c):前記レジスト10を除去した
後、pMOSトランジスタのp型拡散領域形成のため
に、リソグラフィーによりnMOSトランジスタ形成領
域をレジスト11で被う。このレジスト11をマスクと
し、不純物の相互の拡散を妨げる原子として窒素8をイ
オン注入する。このイオン注入における加速電圧は10
〜50keV、注入量は5×10 13 〜5×10 15 /cm
2 とする。このマスクを用い、p型拡散領域形成のため
のp型不純物13をイオン注入する。これらの工程によ
り、新たな写真製版工程を増やさずに、pMOS領域と
nMOS領域との中間領域に、後の熱処理工程での不純
物の相互の拡散を妨げる原子として窒素8を、1×10
14 〜1×10 16 /cm 2 導入することができる。
【0021】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1
に記載のCMOS半導体装置ではpMOS領域とnMO
S領域との中間領域のみに、又は中間領域には他の領域
よりも高濃度に、不純物の拡散を妨げる原子を含んでい
るので、p型およびn型の不純物が金属シリサイド層を
介してポリシリコンゲート電極に相互に拡散するのが抑
えられ、その結果、低抵抗なまま、ポリシリコンゲート
電極の仕事関数の変化が抑制できて、しきい値の変化が
抑えられる。請求項2のCMOS半導体装置の製造方法
によれば、pMOS領域とnMOS領域との中間領域に
のみ、不純物の拡散を妨げる原子を導入できるので、低
抵抗なまま不純物の拡散を妨げる特性を有する、請求項
1の半導体装置を提供することができる。請求項3のC
MOS半導体装置の製造方法によれば、写真製版工程を
増やさずに、pMOS領域とnMOS領域との中間領域
には他の領域よりも高濃度に不純物の拡散を妨げる原子
を導入した、請求項1の半導体装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示すもので、CMOS半導
体装置の製造工程説明図である。
【図2】本発明の実施例2に示すもので、CMOS半導
体装置の製造工程説明図である。
【図3】従来のCMOS半導体装置の構造を示す断面図
である。
【図4】図3の半導体装置における問題点説明図であ
る。
【符号の説明】
1 金属シリサイド膜 2 p型ポリシリコン膜 3 n型ポリシリコン膜 4 ゲート酸化膜 5 pウエル 6 nウエル 7 シリコン基板 8 窒素原子 9,10,11 レジスト 9a 開口 12 n型不純物 13 p型不純物 14 フィールド酸化膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/336 H01L 21/8238 H01L 27/092 H01L 29/78

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 p型ポリサイドゲート電極とn型ポリサ
    イドゲート電極とを有するCMOS半導体装置におい
    て、前記p型ポリサイドゲート電極とn型ポリサイドゲ
    ート電極を接続するポリサイド中でpMOS領域とnM
    OS領域との中間領域のみに、又は中間領域には他の領
    域よりも高濃度に、不純物の拡散を妨げる原子を含むこ
    とを特徴とするCMOS半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のCMOS半導体装置を
    製造する方法であって、金属シリサイド積層後にpMO
    S領域とnMOS領域との中間領域のみに開口を有する
    レジストパターンをマスクとして不純物の拡散を妨げる
    原子を導入する工程を含むことを特徴とするCMOS半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のCMOS半導体装置を
    製造する方法であって、pMOS領域のp型拡散領域形
    成時のレジストパターンをpMOS領域とnMOS領域
    との中間領域も含む開口をもつように形成し、そのレジ
    ストパターンをマスクとして不純物の拡散を妨げる原子
    を導入する工程と、nMOS領域のn型拡散領域形成時
    のレジストパターンを前記中間領域も含む開口をもつよ
    うに形成し、そのレジストパターンをマスクとして不純
    物の拡散を妨げる原子を導入する工程とを含むことを特
    徴とするCMOS半導体装置の製造方法。
JP18191494A 1994-07-11 1994-07-11 Cmos半導体装置およびその製造方法 Expired - Fee Related JP3184709B2 (ja)

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