JPH02198167A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH02198167A
JPH02198167A JP1016139A JP1613989A JPH02198167A JP H02198167 A JPH02198167 A JP H02198167A JP 1016139 A JP1016139 A JP 1016139A JP 1613989 A JP1613989 A JP 1613989A JP H02198167 A JPH02198167 A JP H02198167A
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JP
Japan
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channel
semiconductor device
melting point
point metal
gate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP1016139A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumio Otsuka
文雄 大塚
Hideyuki Miyazawa
宮沢 英之
Naokatsu Suwauchi
諏訪内 尚克
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体装置に関するもので、特に、相補型M
ISFET (CMISFET)を有する半導体装置の
形成に適用して有効な技術に関するものである。
[従来の技術] 従来の0MO8を有する半導体装置では、ゲート電極の
材料としてはNMO8および2MO8共にリンをドープ
したN4″型ポリシリコンを用いていた。このような技
術については、例えば、1987年6月に発行された「
電子材料」第52頁〜第56頁に記載されている。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記のような従来技術では、NMO5(7)V
FBは−0,8V程度、PMOSのV F aは−0,
2V程度であルノテ、NMO8,PMOS共にエンハン
スメント型とするために、NMOS 。
2MO8共にチャネル部分にボロンをドープシテいた。
即ち、NMO8では1表面がら100人以内の領域にチ
ャネルが形成される表面チャネル型であるのに対して、
PMOSでは、表面がP型になるので、NMOSよりも
深い領域にまでチャネルが形成される埋込みチャネル型
であった。しかしながら、この埋込みチャネル型のMO
Sは、表面チャネル型のMOSに比べてショートチャネ
ル効果(ゲート長の加工バラツキに対してしきい電圧が
変動する現象)が顕著であり、ゲート長を1μmより短
くする際の障害となっていた。
本発明は、PMO8+JNMO8と同様に表面チャネル
型とし、ショートチャネルであっても良好な特性が得ら
れる構造を持つ半導体装置を提供することを目的として
いる。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
[課題を解決するための手段] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
本発明に係る半導体装置は、NチャネルMISFET側
のゲート電極をN型ポリシリコンの1層、またはN型ポ
リシリコンと高融点金属もしくは高融点金属のシリサイ
ドとの2層で構成し、PチャネルMISFET側のゲー
ト電極を高融点金属または高融点金属のシリサイドで構
成するようにしたものである。
[作用] 上記した手段によれば、PチャネルMISFET側のゲ
ート電極をN型シリコンよりも仕事関数の大きい高融点
金属およびシリサイドで構成しているので、VFRが正
となり、PチャネルMISFET側のチャネル部分にボ
ロンイオンを注入しP型化しなくとも、Vthを所定の
値(Vth<0)に設定できる。その結果、Pチャネル
MISFETは表面チャネル型となり、ショートチャネ
ル効果が緩和される。
[実施例1 以下、本発明に係る半導体装置の実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。
第1図には実施例である0MO8FETの断面図が示さ
れている。
この半導体装置は、特に制限はされないが、ツインタブ
型の0MO8FETであり、高抵抗の半導体基板1内に
Pウェル2およびNウェル3が形成され、Pウェル2内
にNチャネルMOSFETが構成され、一方、Nウェル
3内にはPチャネルMO3FETが構成された構造とな
っている。
ここで、NチャネルMOSFETは、Pウェル2内に形
成されるN+型不純物層4,5と、Pウェル2上にゲー
ト酸化膜6を介して設けられたゲート電極7とから構成
されている。このうちゲート電極7はN+型ポリシリコ
ン、N+型ポリシリコンと高融点金属、N+型ポリシリ
コンと高融点金属のシリサイドから構成されている。
一方、PチャネルMO8FETは、Nウェル3内に形成
されるP++不純物層8,9と、Nウェル3上にゲート
酸化膜6を介して設けられたゲート電極11とから構成
されている。このうちゲート電極11は高融点金属また
はそのシリサイドから構成されている。具体的には、ゲ
ート電極11は、例えば、Mo、W等の高融点金属また
はM o S isv WSi、、TiSi、、Ta5
iz等の高融点金属シリサイドから構成されている6 なお、第1図において符号14はPSG膜を表し、との
PSG膜14に設けられたコンタクト孔14a、14b
、14c、14dを通じて上記不純物層4,5,8.9
はそれぞれアルミニウム配線15a、15b、15c、
15dに接続されている。また、第1図において符号1
2はP+チャネルストッパを表している。
次に、上記半導体装置の製造方法を第2図および第1図
に基づいて説明する。
半導体基板1にPウェル2、Nウェル3を形成した後に
、Pウェル2にP+チャネルストッパ12を形成すると
共に素子分離領域にフィールド酸化膜13を形成する1
次に、必要があればNチャネルMOS側にボロン、Pチ
ャネルMO8側にリンを注入し、vthの調節を行う。
その後、ゲート酸化膜6を形成した後に、例えばポリシ
リコンを低圧CVDによって全面に堆積した後にリン処
理を行いN型化し、その後にリソグラフィーとそれに伴
うエツチングによってゲート電極7を形成する。次に、
半導体基板1の上全面に例えばTaまたはTa5ilを
スパッタリングあるいはCvDによって堆積した後に、
リソグラフィーおよびエツチングによってゲート電極1
1を形成する。
なお、この際ゲート電極7の側壁にTaまたはTaSi
、のサイドウオールが形成されやすいので、テーバ形状
となるようにゲート電極7を加工しても良い。ここまで
、終了した状態が第2図に示されている。
次に、N1型不純物層4,5とP++型不純物層8.9
とをレジストマスクを介してそれぞれAs、Bイオン注
入によって10201−3程度の濃度で形成した後、P
SG膜14を低圧CVDによって形成し、コンタクト孔
14a、14b、14c、14dを開口した後にアルミ
ニウム配線15a、15b、15c、15dを形成する
ことにより、第1図に示す半導体装置が完成する。
なお、NチャネルMO3FETとPチャネル間O8FE
Tとを例えばインバータ接続する場合には、ゲート電極
7,11同士の接続はアルミニウム配線を介しても行う
ことができるが、第3図に示すように、ゲート電極7に
一部重畳するようにしてゲート電極11を設けるように
して行っても良い。
なお、第1図に示す半導体装置にLDD構造を適用する
ことも可能であり、第4図に示すように、ゲート電極7
,11を加工後、それぞれP(リン)、B(ボロン)を
I X 10”cs−’程度注入し、低濃度拡散領域4
a、5a、8a、9aを形成した後に、側壁絶縁膜16
.17を熱酸化によりまたはCVDにより形成した絶縁
膜のエッチバックによって形成した後に高濃度拡散領域
4,5,8゜9を形成しても良い。
上記のように構成された半導体装置によれば次のような
効果を得ることができる。
即ち、上記実施例の半導体装置によれば、PチャネルM
O8FET側のゲート電極11をN型シリコンよりも仕
事関数の大きい高融点金属およびシリサイドで構成して
いるので、VFRが正となり、PチャネルMO8FET
側のチャネル部分にボロンイオンを注入しP型化しなく
とも、Vthを所定の値(vth<O)に設定できる。
その結果、PチャネルMO3FETは表面チャネル型と
なり、ショートチャネル効果が緩和される。
また、第5図(A)、(B)には本発明に係る半導体装
置の第2の実施例の製造プロセスが示されている。
この第2の実施例の半導体装置は、NチャネルMO8F
ET側のゲート電極7をN+型ポリシリコンとTa等の
高融点金属もしくはT a S l z等の高融点金属
シリサイドとで構成し、一方、PチャネルMO8FET
側のゲート電極11をTa等の高融点金属もしくはTa
Si2等の高融点金属シリサイドで構成したものである
その際の形成プロセスとしては、第5図(A)に示すよ
うに、Nチャネル領域となる部分の上にN“型ポリシリ
コンを形成し、その後、半導体基板1の上全面にTa等
の高融点金属もしくはTaSi2等の高融点金属シリサ
イドを形成し、リソグラフィーとエツチングによってT
a等の高融点金属もしくはTaSi2等の高融点金属シ
リサイドを加工する。第5図(A)において符号21は
その際に用いられるレジストマスクを表す。次に、この
加工されたTa等の高融点金属もしくはTaSi□等の
高融点金属シリサイドをマスクにN+型ポリシリコンを
加工すれば、Nチャネル領域となる部分の上にのみセル
ファラインで2層膜が形成される。ここまで終了した状
態が第5図(B)に示されている。
このような構造とすれば、ゲート電極7の低抵抗化が図
れることになる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもな塾)。
[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
本発明に係る半導体装置は、NチャネルMISFET側
のゲート電極をN型ポリシリコンの1層、またはN型ポ
リシリコンと高融点金属もしくは高融点金属のシリサイ
ドとの2層で構成し、Pチャネル部分 5FET側のゲ
ート電極を高融点金属または高融点金属のシリサイドで
構成するようにしたので、VFBが正となり、Pチャネ
ルMIS側のチャネル部分にボロンイオンを注入しP型
化しなくとも、Vthを所定の値(Vth<O)に設定
できる。その結果、PチャネルMISは表面チャネル型
となり、ショートチャネル効果が緩和される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体装置の実施例を示す一部縦
断面図。 第2図は第1図の半導体装置の製造方法の途中工程を示
す縦断面図、 第3図はゲート電極同士の接続構造の一例を示す半導体
装置の一部縦断面図。 第4図は第1図の半導体装置の応用例を示す一部断面図
。 第5図(A)、(B)は本発明に係る半導体装置の他の
実施例の形成プロセスの一例を示す一部縦断面図である
。 1・・・・半導体基板、8,11・・・・ゲート電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、相補型MISを備えた半導体装置において、Nチャ
    ネルMIS側のゲート電極をN型ポリシリコンの1層、
    またはN型ポリシリコンと高融点金属もしくは高融点金
    属のシリサイドとの2層で構成し、PチャネルMIS側
    のゲート電極を高融点金属または高融点金属のシリサイ
    ドで構成したことを特徴とする半導体装置。 2、NチャネルMISおよびPチャネルMISは共にエ
    ンハンスメント型として構成されていることを特徴とす
    る請求項1記載の半導体装置。 3、NチャネルMISのゲート電極とPチャネルMIS
    のゲート電極との接続は、相互を重畳させることによっ
    てなされていることを特徴とする請求項1または請求項
    2記載の半導体装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997008752A1 (fr) * 1995-08-25 1997-03-06 Hitachi, Ltd. Dispositif semiconducteur mis
JP2003142601A (ja) * 2001-11-01 2003-05-16 Hynix Semiconductor Inc 半導体素子のcmos及びその製造方法
JP2004503932A (ja) * 2000-06-12 2004-02-05 モトローラ・インコーポレイテッド Cmosプロセスのためのデュアルメタルゲートトランジスタ
JP2008300869A (ja) * 2001-04-11 2008-12-11 Samsung Electronics Co Ltd デュアルゲートを有するcmos型半導体装置形成方法
WO2009157114A1 (ja) * 2008-06-24 2009-12-30 パナソニック株式会社 半導体装置及びその製造方法

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