JPH06342881A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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Publication number
JPH06342881A
JPH06342881A JP5132057A JP13205793A JPH06342881A JP H06342881 A JPH06342881 A JP H06342881A JP 5132057 A JP5132057 A JP 5132057A JP 13205793 A JP13205793 A JP 13205793A JP H06342881 A JPH06342881 A JP H06342881A
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JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
insulating film
forming
region
polycrystalline silicon
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5132057A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihisa Arai
範久 新井
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH06342881A publication Critical patent/JPH06342881A/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】2つの異なった電源電圧で駆動されるMOSト
ランジスタを同一基板上に設ける際、製造コストの低
減、歩留まりの向上を図りながら高速化を実現し、高い
信頼性を確保し、MOSトランジスタの高性能化・微細
化を可能とする半導体装置おびその製造方法を提供す
る。 【構成】半導体基板101の素子形成領域の表面に形成
された一定の膜厚を有するゲ−ト絶縁膜103と、第2
の素子形成領域に形成され、不純物濃度が比較的薄いゲ
−ト電極104aを有し、比較的高い電源電圧が印加さ
れて使用される第2のMOSトランジスタと、第1の素
子形成領域に形成され、第2のゲ−ト電極と同一の配線
層により形成された不純物濃度が比較的濃いゲ−ト電極
104bを有し、比較的低い電源電圧が印加されて使用
される第1のMOSトランジスタとを具備することを特
徴とする。
(57) [Abstract] [Purpose] When two MOS transistors driven by different power supply voltages are provided on the same substrate, the manufacturing cost is reduced and the yield is improved while achieving high speed and high reliability. (EN) Provided is a semiconductor device and a manufacturing method thereof, which secures the performance and enables miniaturization of a MOS transistor. A gate insulating film 103 having a constant film thickness formed on the surface of an element forming region of a semiconductor substrate 101, and a second insulating film
Of the second MOS transistor which is formed in the element formation region of No. 1 and has a gate electrode 104a having a relatively low impurity concentration, and which is used by applying a relatively high power supply voltage, and the first MOS transistor formation region. A first MOS transistor having a gate electrode 104b having a relatively high impurity concentration formed by the same wiring layer as the second gate electrode and used with a relatively low power supply voltage applied. And is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に係り、特に同一半導体基板上に形成された動
作電源電圧が異なる複数種類のMOSトランジスタおよ
びその形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a plurality of types of MOS transistors formed on the same semiconductor substrate and having different operating power supply voltages, and a method of forming the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の高速化・高密度の要
求が益々高くなっており、この要求を満足するには、長
く複雑な製造工程とこれに伴う歩留まりの低下が避けら
れず、製造コストの上昇と信頼性の低下をまねいている
のが現実である。
2. Description of the Related Art In recent years, demands for higher speed and higher density of semiconductor devices have been increasing more and more, and in order to satisfy these demands, long and complicated manufacturing processes and accompanying reduction in yield are inevitable. The reality is that it leads to higher costs and lower reliability.

【0003】高速化・高密度の要求に応えるには、従来
からスケ−リング則に従った素子の微細化が有効である
ことは当然である。周知のスケ−リング則では、電界一
定の考えから電源電圧も小さくする必要があるが、半導
体装置を組み込むシステムでは、独自の電源を使用する
ことは出来ず、通常、5V電源が使われる。
In order to meet the demands for high speed and high density, it is natural that miniaturization of elements according to the scaling rule has been effective conventionally. According to the well-known scaling law, it is necessary to reduce the power supply voltage in order to keep the electric field constant, but in a system incorporating a semiconductor device, a unique power supply cannot be used, and normally a 5V power supply is used.

【0004】このような事情により、スケ−リング則に
従った素子の微細化は、電源電圧が一定のままでデバイ
ス寸法が縮小していくので、デバイス内部の電界は高ま
る一方である。また、素子の信頼性を確保するために
は、ゲ−ト酸化膜厚さをある程度大きく確保する必要が
あるので、ゲ−ト酸化膜厚さのスケ−リングが不可能で
あり、このことが素子の高性能化の妨げになっているの
は周知の通りである。
Due to such circumstances, miniaturization of the device according to the scaling rule is increasing the electric field inside the device because the device size is reduced while the power supply voltage is kept constant. Further, in order to secure the reliability of the device, it is necessary to secure a large gate oxide film thickness to some extent, and thus it is impossible to scale the gate oxide film thickness. As is well known, it is an obstacle to improving the performance of the device.

【0005】特に、書込みや・消去動作時に高い電源電
圧が使用されている不揮発性メモリでは、素子の微細化
が一層困難になっている。そこで、従来の半導体装置に
は、同一半導体基板上に形成される素子群のうちで高い
電圧が直接に加えられる素子の数を制限し、その他の素
子には低い電圧で動作させる回路構成を採用したものが
ある。
In particular, in a non-volatile memory in which a high power supply voltage is used during writing and erasing operations, miniaturization of elements becomes more difficult. Therefore, the conventional semiconductor device adopts a circuit configuration in which the number of elements to which a high voltage is directly applied is limited in the element group formed on the same semiconductor substrate and the other elements are operated at a low voltage. There is something I did.

【0006】以下、この種の従来の半導体装置の製造方
法の一例について、図5(a)乃至(d)を参照しなが
ら説明する。まず、図5(a)に示すように、第1導電
型の半導体基板301の表面に選択的に素子分離絶縁膜
302を形成し、この素子分離絶縁膜302を除く領域
(素子形成予定領域)の基板表面上にゲ−ト酸化膜用の
シリコン酸化膜303を形成する。
An example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device of this type will be described below with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 5A, an element isolation insulating film 302 is selectively formed on the surface of a semiconductor substrate 301 of the first conductivity type, and a region excluding the element isolation insulating film 302 (element formation planned region) A silicon oxide film 303 for a gate oxide film is formed on the surface of the substrate.

【0007】この素子形成予定領域の一部は、高い電圧
が直接に加えられる素子を形成するための第2の素子形
成予定領域として使用され、残りの大部分は、低い電源
電圧が印加される素子を形成るための第1の素子形成予
定領域として使用される。
A part of this element formation scheduled area is used as a second element formation scheduled area for forming an element to which a high voltage is directly applied, and the rest of the majority is applied with a low power supply voltage. It is used as a first element formation planned region for forming an element.

【0008】次に、図5(b)に示すように、前記高い
電圧が直接に加えられる素子を形成しようとする第2の
素子形成予定領域およびこの領域に隣接する素子分離絶
縁膜302の上にレジストパタ−ン305を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, on the second element formation planned area for forming the element to which the high voltage is directly applied and the element isolation insulating film 302 adjacent to this area. Then, a resist pattern 305 is formed.

【0009】この後、上記レジストパタ−ン305をマ
スクとして、前記低い電圧が印加される素子を形成しよ
うとする第1の素子形成予定領域のシリコン酸化膜30
3をエッチング除去する。この工程で、前記レジストパ
タ−ン305により覆われていない素子分離絶縁膜30
2は、図5(c)に示すように、膜厚が後退する。
After that, using the resist pattern 305 as a mask, the silicon oxide film 30 in the first element formation planned region for forming the element to which the low voltage is applied is formed.
3 is removed by etching. In this step, the element isolation insulating film 30 not covered with the resist pattern 305.
For No. 2, as shown in FIG. 5C, the film thickness is reduced.

【0010】その後、前記レジストパタ−ン305を除
去した後、熱酸化を加える。これにより、図5(c)に
示すように、第2の素子形成予定領域の酸化膜303は
さらに厚い酸化膜303aになり、前記レジストパタ−
ン305をマスクとしてエッチング除去された第1の素
子形成予定領域には新たに薄い酸化膜307が形成され
る。この後、全面に多結晶シリコン304を堆積した
後、上記多結晶シリコンに第2導電型の不純物のド−ピ
ングを施す。
Then, after removing the resist pattern 305, thermal oxidation is applied. As a result, as shown in FIG. 5C, the oxide film 303 in the second element formation planned region becomes a thicker oxide film 303a, and the resist pattern is formed.
A thin oxide film 307 is newly formed in the first element formation planned region which is removed by etching using the mask 305 as a mask. Then, after depositing polycrystalline silicon 304 on the entire surface, doping of the second conductivity type impurities is performed on the polycrystalline silicon.

【0011】次に、図5(d)に示すように、前記多結
晶シリコン304をエッチング加工してゲ−ト電極配線
306を形成し、さらに、上記ゲ−ト電極配線306を
マスクとしてドレイン・ソ−ス用の第2導電型の不純物
領域308を前記半導体基板301の表層部に形成す
る。
Next, as shown in FIG. 5D, the polycrystalline silicon 304 is etched to form a gate electrode wiring 306, and the gate electrode wiring 306 is used as a mask to form a drain. A second conductivity type impurity region 308 for a source is formed in the surface layer portion of the semiconductor substrate 301.

【0012】このようにして形成されたデバイスは、高
い電圧が直接に加えられる一部の素子は厚いゲ−ト酸化
膜303aを有するように構成し、低い電圧が直接に加
えられる大部分の素子素子は薄い酸化膜307を有する
ように構成されている。
The device thus formed is constructed such that some elements to which a high voltage is directly applied have a thick gate oxide film 303a, and most elements to which a low voltage is directly applied. The device is configured to have a thin oxide film 307.

【0013】これにより、大部分の素子は、低い電圧に
より駆動され、印加電界が充分低減されるので、ゲ−ト
酸化膜厚を薄くしたスケ−リングが可能となり、微細化
・素子高性能化が可能になる。
As a result, most of the devices are driven by a low voltage and the applied electric field is sufficiently reduced, so that scaling with a thin gate oxide film is possible, and miniaturization and high performance of the devices are achieved. Will be possible.

【0014】なお、前記高い電圧として外部から供給さ
れる電源電圧が使用され、前記低い電圧として、上記電
源電圧の電位を降下させて生成した電圧が用いられる。
しかし、上記したような方法で作成されたデバイスは、
次に述べるような問題が有る。
A power supply voltage supplied from the outside is used as the high voltage, and a voltage generated by lowering the potential of the power supply voltage is used as the low voltage.
However, the device created by the above method is
There are the following problems.

【0015】図5(b)に示した第1の素子形成予定領
域のシリコン酸化膜303のエッチング除去工程で素子
分離絶縁膜302の膜厚の後退が生じる(つまり、レジ
ストパタ−ン305の端部に対応して素子分離絶縁膜3
02に段差が生じる)ので、図5(d)に示したよう
に、ゲ−ト電極配線形成工程で上記段差部にエッチング
残り309が発生する。このエッチング残り309は、
ゲ−ト電極のショ−ト不良の原因となるばかりでなく、
ゲ−ト電極配線形成以降の工程でエッチング残り309
が脱離して生じるダストが種々の不良の原因となるのは
避けられない。
In the step of etching away the silicon oxide film 303 in the first device formation region shown in FIG. 5B, the film thickness of the device isolation insulating film 302 recedes (that is, the end portion of the resist pattern 305). Corresponding to the element isolation insulating film 3
Since a step is formed at 02), an etching residue 309 is generated at the step portion in the gate electrode wiring forming step, as shown in FIG. 5D. This etching residue 309 is
Not only does it cause the short of the gate electrode short,
309 etching remaining after the gate electrode wiring formation
It is unavoidable that the dust generated by desorption of slag causes various defects.

【0016】また、前記したような素子分離絶縁膜30
2の膜厚の後退は、素子分離領域に生じる寄生トランジ
スタの反転耐圧の低下をまねき、素子の微細化を阻害す
る要因になる。
Also, the element isolation insulating film 30 as described above.
The receding film thickness of 2 causes a decrease in the reverse breakdown voltage of the parasitic transistor that occurs in the element isolation region, and becomes a factor that hinders the miniaturization of the element.

【0017】また、図5(b)に示した第1の素子形成
予定領域のシリコン酸化膜303のエッチング除去工程
では、レジストパタ−ン305が第2の素子形成予定領
域のゲ−ト酸化膜303上に存在するので、前記レジス
トパタ−ン305から下側のゲ−ト酸化膜303にその
絶縁破壊をまねくおそれのある汚染物質が侵入すること
は避けられない。これにより、ゲ−ト酸化膜303の破
壊による歩留まりの低下をまねくほか、素子の信頼性を
著しく低下させる原因となる。
Further, in the etching removal process of the silicon oxide film 303 in the first element formation planned region shown in FIG. 5B, the resist pattern 305 causes the gate oxide film 303 in the second element formation planned region. Since it exists above, it is inevitable that contaminants that may cause dielectric breakdown will intrude into the lower gate oxide film 303 from the resist pattern 305. As a result, the yield of the gate oxide film 303 is reduced due to the destruction thereof, and the reliability of the device is significantly reduced.

【0018】また、上記したようにして形成されたデバ
イスは、通常の1種類のゲ−ト酸化膜厚を用いるデバイ
スと比べて、ゲ−ト酸化のための熱工程が増えるので、
製造工程の増加による製造コストの増加をまねくほか、
上記熱工程が多いと素子の微細化上不利になる。
In addition, since the device formed as described above has more heat steps for gate oxidation than a device using one normal type of gate oxide film thickness,
In addition to increasing manufacturing costs due to an increase in manufacturing processes,
If there are many heat treatment steps, it is disadvantageous in miniaturization of the device.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
半導体装置の製造方法は、半導体装置の高速化・高密度
の要求に応えるために2つの異なった電源電圧で駆動す
るMOSトランジスタを同一基板上に設けようとする
と、製造コストの上昇と信頼性の低下をまねくという問
題があった。
As described above, according to the conventional method of manufacturing a semiconductor device, in order to meet the demands for high speed and high density of the semiconductor device, MOS transistors driven by two different power supply voltages are provided on the same substrate. If it is provided on the upper side, there is a problem that the manufacturing cost increases and the reliability decreases.

【0020】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、2つの異なった電源電圧で駆動されるMOS
トランジスタを同一基板上に設ける際、製造コストの低
減、歩留まりの向上を図りながら高速化を実現し、高い
信頼性を確保し、MOSトランジスタの高性能化・微細
化を可能とする半導体装置おびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and is a MOS driven by two different power supply voltages.
When transistors are provided on the same substrate, semiconductor devices and semiconductor devices that realize high speed while ensuring manufacturing cost reduction and yield improvement, ensure high reliability, and enable high performance and miniaturization of MOS transistors It is intended to provide a manufacturing method.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
第1導電型の半導体基板と、この半導体基板の表面に選
択的に形成された素子分離絶縁膜と、上記半導体基板の
素子形成領域の表面に形成された一定の膜厚を有するゲ
−ト絶縁膜と、前記素子形成領域のうちで第1の電源電
圧が印加される第1のMOSトランジスタを形成しよう
とする第1の素子形成領域のゲ−ト絶縁膜上に形成さ
れ、第1の不純物濃度を有する第2導電型の多結晶シリ
コンを用いた第1のゲ−ト電極と、この第1のゲ−ト電
極の下方のチャネル領域を挟んで前記第1の素子形成領
域の表面に形成された第2導電型の第1のソ−ス・ドレ
イン領域と、前記素子形成予定領域のうちで前記第1の
電源電圧よりも高い第2の電源電圧が印加される第2の
MOSトランジスタを形成しようとする第2の素子形成
領域のゲ−ト絶縁膜上に形成され、前記第1のゲ−ト電
極と同一の配線層により形成され、前記第1の不純物濃
度よりも低い第2の不純物濃度を有する第2導電型の多
結晶シリコンを用いた第2のゲ−ト電極と、この第2の
ゲ−ト電極の下方のチャネル領域を挟んで前記第2の素
子形成領域の表面に形成された第2導電型の第2のソ−
ス・ドレイン領域とを具備することを特徴とする。
The semiconductor device of the present invention comprises:
A first conductivity type semiconductor substrate, an element isolation insulating film selectively formed on the surface of the semiconductor substrate, and a gate insulation having a constant film thickness formed on the surface of an element forming region of the semiconductor substrate. A film and a first impurity formed on the gate insulating film in the first element formation region for forming the first MOS transistor to which the first power supply voltage is applied in the element formation region. Formed on the surface of the first element formation region with a first gate electrode made of polycrystalline silicon of a second conductivity type having a concentration and a channel region below the first gate electrode sandwiched therebetween. A first source / drain region of the second conductivity type and a second MOS transistor to which a second power supply voltage higher than the first power supply voltage is applied in the element formation planned region. Gate insulating film in the second element formation region to be formed A second conductive type polycrystalline silicon having a second impurity concentration lower than the first impurity concentration and formed of the same wiring layer as the first gate electrode. Second gate electrode and a second conductive type second source formed on the surface of the second element forming region with the channel region below the second gate electrode interposed therebetween.
And a drain region.

【0022】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
第1導電型の半導体基板の表面に選択的に素子分離絶縁
膜を形成し、素子形成領域の基板表面にゲ−ト絶縁膜を
形成する工程と、上記素子形成領域のうちで第1の電源
電圧が印加される第1のMOSトランジスタを形成しよ
うとする第1の素子形成領域のゲ−ト絶縁膜上には第1
の不純物濃度を有する第2導電型の多結晶シリコンを用
いた第1のゲ−ト電極を形成し、前記素子形成予定領域
のうちで前記第1の電源電圧よりも高い第2の電源電圧
が印加される第2のMOSトランジスタを形成しようと
する第2の素子形成領域のゲ−ト絶縁膜上には前記第1
の不純物濃度よりも低い第2の不純物濃度を有する第2
導電型の多結晶シリコンを用いた第2のゲ−ト電極を形
成するゲ−ト電極形成工程と、上記第1のゲ−ト電極お
よび第2のゲ−ト電極をマスクとして前記第1の素子形
成領域の表面および前記第2の素子形成領域の表面に第
2導電型の不純物をド−ピングしてソ−ス・ドレイン領
域を形成する工程とを具備することを特徴とする。
The semiconductor device manufacturing method of the present invention is
A step of selectively forming an element isolation insulating film on the surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type and forming a gate insulating film on the substrate surface of the element forming region; and a first power source in the element forming region. A first MOS transistor, to which a voltage is applied, is formed on the gate insulating film in the first element formation region in which the first MOS transistor is to be formed.
Forming a first gate electrode using a second conductivity type polycrystalline silicon having an impurity concentration of, and a second power supply voltage higher than the first power supply voltage in the element formation planned region. The first element is formed on the gate insulating film in the second element formation region where the second MOS transistor to be applied is to be formed.
A second impurity concentration lower than the second impurity concentration
A gate electrode forming step of forming a second gate electrode using conductive type polycrystalline silicon, and the first gate electrode and the second gate electrode are used as masks to form the first gate electrode. And a step of forming a source / drain region by doping a second conductivity type impurity on the surface of the element forming region and the surface of the second element forming region.

【0023】[0023]

【作用】この半導体装置は、第2のMOSトランジスタ
のゲ−ト電極(第2のゲ−ト電極)の不純物濃度が薄い
ので、このゲ−ト電極に高い電圧が印加された時、この
ゲ−ト電極のゲ−ト絶縁膜側に空乏層が形成され、この
ゲ−ト電極下のゲ−ト絶縁膜の容量が実効的に低下する
効果により電界が弱められる。
In this semiconductor device, since the impurity concentration of the gate electrode (second gate electrode) of the second MOS transistor is low, when a high voltage is applied to this gate electrode, this gate electrode A depletion layer is formed on the gate insulating film side of the gate electrode, and the electric field is weakened by the effect of effectively reducing the capacitance of the gate insulating film under the gate electrode.

【0024】換言すれば、ゲ−ト電極の不純物濃度を制
御することによりゲ−ト絶縁膜の実効的な膜厚を制御す
ることにより、1種類(同一膜厚)のゲ−ト絶縁膜を用
いながら実効的にあたかも2種類のゲ−ト絶縁膜を持つ
デバイスとして動作する。
In other words, by controlling the impurity concentration of the gate electrode to control the effective film thickness of the gate insulating film, one type (same film thickness) of the gate insulating film can be formed. While using it, it effectively operates as a device having two types of gate insulating films.

【0025】従って、2つの異なった電位が印加される
ような回路構成では、電界を強めることなく、与えられ
た電位毎にMOSトランジスタを設計することが可能と
なり、微細化、高性能化を実現することが可能になる。
Therefore, in a circuit configuration in which two different potentials are applied, it is possible to design a MOS transistor for each given potential without strengthening the electric field, and realize miniaturization and high performance. It becomes possible to do.

【0026】また、この半導体装置の製造方法は、熱酸
化によるゲ−ト絶縁膜形成工程が1回で済む(従来例よ
りも熱工程が少なくて済む)ので、工程の簡略化による
製造コストの低減化を実現でき、不純物の拡散速度の制
御が容易となり、MOSトランジスタの微細化上有利と
なる。
Further, in this method of manufacturing a semiconductor device, the gate insulating film forming step by thermal oxidation is required only once (the heat step is less than that of the conventional example), so that the manufacturing cost is simplified. The reduction can be realized, the diffusion rate of impurities can be easily controlled, and this is advantageous for miniaturization of MOS transistors.

【0027】また、従来例の工程で問題となつている素
子分離絶縁膜の膜厚の後退は発生しないので、ゲ−ト電
極加工時に生じるエッチング残渣をまねく段差が生じな
くなり、歩留まりが向上する。
Further, since there is no receding of the film thickness of the element isolation insulating film, which is a problem in the process of the conventional example, a step which causes an etching residue generated during the processing of the gate electrode is not generated and the yield is improved.

【0028】また、ゲ−ト絶縁膜と直接に接するように
レジストパターンを作成する工程が存在しないので、レ
ジスト材からゲ−ト絶縁膜への汚染は生じなくなり、ゲ
−ト絶縁膜の絶縁破壊をまねくような不良はなくなり、
素子の信頼生が向上する。
Further, since there is no step of forming a resist pattern so as to be in direct contact with the gate insulating film, contamination of the gate insulating film from the resist material does not occur, and dielectric breakdown of the gate insulating film occurs. The defects that lead to
The reliability of the device is improved.

【0029】[0029]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1(a)乃至(d)は、本発明の第1実
施例に係るNチャネル型半導体装置の製造工程における
ウェハ断面構造を示している。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. 1A to 1D show a wafer cross-sectional structure in a manufacturing process of an N-channel semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【0030】この第1実施例について図面を参照しなが
ら詳述する。まず、図1(a)に示すように、P型シリ
コン基板101表面に、周知のLOCOS(選択酸化)
法により600nmの素子分離用酸化膜102を形成す
る。この後、前記基板101上に、熱酸化によりゲ−ト
酸化膜103を形成する。
The first embodiment will be described in detail with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 1A, a well-known LOCOS (selective oxidation) is formed on the surface of a P-type silicon substrate 101.
A 600 nm element isolation oxide film 102 is formed by the method. After that, a gate oxide film 103 is formed on the substrate 101 by thermal oxidation.

【0031】次に、図1(b)に示すように、周知のL
PCVD(減圧気相成長)法を用いて、基板上の全面に
ゲ−ト電極形成用の多結晶シリコン104を堆積する。
この後、周知のリソグラフィ−技術を用いて、高電位
(例えば最大12V)が印加されることが予定されてい
る素子を形成しようとする第2の素子形成領域上にレジ
ストパタ−ン105を形成する。そして、上記レジスト
パタ−ン105をマスクとして、低電位(例えば最大5
V)が印加されることが予定されている素子を形成しよ
うとする第1の素子形成領域の多結晶シリコン104
に、n型不純物であるリンを加速エネルギ−60ke
V、ド−ズ量1×1016/cm2 でイオン注入する。
Next, as shown in FIG.
Polycrystalline silicon 104 for forming a gate electrode is deposited on the entire surface of the substrate by using PCVD (Low Pressure Vapor Deposition) method.
After that, a well-known lithography technique is used to form a resist pattern 105 on the second element formation region in which an element to which a high potential (for example, 12 V at maximum) is to be applied is to be formed. . Then, using the resist pattern 105 as a mask, a low potential (for example, a maximum of 5) is used.
V) is to be applied to the polycrystalline silicon 104 in the first element formation region to form an element.
In addition, phosphorus which is an n-type impurity has an acceleration energy of −60 ke.
Ion implantation is performed with V and a dose of 1 × 10 16 / cm 2 .

【0032】次に、図1(c)に示すように、前記レジ
ストパタ−ン105を剥離した後、前記多結晶シリコン
104の全面にリンを加速エネルギ−60keV、ド−
ズ量5×1013/cm2 でイオン注入し、続いて周知の
アニ−ル処理を行う。これにより、リン濃度の低いn-
型の多結晶シリコン104aとリン濃度の高いn+ 型の
多結晶シリコン104bが形成される。
Next, as shown in FIG. 1C, after removing the resist pattern 105, phosphorus is applied to the entire surface of the polycrystalline silicon 104 at an acceleration energy of 60 keV and a dose of phosphorus.
Ions are implanted at a dose of 5 × 10 13 / cm 2 , and then a well-known anneal process is performed. As a result, n- with low phosphorus concentration
Type polycrystalline silicon 104a and n + type polycrystalline silicon 104b having a high phosphorus concentration are formed.

【0033】次に、図1(d)に示すように、周知のリ
ソグラフィ−技術とエッチング技術により、前記多結晶
シリコン104a、104bを加工してn- 型の第2の
ゲ−ト電極104aおよびn+ 型の第1のゲ−ト電極1
04bを形成した後、このゲ−ト電極104a、104
bをマスクとして不純物をド−ピングする(例えばリン
をイオン注入してアニールする)ことにより、P型シリ
コン基板101の表面にソ−ス・ドレインとなるn型拡
散層106を形成する。
Next, as shown in FIG. 1D, the polycrystalline silicon 104a and 104b are processed by a well-known lithography technique and etching technique to process the n--type second gate electrode 104a and the n--type second gate electrode 104a. n + type first gate electrode 1
After forming 04b, the gate electrodes 104a, 104 are formed.
By doping impurities with b as a mask (for example, phosphorus is ion-implanted and annealed), an n-type diffusion layer 106 serving as a source / drain is formed on the surface of the P-type silicon substrate 101.

【0034】この後、いずれも周知の技術により、Al
配線、パッシベ−ション膜形成工程等を経てNチャネル
型半導体装置を完成させる。上記第1実施例の半導体装
置は、不純物濃度が薄く設定されたゲ−ト電極に電位を
加えた時に、上記ゲ−ト電極のゲ−ト絶縁膜側に空乏層
が形成され、上記ゲ−ト絶縁膜の容量が実効的に低下す
る効果により電界が弱められるといった周知の事実(M.
Iwase et al., " Effect of Depleted Poly-Si Gate MO
SFET Performance ", ISDM 1990,pp.271-274)を利用し
て製造されている。
After that, Al is formed by a known technique.
An N-channel type semiconductor device is completed through wiring, passivation film forming steps and the like. In the semiconductor device of the first embodiment, when a potential is applied to the gate electrode having a low impurity concentration, a depletion layer is formed on the gate insulating film side of the gate electrode. Well-known fact that the electric field is weakened by the effect of effectively reducing the capacitance of the insulating film (M.
Iwase et al., "Effect of Depleted Poly-Si Gate MO
SFET Performance ", ISDM 1990, pp.271-274).

【0035】即ち、第2の素子形成領域に形成された第
2のMOSトランジスタのゲ−ト電極(第2のゲ−ト電
極104a)の不純物濃度が薄いので、このゲ−ト電極
に高い電圧が印加された時、このゲ−ト電極のゲ−ト絶
縁膜側に空乏層が形成される。これにより、第2のゲ−
ト電極下のゲ−ト絶縁膜部分の容量が実効的に低下する
効果により電界が弱められ、このゲ−ト絶縁膜部分の膜
厚を実効的に厚くすることが可能となる。
That is, since the gate electrode (second gate electrode 104a) of the second MOS transistor formed in the second element formation region has a low impurity concentration, a high voltage is applied to this gate electrode. Is applied, a depletion layer is formed on the gate insulating film side of the gate electrode. As a result, the second game
The electric field is weakened by the effect of effectively reducing the capacitance of the gate insulating film portion under the gate electrode, and the film thickness of this gate insulating film portion can be effectively increased.

【0036】換言すれば、ゲ−ト電極の不純物濃度を制
御することによりゲ−ト絶縁膜の実効的な膜厚を制御す
ることにより、1種類(同一膜厚)のゲ−ト絶縁膜を用
いながら実効的にあたかも2種類のゲ−ト絶縁膜を持つ
デバイスとして動作する。
In other words, by controlling the impurity concentration of the gate electrode to control the effective film thickness of the gate insulating film, one type (same film thickness) of the gate insulating film can be formed. While using it, it effectively operates as a device having two types of gate insulating films.

【0037】従って、2つの異なった電位が印加される
ような回路構成では、電界を強めることなく、与えられ
た電位毎にMOSトランジスタを設計することが可能と
なり、微細化、高性能化を実現することが可能になる。
Therefore, in a circuit configuration in which two different potentials are applied, it is possible to design a MOS transistor for each given potential without strengthening the electric field, and realize miniaturization and high performance. It becomes possible to do.

【0038】また、上記第1実施例の半導体装置の製造
方法は、熱酸化によるゲ−ト絶縁膜形成工程が1回で済
む(従来例よりも熱工程が少なくて済む)ので、工程の
簡略化による製造コストの低減化を実現でき、不純物の
拡散速度の制御が容易となり、MOSトランジスタの微
細化上有利となる。
Further, in the method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment, the gate insulating film forming step by thermal oxidation is required only once (the heat step is less than that in the conventional example), so that the steps are simplified. It is possible to realize a reduction in manufacturing cost due to the miniaturization, facilitate the control of the diffusion rate of impurities, which is advantageous for miniaturization of MOS transistors.

【0039】また、本実施例では、従来例の図5(b)
に示した工程で問題となつている素子分離絶縁膜の膜厚
の後退は発生しないので、ゲ−ト電極加工時に生じるエ
ッチング残渣をまねく段差が生じなくなり、ゲ−ト電極
の短絡を始めとする様々な不良が激減し、歩留りが向上
する。
In addition, in this embodiment, the conventional example shown in FIG.
Since the thickness of the element isolation insulating film, which is a problem in the process shown in Fig. 3, does not recede, a step which causes an etching residue generated during the processing of the gate electrode does not occur, and the gate electrode is short-circuited. Various defects are drastically reduced and the yield is improved.

【0040】また、素子分離絶縁膜の膜厚の後退はフィ
−ルド間の寄生トランジスタの反転耐圧の低下をまねく
が、本実施例では、素子分離絶縁膜の膜厚の後退は発生
しないので、上記寄生トランジスタの反転耐圧の低下を
防止することができる。
Further, although the receding of the film thickness of the element isolation insulating film leads to the lowering of the inversion withstand voltage of the parasitic transistor between the fields, the receding of the film thickness of the element separating insulating film does not occur in this embodiment, It is possible to prevent the inversion breakdown voltage of the parasitic transistor from decreasing.

【0041】また、本実施例では、従来例の図5(b)
に示した工程のようなイオン注入マスク用のレジスト材
がゲ−ト絶縁膜と直接に接する工程が存在しないので、
レジスト材からゲ−ト絶縁膜へ汚染物質が侵入すること
はない。これにより、ゲ−ト絶縁膜の絶縁破壊をまねく
等の不良が激減し、長期信頼性(酸化膜のライフタイ
ム)が大きく改善される。
In addition, in the present embodiment, the conventional example shown in FIG.
Since there is no step of directly contacting the gate insulating film with the resist material for the ion implantation mask like the step shown in FIG.
Contaminants do not enter the gate insulating film from the resist material. As a result, defects such as dielectric breakdown of the gate insulating film are drastically reduced, and long-term reliability (lifetime of oxide film) is greatly improved.

【0042】なお、前記第2のゲ−ト電極104a、第
1のゲ−ト電極104bの不純物濃度は、上記実施例に
限らず、第2のゲ−ト電極104aに前記したような空
乏層が形成される濃度であればよく、第2のゲ−ト電極
104aの不純物濃度を3×1019cm-3以下に設定
し、第1のゲ−ト電極104bの不純物濃度を3×10
19cm-3を越えるように設定することにより本発明の効
果が得られる。
The impurity concentrations of the second gate electrode 104a and the first gate electrode 104b are not limited to those in the above embodiment, but the depletion layer as described above is added to the second gate electrode 104a. The second gate electrode 104a may have an impurity concentration of 3 × 10 19 cm −3 or less and the first gate electrode 104b may have an impurity concentration of 3 × 10 3.
The effect of the present invention can be obtained by setting it to exceed 19 cm -3 .

【0043】また、図1(b)に示した工程において、
レジストパタ−ン105の代わりにSiO2 等のSi化
合物を用いることにより、リンイオン注入法の代わりに
リン拡散法を使用することができる。また、図1(b)
の工程と図1(c)の工程との順序を入れ替えてもよ
い。
Further, in the step shown in FIG.
By using a Si compound such as SiO 2 instead of the resist pattern 105, the phosphorus diffusion method can be used instead of the phosphorus ion implantation method. In addition, FIG.
The order of the step of FIG. 1 and the step of FIG. 1C may be exchanged.

【0044】また、本発明はPチャネル型半導体装置に
ついても適用できる。この場合は、前記第1実施例にお
いて、P型半導体基板101の代わりにN型半導体基板
を使用し、多結晶シリコン104にn型不純物の代わり
にp型不純物をド−ピングし、ゲート電極形成後の半導
体基板にn型不純物の代わりにp型不純物をド−ピング
すればよい。
The present invention can also be applied to a P-channel semiconductor device. In this case, in the first embodiment, the N-type semiconductor substrate is used instead of the P-type semiconductor substrate 101, and the p-type impurity is doped into the polycrystalline silicon 104 instead of the n-type impurity to form the gate electrode. Instead of n-type impurities, p-type impurities may be doped on the subsequent semiconductor substrate.

【0045】ところで、一般に、不純物濃度が低い多結
晶シリコンのみによりゲ−ト電極を形成すると、ゲ−ト
電極配線抵抗が大きくなるので、この配線抵抗の増加を
抑制するために、例えば図2に示す半導体装置のように
製造することが望ましい。
By the way, in general, when the gate electrode is formed only of polycrystalline silicon having a low impurity concentration, the wiring resistance of the gate electrode becomes large. Therefore, in order to suppress the increase of the wiring resistance, for example, as shown in FIG. It is desirable to manufacture it like the semiconductor device shown.

【0046】図2は、上記第1実施例の変形例の工程に
おけるウェハ断面構造を示している。 この変形例で
は、図1(c)に示したようにn- 型の多結晶シリコン
104aおよびn+ 型の多結晶シリコン104bを形成
した後、その上面全面に高融点金属膜(タングステン・
シリサイドWSi、チタンシリサイドTiSi、モリブ
デンシリサイドMoSiなど)201を堆積した後、N
2 雰囲気中で900℃、30分のアニール処理を行う。
これにより、前記多結晶シリコン104a、104bは
ポリサイド膜204a、204bになる。この場合、本
例では、高融点金属膜としてWSi膜をスパッタ法によ
り例えば200nm堆積した。
FIG. 2 shows a wafer cross-sectional structure in the process of the modification of the first embodiment. In this modified example, as shown in FIG. 1C, after the n − -type polycrystalline silicon 104a and the n + -type polycrystalline silicon 104b are formed, a refractory metal film (tungsten
Silicide WSi, titanium silicide TiSi, molybdenum silicide MoSi, etc.) 201, and then N
2 Anneal at 900 ° C. for 30 minutes in an atmosphere.
As a result, the polycrystalline silicon layers 104a and 104b become polycide layers 204a and 204b. In this case, in this example, a WSi film as the refractory metal film was deposited to a thickness of, for example, 200 nm by the sputtering method.

【0047】この後、上記ポリサイド膜204a、20
4bを加工してn- 型の第2のポリサイド・ゲ−ト電極
204aおよびn+ 型の第1のポリサイド・ゲ−ト電極
204bを形成することにより、配線抵抗が十分に低減
されたゲ−ト電極を実現できる。なお、高融点金属膜の
堆積後に熱処理を行わないでエッチング加工を施し、そ
の後にアニール処理を行うことでポリサイド・ゲ−ト電
極を形成するようにしてもよい。
After that, the polycide films 204a, 20
4b is processed to form the n @--type second polycide gate electrode 204a and the n @ + -type first polycide gate electrode 204b, whereby the wiring resistance is sufficiently reduced. It is possible to realize an electrode. Note that the polycide gate electrode may be formed by performing etching processing without heat treatment after depositing the refractory metal film and then performing annealing treatment.

【0048】また、上記ポリサイド・ゲ−ト電極204
a、204bは、ゲ−ト電極形成後に図1(d)に示し
たようにソ−ス・ドレインとなる拡散層106を形成す
る際、不純物濃度が低い第2のポリサイド・ゲ−ト電極
204aの多結晶シリコン104aの不純物濃度が必要
以上に高められることを防止する作用を有するので、ゲ
−ト電極の不純物濃度の制御を容易とする効果も併せ持
つ。
The polycide gate electrode 204 is also used.
a and 204b are second polycide gate electrodes 204a having a low impurity concentration when the diffusion layer 106 to be the source / drain is formed as shown in FIG. 1D after the gate electrode is formed. Since it has the effect of preventing the impurity concentration of the polycrystalline silicon 104a from being increased more than necessary, it also has the effect of facilitating the control of the impurity concentration of the gate electrode.

【0049】図3(a)乃至(c)および図4(a)乃
至(c)は、本発明の第2実施例に係るCMOS型半導
体装置の製造工程におけるウェハ断面構造を示してい
る。この第2実施例は、特に耐圧が要求されるEPRO
M(電気的再書込み可能な読み出し専用メモリ)の周辺
トランジスタに一般に高い接合耐圧が見込まれるLDD
(Lightly Doped Drain )構造を用いた例である。
FIGS. 3A to 3C and FIGS. 4A to 4C show the wafer cross-sectional structure in the manufacturing process of the CMOS type semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is an EPRO requiring a high breakdown voltage.
LDD that is expected to have a high junction breakdown voltage in the peripheral transistor of M (electrically rewritable read-only memory)
This is an example using a (Lightly Doped Drain) structure.

【0050】以下、第2実施例について図面を参照しな
がら詳述する。まず、図3(a)に示すように、P型シ
リコン基板201の表層部の一部にNウェル拡散層20
2を形成する。次に、LOCOS法により、前記シリコ
ン基板201表面に600nmの素子分離用酸化膜20
3を形成する。次に、熱酸化により前記シリコン基板上
にゲ−ト酸化膜204を形成する。続いて、LPCVD
法により、ゲ−ト電極形成用の多結晶シリコン205を
堆積する。
The second embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 3A, the N well diffusion layer 20 is formed on a part of the surface layer portion of the P-type silicon substrate 201.
Form 2. Next, a 600 nm element isolation oxide film 20 is formed on the surface of the silicon substrate 201 by LOCOS.
3 is formed. Next, a gate oxide film 204 is formed on the silicon substrate by thermal oxidation. Then, LPCVD
By the method, polycrystalline silicon 205 for forming a gate electrode is deposited.

【0051】次に、図3(b)に示すように、リソグラ
フィ−技術とエッチング技術を用いて、前記多結晶シリ
コン205を加工してゲ−ト電極205を形成する。続
いて、リソグラフィ−技術を用いて、少なくとも前記N
ウェル拡散層202を含む領域上にレジストパタ−ン2
06を形成した後、このレジストパタ−ン206をマス
クとしてリンを加速エネルギ−60keV、ド−ズ量5
×1013/cm2 でイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 3B, the gate electrode 205 is formed by processing the polycrystalline silicon 205 by using the lithography technique and the etching technique. Subsequently, at least the N
A resist pattern 2 is formed on the region including the well diffusion layer 202.
After forming 06, the resist pattern 206 is used as a mask and phosphorus is used as an acceleration energy of 60 keV and a dose of 5
Ion implantation is performed at × 10 13 / cm 2 .

【0052】次に、前記レジストパタ−ン206を剥離
した後、図3(c)に示すように、Nチャンル型素子形
成予定領域中の高い耐圧が要求される素子形成予定領域
上および前記Nウェル拡散層202を含む領域上にレジ
ストパタ−ン207を形成した後、リンを加速エネルギ
−60keV、ド−ズ量1×1016/cm2 でイオン注
入する。
Next, after the resist pattern 206 is peeled off, as shown in FIG. 3C, the N-well type element formation planned area on the element formation planned area requiring a high breakdown voltage and the N well. After forming a resist pattern 207 on the region including the diffusion layer 202, phosphorus is ion-implanted at an acceleration energy of 60 keV and a dose of 1 × 10 16 / cm 2 .

【0053】次に、N2 雰囲気でアニ−ル処理を行うこ
とにより、図4(a)に示すように、リン濃度の比較的
薄いn- 型の多結晶シリコン205a、リン濃度の比較
的濃いn+ 型の多結晶シリコン205b、ソ−ス・ドレ
イン領域となるn- 拡散層208およびソ−ス・ドレイ
ン領域となるn+ 拡散層209を形成する。この後、P
チャンル型素子形成予定領域を除く領域にレジストパタ
−ン210を形成した後、ボロンを加速エネルギ−20
keV、ド−ズ量5×1013/cm2 でイオン注入す
る。
Next, by performing an annealing treatment in an N 2 atmosphere, as shown in FIG. 4A, the n − -type polycrystalline silicon 205a having a relatively low phosphorus concentration and the phosphorus concentration having a relatively high phosphorus concentration are obtained. An n @ + -type polycrystalline silicon layer 205b, an n @-diffused layer 208 serving as a source / drain region, and an n @ + diffused layer 209 serving as a source / drain region are formed. After this, P
After a resist pattern 210 is formed in a region other than the region where the channel type device is to be formed, boron is accelerated with an energy of 20.
Ion implantation is performed with keV and a dose amount of 5 × 10 13 / cm 2 .

【0054】次に、図4(b)に示すように、Pチャン
ル型素子形成予定領域中の高い耐圧が要求されない素子
形成予定領域を除いた領域にレジストパタ−ン211を
形成した後、ボロンを加速エネルギ−20keV、ド−
ズ量1×1016/cm2 でイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 4B, a resist pattern 211 is formed in a region of the P-channel type element formation planned region excluding the element formation planned region where high breakdown voltage is not required, and then boron is formed. Acceleration energy-20 keV,
Ions are implanted at a dose of 1 × 10 16 / cm 2 .

【0055】次に、N2 雰囲気でアニ−ル処理を行うこ
とにより、図4(c)に示すように、ボロン濃度の比較
的薄いp- 型の多結晶シリコン205c、ボロン濃度の
比較的濃いp+ 型の多結晶シリコン205d、ソ−ス・
ドレインとなるp- 拡散層212およびソ−ス・ドレイ
ンとなるp+ 拡散層213を形成する。
Next, by performing an annealing treatment in an N 2 atmosphere, as shown in FIG. 4C, p--type polycrystalline silicon 205c having a relatively low boron concentration and a relatively high boron concentration. p + type polycrystalline silicon 205d, source
A p @-diffusion layer 212 to be a drain and a p @ + diffusion layer 213 to be a source / drain are formed.

【0056】この後、いずれも周知の技術により、Al
配線、パッシベ−ション膜形成工程等を経てCMOS型
EPROMメモリ装置を完成させる。上記第2実施例に
おいても、前記第1実施例と同様の効果が得られる。
After that, Al is formed by a known technique.
A CMOS type EPROM memory device is completed through wiring, passivation film forming steps and the like. Also in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0057】しかも、この第2実施例では、多結晶シリ
コン(ゲ−ト電極)に対するド−ピング工程をシリコン
基板表面にソ−ス・ドレインを形成する工程と兼ねるこ
とができる。従って、薄い不純物濃度に設定しようとす
る多結晶シリコンに対するド−ピング工程はLDD用の
ソ−ス・ドレイン形成工程と兼ねることにより、従来の
CMOS工程に対する工程の増加は生じない。
Moreover, in the second embodiment, the doping process for the polycrystalline silicon (gate electrode) can also be used as the process for forming the source / drain on the surface of the silicon substrate. Therefore, the doping process for the polycrystalline silicon, which is to be set to a low impurity concentration, also serves as the source / drain forming process for LDD, so that the number of processes for the conventional CMOS process does not increase.

【0058】なお、図3(c)の工程において、レジス
トパタ−ン207は、高い耐圧が必要とされるNチャネ
ル素子のソ−ス・ドレイン形成予定領域の全てを覆う必
要はなく、高い耐圧が必要とされるNチャネル素子のゲ
−ト電極を覆うように形成すればよい。この場合、ソ−
ス・ドレインの不純物濃度を高くしてその拡散抵抗を小
さくすることが可能となる。
In the step of FIG. 3C, the resist pattern 207 does not have to cover the entire source / drain formation planned region of the N-channel element, which requires a high breakdown voltage, and the high breakdown voltage is high. It may be formed so as to cover the required gate electrode of the N-channel element. In this case,
It is possible to increase the impurity concentration of the drain and drain and reduce the diffusion resistance thereof.

【0059】上記と同様な考えにより、図4(b)の工
程においても、レジストパタ−ン211は、高い耐圧が
必要とされるPチャネル素子のゲ−ト電極を覆うように
すればよく、高い耐圧が必要とされるPチャネル素子の
ソ−ス・ドレイン形成予定領域の全てを覆う必要はな
い。
Based on the same idea as above, in the step of FIG. 4B as well, the resist pattern 211 may cover the gate electrode of the P-channel element, which requires a high breakdown voltage, which is high. It is not necessary to cover the entire source / drain formation planned region of the P-channel device, which requires a breakdown voltage.

【0060】また、図4(c)中の拡散層208および
212は、不純物濃度が小さいので配線抵抗が大きくな
るが、これを解消するために、Ti(チタン)等の金属
を上記拡散層208および212の上に張り付けるよう
に形成してもよい。また、ゲ−ト電極配線抵抗を小さく
するために、ゲ−ト電極上にTi等の金属を張り付ける
ように形成してもよい。
Further, the diffusion layers 208 and 212 in FIG. 4C have a low impurity concentration and thus have a large wiring resistance. To solve this, a metal such as Ti (titanium) is added to the diffusion layer 208. And 212 may be formed so as to be stuck on. Further, in order to reduce the resistance of the gate electrode wiring, a metal such as Ti may be adhered on the gate electrode.

【0061】また、図3(b)の工程と図3(c)の工
程との順序を入れ替えてもよく、同様に、図4(a)の
工程と図4(b)の工程との順序を入れ替えてもよい。
さらに図4(a)の工程で行ったアニール処理は省略し
ても良く、図4(c)の工程で行う熱処理で代用可能で
ある。
The order of the process of FIG. 3B and the process of FIG. 3C may be exchanged, and similarly, the order of the process of FIG. 4A and the process of FIG. May be replaced.
Further, the annealing treatment performed in the step of FIG. 4A may be omitted, and the heat treatment performed in the step of FIG. 4C can be substituted.

【0062】[0062]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、2つの
異なった電源電圧で駆動されるMOSトランジスタを同
一基板上に設ける際、製造コストの低減、歩留まりの向
上を図りながら高速化を実現し、高い信頼性を確保し、
MOSトランジスタの高性能化・微細化を可能とする半
導体装置おびその製造方法を実現することができる。
As described above, according to the present invention, when MOS transistors driven by two different power supply voltages are provided on the same substrate, high speed is realized while reducing the manufacturing cost and improving the yield. Secure high reliability,
It is possible to realize a semiconductor device and a method for manufacturing the same that enable high performance and miniaturization of MOS transistors.

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

【図1】本発明の第1実施例に係るNチャネル型半導体
装置の製造工程におけるウェハ断面を示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a wafer cross section in a manufacturing process of an N-channel semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の変形例の工程におけるウェハ断面を示す
断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a wafer cross section in a process of the modified example of FIG.

【図3】本発明の第2実施例に係るCMOS型半導体装
置の製造工程の一部におけるウェハ断面を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a wafer section in a part of the manufacturing process of the CMOS semiconductor device according to the second embodiment of the invention.

【図4】図3の工程に続く工程におけるウェハ断面を示
す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a wafer cross section in a process following the process of FIG.

【図5】従来の片チャネル型半導体装置の製造工程にお
けるウェハ断面を示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a wafer cross section in a conventional single-channel semiconductor device manufacturing process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201…P型半導体基板、202…Nウェル拡
散層、102、203…シリコン酸化膜(素子分離
用)、103…シリコン酸化膜(ゲ−ト絶縁膜)、10
4、205…多結晶シリコン(ゲ−ト電極用)、104
a、205a…n-型の多結晶シリコン(第2のゲ−ト
電極)、104b、205b…n+ 型の多結晶シリコン
(第1のゲ−ト電極用)、105、206、207、2
10、211…レジストパタ−ン、106、208、2
09、212、213…ソ−ス・ドレイン用拡散層(2
08…n- 拡散層、209…n+ 拡散層、212…p-
拡散層、213…p+ 拡散層)。
101, 201 ... P-type semiconductor substrate, 202 ... N well diffusion layer, 102, 203 ... Silicon oxide film (for element isolation), 103 ... Silicon oxide film (gate insulating film), 10
4, 205 ... Polycrystalline silicon (for gate electrode), 104
a, 205a ... N- type polycrystalline silicon (second gate electrode), 104b, 205b ... N + type polycrystalline silicon (for first gate electrode), 105, 206, 207, 2
10, 211 ... Resist pattern, 106, 208, 2
09, 212, 213 ... Source / drain diffusion layer (2
08 ... n- diffusion layer, 209 ... n + diffusion layer, 212 ... p-
Diffusion layer, 213 ... P + diffusion layer).

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、 この半導体基板の表面に選択的に形成された素子分離絶
縁膜と、 上記半導体基板の素子形成領域の表面に形成された一定
の膜厚を有するゲ−ト絶縁膜と、 前記素子形成領域のうちで第1の電源電圧が印加される
第1のMOSトランジスタを形成しようとする第1の素
子形成領域のゲ−ト絶縁膜上に形成され、第1の不純物
濃度を有する第2導電型の多結晶シリコンを用いた第1
のゲ−ト電極と、 この第1のゲ−ト電極の下方のチャネル領域を挟んで前
記第1の素子形成領域の表面に形成された第2導電型の
第1のソ−ス・ドレイン領域と、 前記素子形成予定領域のうちで前記第1の電源電圧より
も高い第2の電源電圧が印加される第2のMOSトラン
ジスタを形成しようとする第2の素子形成領域のゲ−ト
絶縁膜上に形成され、前記第1のゲ−ト電極と同一の配
線層により形成され、前記第1の不純物濃度よりも低い
第2の不純物濃度を有する第2導電型の多結晶シリコン
を用いた第2のゲ−ト電極と、 この第2のゲ−ト電極の下方のチャネル領域を挟んで前
記第1の素子形成領域の表面に形成された第2導電型の
第2のソ−ス・ドレイン領域とを具備することを特徴と
する半導体装置。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, an element isolation insulating film selectively formed on a surface of the semiconductor substrate, and a constant film thickness formed on a surface of an element formation region of the semiconductor substrate. And a gate insulating film formed on the gate insulating film in the first element forming region for forming a first MOS transistor to which a first power supply voltage is applied in the element forming region. , A first using a second conductivity type polycrystalline silicon having a first impurity concentration
Gate electrode and a second source / drain region of the second conductivity type formed on the surface of the first element formation region with the channel region below the first gate electrode interposed therebetween. And a gate insulating film in a second element formation region for forming a second MOS transistor to which a second power supply voltage higher than the first power supply voltage is applied in the element formation planned region A second conductive type polycrystalline silicon layer formed on the same gate wiring layer as the first gate electrode and having a second impurity concentration lower than the first impurity concentration. Second gate electrode and a second source / drain of the second conductivity type formed on the surface of the first element forming region with the channel region below the second gate electrode interposed therebetween. A semiconductor device comprising: a region.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記第2のゲ−ト電極は、前記多結晶シリコンの上面に
高融点金属シリサイドが形成されたポリサイドゲ−ト電
極であることを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second gate electrode is a polycide gate electrode in which a refractory metal silicide is formed on an upper surface of the polycrystalline silicon. Semiconductor device.
【請求項3】 第1導電型の半導体基板の表面に選択的
に素子分離絶縁膜を形成し、素子形成領域の基板表面に
ゲ−ト絶縁膜を形成する工程と、 上記素子形成領域のうちで第1の電源電圧が印加される
第1のMOSトランジスタを形成しようとする第1の素
子形成領域のゲ−ト絶縁膜上には、第1の不純物濃度を
有する第2導電型の多結晶シリコンを用いた第1のゲ−
ト電極を形成し、前記素子形成予定領域のうちで前記第
1の電源電圧よりも高い第2の電源電圧が印加される第
2のMOSトランジスタを形成しようとする第2の素子
形成領域のゲ−ト絶縁膜上には、前記第1の不純物濃度
よりも低い第2の不純物濃度を有する第2導電型の多結
晶シリコンを用いた第2のゲ−ト電極を形成するゲ−ト
電極形成工程と、 上記第1のゲ−ト電極および第2のゲ−ト電極をマスク
として前記第1の素子形成領域の表面および前記第2の
素子形成領域の表面に第2導電型の不純物をド−ピング
してソ−ス・ドレイン領域を形成する工程とを具備する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A step of selectively forming an element isolation insulating film on the surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type and forming a gate insulating film on the substrate surface of the element forming region; At the gate insulating film in the first element formation region where the first MOS transistor to which the first power supply voltage is applied is formed, the second-conductivity-type polycrystal having the first impurity concentration is formed. The first game using silicon
Of the second element formation region in which a second MOS transistor is formed in which the second power supply voltage higher than the first power supply voltage is applied in the device formation planned region. -A gate electrode is formed on the gate insulating film to form a second gate electrode using second conductivity type polycrystalline silicon having a second impurity concentration lower than the first impurity concentration. Step, and using the first gate electrode and the second gate electrode as a mask, impurities of the second conductivity type are doped on the surface of the first element formation region and the surface of the second element formation region. -Pinging to form the source / drain regions.
【請求項4】 請求項3記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記ゲ−ト電極形成工程は、 前記ゲ−ト絶縁膜および素子分離絶縁膜上に多結晶シリ
コンを形成する工程と、 上記多結晶シリコンの不純物濃度を第2の不純物濃度に
設定しようとする領域にレジストパタ−ンを形成する工
程と、 上記レジストパタ−ンをマスクとして前記多結晶シリコ
ンに第2導電型の不純物をド−ピングする工程と、 前記レジストパタ−ンを除去した後、前記多結晶シリコ
ンに第2導電型の不純物をド−ピングする工程と、 上記不純物がド−ピングされた多結晶シリコンをパター
ニングして前記第1のゲ−ト電極および第2のゲ−ト電
極を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the gate electrode forming step includes a step of forming polycrystalline silicon on the gate insulating film and the element isolation insulating film, Forming a resist pattern in a region where the impurity concentration of the crystalline silicon is to be set to the second impurity concentration; and doping the polycrystalline silicon with an impurity of the second conductivity type using the resist pattern as a mask. A step of doping the second conductivity type impurities into the polycrystalline silicon after removing the resist pattern, and patterning the polycrystalline silicon doped with the impurities to form the first impurity. A step of forming a gate electrode and a second gate electrode, and a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 請求項3記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記ゲ−ト電極形成工程は、 前記ゲ−ト絶縁膜および素子分離絶縁膜上に多結晶シリ
コンを形成する工程と、 上記多結晶シリコンの不純物濃度を第2の不純物濃度に
設定しようとする領域にレジストパタ−ンを形成する工
程と、 上記レジストパタ−ンをマスクとして前記多結晶シリコ
ンに第2導電型の不純物をド−ピングする工程と、 前記レジストパタ−ンを除去した後、前記多結晶シリコ
ンに第2導電型の不純物をド−ピングする工程と、 上記不純物がド−ピングされた多結晶シリコン上の全面
にに高融点金属膜を堆積した後、アニール処理を行い、
ポリサイド膜を形成する工程と、 上記ポリサイド膜をパターニングして第1のポリサイド
・ゲ−ト電極および第2のポリサイド・ゲ−ト電極を形
成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the gate electrode forming step includes a step of forming polycrystalline silicon on the gate insulating film and the element isolation insulating film, Forming a resist pattern in a region where the impurity concentration of the crystalline silicon is to be set to the second impurity concentration; and doping the polycrystalline silicon with an impurity of the second conductivity type using the resist pattern as a mask. A step of doping the second conductivity type impurity into the polycrystalline silicon after removing the resist pattern, and a refractory metal on the entire surface of the polycrystalline silicon doped with the impurity. After depositing the film, perform annealing treatment,
A semiconductor device comprising: a step of forming a polycide film; and a step of patterning the polycide film to form a first polycide gate electrode and a second polycide gate electrode. Production method.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6492690B2 (en) 1997-03-05 2002-12-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having control electrodes with different impurity concentrations
JP2006049365A (en) * 2004-07-30 2006-02-16 Nec Electronics Corp Semiconductor device
US7022574B2 (en) 1997-02-12 2006-04-04 Yamaha Corporation Multi-voltage level semiconductor device and its manufacture
JP2006108251A (en) * 2004-10-01 2006-04-20 Rohm Co Ltd Manufacturing method of semiconductor device
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