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JPH09283636A - Manufacture of semiconductor device and semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device and semiconductor device

Info

Publication number
JPH09283636A
JPH09283636A JP8084859A JP8485996A JPH09283636A JP H09283636 A JPH09283636 A JP H09283636A JP 8084859 A JP8084859 A JP 8084859A JP 8485996 A JP8485996 A JP 8485996A JP H09283636 A JPH09283636 A JP H09283636A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon film
type
film
region
type pattern
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
JP8084859A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Tsukamoto
雅則 塚本
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 JP8084859A priority Critical patent/JPH09283636A/en
Publication of JPH09283636A publication Critical patent/JPH09283636A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To substantially synchronize etching end points of an N-type silicon film portion and a P-type silicon film portion so as to prevent excavation and generation of residue on a substrate, by etching back a silicon film portion of a PMOS region by a predetermined thickness and then introducing P-type impurity into the silicon film portion. SOLUTION: A silicon film 15 is formed on a substrate 11 having an N-type pattern forming region 11a and a P-type pattern forming region 11b. The P-type pattern forming region 11b of the silicon film 15 is etched back by a predetermined thickness determined by the etching rate ratio between P-type silicon and N-type silicon. N-type impurity 16 is introduced into the N-type pattern forming region 11a and P-type impurity 18 is introduced into the P-type pattern forming region 11b. The impurity is diffused in each region. A metallic conductive film 19 is formed on the silicon film 15. Then, the silicon film 15 and the conductive film 19 are patterned by etching, and thus an N-type pattern 21 and a P-type pattern 22 are simultaneously formed on the substrate 11.

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、同一基板上に表面
チャネル型のNチャンネルのMOSトランジスタとPチ
ャンネルのMOSトランジスタとを設けてなるCMOS
トランジスタに好適に用いられる半導体装置の製造方法
及び半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMOS in which a surface channel type N channel MOS transistor and a P channel MOS transistor are provided on the same substrate.
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device that are preferably used for a transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】Nチャンネル型のMOS型電界効果トラ
ンジスタ(以下、NMOSと記す)とPチャンネル型の
MOS型電界効果トランジスタ(以下、PMOSと記
す)とで構成されるC(Complementary)−MOSトラン
ジスタ(以下,CMOSと記す)は、消費電力が低く高
速動作が可能であることから、メモリやロジック等を始
めとする多くのLSI構成デバイスとして広く用いられ
ている。上記CMOSでは、NMOS,PMOSともに
+ 型のゲート電極を用いることで、プロセスの簡略化
を図ると共に埋め込みチャネル型になるPMOSの高速
動作性を得ていた。
2. Description of the Related Art C (Complementary) -MOS transistor composed of an N-channel type MOS field effect transistor (hereinafter referred to as NMOS) and a P-channel type MOS field effect transistor (hereinafter referred to as PMOS) Since (hereinafter, referred to as CMOS) has low power consumption and can operate at high speed, it is widely used as many LSI constituent devices such as memories and logics. In the CMOS described above, the N + type gate electrode is used for both the NMOS and the PMOS, so that the process is simplified and the buried channel type PMOS is operated at high speed.

【0003】一方、半導体装置の高集積化にともない、
現在ではゲート長0.1μm以下にまで微細化されたM
OS型トランジスタの室温動作も確認されている。そし
て、ディープサブミクロン世代以後にまでMOS型トラ
ンジスタの微細化が進展した場合、上記CMOSでは、
短チャネル効果を防止するために、NMOSをN+ 型の
ゲート電極,PMOSをP+ 型のゲート電極にしたいわ
ゆるDual Gate 構造を採用することで、表面チャネル形
のNMOSとPMOSとでCMOSを構成する必要性が
生じてきた。
On the other hand, with the high integration of semiconductor devices,
Currently, M has been miniaturized to a gate length of 0.1 μm or less
Room temperature operation of OS type transistors has also been confirmed. When the miniaturization of the MOS type transistor progresses even after the deep submicron generation, in the above CMOS,
To prevent the short channel effect, a so-called Dual Gate structure in which an NMOS is an N + type gate electrode and a PMOS is a P + type gate electrode is adopted to form a CMOS with a surface channel type NMOS and a PMOS. The need has arisen.

【0004】上記Dual Gate 構造のCMOSを製造する
に際しては、ゲート電極を構成するポリシリコン膜(ま
たは非晶質シリコン膜)のNMOS領域にAs(ヒ素)
やP(リン)のようなN形不純物を注入し、PMOS領
域にB(ホウ素)やBF2 (二フッ化ホウ素)のような
P形不純物を注入する。次で、上記ポリシリコン膜上に
金属シリサイド膜または金属膜からなる導電膜を成膜し
た後、ポリシリコン膜中に注入した不純物の拡散及び活
性化熱処理を行い、NMOS領域のポリシリコン膜をN
+ 型にPMOS領域のポリシリコン膜をP+ 型にする。
しかる後、エッチングによってポリシリコン膜と導電膜
とをパターニングし、P+ 型のゲート電極とN+ 型のゲ
ート電極とを同時に形成する。
When manufacturing the CMOS having the dual gate structure, As (arsenic) is formed in the NMOS region of the polysilicon film (or amorphous silicon film) forming the gate electrode.
N-type impurities such as or P (phosphorus) are implanted, and P-type impurities such as B (boron) or BF 2 (boron difluoride) are implanted into the PMOS region. Next, after forming a conductive film made of a metal silicide film or a metal film on the polysilicon film, diffusion and activation heat treatment of the impurities implanted in the polysilicon film are performed, and the polysilicon film in the NMOS region is N-doped.
The polysilicon film in the PMOS region is changed to the + type by the P + type.
Then, the polysilicon film and the conductive film are patterned by etching to form a P + type gate electrode and an N + type gate electrode at the same time.

【0005】ところが上記方法では、上記熱処理の際に
ポリシリコン膜中の不純物が金属シリサイド膜や金属膜
からなる導電膜を介して相互拡散され、ポリシリコン膜
中におけるNMOS領域とPMOS領域との不純物が互
いに補償されてしまうという問題があった。そこで、上
記ゲート電極を構成するポリシリコン膜を大粒径化して
金属系の導電膜に不純物を拡散させ難くする方法や、不
純物をポリシリコン膜中に拡散させた後にシリサイド膜
や金属膜を成膜して当該ポリシリコン膜中から当該シリ
サイド膜や金属膜中に拡散する不純物量を少なくする方
法が提案されている。
In the above method, however, the impurities in the polysilicon film are interdiffused through the conductive film made of a metal silicide film or a metal film during the heat treatment, and the impurities in the NMOS region and the PMOS region in the polysilicon film are diffused. There was a problem that they would be compensated for each other. Therefore, a method of increasing the grain size of the polysilicon film forming the gate electrode to make it difficult for impurities to diffuse into the metal-based conductive film, or forming a silicide film or a metal film after diffusing impurities into the polysilicon film A method has been proposed in which the amount of impurities diffused from the polysilicon film into the silicide film or the metal film is reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図5に示すよ
うに、上記Dual Gate 構造を構成するN+ 型のポリシリ
コンとP+ 型のポリシリコンとは、シート抵抗によって
エッチングレートが異なる値を示す。特に、抵抗率が低
い領域ほど、N+ 型のポリシリコンのエッチングレート
が速くなりかつP型ポリシリコンのエッチングレートが
遅くなることから、N+ 型のポリシリコンとP+ 型のポ
リシリコンとのエッチングレートの差が大きくなる。こ
のため、上記CMOSの製造工程において図6に示すよ
うに、N+型分とP+ 型部分とが混在するポリシリコン
膜61と導電膜62との積層構造からなる配線材料層
を、一枚のマスクを用いて同時にパターニングすると、
エッチングレートの速いN+ 型ポリシリコン膜61a下
の基板60部分が過剰にオーバーエッチングされて掘れ
てしまったり、エッチングレートの遅いP+ 型ポリシリ
コン膜61bの残渣が段差上部に残ってしまう。
However, as shown in FIG. 5, the N + type polysilicon and the P + type polysilicon forming the Dual Gate structure have different etching rates depending on the sheet resistance. Show. In particular, the lower the resistivity region, the N + -type etching rate of the polysilicon is accelerated and since the etching rate of the P-type polysilicon is slow, the N + -type polysilicon and P + -type polysilicon The difference in etching rate becomes large. Therefore, as shown in FIG. 6 in the above-described CMOS manufacturing process, one wiring material layer having a laminated structure of the polysilicon film 61 and the conductive film 62 in which the N + type part and the P + type part are mixed is formed. When patterning at the same time using the mask of
A portion of the substrate 60 under the N + -type polysilicon film 61a having a high etching rate is excessively overetched and dug, or a residue of the P + -type polysilicon film 61b having a slow etching rate remains on the step.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するための本発明の半導体装置の製造方法は、以下の手
順で行うことを特徴としている。すなわち、第1の方法
は、第1工程で基板上にシリコン膜を成膜し、第2工程
でこのシリコン膜のN型パターン形成領域にN型不純物
を導入すると共にP型パターン形成領域にP型不純物を
導入し、第3工程で上記N型不純物及び上記P型不純物
をシリコン膜中のそれぞれの領域に拡散させ、第4工程
でこのシリコン膜上に金属系の導電膜を成膜した後、第
5工程で上記シリコン膜とこの導電膜とをパターニング
して上記基板上にN型パターンとP型パターンとを同時
に形成する場合に、上記第1工程の後でかつ上記第2工
程でシリコン膜のP型パターン形成領域にP型不純物を
導入する前に、当該シリコン膜のP型パターン形成領域
を所定膜厚だけエッチバックする工程を行う。
Therefore, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention for solving the above-mentioned problems is characterized by performing the following steps. That is, in the first method, a silicon film is formed on the substrate in the first step, N-type impurities are introduced into the N-type pattern forming region of the silicon film in the second step, and P After introducing a type impurity, diffusing the N-type impurity and the P-type impurity into respective regions in the silicon film in the third step, and forming a metal-based conductive film on the silicon film in the fourth step. When the N-type pattern and the P-type pattern are simultaneously formed on the substrate by patterning the silicon film and the conductive film in the fifth step, the silicon is formed after the first step and in the second step. Before introducing P-type impurities into the P-type pattern forming region of the film, a step of etching back the P-type pattern forming region of the silicon film by a predetermined thickness is performed.

【0008】そして、第2の方法は、上記第1工程から
第5工程までを行う際に、第3工程の後で第4工程の前
に、上記シリコン膜のP型パターン形成領域を所定膜厚
だけエッチバックする工程を行うことを特徴とする。
In the second method, when performing the first to fifth steps, the P-type pattern forming region of the silicon film is formed into a predetermined film after the third step and before the fourth step. It is characterized by performing a step of etching back by the thickness.

【0009】上記第1の方法または第2の方法では、シ
リコン膜のP型パターン形成領域にP型不純物が導入さ
れる前またはP型不純物が拡散された後に、当該P型パ
ターン形成領域が所定膜厚だけエッチバックされること
から、シリコン膜中の不純物の拡散状態をほとんど変化
させることなく当該シリコン膜のP型パターン形成領域
が薄膜化される。このため、第5工程では、N型不純物
を拡散させたことでエッチング速度が速くなったシリコ
ン膜のN型パターン形成領域と、P型不純物を拡散させ
たことでエッチング速度が遅くなりかつ上記N型パター
ン形成領域よりも薄膜化されたシリコン膜のP型パター
ン形成領域とのパターニングが同時に行われる。したが
って、P型パターン形成領域では、N型パターン形成領
域よりもシリコン膜のエッチング速度が遅い分が当該シ
リコン膜部分の薄膜化でカバーされ、N型パターン形成
領域とP型パターン形成領域とのエッチングの終点がほ
ぼ同時になる。
In the first method or the second method described above, the P-type pattern forming region is predetermined before the P-type impurity is introduced into the P-type pattern forming region of the silicon film or after the P-type impurity is diffused. Since the film thickness is etched back, the P-type pattern formation region of the silicon film is thinned with almost no change in the diffusion state of impurities in the silicon film. Therefore, in the fifth step, the N-type pattern forming region of the silicon film whose etching rate is increased by diffusing the N-type impurities and the etching rate is decreased by diffusing the P-type impurities. Patterning is performed at the same time as the P-type pattern forming region of the silicon film which is thinner than the mold pattern forming region. Therefore, in the P-type pattern forming region, the etching rate of the silicon film slower than that in the N-type pattern forming region is covered by the thinning of the silicon film portion, and the etching of the N-type pattern forming region and the P-type pattern forming region is performed. The end points of are almost at the same time.

【0010】また、第3の方法は、上記第1工程から第
5工程までを行う際に、第4工程より前の工程で、上記
N型パターン形成領域のシリコン膜の上面または下面に
所定膜厚のシリコン層を形成する工程を行うことを特徴
としている。
In the third method, a predetermined film is formed on the upper surface or the lower surface of the silicon film in the N-type pattern forming region in the steps before the fourth step when performing the first step to the fifth step. It is characterized in that a step of forming a thick silicon layer is performed.

【0011】上記第3の方法では、シリコン膜上に導電
膜が成膜される前にN型パターン形成領域上における当
該シリコン膜の上または下にシリコン層が形成されるこ
とから、シリコン膜中の不純物の拡散状態をほとんど変
化させることなく当該シリコン膜のN型パターン形成領
域が厚膜化される。このため、第5の工程では、P型不
純物を拡散させたことでエッチング速度が遅くなったシ
リコン膜のP型パターン形成領域と、N型不純物を拡散
させたことでエッチング速度が速くなりかつ上記P型パ
ターン形成領域よりも厚膜化されたシリコン膜のN型パ
ターン形成領域とのパターニングが同時に行われる。し
たがって、N型パターン形成領域では、P型パターン形
成領域よりもシリコン膜のエッチング速度が速い分が当
該シリコン膜部分の厚膜化でカバーされ、N型パターン
形成領域とP型パターン形成領域とのエッチングの終点
がほぼ同時になる。
In the third method, the silicon layer is formed on or below the silicon film in the N-type pattern forming region before the conductive film is formed on the silicon film. The N-type pattern formation region of the silicon film is thickened with almost no change in the diffusion state of the impurities. Therefore, in the fifth step, the P-type pattern forming region of the silicon film, which has a slower etching rate due to the diffusion of the P-type impurities, and the diffusion of the N-type impurities, results in a higher etching rate. Patterning of the silicon film thicker than the P-type pattern forming region and the N-type pattern forming region is simultaneously performed. Therefore, in the N-type pattern formation region, the portion of the silicon film having a higher etching rate than the P-type pattern formation region is covered by the thickening of the silicon film portion, and the N-type pattern formation region and the P-type pattern formation region are separated from each other. The etching end points are almost at the same time.

【0012】また、本発明の半導体装置は、基板上に、
N型不純物が拡散されたシリコン膜と金属系の導電膜と
の積層構造からなるN型パターンと、P型不純物が拡散
されたシリコン膜と金属系の導電膜との積層構造からな
るP型パターンとを有する半導体装置において、上記N
型パターンを構成するシリコン膜は、上記P型パターン
を構成するシリコン膜よりも所定膜厚だけ厚いことを特
徴としている。上記半導体装置では、P型不純物を拡散
させたことでエッチング速度が遅くなったシリコン膜及
びこの上面の導電膜とでP型パターンが形成され、N型
不純物を拡散させたことでエッチング速度が速くなりか
つ上記P型パターンよりも膜厚が厚いシリコン膜及びこ
の上面の導電膜とN型パターンが形成される。したがっ
て、上記N型パターンはエッチング速度が速い分が厚膜
化でカバーされたものになる。
Further, the semiconductor device of the present invention has
An N-type pattern having a laminated structure of a silicon film in which N-type impurities are diffused and a metal-based conductive film, and a P-type pattern having a laminated structure of a silicon film in which P-type impurities are diffused and a metal-based conductive film A semiconductor device having
The silicon film forming the mold pattern is characterized by being thicker than the silicon film forming the P-type pattern by a predetermined thickness. In the above semiconductor device, the P-type pattern is formed by the silicon film whose etching rate is slowed down by diffusing the P-type impurity and the conductive film on the upper surface, and the etching rate is fast by diffusing the N-type impurity. And a silicon film having a thickness larger than that of the P-type pattern, the conductive film on the upper surface of the silicon film, and the N-type pattern are formed. Therefore, the N-type pattern is covered by thickening the portion corresponding to the high etching rate.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
方法及び半導体装置をCMOSの製造方法及びCMOS
に適用した実施形態に基づいて詳しく説明する。尚、各
実施形態において、共通する構成要素には同一の符号を
付し、同一工程の重複する説明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method of manufacturing a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device of a CMOS according to the present invention will be described below.
Will be described in detail based on the embodiment applied to. In each embodiment, common components are designated by the same reference numerals, and redundant description of the same steps will be omitted.

【0014】先ず、図1(1)〜(5)を用いて本発明
の第1実施形態を説明する。図1(1)に示すように、
例えばLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法に
よって、シリコンからなる基板11の表面側にフィール
ド酸化膜12を形成し、基板11の表面側をNMOSを
形成するためのNMOS領域11aとPMOSを形成す
るためのPMOS領域11bとに分離する。このNMO
S領域11aがN型パターン形成領域になり、PMOS
領域11bがP型パターン形成領域になる。
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (1) to 1 (5). As shown in FIG.
For example, by the LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method, the field oxide film 12 is formed on the front surface side of the substrate 11 made of silicon, and the front surface side of the substrate 11 is formed with the NMOS region 11a for forming the NMOS and the PMOS. Separated into the PMOS region 11b. This NMO
The S region 11a becomes the N-type pattern forming region, and the PMOS
The region 11b becomes the P-type pattern forming region.

【0015】次に、基板11のNMOS領域11aにP
ウェル領域13aを形成し、またここでは図示を省略し
たトランジスタのパンチスルーを防止するための埋め込
み拡散層を形成するためのイオン注入をそれぞれ行い、
さらにトランジスタのしきい値電圧を調整するためのイ
オン注入を行う。同様に、基板11のPMOS領域11
bにNウェル領域13b及び埋め込み拡散層(図示せ
ず)を形成し、さらにしきい値電圧を調整するためのイ
オン注入をそれぞれ行う。
Next, P is formed in the NMOS region 11a of the substrate 11.
Ion implantation is performed to form a well region 13a and to form a buried diffusion layer for preventing punch through of a transistor (not shown here).
Further, ion implantation is performed to adjust the threshold voltage of the transistor. Similarly, the PMOS region 11 of the substrate 11
An N well region 13b and a buried diffusion layer (not shown) are formed in the region b, and ion implantation for adjusting the threshold voltage is further performed.

【0016】次に、熱酸化法によって、基板11表面に
膜厚8nmのゲート酸化膜14を形成する。ここでは、
例えば850℃の水素と酸素とからなる雰囲気中でのパ
イロジェニック酸化を行う。次いで、減圧CVD(Chem
ical Vapor Deposition:化学的気相成長) 法によって、
非晶質シリコンからなるシリコン膜15を100nmの
膜厚で堆積成膜する。具体的なシリコン膜15の成膜条
件の一例としては、 原料ガス: SiH4(モノシラン) 成膜温度: 550℃ に設定する。尚、上記シリコン膜15の成膜工程では、
CVD法によってポリシリコンを堆積成膜しても良い。
Next, a gate oxide film 14 having a film thickness of 8 nm is formed on the surface of the substrate 11 by the thermal oxidation method. here,
For example, pyrogenic oxidation is performed in an atmosphere consisting of hydrogen and oxygen at 850 ° C. Next, low pressure CVD (Chem
ical Vapor Deposition)
A silicon film 15 made of amorphous silicon is deposited to a film thickness of 100 nm. As an example of a specific film forming condition for the silicon film 15, a material gas: SiH 4 (monosilane) film forming temperature: 550 ° C. is set. In the step of forming the silicon film 15,
Polysilicon may be deposited and formed by a CVD method.

【0017】次に、リソグラフィーによって、少なくと
もPMOS領域11bを覆いNMOS領域11a上を開
口する状態のレジストパターン(図示せず)を、シリコ
ン膜15上に形成する。そして、このレジストパターン
をマスクに用いたイオン注入によって、NMOS領域1
1aのシリコン膜15にN型不純物16を導入する。具
体的なN型不純物16の導入条件の一例としては、 N型不純物 :リンイオン(P+ ) 注入エネルギー:10keV 注入ドーズ量 :5×1015個/cm2 に設定する。
Next, a resist pattern (not shown) which covers at least the PMOS region 11b and opens on the NMOS region 11a is formed on the silicon film 15 by lithography. Then, the NMOS region 1 is formed by ion implantation using this resist pattern as a mask.
An N-type impurity 16 is introduced into the silicon film 15 of 1a. As an example of a specific introduction condition of the N-type impurity 16, N-type impurity: phosphorus ion (P + ) implantation energy: 10 keV implantation dose amount: 5 × 10 15 / cm 2 .

【0018】次に、上記レジストパターンを除去した
後、少なくともNMOS領域11aを覆いPMOS領域
11b上を開口する形状のレジストパターン17を、シ
リコン膜15上に新たに形成する。そして、このレジス
トパターン17をマスクに用いたエッチングによって、
PMOS領域11bのシリコン膜15を30nm程度エ
ッチバックする。この工程が、本第1実施形態のポイン
トになる。このエッチング量は、後の工程でN型不純物
が拡散されたNMOS領域11aのシリコン膜15部分
と、P型不純物が拡散されたPMOS領域11bのシリ
コン膜15部分とのエッチング速度比から、当該各シリ
コン膜部分のエッチングの終点が同時になるような値に
設定される。すなわち、NMOS領域11aにおけるシ
リコン膜15部分のエッチング速度をvn,膜厚をtn
とし、PMOS領域11bにおけるシリコン膜15部分
のエッチング速度をvp,膜厚をtpとした場合、tn
/vn=tp/vpを満たすtpとなるようなエッチン
グ量を設定する。
After removing the resist pattern, a resist pattern 17 having a shape covering at least the NMOS region 11a and opening on the PMOS region 11b is newly formed on the silicon film 15. Then, by etching using the resist pattern 17 as a mask,
The silicon film 15 in the PMOS region 11b is etched back by about 30 nm. This step is the point of the first embodiment. This etching amount is determined from the etching rate ratio between the silicon film 15 portion of the NMOS region 11a in which the N-type impurity is diffused and the silicon film 15 portion of the PMOS region 11b in which the P-type impurity is diffused in the subsequent step. It is set to a value such that the end points of the etching of the silicon film portion are the same. That is, the etching rate of the silicon film 15 portion in the NMOS region 11a is vn and the film thickness is tn.
When the etching rate of the silicon film 15 portion in the PMOS region 11b is vp and the film thickness is tp, tn
The etching amount is set so that tp satisfies / vn = tp / vp.

【0019】上記のようにシリコン膜15をエッチバッ
クした後、図1(2)に示すように、上記レジストパタ
ーン17をマスクに用いたイオン注入によって、PMO
S領域11bのシリコン膜15にP型不純物18を導入
する。具体的なP型不純物の導入条件の一例としては、 P型不純物 :ホウ素イオン(B+ ) 注入エネルギー:5keV 注入ドーズ量 :5×1015個/cm2 に設定する。
After the silicon film 15 is etched back as described above, as shown in FIG. 1B, the PMO is formed by ion implantation using the resist pattern 17 as a mask.
A P-type impurity 18 is introduced into the silicon film 15 in the S region 11b. As an example of specific introduction conditions of P-type impurities, P-type impurities: boron ions (B + ) implantation energy: 5 keV implantation dose amount: 5 × 10 15 / cm 2 .

【0020】次に、第3工程では、図1(3)に示すよ
うに、レジストパターン(17)を除去した後、650
℃で10時間程度の熱処理を行う。この熱処理によっ
て、シリコン膜15を構成する非晶質シリコンが結晶化
してポリシリコンになる。このポリシリコンは、CVD
法によって成膜したポリシリコンよりも結晶粒径が大き
いものになる。続いて、1000℃で10秒程度の急速
加熱処理(Rapid Thermal Anneal: 以下RTAと記す)
を行い、シリコン膜15の表面層に注入されたN型不純
物16をNMOS領域11aのシリコン膜15中に拡散
させると共に活性化させ、P型不純物18をPMOS領
域11bのシリコン膜15中に拡散させると共に活性化
させる。
Next, in the third step, as shown in FIG. 1C, after removing the resist pattern (17), 650
Heat treatment is performed at a temperature of about 10 hours. By this heat treatment, the amorphous silicon forming the silicon film 15 is crystallized to become polysilicon. This polysilicon is CVD
The crystal grain size is larger than that of polysilicon formed by the method. Subsequently, rapid thermal annealing at 1000 ° C. for about 10 seconds (Rapid Thermal Anneal: hereinafter referred to as RTA)
The N-type impurity 16 implanted into the surface layer of the silicon film 15 is diffused into the silicon film 15 of the NMOS region 11a and activated, and the P-type impurity 18 is diffused into the silicon film 15 of the PMOS region 11b. Activate with.

【0021】次に、第4工程では、図1(4)に示すよ
うに、減圧CVD法によって、タングステンシリサイド
(WSix)からなる導電膜19を70nmの膜厚でシ
リコン膜15上に堆積成膜する。具体的な導電膜19の
成膜条件の一例としては、 原料ガス: 六フッ化タングステン(WF6 ),モノシラ
ン(SiH4 ) 成膜温度: 380℃ に設定する。以上によって、不純物を含有したポリシリ
コンからなるシリコン膜15上にWSixからなる導電
膜19を積層させてなるポリサイド構造の配線層を形成
する。尚、上記導電膜19としては、上記WSixの他
にも、チタンシリサイド(TiSix),モリブデンシ
リサイド(MoSix)のような高融点金属のシリサイ
ドや、タングステン(W),モリブデン(Mo)等の高
融点金属、あるいは窒化チタン(TiN)のような金属
化合物を用いることができる。
Next, in the fourth step, as shown in FIG. 1D, a conductive film 19 made of tungsten silicide (WSix) is deposited to a film thickness of 70 nm on the silicon film 15 by a low pressure CVD method. To do. As an example of specific film forming conditions of the conductive film 19, the material gas: tungsten hexafluoride (WF 6 ) and monosilane (SiH 4 ) film forming temperature: 380 ° C. As described above, a wiring layer having a polycide structure is formed by stacking the conductive film 19 made of WSix on the silicon film 15 made of polysilicon containing impurities. In addition to the above WSix, the conductive film 19 may be a silicide of a refractory metal such as titanium silicide (TiSix) or molybdenum silicide (MoSix) or a refractory material such as tungsten (W) or molybdenum (Mo). A metal or a metal compound such as titanium nitride (TiN) can be used.

【0022】次に、CVD法によって、導電膜19の上
面にオフセット酸化膜になる酸化シリコン膜20を15
0nmの膜厚で堆積成膜する。具体的な酸化シリコン膜
20の成膜条件の一例としては、 原料ガス: SiH4 ,酸素(O2 ) 成膜温度: 420℃ に設定する。
Next, a silicon oxide film 20 serving as an offset oxide film 15 is formed on the upper surface of the conductive film 19 by the CVD method.
Deposition is performed with a film thickness of 0 nm. As an example of specific film forming conditions of the silicon oxide film 20, the material gas: SiH 4 , oxygen (O 2 ) film forming temperature: 420 ° C. are set.

【0023】その後、リソグラフィー法によって酸化シ
リコン膜20上にレジストパターン(図示せず)を形成
する。このレジストパターン17は、NMOS領域11
aとPMOS領域11bとに形成されるゲート電極パタ
ーンの形状にする。次いで、このレジストパターンをマ
スクにして例えばフロロカーボン系のガスを用いた異方
性エッングを行うことによって、酸化シリコン膜20を
パターニングし、これによって酸化シリコン膜20から
なるオフセット酸化膜20aを形成する。
After that, a resist pattern (not shown) is formed on the silicon oxide film 20 by the lithography method. The resist pattern 17 is formed in the NMOS region 11
The shape of the gate electrode pattern is formed in a and the PMOS region 11b. Next, by using this resist pattern as a mask, anisotropic etching using, for example, a fluorocarbon gas is performed to pattern the silicon oxide film 20, thereby forming an offset oxide film 20a made of the silicon oxide film 20.

【0024】次に、第5工程では、図1(5)に示すよ
うに、上記レジストパターンを除去した後、オフセット
酸化膜20aをマスクにして例えば塩素ガスと酸素ガス
とをエッチングガスに用いた異方性エッチングを行うこ
とによって、導電膜19及びシリコン膜15をパターニ
ングする。そして、NMOS領域(N型パターン形成領
域)11aに、N型不純物16が拡散されたシリコン膜
15と導電膜19との積層構造からなるN型パターン2
1を形成する。このN型パターン21は、NMOSのゲ
ート電極になる。同様に、PMOS領域(P型パターン
形成領域)11bにP型不純物18が拡散されたシリコ
ン膜15と導電膜19との積層構造からなるP型パター
ン22を形成する。このP型パターン22は、PMOS
のゲート電極になる。
Next, in the fifth step, as shown in FIG. 1 (5), after the resist pattern is removed, for example, chlorine gas and oxygen gas are used as etching gas using the offset oxide film 20a as a mask. The conductive film 19 and the silicon film 15 are patterned by performing anisotropic etching. Then, in the NMOS region (N-type pattern formation region) 11a, the N-type pattern 2 having a laminated structure of the silicon film 15 in which the N-type impurity 16 is diffused and the conductive film 19 is formed.
Form one. The N-type pattern 21 becomes a gate electrode of NMOS. Similarly, in the PMOS region (P-type pattern formation region) 11b, a P-type pattern 22 having a laminated structure of the silicon film 15 in which the P-type impurity 18 is diffused and the conductive film 19 is formed. This P-type pattern 22 is a PMOS
Becomes the gate electrode.

【0025】その後、図2に示すように、イオン注入に
よって、NMOS領域11aの基板11の露出表面層に
N型のLDD拡散層23aを形成するためのN型不純物
を導入する。具体的な不純物導入条件の一例としては、 N型不純物 :ヒ素イオン(As+ ) 注入エネルギー:20keV 注入ドーズ量 :5×1013個/cm2 に設定する。
Thereafter, as shown in FIG. 2, N-type impurities for forming an N-type LDD diffusion layer 23a are introduced into the exposed surface layer of the substrate 11 in the NMOS region 11a by ion implantation. As an example of specific impurity introduction conditions, N type impurity: arsenic ion (As + ) implantation energy: 20 keV implantation dose amount: 5 × 10 13 / cm 2 .

【0026】また、上記と同様にして、PMOS領域1
1bの基板11の露出表面層にP型のLDD拡散層23
bを形成するためのP型不純物を導入する。具体的な不
純物導入条件の一例としては、 P型不純物 :二フッ化ホウ素イオン(BF2 + ) 注入エネルギー:20keV 注入ドーズ量 :2×1013個/cm2 に設定する。
In the same manner as described above, the PMOS region 1
The P-type LDD diffusion layer 23 is formed on the exposed surface layer of the substrate 11 of 1b.
A P-type impurity for forming b is introduced. As an example of specific impurity introduction conditions, P-type impurity: boron difluoride ion (BF 2 + ) implantation energy: 20 keV implantation dose amount: 2 × 10 13 / cm 2 .

【0027】次に、減圧CVD法によって、酸化シリコ
ン膜を150nm堆積した後、異方性エッチングを行う
ことによって、N型パターン21とその上面のオフセッ
ト酸化膜20aとの側壁、及びP型パターン22とその
上面のオフセット酸化膜20aとの側壁に、サイドウォ
ール24を形成する。
Next, a silicon oxide film is deposited to a thickness of 150 nm by the low pressure CVD method, and anisotropic etching is performed to form sidewalls of the N-type pattern 21 and the offset oxide film 20a on the upper surface thereof, and the P-type pattern 22. Sidewalls 24 are formed on the sidewalls of the offset oxide film 20a on the upper surface thereof.

【0028】次に、イオン注入によって、NMOS領域
11aの基板11の露出表面層にN型のソース拡散層及
びドレイン拡散層(以下、ソース・ドレイン拡散層と記
す)25aを形成するためのN型不純物を導入する。具
体的な不純物導入条件の一例としては、 N型不純物 :As+ 注入エネルギー:20keV 注入ドーズ量 :3×1015個/cm2 に設定する。
Next, an N type for forming an N type source diffusion layer and a drain diffusion layer (hereinafter referred to as a source / drain diffusion layer) 25a on the exposed surface layer of the substrate 11 in the NMOS region 11a by ion implantation. Introduce impurities. As an example of a specific impurity introduction condition, N-type impurity: As + implantation energy: 20 keV implantation dose amount: 3 × 10 15 / cm 2 .

【0029】また、上記と同様にして、PMOS領域1
1bの基板11の露出表面層にP型のソース・ドレイン
拡散層25bを形成するためのP型不純物を導入する。
具体的な不純物導入条件の一例としては、 P型不純物 :BF2 + 注入エネルギー:20keV 注入ドーズ量 :2×1015個/cm2 に設定する。
Further, in the same manner as described above, the PMOS region 1
A P-type impurity for forming a P-type source / drain diffusion layer 25b is introduced into the exposed surface layer of the substrate 11 of 1b.
As an example of specific impurity introduction conditions, P-type impurity: BF 2 + implantation energy: 20 keV implantation dose amount: 2 × 10 15 pieces / cm 2 .

【0030】次に、1000℃で10秒間のRTAを行
い、基板11中に導入した不純物の活性化を行う。その
後、ここでは図示しないが、層間絶膜形成,コンタクト
ホール形成,Al(アルミニウム)のような配線材料の
形成によりN型パターン21やP型パターン22からな
るゲート電極及びソース・ドレイン拡散層25a,25
bの配線を行い、これによってCMOS回路を形成す
る。
Next, RTA is performed at 1000 ° C. for 10 seconds to activate the impurities introduced into the substrate 11. Thereafter, although not shown here, the gate electrode and the source / drain diffusion layer 25a formed of the N-type pattern 21 and the P-type pattern 22 are formed by forming an interlayer insulating film, forming a contact hole, and forming a wiring material such as Al (aluminum). 25
Wiring of b is performed, and thereby a CMOS circuit is formed.

【0031】上記第1実施形態の方法では、PMOS領
域11bのシリコン膜15部分をP型シリコンとN型シ
リコンとのエッチング速度比によって決められる所定膜
厚だけエッチバックした後に当該シリコン膜15部分に
P型不純物18を導入することによって、上記エッチバ
ックを行わない場合との比較において、シリコン膜15
中における不純物の拡散状態をほとんど変化させること
なく上記シリコン膜15部分が薄膜化される。このた
め、図1(5)を用いて説明した工程では、N型不純物
16を拡散させたことでエッチング速度が速くなったシ
リコン膜15部分と、P型不純物18を拡散させたこと
でエッチング速度が遅くなりかつ薄膜化されたシリコン
膜15部分とのパターニングが同時に行われる。したが
って、PMOS領域11bでは、NMOS領域11aよ
りもシリコン膜のエッチング速度が遅い分が当該シリコ
ン膜15部分の薄膜化でカバーされ、上記パターニング
ではNMOS領域11aとPMOS領域11bとエッチ
ングの終点がほぼ同時になる。したがって、NMOS領
域11aとPMOS領域11bで過不足無くエッチング
が行われ、NMOS領域11aの基板11部分が掘れた
り、PMOS領域11bの段差部上にエッチング残渣が
残ったりすることが防止される。
In the method of the first embodiment, the silicon film 15 portion of the PMOS region 11b is etched back by a predetermined film thickness determined by the etching rate ratio of P-type silicon and N-type silicon, and then the silicon film 15 portion is removed. By introducing the P-type impurity 18, the silicon film 15 can be compared with the case where the above etchback is not performed.
The silicon film 15 portion is thinned with almost no change in the diffusion state of impurities therein. Therefore, in the process described with reference to FIG. 1C, the etching rate is increased by diffusing the P-type impurity 18 and the silicon film 15 portion where the etching rate is increased by diffusing the N-type impurity 16. Patterning is performed at the same time with the thinned silicon film 15 portion. Therefore, in the PMOS region 11b, the etching rate of the silicon film which is slower than that of the NMOS region 11a is covered by the thinning of the silicon film 15 portion. Become. Therefore, the NMOS region 11a and the PMOS region 11b are etched without excess or deficiency, and it is possible to prevent the substrate 11 portion of the NMOS region 11a from being dug and the etching residue from remaining on the stepped portion of the PMOS region 11b.

【0032】また、上記第1実施形態では、PMOS領
域11bのシリコン膜15中にP型不純物18を導入す
るためのマスクと、PMOS領域11bのシリコン膜1
5部分をエッチングするためのマスクとに、同一のレジ
ストパターン17を用いていることから、マスク数を増
加させることなく上記のようにN型パターン21とP型
パターン22とを形成することができる。
In the first embodiment, the mask for introducing the P-type impurity 18 into the silicon film 15 in the PMOS region 11b and the silicon film 1 in the PMOS region 11b are used.
Since the same resist pattern 17 is used as the mask for etching the five portions, the N-type pattern 21 and the P-type pattern 22 can be formed as described above without increasing the number of masks. .

【0033】次に、図3(1)〜(5)を用いて本発明
の第2実施形態を説明する。ここで説明する第2実施形
態と上記第1実施形態との異なる点は、上記第1実施形
態で図1(1)を用いて説明したシリコン膜15のエッ
チングを、図3(2)で示すようにシリコン膜15中に
N型不純物16及びP型不純物18を拡散させた後でか
つ図3(4)に示すようにシリコン膜15上に導電膜1
9を成膜する前の工程、すなわち図3(3)に示す工程
で行う点にある。この工程では、シリコン膜15上に新
たに形成したレジストパターン31をマスクに用いてP
MOS領域11bのシリコン膜15部分をエッチングす
る。そして、これ以外の工程は、上記第1実施形態と同
様に行う。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (1) to 3 (5). The difference between the second embodiment described here and the first embodiment is that the etching of the silicon film 15 described with reference to FIG. 1 (1) in the first embodiment is shown in FIG. 3 (2). After diffusing the N-type impurity 16 and the P-type impurity 18 into the silicon film 15 as described above and as shown in FIG. 3D, the conductive film 1 is formed on the silicon film 15.
9 is performed before the film is formed, that is, in the step shown in FIG. In this step, the resist pattern 31 newly formed on the silicon film 15 is used as a mask to perform P
The silicon film 15 portion of the MOS region 11b is etched. Then, the other steps are performed in the same manner as in the first embodiment.

【0034】上記第2実施形態の方法によっても、上記
第1実施形態と同様に図3(5)に示すパターニング
で、PMOS領域11bにおいてはNMOS領域11a
よりもシリコン膜のエッチング速度が遅い分が当該シリ
コン膜15部分の薄膜化でカバーされ、NMOS領域1
1aとPMOS領域11bでエッチングの終点がほぼ同
時になる。このため、NMOS領域11aとPMOS領
域11bで過不足無くエッチングが行われ、NMOS領
域11aの基板11部分が掘れたり、PMOS領域11
bの段差部上にエッチンを残渣したりすることなく基板
11上に上記N型パターン21とP型パターン22とが
形成される。
According to the method of the second embodiment, the patterning shown in FIG. 3 (5) is performed in the same manner as in the first embodiment, and in the PMOS region 11b, the NMOS region 11a is formed.
Since the etching rate of the silicon film is slower than that of the NMOS region 1, the thinning of the silicon film 15 portion covers the NMOS region 1.
The end points of etching are almost the same in 1a and the PMOS region 11b. Therefore, the NMOS region 11a and the PMOS region 11b are etched without excess or deficiency, and the substrate 11 portion of the NMOS region 11a is dug or the PMOS region 11 is etched.
The N-type pattern 21 and the P-type pattern 22 are formed on the substrate 11 without leaving an etch residue on the stepped portion b.

【0035】次に、図4(1)〜(5)を用いて本発明
の第3実施形態を説明する。先ず、図4(1)に示す工
程を上記第2実施形態で図3(1)に示したと同様に行
い、フィールド酸化膜12でNMOS領域11aとPM
OS領域11bとに分離された基板11の表面上にシリ
コン膜15を成膜し、シリコン膜15にN型不純物16
及びP型不純物18を導入する。次に、図4(2)に示
す工程を上記第2実施形態で図3(2)に示すと同様に
行い、基板11のNMOS領域11aのシリコン膜15
部分にN型不純物16を拡散させ、PMOS領域11b
のシリコン膜15部分にP型不純物18を拡散させる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the process shown in FIG. 4A is performed in the same manner as shown in FIG. 3A in the second embodiment, and the field oxide film 12 is used to form the NMOS region 11a and PM.
A silicon film 15 is formed on the surface of the substrate 11 separated from the OS region 11b, and an N-type impurity 16 is formed on the silicon film 15.
And P-type impurities 18 are introduced. Next, the step shown in FIG. 4B is performed in the same manner as that shown in FIG. 3B in the second embodiment, and the silicon film 15 in the NMOS region 11a of the substrate 11 is processed.
The N-type impurity 16 is diffused into the portion to form the PMOS region 11b.
The P-type impurity 18 is diffused into the silicon film 15 portion of the above.

【0036】その後、図4(3)に示す工程では、シリ
コン膜15の上面に、減圧CVD法によって非晶質シリ
コンからなる第2のシリコン膜41を30〜100nm
程度の膜厚で堆積成膜する。具体的な第2のシリコン膜
41の成膜条件の一例としては、 原料ガス: SiH 堆積温度: 550℃ に設定する。この第2のシリコン膜41の膜厚は、N型
不純物が拡散されたNMOS領域11aのシリコン膜1
5部分と、P型不純物が拡散されたPMOS領域11b
のシリコン膜15部分とのエッチング速度比から、当該
第2のシリコン膜41によって各シリコン膜部分のエッ
チングの終点が同時になるような値に設定される。すな
わち、NMOS領域11aにおけるシリコン膜15部分
のエッチング速度をvn,膜厚をtnとし、PMOS領
域11bにおけるシリコン膜15部分のエッチング速度
をvp,PMOS領域11bにおけるシリコン膜15と
第2のシリコン膜41とを合わせた膜厚をtp2 とした
場合、tn/vn=tp2 /vpを満たすtp2 となる
ような膜厚を設定する。
Then, in a step shown in FIG. 4C, a second silicon film 41 made of amorphous silicon is formed on the upper surface of the silicon film 15 by a low pressure CVD method so as to have a thickness of 30 to 100 nm.
Deposition is performed with a film thickness of about the same. As an example of a specific film forming condition for the second silicon film 41, the material gas: SiH deposition temperature: 550 ° C. is set. The thickness of the second silicon film 41 is the same as that of the silicon film 1 in the NMOS region 11a in which N-type impurities are diffused.
5 part and PMOS region 11b in which P-type impurities are diffused
From the etching rate ratio with respect to the silicon film 15 portion, the second silicon film 41 is set to a value such that the end points of the etching of the respective silicon film portions become the same. That is, the etching rate of the silicon film 15 portion in the NMOS region 11a is vn and the film thickness is tn, the etching rate of the silicon film 15 portion in the PMOS region 11b is vp, and the silicon film 15 and the second silicon film 41 in the PMOS region 11b. the total thickness of the bets case of a tp 2, sets the film thickness such that tp 2 satisfying tn / vn = tp 2 / vp .

【0037】次に、リソグラフィーによって、少なくと
もNMOS領域11a上を覆いPMOS領域11b上を
開口する形状のレジストパターン(図示せず)を形成す
る。次いで、このレジストパターンをマスクに用いて第
2のシリコン膜41をエッチングし、NMOS領域11
a上にのみ第2のシリコン膜41からなるシリコン層4
1aを形成する。
Next, a resist pattern (not shown) having a shape covering at least the NMOS region 11a and opening on the PMOS region 11b is formed by lithography. Then, using this resist pattern as a mask, the second silicon film 41 is etched to form the NMOS region 11
Silicon layer 4 consisting of second silicon film 41 only on a
1a is formed.

【0038】以上の工程までを行った後、図4(4)に
示す工程を上記第1実施形態で図1(4)を用いて説明
したと同様に行い、シリコン膜15及びシリコン層41
a上に導電膜19を成膜し、導電層19上にオフセット
酸化膜20aを形成する。次に、図4(5)に示す工程
を上記第1実施形態で図1(5)を用いて説明したと同
様に行う。ただしここでは、導電膜19及びシリコン膜
15と共にシリコン層41aもパターニングする。そし
て、NMOS領域11aにN型不純物16が導入された
シリコン膜15部分とシリコン層41aと導電膜19と
の積層構造からなるN型パターン42を形成し、PMO
S領域11bにP型不純物18が導入されたシリコン膜
15部分と導電膜19とからなるP型パターン43を形
成する。その後、上記第1実施形態の図2を用いて説明
した工程以降を同様に行うことによって、CMOS及び
CMOS回路を形成する。
After performing the above steps, the step shown in FIG. 4 (4) is performed in the same manner as described in the first embodiment with reference to FIG. 1 (4), and the silicon film 15 and the silicon layer 41.
A conductive film 19 is formed on a, and an offset oxide film 20a is formed on the conductive layer 19. Next, the step shown in FIG. 4 (5) is performed in the same manner as described with reference to FIG. 1 (5) in the first embodiment. However, here, the silicon layer 41a is also patterned together with the conductive film 19 and the silicon film 15. Then, an N-type pattern 42 having a laminated structure of the silicon film 15 portion into which the N-type impurity 16 is introduced, the silicon layer 41a, and the conductive film 19 is formed in the NMOS region 11a, and the PMO is formed.
A P-type pattern 43 including the conductive film 19 and the portion of the silicon film 15 into which the P-type impurity 18 is introduced is formed in the S region 11b. After that, the CMOS and the CMOS circuit are formed by similarly performing the steps after the step described with reference to FIG. 2 of the first embodiment.

【0039】上記第3実施形態の方法では、NMOS領
域11aのシリコン膜15上にシリコン層41aを形成
することで当該シリコン膜15部分を厚膜化しているた
め、上記シリコン膜15部分を厚膜化しない場合との比
較において、シリコン膜15中における不純物の拡散状
態をほとんど変化させることなく上記シリコン膜15部
分が薄膜化される。このため、図4(5)を用いて説明
した工程では、N型不純物16を拡散させたことでエッ
チング速度が速くなりかつ厚膜化されたシリコン膜15
部分と、P型不純物18を拡散させたことでエッチング
速度が遅くなったシリコン膜15部分とのパターニング
が同時に行われる。したがって、PMOS領域11bで
は、PMOS領域11bよりもシリコン膜のエッチング
速度が速い分が当該シリコン膜15部分の厚膜化でカバ
ーされ、上記ターニングではNMOS領域11aとPM
OS領域11bでエッチングの終点がほぼ同時になる。
そして、NMOS領域11aとPMOS領域11bで過
不足無くエッチングが行われ、NMOS領域11aの基
板11部分が掘れたり、PMOS領域11bの段差部上
にエッチング残渣を残したりすることなくN型パターン
42及びP型パターン43を形成することができる。な
お、シリコン層41a中には後の熱処理工程でシリコン
膜15中からN型の不純物が拡散され、当該シリコン層
41aの導電状態が確保される。
In the method of the third embodiment, since the silicon film 15 portion is thickened by forming the silicon layer 41a on the silicon film 15 in the NMOS region 11a, the silicon film 15 portion is thickened. Compared with the case where the silicon film 15 is not formed, the silicon film 15 portion is thinned with almost no change in the diffusion state of impurities in the silicon film 15. Therefore, in the process described with reference to FIG. 4C, the etching rate is increased and the silicon film 15 is thickened by diffusing the N-type impurity 16.
Patterning of the portion and the portion of the silicon film 15 in which the etching rate is slowed by diffusing the P-type impurity 18 are simultaneously performed. Therefore, in the PMOS region 11b, the etching rate of the silicon film which is higher than that of the PMOS region 11b is covered by the thickening of the silicon film 15 portion.
In the OS region 11b, the end points of etching are almost the same.
Then, the NMOS region 11a and the PMOS region 11b are etched without excess or deficiency, the substrate 11 portion of the NMOS region 11a is not dug, and the N-type pattern 42 and the etching residue are not left on the stepped portion of the PMOS region 11b. The P-type pattern 43 can be formed. Note that N-type impurities are diffused from the silicon film 15 into the silicon layer 41a in a subsequent heat treatment step, and the conductive state of the silicon layer 41a is secured.

【0040】上記第3実施形態では、図4(2)に示す
工程で、シリコン膜15中に不純物を拡散させた後で図
4(4)に示す工程で導電膜19を形成する前にシリコ
ン層41aを形成した。しかし、このシリコン層41a
は、図4(1)に示す工程でゲート酸化膜14を形成し
た後でかつ図4(4)に示す工程で導電膜19を形成す
る前であれば、どこの工程で形成しても良い。特に、シ
リコン膜15中に不純物を拡散させる工程を行う前にシ
リコン層41aを形成した場合には、この拡散工程でシ
リコン層41a中にも不純物が拡散される。
In the third embodiment described above, after the impurities are diffused in the silicon film 15 in the step shown in FIG. 4B, the silicon film is formed before the conductive film 19 is formed in the step shown in FIG. The layer 41a was formed. However, this silicon layer 41a
May be formed at any step after the gate oxide film 14 is formed in the step shown in FIG. 4A and before the conductive film 19 is formed in the step shown in FIG. . Particularly, when the silicon layer 41a is formed before performing the step of diffusing the impurities in the silicon film 15, the impurities are also diffused in the silicon layer 41a in this diffusing step.

【0041】また、上記第1〜第3実施形態では、シリ
コン膜15を単層で形成したが、Dual Gate Process に
おける不純物相互拡散によるしきい値電圧の変動やゲー
ト酸化膜14の不純物(主にホウ素)の突き抜けの防止
効果を考慮した場合、上記シリコン膜15を2層構造に
することが望ましい。
Although the silicon film 15 is formed as a single layer in the above-described first to third embodiments, fluctuations in the threshold voltage due to impurity interdiffusion in the Dual Gate Process and impurities in the gate oxide film 14 (mainly Considering the effect of preventing the penetration of boron, it is desirable that the silicon film 15 has a two-layer structure.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明した本発明の半導体装置の製造
方法によれば、シリコン膜中の不純物の拡散状態をほと
んど変化させることなくPMOS領域の当該シリコン膜
部分を薄膜化するかNMOS領域の当該シリコン膜部分
を厚膜化することによって、N型のシリコン膜部分とP
型のシリコン膜部分のエッチングの終点をほぼ同時する
ことができる。このため、NMOS領域(N型パターン
形成領域)とPMOS領域(P型パターン形成領域)と
で過不足無くシリコン膜のエッチングを行うことが可能
になり、N型パターン形成領域の基板部分が掘れたりP
型パターン形成領域の段差部上にエッチング残渣を残す
ことなく、N型不純物が拡散されたシリコン膜と金属系
の導電膜との積層構造からなるN型パターンと、P型不
純物が拡散されたシリコン膜と金属系の導電膜との積層
構造からなるP型パターンとを有する半導体装置を形成
することができる。
According to the above-described method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the silicon film portion of the PMOS region is thinned or the NMOS region of the NMOS region is thinned without substantially changing the diffusion state of impurities in the silicon film. By thickening the silicon film portion, the N-type silicon film portion and P
The end points of the etching of the silicon film portion of the mold can be almost the same. Therefore, it is possible to etch the silicon film in the NMOS region (N-type pattern forming region) and the PMOS region (P-type pattern forming region) without excess or deficiency, and the substrate portion of the N-type pattern forming region is dug. P
An N-type pattern having a laminated structure of a silicon film in which N-type impurities are diffused and a metal-based conductive film, and silicon in which P-type impurities are diffused, without leaving an etching residue on the stepped portion of the type pattern formation region. A semiconductor device having a P-type pattern having a laminated structure of a film and a metal-based conductive film can be formed.

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

【図1】第1実施形態を説明する断面工程図である。FIG. 1 is a sectional process diagram illustrating a first embodiment.

【図2】実施形態を説明する断面工程図である。FIG. 2 is a sectional process diagram illustrating an embodiment.

【図3】第2実施形態を説明する断面工程図である。FIG. 3 is a sectional process diagram illustrating a second embodiment.

【図4】第3実施形態を説明する断面工程図である。FIG. 4 is a cross-sectional process diagram illustrating a third embodiment.

【図5】ポリシリコンのシート抵抗に対するエッチング
速度を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an etching rate with respect to a sheet resistance of polysilicon.

【図6】従来の半導体装置の製造方法の課題を説明する
断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a problem of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板 11a NMOS領域(N型パターン形
成領域) 11b PMOS領域(P型パターン形成領域) 1
5 シリコン膜 16 N型不純物 18 P型不純物 19 導電
膜 21,42 N型パターン 22,43 P型パター
ン 41a シリコン層
11 substrate 11a NMOS region (N-type pattern forming region) 11b PMOS region (P-type pattern forming region) 1
5 Silicon Film 16 N-type Impurity 18 P-type Impurity 19 Conductive Film 21,42 N-type Pattern 22,43 P-type Pattern 41a Silicon Layer

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年6月19日[Submission date] June 19, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0036】その後、図4(3)に示す工程では、シリ
コン膜15の上面に、減圧CVD法によって非晶質シリ
コンからなる第2のシリコン膜41を30〜100nm
程度の膜厚で堆積成膜する。具体的な第2のシリコン膜
41の成膜条件の一例としては、 原料ガス: SiH 堆積温度: 550℃ に設定する。この第2のシリコン膜41の膜厚は、N型
不純物が拡散されたNMOS領域11aのシリコン膜1
5部分と、P型不純物が拡散されたPMOS領域11b
のシリコン膜15部分とのエッチング速度比から、当該
第2のシリコン膜41によって各シリコン膜部分のエッ
チングの終点が同時になるような値に設定される。すな
わち、NMOS領域11aにおけるシリコン膜15部分
のエッチング速度をvn,膜厚をtnとし、第2のシリ
コン膜41のエッチング速度をv2 ,膜厚をt 2 とし、
PMOS領域11bにおけるシリコン膜15部分のエッ
チング速度をvp,膜厚をtpとした場合、tn/vn
+t2 /v2 =tp/vpを満たす膜厚t2 を設定す
る。
After that, in the step shown in FIG.
Amorphous silicon is formed on the upper surface of the contact film 15 by the low pressure CVD method.
The second silicon film 41 made of silicon is formed in a thickness of 30 to 100 nm.
Deposition is performed with a film thickness of about the same. Specific second silicon film
As an example of the film forming condition of No. 41, the source gas: SiH deposition temperature: 550 ° C. is set. The film thickness of the second silicon film 41 is N type.
Silicon film 1 of NMOS region 11a in which impurities are diffused
5 part and PMOS region 11b in which P-type impurities are diffused
From the etching rate ratio with the silicon film 15 part of
The second silicon film 41 is used to etch each silicon film portion.
The value is set so that the end points of ching are the same. sand
That is, the silicon film 15 portion in the NMOS region 11a
The etching rate of vn and the film thickness are tn,
The etching rate of the con film 41 is vTwo, Film thickness t Twoage,
Etching of the silicon film 15 portion in the PMOS region 11b
When the ching speed is vp and the film thickness is tp, tn / vn
+ TTwo/ VTwo= Film thickness t that satisfies tp / vpTwoSet
You.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0039[Correction target item name] 0039

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0039】上記第3実施形態の方法では、NMOS領
域11aのシリコン膜15上にシリコン層41aを形成
することで当該シリコン膜15部分を厚膜化しているた
め、上記シリコン膜15部分を厚膜化しない場合との比
較において、シリコン膜15中における不純物の拡散状
態をほとんど変化させることなくPMOS領域の上記シ
リコン膜15部分が薄膜化される。このため、図4
(5)を用いて説明した工程では、N型不純物16を拡
散させたことでエッチング速度が速くなりかつ厚膜化さ
れたシリコン膜15部分と、P型不純物18を拡散させ
たことでエッチング速度が遅くなったシリコン膜15部
分とのパターニングが同時に行われる。したがって、P
MOS領域11bでは、PMOS領域11bよりもシリ
コン膜のエッチング速度が速い分が当該シリコン膜15
部分の厚膜化でカバーされ、上記ターニングではNMO
S領域11aとPMOS領域11bでエッチングの終点
がほぼ同時になる。そして、NMOS領域11aとPM
OS領域11bで過不足無くエッチングが行われ、NM
OS領域11aの基板11部分が掘れたり、PMOS領
域11bの段差部上にエッチング残渣を残したりするこ
となくN型パターン42及びP型パターン43を形成す
ることができる。なお、シリコン層41a中には後の熱
処理工程でシリコン膜15中からN型の不純物が拡散さ
れ、当該シリコン層41aの導電状態が確保される。
In the method of the third embodiment, since the silicon film 15 portion is thickened by forming the silicon layer 41a on the silicon film 15 in the NMOS region 11a, the silicon film 15 portion is thickened. In comparison with the case where the silicon film 15 is not formed, the silicon film 15 portion of the PMOS region is thinned with almost no change in the diffusion state of impurities in the silicon film 15. For this reason, FIG.
In the process described using (5), the etching rate is increased by diffusing the N-type impurity 16, and the etching rate is increased by diffusing the P-type impurity 18 and the thickened silicon film 15. The patterning is performed simultaneously with the portion of the silicon film 15 where the delay has occurred. Therefore, P
In the MOS region 11b, the silicon film 15 has a higher etching rate than the PMOS region 11b.
It is covered by thickening the part, and NMO is used in the above turning.
The end points of etching are almost the same in the S region 11a and the PMOS region 11b. Then, the NMOS region 11a and the PM
Excessive and sufficient etching is performed in the OS region 11b,
The N-type pattern 42 and the P-type pattern 43 can be formed without digging the substrate 11 portion of the OS region 11a and leaving no etching residue on the stepped portion of the PMOS region 11b. Note that N-type impurities are diffused from the silicon film 15 into the silicon layer 41a in a subsequent heat treatment step, and the conductive state of the silicon layer 41a is secured.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 N型パターン形成領域とP型パターン形
成領域とを有する基板上にシリコン膜を成膜する第1工
程と、 前記シリコン膜のN型パターン形成領域にN型不純物を
導入すると共に、前記シリコン膜のP型パターン形成領
域にP型不純物を導入する第2工程と、 前記シリコン膜のN型パターン形成領域中に前記N型不
純物を拡散させると共に、前記シリコン膜のP型パター
ン形成領域中に前記P型不純物を拡散させる第3工程
と、 前記シリコン膜上に金属系の導電膜を成膜する第4工程
と、 エッチングによって、前記シリコン膜と前記導電膜とを
パターニングして前記基板上にN型パターンとP型パタ
ーンとを同時に形成する第5工程とを行う半導体装置の
製造方法において、 前記第1工程の後でかつ前記第2工程で前記シリコン膜
のP型パターン形成領域にP型不純物を導入する前に、
当該シリコン膜のP型パターン形成領域を所定膜厚だけ
エッチバックする工程を行うことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
1. A first step of forming a silicon film on a substrate having an N-type pattern forming region and a P-type pattern forming region, and introducing an N-type impurity into the N-type pattern forming region of the silicon film. A second step of introducing a P-type impurity into the P-type pattern forming region of the silicon film, diffusing the N-type impurity into the N-type pattern forming region of the silicon film, and forming a P-type pattern of the silicon film. A third step of diffusing the P-type impurities in the region, a fourth step of forming a metal-based conductive film on the silicon film, and a step of patterning the silicon film and the conductive film by etching, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a fifth step of simultaneously forming an N-type pattern and a P-type pattern on a substrate, wherein the silicon is used after the first step and in the second step. Of before introducing P-type impurities into the P-type pattern forming region,
A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises performing a step of etching back a P-type pattern formation region of the silicon film by a predetermined thickness.
【請求項2】 N型パターン形成領域とP型パターン形
成領域とを有する基板上にシリコン膜を成膜する第1工
程と、 前記シリコン膜のN型パターン形成領域にN型不純物を
導入すると共に、前記シリコン膜のP型パターン形成領
域にP型不純物を導入する第2工程と、 前記シリコン膜のN型パターン形成領域中に前記N型不
純物を拡散させると共に、前記シリコン膜のP型パター
ン形成領域中に前記P型不純物を拡散させる第3工程
と、 前記シリコン膜上に金属系の導電膜を成膜する第4工程
と、 エッチングによって、前記シリコン膜と前記導電膜とを
パターニングして前記基板上にN型パターンとP型パタ
ーンとを同時に形成する第5工程とを行う半導体装置の
製造方法において、 前記第3工程の後で前記第4工程の前に、前記シリコン
膜のP型パターン形成領域を所定膜厚だけエッチバック
する工程を行うことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
2. A first step of forming a silicon film on a substrate having an N-type pattern forming region and a P-type pattern forming region, and introducing an N-type impurity into the N-type pattern forming region of the silicon film. A second step of introducing a P-type impurity into the P-type pattern forming region of the silicon film, diffusing the N-type impurity into the N-type pattern forming region of the silicon film, and forming a P-type pattern of the silicon film. A third step of diffusing the P-type impurities in the region, a fourth step of forming a metal-based conductive film on the silicon film, and a step of patterning the silicon film and the conductive film by etching, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a fifth step of simultaneously forming an N-type pattern and a P-type pattern on a substrate, wherein the silicon wafer is formed after the third step and before the fourth step. The method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of only etching back a predetermined thickness of the P-type pattern forming region of the membrane.
【請求項3】 N型パターン形成領域とP型パターン形
成領域とを有する基板上にシリコン膜を成膜する第1工
程と、 前記シリコン膜のN型パターン形成領域にN型不純物を
導入すると共に、前記シリコン膜のP型パターン形成領
域にP型不純物を導入する第2工程と、 前記シリコン膜のN型パターン形成領域中に前記N型不
純物を拡散させると共に、前記シリコン膜のP型パター
ン形成領域中に前記P型不純物を拡散させる第3工程
と、 前記シリコン膜上に金属系の導電膜を成膜する第4工程
と、 エッチングによって、前記シリコン膜と前記導電膜とを
パターニングして前記基板上にN型パターンとP型パタ
ーンとを同時に形成する第5工程とを行う半導体装置の
製造方法において、 前記第4工程より前の工程で、前記N型パターン形成領
域の基板上または前記N型パターン形成領域のシリコン
膜上に所定膜厚のシリコン層を形成する工程を行うこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A first step of forming a silicon film on a substrate having an N-type pattern forming region and a P-type pattern forming region, and introducing an N-type impurity into the N-type pattern forming region of the silicon film. A second step of introducing a P-type impurity into the P-type pattern forming region of the silicon film, diffusing the N-type impurity into the N-type pattern forming region of the silicon film, and forming a P-type pattern of the silicon film. A third step of diffusing the P-type impurities in the region, a fourth step of forming a metal-based conductive film on the silicon film, and a step of patterning the silicon film and the conductive film by etching, A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a fifth step of simultaneously forming an N-type pattern and a P-type pattern on a substrate, comprising: forming the N-type pattern in a step before the fourth step. The method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of forming a silicon layer having a predetermined thickness on the substrate of the band or on the silicon layer of the N-type pattern forming region.
【請求項4】 基板上に、N型不純物が拡散されたシリ
コン膜と金属系の導電膜との積層構造からなるN型パタ
ーンと、P型不純物が拡散されたシリコン膜と金属系の
導電膜との積層構造からなるP型パターンとを有する半
導体装置において、 前記N型パターンを構成するシリコン膜は、前記P型パ
ターンを構成するシリコン膜よりも所定膜厚だけ厚いこ
とを特徴とする半導体装置。
4. An N-type pattern having a laminated structure of a silicon film in which N-type impurities are diffused and a metal-based conductive film, a silicon film in which P-type impurities are diffused, and a metal-based conductive film on a substrate. In the semiconductor device having a P-type pattern having a laminated structure of, the silicon film forming the N-type pattern is thicker than the silicon film forming the P-type pattern by a predetermined thickness. .
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000021066A (en) * 1998-09-25 2000-04-15 김영환 Method for forming gate electrode of mos-type transistor
KR20030047555A (en) * 2001-12-11 2003-06-18 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing a semiconductor device
KR100437615B1 (en) * 2001-12-28 2004-06-30 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating semiconductor device
JP2007080913A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 Fujitsu Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2008034751A (en) * 2006-07-31 2008-02-14 Fujitsu Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2009027083A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Toshiba Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof

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