(57)【要約】【課題】ポリシリコンゲートと金属膜との反応によりデュアルゲートを形成する場合、ゲートの高さ方向以外に横方向にも金属膜の拡散及びシリサイド反応が生じるため、NMIS領域とPMIS領域とのPN境界に於いて金属原子の相互拡散が発生する。【解決手段】ポリシリコン膜から成るゲート電極６，７は、NMIS領域とPMIS領域との境界に於ける素子分離絶縁膜５Ｓの上方に形成された空隙１０を埋め込むサイドウォールスペーサ部分１２Ｓを介して分離され、互いに対向し合っている。ゲート電極６上には第１金属膜１４が形成され、ゲート電極７上には異種の第２金属膜１６が形成されている。熱処理によるシリサイド化反応の促進により、ゲート電極６，７は、異種の金属シリサイドゲートと成る。その際、絶縁膜１２Ｓの介在により、金属膜１４，１６からゲート電極６，７への金属原子の相互拡散は抑止される。【選択図】図５
2007335512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
CMISトランジスタを有する半導体装置であって、
ゲート電極の材料がNMISトランジスタとPMISトランジスタとで異なっており、
前記NMISトランジスタ及び前記PMISトランジスタの両ゲート電極は、NMIS領域とPMIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて、互いに分離されて対向し合っており、しかも、
前記両ゲート電極の対向面同士は導電性膜により電気的に接続されていることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記ゲート電極の材料は、金属シリサイド、金属及び金属合金の内から選択された材料であることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置であって、
前記NMISトランジスタのゲート電極及び前記PMISトランジスタのゲート電極は共にニッケルシリサイドから成り、前記NMISトランジスタと前記PMISトランジスタとではＮｉ／Ｓｉの組成比が異なることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記両ゲート電極を接続する前記導電性膜は、前記両ゲート電極を覆う層間絶縁膜に形成され且つ少なくともゲート電極上面に達する接続孔に埋め込まれていることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記境界部に位置する前記素子分離絶縁膜の上方に於いて前記両ゲート電極の前記対向面同士で挟まれた空隙は前記導電性膜で充填されており、しかも、
前記導電性膜の高さは前記両ゲート電極の高さと略同一であることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項６】
CMISトランジスタを有する半導体装置であって、
ゲート電極の材料がNMISトランジスタとPMISトランジスタとで異なっており、
前記NMISトランジスタ及び前記PMISトランジスタの両ゲート電極は、NMIS領域とPMIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて、互いに連結されており、しかも、
前記両ゲート電極の高さは前記素子分離絶縁膜の幅の２分の１未満であることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項７】
SRAM領域とロジック回路領域とが混在しており、且つ、前記SRAM領域及び前記ロジック回路領域の各々に於いて、ゲート電極の材料がNMISトランジスタとPMISトランジスタとで異なっているCMISトランジスタを有する半導体装置であって、
前記SRAM領域の各CMISトランジスタに於いては、
前記NMISトランジスタ及び前記PMISトランジスタの両ゲート電極は、NMIS領域とPMIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて、互いに分離されて対向し合っており、
前記両ゲート電極の対向面同士は導電性膜により電気的に接続されていると共に、
前記導電性膜は、前記両ゲート電極を覆う層間絶縁膜に形成され且つ少なくともゲート電極上面に達する接続孔に埋め込まれている一方、
前記ロジック回路領域の各CMISトランジスタに於いては、
前記NMISトランジスタ及び前記PMISトランジスタの両ゲート電極は、NMIS領域とPMIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて、互いに連結されていると共に、
前記両ゲート電極の高さは前記素子分離絶縁膜の幅の２分の１未満であることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項８】
CMISトランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
第１導電型MISトランジスタ及び第２導電型MISトランジスタの各ゲート電極となるシリコン膜を、第１導電型MIS領域と第２導電型MIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて、互いに接続することなく分離されて対向し合う形状にパターニングする工程と、
両ゲート電極間の空隙を完全に埋め込むと共に前記両ゲート電極の側面を全面的に被覆する、絶縁膜から成るサイドウォールスペーサを形成する工程と、
前記両ゲート電極及び前記サイドウォールスペーサを被覆する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の膜厚を減じて、その対向面が前記空隙を埋めるサイドウォールスペーサ部分で繋げられた前記両ゲート電極の上面を露出させる工程と、
前記第１導電型MIS領域のゲート電極の上面上及び前記第２導電型MIS領域のゲート電極の上面上にそれぞれ第１金属膜及び第２金属膜を形成する工程と、
熱処理により前記第１導電型MIS領域及び前記第２導電型MIS領域のそれぞれに第１金属シリサイドのゲート電極及び第２金属シリサイドのゲート電極を形成する工程と、
未反応の第１金属膜及び第２金属膜を除去する工程とを備えることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【請求項９】
CMISトランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
第１導電型MISトランジスタ及び第２導電型MISトランジスタの各ゲート電極となる第３金属膜を、第１導電型MIS領域と第２導電型MIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて、互いに接続することなく分離されて対向し合う形状にパターニングする工程と、
両ゲート電極間の空隙を完全に埋め込むと共に前記両ゲート電極の側面を全面的に被覆する、絶縁膜から成るサイドウォールスペーサを形成する工程と、
前記両ゲート電極及び前記サイドウォールスペーサを被覆する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の膜厚を減じて、その対向面が前記空隙を埋めるサイドウォールスペーサ部分で繋げられた前記両ゲート電極の上面を露出させる工程と、
前記第１導電型MIS領域のゲート電極の上面上及び前記第２導電型MIS領域のゲート電極の上面上にそれぞれ拡散防止膜及び第４金属膜を形成する工程と、
熱処理により前記第２導電型MIS領域に於いて当該ゲート電極の前記第３金属膜と前記第４金属膜とを相互に反応させて合金膜を形成し、以って前記第１導電型MIS領域及び前記第２導電型MIS領域のそれぞれに前記第３金属膜のゲート電極及び前記合金膜のゲート電極を形成する工程と、
前記第１導電型MIS領域のゲート電極上面上に存在する前記拡散防止膜及び前記第２導電型MIS領域のゲート電極上面上に残存する未反応の前記第４金属膜を除去する工程とを備えることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
CMISトランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
第１導電型MISトランジスタ及び第２導電型MISトランジスタの各ゲート電極となるシリコン膜を、第１導電型MIS領域と第２導電型MIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて互いに接続する形状にパターニングする工程と、
両ゲート電極を被覆する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の膜厚を減じて、前記両ゲート電極の上面を露出させる工程と、
前記境界部上方に位置する開口部を有するエッチングマスクを形成し、当該エッチングマスクを用いて前記境界部に於けるゲート電極のシリコン膜のみを除去し、以って前記シリコン膜を前記境界部上方に於いて分離して互いに対向させる工程と、
前記エッチングマスクの除去後、絶縁膜で以って互いに分離された両ゲート電極間の空隙を完全に埋め込む工程と、
前記第１導電型MIS領域のゲート電極の上面上及び前記第２導電型MIS領域のゲート電極の上面上にそれぞれ第１金属膜及び第２金属膜を形成する工程と、
熱処理により前記第１導電型MIS領域及び前記第２導電型MIS領域のそれぞれに第１金属シリサイドのゲート電極及び第２金属シリサイドのゲート電極を形成する工程と、
未反応の第１金属膜及び第２金属膜を除去する工程とを備えることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
CMISトランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
第１導電型MISトランジスタ及び第２導電型MISトランジスタの各ゲート電極となる金属膜を、第１導電型MIS領域と第２導電型MIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて互いに接続する形状にパターニングする工程と、
両ゲート電極を被覆する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の膜厚を減じて、前記両ゲート電極の上面を露出させる工程と、
前記境界部上方に位置する開口部を有するエッチングマスクを形成し、当該エッチングマスクを用いて前記境界部に於けるゲート電極の金属膜のみを除去し、以って前記金属膜を前記境界部上方に於いて分離して互いに対向させる工程と、
前記エッチングマスクの除去後、絶縁膜で以って互いに分離された両ゲート電極間の空隙を完全に埋め込む工程と、
前記第１導電型MIS領域のゲート電極の上面上及び前記第２導電型MIS領域のゲート電極の上面上にそれぞれ拡散防止膜及び第４金属膜を形成する工程と、
熱処理により前記第２導電型MIS領域に於いて当該ゲート電極の前記第３金属膜と前記第４金属膜とを相互に反応させて合金膜を形成し、以って前記第１導電型MIS領域及び前記第２導電型MIS領域のそれぞれに前記第３金属膜のゲート電極及び前記合金膜のゲート電極を形成する工程と、
前記第１導電型MIS領域のゲート電極上面上に存在する前記拡散防止膜及び前記第２導電型MIS領域のゲート電極上面上に残存する未反応の前記第４金属膜を除去する工程とを備えることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１１の何れかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記両ゲート電極の上面上及び前記両ゲート電極の対向面を互いに繋げる絶縁膜部分の上面上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記両ゲート電極が対向する箇所に於いて、少なくとも前記両ゲート電極の上面に達する接続孔を前記層間絶縁膜内に形成する工程と、
前記接続孔を導電性膜で埋め込んで、前記導電性膜を介して、前記両ゲート電極を電気的に接続する工程とを更に備えることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項８乃至請求項１１の何れかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記両ゲート電極の対向面を互いに繋げる絶縁膜部分を除去する工程と、
前記絶縁膜部分の除去部のみを導電性膜で埋め込んで、前記導電性膜を介して、前記両ゲート電極を電気的に接続する工程と、
前記両ゲート電極の上面上及び前記導電性膜の上面上に層間絶縁膜を形成する工程を更に備えることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
CMISトランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
第１導電型MISトランジスタ及び第２導電型MISトランジスタのゲート電極となる材料膜を、第１導電型MIS領域と第２導電型MIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて接続する形状にパターニングする工程と、
イオン注入によりソース／ドレイン領域を形成する工程と、
両ゲート電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の膜厚を減じて、前記両ゲート電極の上面を露出させる工程と、
前記両ゲート電極の膜厚を、両導電型のゲート電極材料の拡散長が前記境界部に位置する前記素子分離絶縁膜の幅未満になる様に、減少させる工程と、
熱処理により、異なる材料からなるゲート電極を形成する工程とを備えることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
CMISトランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
第１導電型MISトランジスタ及び第２導電型MISトランジスタのゲート電極となる材料膜を、第１導電型MIS領域と第２導電型MIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて接続する形状にパターニングする工程と、
イオン注入によりソース／ドレイン領域を形成する工程と、
両ゲート電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の膜厚を減じて、前記両ゲート電極の上面を露出させる工程と、
前記両ゲート電極の膜厚を前記境界部に位置する前記素子分離絶縁膜の幅の2分の１未満とする工程と、
熱処理により、異なる材料からなるゲート電極を形成する工程とを備えることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＣＭＩＳトランジスタを有する半導体装置の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゲート電極材料としては、加工性および耐熱性の要求、CMISの閾値制御の容易性から、ポリシリコンと金属シリサイドの積層構造体が用いられてきた。
【０００３】
しかし、４５ｎｍ以降のロジックデバイスでは、トランジスタの高性能化のため、ゲート電極の低抵抗化、ゲート空乏化の抑制のため、ゲート材料として、金属若しくは金属シリサイドのみから構成される構造が再び注目され、近年活発に研究開発されている。
【０００４】
これらのゲート電極構造のパターン形成の実現においては、トランジスタの性能向上の要請によるプロセスの低温化、リソグラフィー、ドライエッチング技術の向上に加えて、新たにCMP（化学機械研磨法）を利用したプロセス技術の向上も大きく貢献している。
【０００５】
一方で、大きな課題であるCMISの閾値制御に関しては、デュアルゲートの採用が必須であり、NMISとPMISのトランジスタ同士で異なる閾値を実現するために、異なる材料の採用が必要であり、両導電型のトランジスタの形成法が盛んに研究されている。
【０００６】
特許文献１には、異なるシリサイド膜の形成方法の記述があり、金属とシリコンの反応を利用し、異なる金属シリサイド材料若しくは、同じ金属で異なる組成のシリサイド材料を、NMOS領域およびPMOS領域とで作り分ける方法が提示されている。
【０００７】
また、金属膜をゲート電極に用いる方法が、非特許文献１に記載されている。同文献には、金属シリサイド以外でも２種の金属膜を用いて合金化することにより、閾値を制御する方法が、提案されている。本方法においても、熱処理による拡散と合金反応を用いている。しかしながら、同文献には、微細なゲート電極を形成し、CMOSトランジスタを形成する手法については、“Table 1“中に“Lift-off”とのみ記載され、具体的手法については一切提示が無く、そのため実際にCMOSデバイスを製造することは困難であり、金属シリサイドの場合と異なり、金属をゲート材料に用いたデュアルゲート作成法に関しては、効果的な手法が開示されていない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１６７２５１号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ０１／０７１８０７号公報
【特許文献３】特開２００５−１９７７５３号公報
【非特許文献１】JaeHoon Lee他“Tunable Work Function Dual Metal Gate Technology for Bulk and Non-Bulk CMOS”,IEEE IEDM 2002.
【非特許文献２】F.Boeuf他“0.248μm2 and 0.334μm2 Conventional Bulk 6T-SRAM bit -cells for 45nm  node Low Cost - General Purpose Applications”, VLSI Symposium 2005.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これらの閾値制御法は、シリコンに対して異なる仕事函数を持つ材料をNMOS領域とPMOS領域とで作り分けるため、熱拡散及び合金（シリサイド）反応を利用している。即ち、同方法は、ゲート電極材料の上面部から反応させて下部（ゲート絶縁膜方向）へと反応を進め、ゲート電極全体を合金（シリサイド）化するものであり、その際に両導電型領域で異なる材料、組成の合金シリサイドを形成する。
【００１０】
しかし、非特許文献１に示される図（Figure１）では、ゲート上面から下部方向への反応が模式的に描画されているが、実際には、金属元素の拡散は異方的に進むのではなく、濃度勾配に従い等方的に拡散し、合金反応が進む。また、特許文献１では、熱処理により金属膜とシリコンとを反応させており同様の等方的拡散が発生していることが容易に理解できるが、特許文献１中には、NMOS領域とPMOS領域とが接する箇所の反応については一切の記載が無く、何等の考慮もされていない。
【００１１】
そして、実際の製造においては、反応に対して十分なプロセスマージンを確保するため、反応時間（反応熱量）は、ゲート電極全てが反応する熱量に対して、更に過剰な熱量（例えば、シリサイド反応に要する最低限の時間に対し、数十％以上長く設定する。）を加える。
【００１２】
以下、具体的な製造プロセスの記述がある特許文献１の方法（図２〜図５）を参考に、ポリシリコン電極をシリサイド反応させてゲート電極を形成する例に於ける問題点を取り上げる。
【００１３】
図２９は、CMISトランジスタに於ける、シリコンのゲート電極のPMIS領域とNMIS領域とを示す平面図である。又、図３０は、図２９に於けるＰ１−Ｐ２線に関する縦断面図である。更に、図３１は、Ｐ１−Ｐ２線に関する縦断面図であって且つシリサイド反応を進める工程を示す縦断面図である。ゲート電極の形成としては、NMIS領域とPMIS領域とに異なる金属シリサイドを形成するか、若しくは、同じ金属を用いて異なる組成の金属シリサイドを形成する。前者の場合、異なる金属を形成することで、異なる金属シリサイドを形成する。他方、後者の場合、例えばNMIS領域にNiSiを、PMIS領域にNi3Siを形成する。そのため、PMIS領域では、NMIS領域と比較して、Ni膜厚を厚く形成する（具体的には、特許文献１を参照。）。
【００１４】
前者及び後者の何れの場合においても、図３１において、矢印で示す通り、金属膜（Ni膜）の原子は、垂直方向への異方拡散する訳ではなく、等方的に拡散するため、水平方向にも相互に金属シリサイドが混合する。
【００１５】
デバイスの微細化が進むに従い、NMIS領域とPMIS領域との間の素子分離の最小幅は、２００ｎｍ〜９０ｎｍへと微細化されている。他方で、トランジスタのソース／ドレイン領域を形成するためのイオン注入工程において、ゲート電極下のチャネルへのイオン種の侵入を阻止できるだけの膜厚が必要であり、ゲート電極の高さとしては、８０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の寸法が必要である。特にSRAMの場合には、微細化の要求が厳しく、PN間素子分離幅が狭く設定され、ゲート高さと最小のPN間素子分離幅とが同等程度のディメンションが要求されつつある。
【００１６】
例えば、非特許文献２のFig.3に見られるように、PN素子分離間隔が95nmであり、ゲート電極高さ（約85nm）と同程度の分離幅が、学会の研究段階ではあるが、報告されている。但し、非特許文献２においては、低コストを優先するため、従来の金属シリサイド構造を提案している。
【００１７】
金属シリサイドから成るゲート電極を形成する場合には、少なくともゲート電極高さに相当するシリコンと、製造上のプロセスマージンを見込んだシリコンとの量を、金属シリサイドに変換する。
【００１８】
理想的な場合において、ゲートのPMIS領域とNMIS領域との境界（以下、PN境界と称す。）をPMISとNMISのトランジスタ素子分離絶縁膜（以下、PN分離と称す。）の中央に位置した時においても、水平方向にPN分離幅の半分の距離以上に、シリサイド反応が進むと、PN分離近傍のPMIS領域とNMIS領域のゲート電極の材料が相互に拡散する。
【００１９】
即ち、PN分離近傍では、所望の金属シリサイド材料若しくは組成から外れ、仕事函数が変動することによりトランジスタの閾値電圧が変動し、期待するドレイン電流が得られなくなる。その結果、半導体デバイスの正常動作が得られず、歩留りが低下するという問題点が発生する。
【００２０】
上記説明は、金属シリサイドでゲートを形成し、その組成をNMIS FETトランジスタおよびPMISFETトランジスタで変える例を示した。非特許文献１においては、具体的なゲート電極の形成手法は提示されていないものの、如何なる手法を用いてゲート電極を作成してみても、非特許文献１の様な異なる金属合金の場合においても、同様に、相互拡散によるトランジスタ性能の変動という課題が発生する。
【００２１】
この発明は斯かる懸案事項に鑑みて成されたものであり、互いに相違する金属シリサイドでデュアルゲートを形成する場合及び金属と金属合金とを用いてデュアルゲートを形成する場合の何れに於いても、ゲート電極形成時に既述した金属膜原子（ゲート材料）の相互拡散を抑制出来る技術を提供することを、その主目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の主題は、CMISトランジスタを有する半導体装置であって、ゲート電極の材料がNMISトランジスタとPMISトランジスタとで異なっており、前記NMISトランジスタ及び前記PMISトランジスタの両ゲート電極は、NMIS領域とPMIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて、互いに分離されて対向し合っており、しかも、前記両ゲート電極の対向面同士は導電性膜により電気的に接続されていることを特徴とする。
【００２３】
以下、この発明の主題の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に、詳述する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の主題によれば、PN境界部でのゲート材料の相互拡散によるNMISトランジスタおよびPMISトランジスタの特性変動を防止し、デバイスの動作不良による歩留りの低下を防止することが出来る。
【００２５】
又、本主題による構造によれば、後工程（層間絶縁膜をCMISトランジスタ上に形成した上で上記層間絶縁膜上に金属配線をレイアウトする工程）に於ける熱処理による熱がCMISトランジスタの両ゲート電極に加わっても、当該両ゲート電極同士間での金属の拡散を抑止することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（実施の形態１）
本実施の形態の特徴点は、大要、次の通りである。即ち、NMIS領域とPMIS領域とを隔てる素子分離絶縁膜の上方位置に於いて、NMISトランジスタのゲート電極とPMISトランジスタのゲート電極とが互いに分離・独立して空隙を隔てて対向する様に両ゲート電極が形成され、且つ、両ゲート電極の側面で挟まれた上記空隙を絶縁材料で、即ち、サイドウォールスペーサで完全に充填する。その上で、各ゲート電極の表面上に異種又は同種（但し、膜厚が異なる）の第１及び第２金属膜を形成した後に熱処理によるシリサイド反応を促進して、種類の異なる又は同種だが組成が異なる金属シリサイドから成る各ゲート電極を形成する。このシリサイド反応時に、上記空隙に形成されたサイドウォールスペーサの部分（絶縁膜）は、第１及び第２金属膜原子の水平方向への拡散、即ち、相互拡散を防止する機能を呈する。その後、導電性膜により、両ゲート電極を電気的に接続する。上記導電性膜は、両ゲート電極上に形成した層間絶縁膜に開口した接続孔に導電性膜を埋め込んだ構造を有し、その後の工程に対して、所謂、バリアメタルとして機能し得る。以下、図面を参照しつつ、本実施の形態を具体的に記載する。
【００２７】
ｐ型ウエル及びｎ型ウエル並びに素子分離絶縁膜を備える半導体基板の表面上にゲート絶縁膜を形成した後に、当該ゲート絶縁膜の上に、ポリシリコン膜からなるゲート電極層を形成する。この段階では、当該ゲート電極層は、NMISトランジスタ用ゲート電極の部分とPMISトランジスタ用ゲート電極の部分とが一体化した構造を有している。
【００２８】
次に、リソグラフィー法およびエッチング法の組み合わせにより、上記ゲート電極層のパターニングを行う。この時、PN境界に於ける素子分離絶縁膜（例えば、幅１００ｎｍ〜２００ｎｍ：後述する素子分離絶縁膜部分５Ｓに相当）上で、NMIS領域のゲート電極とPMIS領域のゲート電極とが互いに連結しない様に、両ゲート電極が向かい合い且つ一定の空隙分（例えば５０ｎｍ〜１００ｎｍ：後述する空隙１０に相当）だけ分離して成るパターンを形成する。
【００２９】
その上で、周知の方法により、即ち、イオン注入法により、ゲート電極をマスクに、NMIS領域およびPMIS領域の各々にLDD領域を形成する。この工程の終了段階での、CMIS構造を有する半導体装置の平面図を、図１に示す。又、図１に示すＡ１−Ａ２線に関する縦断面図を図２に示す。
【００３０】
図１及び図２に示す様に、基板１は、ｐ型半導体層２上に形成されたｐウエル３及びｎウエル４を備えると共に、素子分離領域５をも備える。特に、図１及び図２では、素子分離領域５の内で、NMIS領域とPMIS領域とを隔てる境界（PN境界）に形成された部分を参照符号５Ｓとして記載している。ここで、図１に記載の方向Ｄ１は、ソースチャネルドレイン方向（ゲート長ないしはチャネル長の方向）である。そして、この段階で特筆すべき点は、ソースチャネルドレイン方向Ｄ１に同一面内で直交するゲート幅方向Ｄ２に関して共に延在し合った、NMIS領域のゲート電極６とPMIS領域のゲート電極７とは、PN境界に位置する素子分離領域５Ｓの上方に於いて、ソースチャネルドレイン方向Ｄ１に関して延在した空隙ないしは間隙１０分を隔てて互いに分離・対向し合っている点にある。尚、参照符号１１は、ゲート絶縁膜である。
【００３１】
次に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜の絶縁膜から成るサイドウォールスペーサ１２を、シリコン膜から成る両ゲート電極６，７の側面全体上に形成する。この時、ゲート絶縁膜１１は、オーバーエッチングにより、サイドウォールスペーサ１２の下部のみ残置させ、ソース／ドレイン領域が形成される部分は除去する。あるいは、ゲート電極６，７をパターニング後、このゲート電極６，７をマスクとしてエッチングし、ゲート絶縁膜１１がゲート電極６，７下のみに残る様にしても良い。サイドウォールスペーサ１２の形成の際には、両導電型のゲート電極６，７間が狭いため、空隙１０は全体的にサイドウォールスペーサ１２の絶縁膜で埋め込まれる。但し、必ずしも完全に空隙１０を絶縁膜で以って埋め込む必要はない。その後、周知のイオン注入法により、高ドーズのソース／ドレイン領域をNMIS領域及びPMIS領域に形成する。これらの工程の結果、作製される半導体装置の構造を、平面図である図３及び図３中のＡ１−Ａ２線に関する縦断面図である図４に示す。
【００３２】
図３及び図４に示す通り、各ゲート電極６，７の側面は、全面的にサイドウォールスペーサ１２の絶縁膜で被覆されている。そして、両ゲート電極６，７の対向面で作られる空隙１０は、サイドウォールスペーサ１２で完全に充填されている。特に、図３及び図４では、空隙１０を完全に埋め込むサイドウォールスペーサ１２の部分を、参照符号１２Ｓで以って示している。このサイドウォールスペーサ部分１２Ｓは、後述するゲート電極のシリサイド化工程時に重要な機能（金属原子の相互拡散の抑止機能）を呈する。又、図３に示す様に、基板１のNMIS領域は、そのゲート電極６直下のチャネル領域を介して、ソースチャネルドレイン方向Ｄ１に関して対向したソース／ドレイン領域８を有している。同様に、基板１のPMIS領域も、ゲート電極７直下のチャネル領域を介して、ソースチャネルドレイン方向Ｄ１に関して対向したソース／ドレイン領域９を有している。
【００３３】
従来の製造工程との差異は、次の点にある。即ち、例えば非特許文献２中のFig.3のSRAMパターンでは、NMISトランジスタゲートとPMISトランジスタゲートとが互いに連結された構造であるのに対して、本実施の形態では、NMISトランジスタゲート電極６とPMISトランジスタゲート電極７とが、互いに連結しない形状でパターニングされる。つまり、パターン上、NMISトランジスタのゲート電極とPMISトランジスタのゲート電極とは互いに分離されて独立した構造を成している。
【００３４】
その後は、特許文献１の図２〜図４に示す工程と同様の工程を行う。即ち、両ゲート電極６，７及びサイドウォールスペーサ１２を被覆する絶縁膜（図示せず）を形成し、この絶縁膜の膜厚を減少させていくことで、図５に示す様に、サイドウォールスペーサ部分１２Ｓを除くサイドウォールスペーサ１２の全側面及び基板１の露出表面を被覆する絶縁膜１３を形成し、ゲート電極６，７の上面及びサイドウォールスペーサ部分１２Ｓの上面のみを露出させる。その上で、サイドウォールスペーサ部分１２Ｓの上面上、ゲート電極６，７の上面上及び絶縁膜１３の上面上に、第１金属膜１４を全面的に形成し、更に、第１金属膜１４の上面上に、全面的に第２金属膜１６の原子の拡散を防止するためのTiNの金属膜（拡散防止膜）１５を全面的に形成する。その後、PMIS領域に於けるサイドウォールスペーサ部分１２Ｓの上面の一部及びゲート電極７の上面全面が露出する様に、第１金属膜１４及びTiNの金属膜１５をパターニングする。そして、当該パターニング後に、NMIS領域側のTiNの金属膜１５の露出面上、第１金属膜１４の露出した側面上、サイドウォールスペーサ部分１２Ｓの露出した上面一部上、ゲート電極７の上面上及びPMIS領域側の絶縁膜１３の露出上面上に、第２金属膜１６を積層形成し、更に、第２金属膜１６の上面上に全面的にTiNの金属膜１７を形成する。この工程により、図５に示す構造が実現される。
【００３５】
この後、NMIS領域とPMIS領域とに対応して、異なる金属シリサイドまたは同じ金属であるが異なる組成の金属シリサイド（例えば、NiSiとNi3Si）を形成する熱処理工程へとつながる。この熱処理による金属シリサイド化工程は、特許文献１で開示されている対応工程と同様である。
【００３６】
ここで、金属シリサイドの組成の調整は、下地ゲートのシリコン膜厚に対して、形成する金属膜の膜厚比を調整することで実現できる。例えば、第１金属膜１４として１００nmのNi膜を形成し、第２金属膜１６として膜厚の異なる３００nmのNi膜を形成する。または、第1金属膜１４としてNi膜１００nmを、第２金属膜１６として、Pt膜１００nmを形成する等、両金属膜１４，１６の材料を変更する。
【００３７】
シリサイド反応の工程により、両ゲート電極６，７は、金属シリサイドゲート電極６Ｓ，７Ｓと成る（図６参照）。そして、シリサイド反応完了後に未反応物として残った第１及び第２金属膜１４，１６及びTiN膜１５，１７を本構造体より除去する。そして、未反応物除去後の構造体を示す縦断面図が、図６である。この段階では、図５のゲート電極６，７は、金属シリサイドから成るゲート電極６Ｓ，７Ｓと成る。
【００３８】
次に、図７に例示する様に、CVD法により層間絶縁膜１８を、例えば厚み５００nmのシリコン酸化膜を、金属シリサイドゲート電極６Ｓ，７Ｓの上面上、サイドウォールスペーサ部分１２Ｓの上面上、及び絶縁膜１３の上面上に形成する。
【００３９】
次に、リソグラフィー及びエッチング技術の組み合わせにより、図８に例示する様に、ゲート絶縁膜１１の上面にまで到達する接続孔１９を層間絶縁膜１８内に形成する。この接続孔１９は、少なくとも金属シリサイドゲート電極６Ｓ，７Ｓの表面乃至は上面に達するまで形成する必要がある。実際には、接続孔１９はメタル配線層とトランジスタへの電源供給を目的として存在するため、例えばSRAMトランジスタのゲートのみならずソース／ドレイン領域へと到達する深さまでエッチングするため、図８に示す通り、NMISトランジスタゲート６ＳとPMISトランジスタゲート７Ｓとの境界に形成されたサイドウォールスペーサ部分１２Ｓも一部エッチングされる。特に、サイドウォールスペーサ１２の材質（例えばシリコン酸化膜）と層間絶縁膜１８の材質とが同じ材料である場合には、空隙１０を完全に埋めるサイドウォールスペーサ部分１２Ｓの全てが除去される。これに対して、  サイドウォールスペーサ１２の材質（例えばシリコン窒化膜により形成される場合）が、層間絶縁膜１８の材質（例えばシリコン酸化膜により形成される場合）と相違する場合には、この例ではシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との間に選択比があり、シリコン窒化膜のエッチレートが低い場合には、サイドウォールスペーサ部分１２Ｓの一部のみがエッチングされるに留まる。
【００４０】
次に、図９に示す様に、導電性膜２０を接続孔１９内に埋め込む。この工程では、従来のタングステンプラグ法を用いることが出来る。即ち、バリアメタルとしてTiとTiNの積層構造体をCVD法により形成し、その後、タングステンをCVD法により形成して、接続孔１９を完全に埋め込む。その後、CMP法若しくはエッチバック法により、接続孔１９以外のタングステン及びバリアメタルを除去し、接続孔１９のみに導電性膜２０を成すバリアメタル及びタングステンを埋め込む。導電性膜２０として接続孔１９に埋め込む金属膜はタングステンの他、アルミニウムや、銅であっても良く、あるいは、TiN膜であっても良い。
【００４１】
ここで、図１０は、図９の縦断面図に示す構造の上面図に該当する。逆に言えば、図１０の線Ａ１−Ａ１に関する縦断面図が図９に相当している。説明の便宜上、図１０では、図９のコンタクトホール１９を省略する。図１０に於いて、参照符号ＣＨは、ソース／ドレイン領域８，９に於けるコンタクトホールを模式的に示している。図１０に示す通り、両ゲート６Ｓ，７ＳのＤ２方向に於ける対向面同士は、PN境界に於いて、導電性膜２０によって互いに電気的に接続されている。尚、図１０では、Ｄ１方向に関して、両ゲート６Ｓ，７Ｓの対向面全体に渡って導電性膜２０が形成されているが、両ゲート６Ｓ，７Ｓの対向面の一部同士間に導電性膜２０が形成されていても良い。
【００４２】
以降の工程は、従来通りの導電性配線工程へとつながる。
【００４３】
＜実施の形態１の効果＞
本実施の形態は、ゲート電極のパターンをNMIS領域とPMIS領域とで独立した形状と成し、PN境界に於ける両ゲート間の接続を、層間絶縁膜１８内に形成された接続孔１９の埋め込み用の導電性膜２０により実現するものである。従って、本実施の形態によれば、従来の製造工程に対して、マスクパターンの変更のみにより上記の構造体を実現することが出来、製造コストの増加を伴わずに、PN境界部に於けるNMISトランジスタおよびPMISトランジスタのゲート材料の相互拡散を防止して、CMISトランジスタの性能劣化を防止することが出来る。
【００４４】
（実施の形態２）
実施の形態１では、CMISトランジスタに於いて、ゲートのシリサイド反応時に於ける金属原子の異なる導電型のゲートへの相互拡散を防止出来る、金属シリサイドゲートの形成方法について記載したが、実施の形態１で記載した技術的手段は金属膜ゲートについても適用可能である。その様な適用例ないしは変形例が本実施の形態の特徴点に当たる。
【００４５】
従って、本実施の形態に於ける図面である図１１及び図１２は、各々、実施の形態１に於ける図１及び図２に相当する。従って、同一参照符号のものは対応するものを示す。但し、本実施の形態では、シリコン膜から成るゲート電極６，７に代えて、NMISトランジスタ及びPMISトランジスタの各ゲート電極２１として、第３金属膜（例えばTa膜）を形成する。ここでも、特筆すべき点は、実施の形態１と同様に、互いに分離され独立のパターンを有するNMIS領域用ゲート電極２１とPMIS用ゲート電極２１とは、PN境界に於ける素子分離絶縁膜５Ｓの上方位置に於いて、ゲート幅方向Ｄ２に関して、空隙１０を隔てて対向し合うことである。
【００４６】
更に、本実施の形態に於ける図１３及び図１４の各々は、実施の形態１に於ける図３及び図４に相当する。従って、本実施の形態に於いても、空隙１０を全体的に充填するサイドウォールスペーサ１２の絶縁膜を形成する。特に、サイドウォールスペーサ１２中、空隙１０を充填する絶縁膜は、実施の形態１と同様に、サイドウォールスペーサ部分１２Ｓとして表記される。
【００４７】
その後は、実施の形態１と同様に、両ゲート電極２１，２１及びサイドウォールスペーサ１２Ｓの全体を被覆する絶縁膜（図示せず）を形成し、この絶縁膜の膜厚を減少させることで、図１５に示す絶縁膜１３を形成し、以って、両ゲート電極２１，２１の上面及びサイドウォールスペーサ部分１２Ｓの上面の全体を露出させる。
【００４８】
図１５の縦断面図は、実施の形態１に於ける図５に対応するものであるが、本実施の形態の場合、一方の導電型の領域（図１５の例ではNMIS領域）には、第４金属膜２２を成す金属原子の拡散を防止するためのTiN膜（拡散防止膜）２３のみをリソグラフィー及びエッチング技術の組み合わせにより形成し、その後、第４金属膜（例えばRu膜）２２を、露出した他方の導電型領域（図１５の例ではPMIS領域）に於ける第３金属膜２１の上面上及び絶縁膜１３の上面上、並びに、一方の導電型領域側のTiN膜２３の上面上に形成する。その後、熱拡散法により、第４金属膜（Ru膜）２２と第３金属膜（Ta膜）２１とを混合する。このとき、一方の導電型領域（図１５の例ではNMIS領域）はTiN膜２３で覆われているため、第３金属膜２１と第４金属膜２２との相互拡散が抑制され、両金属膜２１，２２の金属原子同士は混合しない。しかも、NMISトランジスタとPMISのトランジスタの両ゲートはサイドウォールスペーサ部分１２Ｓの介在によって隔絶されているため、両ゲート間での金属原子の相互拡散も発生しない。
【００４９】
以後、図１５に於ける、残存する未反応の第４金属膜２２と拡散防止膜としてのTiN膜２３とを除去する。但し、実施の形態１の場合には、金属シリサイド膜と未反応金属とでは、酸薬品の耐性の差を利用して、硫酸と過酸化水素水の混合溶液等により、不要な金属膜を除去することが出来るが、本実施の形態においては、金属膜２１，２２を使用するため、薬液が使用できない。この点については、既述した非特許文献１及び特許文献１においても、何ら手法の提示がない。
【００５０】
そこで、本実施の形態においては、CMP法を用いて、未反応金属膜を研磨平坦化し、以ってゲート電極上面から上部にはみ出た不要な第４金属膜２２と拡散防止膜のTiN膜２３とを除去する。図１６は、不要な第４金属膜２２とTiN膜２３とを除去した後の構造体を示す縦断面図である。図１６に示す通り、NMIS領域のゲート電極２１はTaから成る金属材料で構成される一方、PMIS領域に於けるゲート電極２１ＡはTaとRuとの金属合金膜から構成される。
【００５１】
以後、層間絶縁膜の形成工程、接続孔の形成工程、導電性膜埋め込み工程、及び配線形成工程へとつながる点は、実施の形態１の場合と同様であり、それらの工程の説明は割愛する。
【００５２】
尚、第３金属膜２１と第４金属膜２２とについては、TaとRuの組み合わせに限られるものではない。
【００５３】
＜実施の形態２の効果＞
金属シリサイドより更に低抵抗な金属膜をゲート電極に採用し、且つ、異なる導電型のトランジスタで異なる金属材料をゲート電極に用いることが出来るので、両ゲート電極間での金属原子の相互拡散を更に一層防止することが可能となる。
【００５４】
（実施の形態３）
微細化と共に素子分離幅が狭くなると、NMISトランジスタとPMISトランジスタのゲート電極間に既述した空隙１０（図２参照）を形成する場合には、素子分離幅に応じて対向し合うゲート電極間の間隔を狭く設定することは、リソグラフィーの限界により困難になる。ゲート電極の活性層から素子分離絶縁膜上への突出量は、ゲート長を確保するため、リソグラフィーの要請から、通常、約３０nmから５０nm程度必要となる。両ゲート電極からの突出量を合わせた値は６０nm〜１００nmである。NMIS領域とPMIS領域との境界（PN境界）に於ける素子分離絶縁膜の幅が狭くなると、両ゲート電極間の空隙幅を狭く形成する必要があり（例えば５０nm以下に形成）、リソグラフィーがますます困難になる。
【００５５】
そこで、本実施の形態は、狭いゲート電極間の空隙を形成する方法を提供する。
【００５６】
従来技術に於ける問題点を示す図である図２９の工程通り、ポリシリコン膜から成る両ゲート電極２４，２５を、ＰＮ境界に於ける素子分離絶縁膜５Ｓ（図２参照）上で分離させること無くＰＮ境界で互いに連結する様に、基板１上に形成する。そして、図２９の工程完了後に、従来技術通りに、サイドウォールスペーサ１２を連結し合ったゲート電極２４，２５の全側面上に形成する。サイドウォールスペーサ１２形成後の半導体装置の構造体を平面図１７に示す。
【００５７】
その後、ゲート電極２４，２５及びサイドウォールスペーサ１２の全体を被覆する絶縁膜（図示せず）を形成する。そして、この絶縁膜の膜厚を減少させていくことにより、図２０に示す絶縁膜１３を形成し、以って、PN境界に於いて繋がった両ゲート電極２４，２５の上面全体を露出させる。
【００５８】
その後、フォトレジストによるエッチングマスク２６を形成する。図１８に示す様に、エッチングマスク２６は、PN境界部に於ける両ゲート電極２４，２５のみを露出させる開口部を有している。尚、図１８では、図示の便宜上、サイドウォールスペーサ１２の一部とPN境界部に於ける素子分離絶縁膜５Ｓとが見えているが、実際にはこれらの部分１２，５Ｓは絶縁膜１３で被覆されており上方からは見えない。開口部から実際に見えるのは、エッチングすべきPN境界部に於ける両ゲート電極２４，２５の上面だけである。
【００５９】
その上で、エッチングマスク２６を用いたエッチング法により、PN境界部に於ける両ゲート電極（シリコン膜）２４，２５の部分のみをエッチングし、その後、エッチングマスク２６を除去する（図１９）。この工程により、両ゲート電極２４，２５はPN境界部に於いて互いに分離され、両ゲート電極２４，２５の対向面間に空隙１０が形成される。
【００６０】
その後は、両ゲート電極２４，２５及び絶縁膜１３の上面を被覆する絶縁膜（図示せず）を形成し、CMP法により当該絶縁膜を研磨することで、互いに空隙１０を介して分離された両ゲート電極２４，２５の上面を露出させる。このとき、図２０に示す様に、上記エッチングによりPN境界部に生じた空隙１０は絶縁膜１３Ｓで埋め込まれる。絶縁膜１３Ｓの上面の高さは、両ゲート電極２４，２５の上面の高さと略同一である。
【００６１】
その後は、既述した図５以降の工程（図５〜図９）を経ることで、NMIS領域及びPMIS領域で異なる金属シリサイドゲート電極を有するCMISトランジスタを備えたデバイスが完成する。
【００６２】
尚、当然の事ながら、既述した実施の形態２の技術的思想を本実施の形態に適用して、PN境界部に於いて互いに分離され対向し合う金属ゲート電極と金属合金ゲート電極とを有するCMISトランジスタを備えたデバイスを作製することも可能である。
【００６３】
＜実施の形態３の効果＞
本実施の形態によれば、微細化によってPN境界に於ける素子分離絶縁膜の幅が狭くなっても、両導電型のゲート電極２４，２５がPN境界に於いて対向することによって形成される狭い空隙１０のパターンを形成することが出来、デバイスの更なる微細化を図ることが可能となる。
【００６４】
（実施の形態４）
本実施の形態の中核部である、両ゲート電極を接続する導電性膜は、両ゲート電極を囲み且つその上面が両ゲート電極の上面と同一面にある絶縁膜中に埋め込み形成されて成る構造を有しており、しかも、導電性膜の上端部と両ゲート電極の上端部とが略同一面内にある。この構造により、CMISトランジスタ上に形成する層間絶縁膜に、接続孔を形成する必要が無く、追加的な接続孔形成による層間絶縁膜上での配線のレイアウトの制約を無くすことが出来る。
【００６５】
既述した実施の形態１，２，３の各々においては、トランジスタ上の層間絶縁膜１８に形成した接続孔１９に導電性膜２０を形成し、導電性膜２０によってPN境界に於いて対向し合う両ゲート電極同士を電気的に接続していた（図８及び図９参照）。この場合、パターン上、接続孔が増加し、接続孔１９の直上には、レイアウト上、配線を形成することが出来ない。即ち、図９及び図１０以降の後工程に於いて層間絶縁膜１８上に形成される配線層が、接続孔１９内に埋め込まれた導電性膜２０と接しない様に、パターン配線を形成しなげればならないと言うレイアウト上の制約が必要となる。そこで、本実施の形態では、このパターン配線のレイアウト上の制約を排除するための製造方法及び半導体構造を以下に於いて提案する。
【００６６】
先ず、実施の形態１の図６の工程後、又は、実施の形態２の図１６の工程後、あるいは、実施の形態３の図２０の工程後、即ち、異質の金属シリサイド膜から成る、あるいは、金属膜と合金膜とから成るNMIS領域及びPMIS領域のゲート電極ＧＮ，ＧＰの形成後に、フォトレジスト等によるエッチングマスクを両ゲート電極ＧＮ，ＧＰ上に形成して、PN境界部に於けるサイドウォールスペーサ部分１２Ｓ（実施の形態１，２）又は絶縁膜部分１３Ｓ（実施の形態３）をエッチング法により除去し、更に上記エッチングマスクを除去することで、図２１に示す様に、PN境界部に開口部２７を形成する。
【００６７】
その後、図２２に示す様に、導電性膜（例えば、TiとTiNの積層構造体から成るバリアメタル、及び、タングステンの組み合わせ）２８を両ゲート電極ＧＮ，ＧＰ上及び絶縁膜１３上にCVD法で形成して、開口部２７を導電性膜２８で以って充填する。
【００６８】
次に、CMP法又はエッチバック法により導電性膜２８をその上部から削って行き、図２３に示す様に、PN境界の開口部２７内にのみ導電性膜２９を残置せしめる。従って、導電性膜２９の上面２９ＵＳは、両ゲート電極ＧＮ，ＧＰの上面と略同一高さとなる。換言すれば、導電性膜２９は、両ゲート電極ＧＮ，ＧＰの上面とは接触しない。しかも、PN境界に於いて、対向し合う両ゲート電極ＧＮ，ＧＰの対向面（側面）同士は、導電性膜２９との接触によって、電気的に導通状態の構造となる。
【００６９】
以後、層間絶縁膜（図示せず）を両ゲート電極ＧＮ，ＧＰ上及び絶縁膜１３上に形成し、従来の製造方法によりデバイスを完成させる。その際、レイアウト上、導電性膜２９の存在は配線層の形成に対して何等の障害とはならない。従って、導電性膜２９の上方に配線層をレイアウトすることが可能となる。
【００７０】
＜実施の形態４の効果＞
本実施の形態によれば、製造工程が増加するものの、層間絶縁膜に接続孔を形成することなく、PN境界に導電性膜２９を形成し、異なる材料から成る両ゲート電極ＧＮ，ＧＰを電気的に接触させることが可能となる。このため、配線層のパターンレイアウト上の制約を排除出来る。
【００７１】
（実施の形態５）
本実施の形態は、実施の形態１〜４で既述した様な、分離・対向し合うNMISトランジスタ及びPMISトランジスタの両ゲートの側面同士をPN境界に於いて導電性膜によって接続することを必要とせず、従来のパターンを利用できる手法を提供する。
【００７２】
ゲート電極は、ソース／ドレイン領域を形成するためのイオン注入用マスクの働きを担うため、従来の製造工程と同様にソース／ドレイン領域を形成し、ソースチャネルドレイン方向Ｄ１に関する縦断面図である図２４に示す構造体を得る。尚、図２４に於いて、参照符号ＳＤはソース／ドレイン領域を示す。そして、図２４の構造体形成の後、ゲート電極ＧＮ（ＧＰ）の膜厚を減じる。ここで、ゲート電極の膜厚に関しては、シリサイド化若しくは合金化時のNMISトランジスタ及びPMISトランジスタのゲート材料の相互拡散長がPN素子分離絶縁膜５Ｓの幅Ｗよりも短くなる様に設定する。例えば、ゲート電極ＧＮ（ＧＰ）の膜厚を、PN素子分離絶縁膜５Ｓの幅Ｗの半分未満とする。実施例としては、PN素子分離絶縁膜５Ｓの幅Ｗが１００nmである場合、ゲート電極の高さを４５nmとする。
【００７３】
図２５に示す工程に於いて、ゲート電極ＧＮ（ＧＰ）の膜厚を減少させる手法の一つは、CMP法により、絶縁膜１３とゲート電極ＧＮ（ＧＰ）のシリコン膜とを研磨するものである。
【００７４】
若しくは、図２５に示す工程に於いて、ドライエッチング法で以って、絶縁膜１３とゲート電極ＧＮ（ＧＰ）のポリシリコンとをエッチングしてゲート電極ＧＮ（ＧＰ）の膜厚を減少させても良い。この場合、両方１３，ＧＮ（ＧＰ）を同時にエッチングしても良いが、例えば、ポリシリコンを先にエッチングしてゲート電極ＧＮ（ＧＰ）の膜厚を減少させ、絶縁膜１３をその後でエッチングしてその膜厚を減じ、ゲート電極高さと絶縁膜の高さとを揃える。
【００７５】
あるいは、ドライエッチング法により、ポリシリコンのゲート電極ＧＮ（ＧＰ）をエッチング後、CMP法により絶縁膜１３を研磨してその膜厚を減少させることで、ゲート電極高さと絶縁膜高さとを揃える様にしても良い。
【００７６】
尚、ゲート電極ＧＮ（ＧＰ）のみをエッチングして、その高さをPN境界に於ける素子分離絶縁膜５Ｓの幅Ｗの２分の１未満としても良い。
【００７７】
ここで、図２５は、ゲートのソースチャネルドレイン方向Ｄ１に関する縦断面図であり、図２６は、PMIS領域とNMIS領域とが繋がる方向Ｄ２に関する縦断面図である。
【００７８】
以後は、実施の形態１で既述した、特許文献１に於ける図２〜図５のプロセス（シリサイド化工程）を経て、デバイスを完成させる。そして、その後は、ゲート電極上に層間絶縁膜を形成して、その上に配線層を配設していく。
【００７９】
尚、ゲート電極材料として、ポリシリコンの場合を記載したが、金属膜、TaとRuの合金膜、その他、ゲート電極として使用できる材料を用いても良い。この場合、以降のプロセスとしては、図１５に示す様に、合金化しない領域は拡散防止膜２３を形成するプロセスを選択する。
【００８０】
金属膜を用いる場合でも、上記の通り、ゲート電極膜厚を減じる手法として、ゲート電極と絶縁膜とを別々にエッチングする、若しくは研磨する手法を用いることで、様々なゲート電極材料の製造に対応が出来、ゲート材料の選択の自由度を上げることが出来る。
【００８１】
以上、本実施の形態の工程を要すると、次の通りとなる。即ち、本実施の形態は、第１導電型MISトランジスタ及び第２導電型MISトランジスタのゲート電極となる材料膜（ポリシコン膜や金属膜等）を、第１導電型MIS領域と第２導電型MIS領域との境界部に位置する素子分離絶縁膜の上方に於いて接続する形状にパターニングする工程と、ゲート電極をマスクとするイオン注入により各導電型MIS領域にソース／ドレイン領域を形成する工程と、両ゲート電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、上記絶縁膜の膜厚を減じて、上記両ゲート電極の上面を露出させる工程と、上記両ゲート電極の膜厚を、両導電型のゲート電極材料の拡散長が境界部に位置する素子分離絶縁膜の幅未満になる様に、減少させる工程と、熱処理により、異なる材料からなるゲート電極を形成する工程とを備える。
【００８２】
＜実施の形態５の効果＞
本実施の形態によれば、ゲート電極の膜厚を薄く形成し、ゲート電極として、熱拡散と反応により、NMISトランジスタとPMISトランジスタとで異なる材料を形成する場合でも、相互拡散長を短く出来、PN素子分離絶縁膜の幅Ｗの半分よりも相互拡散領域が短く、両導電型のトランジスタの性能を劣化させることがない。
【００８３】
（実施の形態６）
SRAM領域とロジック回路領域とが混在する半導体デバイスにおいて、一般に、SRAM領域では、微細化の要求が厳しく、PN間素子分離絶縁膜の幅は狭いものの、SRAM領域は同一メモリーセルの集団であり、特定回路パターンから構成されている。一方、ロジック回路領域においては、PN間素子分離絶縁膜の幅をSRAM領域に比べて広く設定できるが、顧客の要請に従った各種ロジック回路に対応し、パターン設計上、パターンレイアウトの自由度が重要になる。
【００８４】
そこで、SRAM領域に於いては、実施の形態１に示す接続孔（コンタクトホール）１９による両導電型ゲート電極の電気的接続を用い、ロジック回路領域に於いては、実施の形態５で既述した方法を用いて、PN間素子分離絶縁膜の幅Ｗをゲート電極の高さ（膜厚）の２倍よりも大きな値に設定する。
【００８５】
ここで、図２７は、SRAMの構成を示す周知の回路図である。図２７に於いて、NMISトランジスタＴＮ１，ＴＮ２はSRAM回路の駆動トランジスタであり、PMISトランジスタＴＰ１，ＴＰ２はSRAM回路の負荷トランジスタであり、NMISトランジスタＴＮ３，ＴＮ４はSRAM回路のアクセストランジスタである。更に、図２８は、SRAM領域に於ける一つのSRAM回路（図２７）のレイアウト（配線構成）を示す上面図である。但し、図２８では、図示の便宜上、サイドウォールスペーサ１２を省略している。図２８に示す通り、本実施の形態に係るSRAM領域では、図１０に示した様に、PN境界に於いて、両トランジスタＴＮ１，ＴＰ１のゲート同士は導電性膜２０によって互いに電気的に接続されており、同様に、両トランジスタＴＮ２，ＴＰ２のゲート同士もまた導電性膜２０によって互いに電気的に接続されている。
【００８６】
＜実施の形態６の効果＞
本実施の形態により、回路設計の自由度を制限することなく、ゲート電極材料の相互拡散を防止し、トランジスタ性能劣化を防止することが出来る。
【００８７】
（変形例）
尚、以上の実施の形態に於いて、ゲート電極をシリサイドで形成する場合に、金属とシリコンゲートパターンとの反応により金属シリサイドゲート電極を形成しているが、シリコン中にゲルマニウムが含有されていても良い。
【００８８】
基板は、通常のバルクシリコン基板の他、SOI基板であっても良い。又は、基板は化合物半導体基板であっても良い。チャネル領域がポリシリコンであり、基板がポリシリコンTFTであっても良い。
【００８９】
ゲート絶縁膜については、シリコン酸化膜又はシリコン酸窒化膜に限らず、ハフニウム酸化膜等の高誘電率の絶縁膜であっても良い。
【００９０】
（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、例えば、ゲート電極材料が、NMIS領域及びPMIS領域で異なるCMISトランジスタを有しており、ゲート材料が、金属シリサイド、金属又は合金である半導体装置に適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す平面図である。
【図２】図１のＡ１−Ａ２線に関する縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す平面図である。
【図４】図３のＡ１−Ａ２線に関する縦断面図である。
【図５】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図６】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図７】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図８】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図９】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図１０】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す平面図である。
【図１２】図１１のＢ１−Ｂ２線に関する縦断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す平面図である。
【図１４】図１３のＢ１−Ｂ２線に関する縦断面図である。
【図１５】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図１６】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造工程を示す平面図である。
【図１８】実施の形態３で用いるエッチングマスクの構成を示す平面図である。
【図１９】実施の形態３に係る半導体装置の製造工程を示す平面図である。
【図２０】図１９のＣ１−Ｃ２線に関する縦断面図である。
【図２１】実施の形態４に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図２２】実施の形態４に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図２３】実施の形態４に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図２４】実施の形態５に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図２５】実施の形態５に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図２６】実施の形態５に係る半導体装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図２７】ＳＲＡＭの回路構成を示す図である。
【図２８】実施の形態６に係る半導体装置のＳＲＡＭ領域に於けるＳＲＡＭ回路のレイアウトを示す平面図である。
【図２９】従来技術に係る半導体装置の製造工程及びその問題点を示すための縦断面図である。
【図３０】従来技術に係る半導体装置の製造工程及びその問題点を示すための縦断面図である。
【図３１】従来技術に係る半導体装置の製造工程及びその問題点を示すための縦断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  基板、２  ｐ型半導体層、３  ｐウエル、４  ｎウエル、５，５Ｓ  素子分離絶縁膜、６，７  シリコン膜から成るゲート電極、８，９  ソース／ドレイン領域、１０  空隙、１１  ゲート絶縁膜、１２，１２Ｓ  サイドウォールスペーサ、１４  第１金属膜、１６  第２金属膜、１８  層間絶縁膜、１９  接続孔、２０  導電性膜、２１  第３金属膜から成るゲート電極、２１Ａ  合金ゲート電極、２２  第４金属膜、２４，２５  ゲート電極、２６  エッチングマスク、ＧＮ  NMIS領域のゲート電極、ＧＰ  PMIS領域のゲート電極、２７  開口部、２８，２９  導電性膜、２９ＵＳ  導電性膜上面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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