JP2000223698A - トランジスタの製造方法 - Google Patents
トランジスタの製造方法Info
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Abstract
ートポリシリコン層の減厚を防ぐことの可能なトランジ
スタの製造方法を提供する。 【解決手段】ゲート絶縁層402上にアンドープポリシ
リコン層411aをシラン流プロセスで形成し、続いて
その上に、ドープ剤を添加したホスフィン流をシラン流
に混合してドープポリシリコン層411bを形成する。
そしてその上に、シリサイド層410を形成する。ポリ
シリコン層をアンドープとドープの2層構造とし、絶縁
層402に接するのがアンドープポリシリコン層となっ
ているので、酸化しにくい。
Description
造方法に関し、特に、MOSトランジスタのゲート電極
を形成する製造方法に関する。
ート電極製法について、図1〜図8に示してある。
コン基板100に、素子間絶縁のためのフィールド酸化
膜(FOX)を形成する。続いて基板100の表面に、
MOSFETのゲート酸化膜となる絶縁層102を形成
する。この絶縁層102としては一般に二酸化ケイ素が
使用される。そしてその上に、ポリシリコン層103と
タングステンシリサイド層104を順に形成する。
ターンを形成するためのフォトリソ工程を実施する。続
く図3の工程では、イオン注入工程の実施によりトラン
ジスタの活性領域を形成し、ゲート形成用のフォトレジ
ストパターン113を除去する。そのイオン注入120
は、ゲートをマスクとして行われる。これによるイオン
は絶縁層102を通して基板100内に浸透し、第1の
ドープ領域122を形成する。この第1のドープ領域1
22は、1013ions/cm2のリンドーズで形成してい
る。イオン注入後は、損傷を受けた格子を修復するため
アニール工程が実施される。この後に、フォトレジスト
パターン113を除去する。
し、これを異方性エッチングすることで図5に示すよう
な側壁スペーサ140を形成する。続く図6の工程で、
第2のドープ領域161を形成するため、第2のイオン
注入160を実施する。このときには、ゲート及び側壁
スペーサがマスクとなる。この第2のドープ領域161
は、5×1015ions/cm2のヒ素ドーズで形成してい
る。これにより、LDD構造が形成される。
膜165を形成した後にフォトリソ工程を実施し、コン
タクトホール167をエッチング形成する。次いで図8
の工程では、コンタクトホールを介して接触する金属層
170をパターン形成し、そして、パッシベーション層
175を形成する。そのパッシベーション層は、一般に
シリコンナイトライド及びPSGとされる。
造工程においては、ゲート絶縁層102、ゲートポリシ
リコン層103、ゲートタングステンシリサイド層10
4の形成にあたってモノシランプロセス又はジクロロシ
ランプロセスが使用される。そのタングステンシリサイ
ド層104を形成するためにモノシランプロセスを使用
する場合の反応は、SiH4+WF6からWSiX+H
Fとなる式で示される。また、タングステンシリサイド
層104の形成にジクロロシランプロセスを使用する場
合の反応は、SiH2CH2+WF6+H2からWSi
X+HCl+HFとなる式で示される。
よってポリシリコン層103を形成する場合、アニール
やシリサイド工程で、ゲートポリシリコン層103がド
ープ済であることから酸化しやすいため、ポリシリコン
層103の厚さが減少し、そのパターンに接した部分の
ゲート絶縁層102の厚さが増大する現象が起こる。そ
の結果、完成したトランジスタのしきい値電圧が本来の
設計値とは違ったものになることがあり、これが、モノ
シランプロセスの欠点としてあげられている。
ートポリシリコン層の減厚を防ぐことの可能なトランジ
スタの製造方法を提供する。
造方法は、半導体基板に絶縁層を形成する工程と、該絶
縁層上に、シラン流を使用して第1のポリシリコン層を
形成する工程と、該第1のポリシリコン層上に、ドープ
剤を入れたホスフィン流をシラン流に混合して使用する
ことで第2のポリシリコン層を形成する工程と、該第2
のポリシリコン層上にシリサイド層を形成する工程と、
これら第1のポリシリコン層、第2のポリシリコン層及
びシリサイド層をパターニングし、これによる露出部分
の基板に第1のイオン注入を実施して第1のドープ領域
を形成する工程と、この後の基板上にスペーサ層を形成
して異方性エッチングし、前記パターニング後の第1の
ポリシリコン層、第2のポリシリコン層及びシリサイド
層の側壁に側壁スペーサを形成する工程と、該側壁スペ
ーサ形成後に露出している部分の基板に第2のイオン注
入を実施して第2のドープ領域を形成する工程と、を含
むことを特徴とする。
NMOSトランジスタが製造され、イオン注入にBF2
ソースを使用すればPMOSトランジスタが製造され
る。また、第2のドープ領域を形成する工程の後には、
基板上に絶縁膜を形成して前記第2のドープ領域を露出
させるコンタクトホールを形成する工程と、該コンタク
トホールを介して前記第2のドープ領域に接触する金属
層を形成する工程と、を実施してソース及びドレイン電
極を形成する。
ランジスタの製法について工程図を示してある。
晶シリコン基板400に、素子間絶縁のためのフィール
ド酸化膜(FOX)401を形成する。これはたとえ
ば、シリコンナイトライド層を形成してフォトリソ工程
でドライエッチングし、そして、フォトレジスト除去後
のウェーハを湿式洗浄した後、酸素雰囲気で熱酸化を実
行してFOX401を成長させ、シリコンナイトライド
層を除去することで実施する。この他にも、FOX40
1に限らず、トレンチ絶縁などの絶縁技術を使用するこ
とも可能である。
に、ゲート酸化膜となる絶縁層402を形成する。この
絶縁層402は、800〜1100℃で酸素雰囲気を用
い形成される二酸化ケイ素層である。これに続いて、絶
縁層402の上にポリシリコン層を形成することにな
る。
401の上に、ドープしていないポリシリコン層403
をシラン(SiH4)流のプロセスによって形成する。
次に図9Bに示すように、アンドープポリシリコン層4
03の上に、ドープしたポリシリコン層404をシラン
(SiH4)流に混合したホスフィン(PH3)流を使
用して形成する。これらアンドープポリシリコン層40
3及びドープポリシリコン層404は、in-situ工程で
形成される。
04を形成するホスフィン流のシラン流に対する流量比
は、15パーセント以上とする。シラン流に混合したホ
スフィン流中にはドープ剤を添加し、本例ではそのドー
プ剤を、基板中のソース及びドレイン領域の導電型と同
じ導電型としている。ドープポリシリコン層404を形
成するためのドーズ量は、5×1015atoms/cm2以上
とするのがよい。また、ドープポリシリコン層404
は、アンドープポリシリコン層403の製造に使用する
同じチャンバ内でin-situ形成される。ただし、ドープ
ポリシリコン層404を別のチャンバ内で形成すること
も可能である。
03とドープポリシリコン層404の合計厚は、800
〜2000オングストロームである。好適には、ドープ
ポリシリコン層404の厚さを400〜1000オング
ストローム、特に800オングストロームとする。
04の上にシリサイド層406を形成する。そのシリサ
イド層406の厚さは1250オングストロームとし、
金属シリサイドとしてタングステンシリサイド層とする
ことができる。
ン413をマスクとするフォトリソ及びエッチング工程
で、ゲートシリサイド層410及びゲートポリシリコン
層411をパターン形成する。ゲートシリサイド層41
0は、シリサイド層406をエッチングすることによっ
て形成され、また、ゲートポリシリコン層411は、ア
ンドープポリシリコン層403及びドープポリシリコン
層404をエッチングしたゲートパターン411a,b
から形成される。エッチング工程のエッチャントは、C
F4+O2、CHF3、C2F6、SF6+Heを使用
可能である。
10とゲートポリシリコン層411の形成後にフォトレ
ジストパターン413を除去し、トランジスタのソース
領域及びドレイン領域を形成するイオン注入工程を実施
する。この場合、ゲートシリサイド層410及びゲート
ポリシリコン層411をマスクとしてトランジスタの活
性領域を画定し、最初のイオン注入420を実施する。
この第1のイオン注入420により、基板400内に第
1のドープ領域422が形成される。たとえば、リンの
n−ドーズ又はホウ素のP−ドーズで第1のドープ領域
422は形成可能である。本例では、1013ions/cm
2のリンあるいはヒ素によるn−ドーズで第1のドープ
領域422を形成している。イオン注入後は、損傷を受
けた格子を修復するためにアニール工程を実施する。
30を形成する。本例のスペーサ層430は二酸化ケイ
素層である。次いで図14に示すように、異方性エッチ
ングでスペーサ層430をエッチバックして、ゲート層
の側壁部分に側壁スペーサ440を形成する。このスペ
ーサ層430のエッチバックに使用されるエッチャント
は、CHF3、C3F8、CF4+O2、C2F6のと
することができる。
10、ゲートポリシリコン層411及び側壁スペーサ4
40をマスクとして第2のイオン注入460を実施す
る。これにより形成される第2のドープ領域461は、
リンあるいはヒ素(As)をソースとしたn+ドーズ又
はホウ素(BF2)をソースとしたp+ドーズで形成す
ることができる。本例における第2のドープ領域461
は、5×1015ions/cm2のドーズ量としたヒ素のn
+イオン注入により形成している。
(絶縁膜)465を形成し、これにフォトリソ工程を実
施してコンタクトホール467をエッチング形成する。
続く図17の工程では、トランジスタに接触する金属層
470をパターン形成し、そしてパッシベーション層4
75を形成する。そのパッシベーション層475は、シ
リコンナイトライドやPSGとする。
リシリコン層411が、ドープしていないゲートポリシ
リコン層411aとドープしてあるゲートポリシリコン
層411bとの2層積層構造になっている。そのアンド
ープポリシリコン層がゲート絶縁層と接している構造に
より、シリサイド層406を形成するためのシリサイド
工程などでのゲートポリシリコン層411の減厚及びゲ
ート絶縁層402の部分増厚を抑制することが可能とな
っている。
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体基板に絶縁層を形成する工程と、
該絶縁層上に、シラン流を使用して第1のポリシリコン
層を形成する工程と、該第1のポリシリコン層上に、ド
ープ剤を入れたホスフィン流をシラン流に混合して使用
することで第2のポリシリコン層を形成する工程と、該
第2のポリシリコン層上にシリサイド層を形成する工程
と、これら第1のポリシリコン層、第2のポリシリコン
層及びシリサイド層をパターニングし、これによる露出
部分の基板に第1のイオン注入を実施して第1のドープ
領域を形成する工程と、この後の基板上にスペーサ層を
形成して異方性エッチングし、前記パターニング後の第
1のポリシリコン層、第2のポリシリコン層及びシリサ
イド層の側壁に側壁スペーサを形成する工程と、該側壁
スペーサ形成後に露出している部分の基板に第2のイオ
ン注入を実施して第2のドープ領域を形成する工程と、
を含むことを特徴とするトランジスタの製造方法。 - 【請求項2】 第2のポリシリコン層を形成する工程に
おいて、シリコン流に対するホスフィン流の流量比が1
5パーセント以上である請求項1記載の製造方法。 - 【請求項3】 第1のポリシリコン層を形成する工程及
び第2のポリシリコン層を形成する工程をin-situ工程
で実施する請求項1又は請求項2記載の製造方法。 - 【請求項4】 第1のポリシリコン層と第2のポリシリ
コン層の合計厚さを800〜2000オングストローム
とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。 - 【請求項5】 第2のポリシリコン層の厚さを400〜
1000オングストロームとする請求項4記載の製造方
法。 - 【請求項6】 イオン注入にAsソースを使用し、NM
OSトランジスタを製造する請求項1〜5のいずれか1
項に記載の製造方法。 - 【請求項7】 イオン注入にBF2ソースを使用し、P
MOSトランジスタを製造する請求項1〜5のいずれか
1項に記載の製造方法。 - 【請求項8】 第2のドープ領域を形成する工程の後、
基板上に絶縁膜を形成して前記第2のドープ領域を露出
させるコンタクトホールを形成する工程と、該コンタク
トホールを介して前記第2のドープ領域に接触する金属
層を形成する工程と、を含む請求項1〜7のいずれか1
項に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11019643A JP2000223698A (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11019643A JP2000223698A (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000223698A true JP2000223698A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12004925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11019643A Pending JP2000223698A (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000223698A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011204997A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
JP2013110436A (ja) * | 2013-02-07 | 2013-06-06 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
-
1999
- 1999-01-28 JP JP11019643A patent/JP2000223698A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011204997A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
JP2013110436A (ja) * | 2013-02-07 | 2013-06-06 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
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