JP2000349260A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2000349260A
JP2000349260A JP11162504A JP16250499A JP2000349260A JP 2000349260 A JP2000349260 A JP 2000349260A JP 11162504 A JP11162504 A JP 11162504A JP 16250499 A JP16250499 A JP 16250499A JP 2000349260 A JP2000349260 A JP 2000349260A
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JP
Japan
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forming
conductivity type
gate electrode
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film
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JP11162504A
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Kazuo Henmi
和夫 逸見
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メモリセルトランジスタの短チャネル効果を
抑制する。 【解決手段】 P型半導体基板1上にゲート酸化膜6を
介して形成されたゲート電極7と、このゲート電極7に
隣接するように前記基板表層に形成されたN型のソース
・ドレイン領域10,23と、このドレイン領域23上
にコンタクトするビット線20と、ソース領域10上に
コンタクトするセルキャパシタ28とを有する半導体装
置の製造方法において、前記ドレイン領域23は前記ゲ
ート電極7をマスクにしたN型不純物のイオン注入によ
り形成し、前記ソース領域10はソース形成領域上に形
成した導電膜24に含まれたN型不純物の外方拡散によ
り形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、更に言えばDRAMのメモリセルトランジ
スタの微細化技術に関する。
【0002】
【従来の技術】図11(a)は従来の半導体装置の基本
構成を説明するための断面図である。
【0003】51は一導電型、例えばP型の半導体基板
で、前記基板上にゲート酸化膜52を介して形成された
ゲート電極53と、このゲート電極53に隣接するよう
に前記基板表層に形成されたN型のソース・ドレイン領
域54,55と、ドレイン領域55上にコンタクトする
ビット線56と、ソース領域54上にコンタクトするセ
ルキャパシタ57とからダイナミックランダムアクセス
メモリ(以下、DRAMという。)のメモリセルトラン
ジスタが構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記構成において、D
RAMのメモリセルトランジスタのソース・ドレイン領
域の形成は、不図示の周辺用Nチャネル型MOSトラン
ジスタのLDD構造の拡散領域(低濃度(N−)のソー
ス・ドレイン領域)形成用のイオン注入工程と同一工程
により作り込んでいた。
【0005】このような従来方法では、メモリセルトラ
ンジスタのソース・ドレイン形成用のN型不純物の横方
向(チャネル方向)拡散が比較的大きいため、短チャネ
ル効果に対するマージンをとる必要性からメモリセルト
ランジスタのゲート長(GL)を短くしにくいという短
所があり、微細化の妨げとなっていた。
【0006】従って、本発明ではメモリセルトランジス
タの短チャネル効果を抑制する半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の半導体
装置の製造方法は、図3に示すようにP型半導体基板1
上にゲート酸化膜6を介してゲート電極7を形成した後
に、図4に示すようにソース形成領域上を被覆するレジ
スト膜PRを形成して、N型不純物をイオン注入して前
記ゲート電極7の一端部に隣接するように前記基板表層
にN型のドレイン領域23を形成する。次に、図7に示
すように前記ゲート電極7を含む基板全面に第1の層間
絶縁膜16を形成した後に、この第1の層間絶縁膜16
を介して前記ドレイン領域23上にコンタクトするビッ
ト線20を形成する。続いて、図8に示すように第2の
層間絶縁膜21を形成した後に、この第2及び第1の層
間絶縁膜21,16を介してソース形成領域上にコンタ
クトするコンタクト孔22を形成し、このコンタクト孔
22内を含む基板全面にN型不純物を含んだ導電膜24
を形成し熱処理を施すことでこの導電膜24からN型不
純物を外方拡散させてN型のソース領域10を形成す
る。そして、前記ソース領域10上にセルキャパシタ2
8を形成する工程とを有することを特徴とするものであ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
方法に係る一実施形態について図面を参照しながら説明
する。
【0009】図10において、1は一導電型、例えばP
型の半導体基板で、前記基板1に形成したP型ウエル5
上にゲート酸化膜6を介して形成されたゲート電極7
と、このゲート電極7に隣接するように前記基板表層に
形成されたN型のソース・ドレイン領域10,23と、
ドレイン領域23上にコンタクトするビット線20と、
ソース領域10上にコンタクトするセルキャパシタ28
とで、ダイナミックランダムアクセスメモリ(以下、D
RAMという。)のメモリセルトランジスタが構成され
ている。
【0010】ここで、本発明の特徴は、前記メモリセル
トランジスタにおいて、前記ドレイン領域23は前記ゲ
ート電極7をマスクにした逆導電型、例えばN型不純物
のイオン注入により形成し、前記ソース領域10はソー
ス形成領域上に形成したN型不純物を含んだ導電膜(詳
しくは後述するが、いわゆるドープドポリシリコン膜)
24からの逆導電型不純物の外方拡散により形成してい
ることである。
【0011】以下、上記半導体装置の製造方法について
図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明で用いる
図面は、DRAMのメモリセルトランジスタと周辺用の
Nチャネル型MOSトランジスタの形成工程について図
示したものであり、例えば、周辺用のPチャネル型MO
Sトランジスタの形成工程については便宜的に省略して
いる。
【0012】先ず、図1において、前記基板1上に周知
のLOCOS(Local Oxidation OfSilicon)法により
素子分離膜2を形成し、この素子分離膜2以外の活性領
域の基板1上にダミー酸化膜3を形成した後に、一導電
型、例えばP型不純物を基板表層にイオン注入すること
で、イオン注入層4A,4Bを形成する(図2参照)。
尚、本工程では、P型ウエル(PW)形成用におよそ
1.5×1013/cm2の注入量のボロンイオンをおよ
そ180KeVの加速電圧で注入(イオン注入層4Aに
対応)し、またNチャネル型MOSトランジスタのしき
い値調整用及びパンチスルー耐性向上用におよそ1.4
×1012/cm2の注入量のボロンイオンをおよそ40
KeVの加速電圧で注入(イオン注入層4Bに対応)し
ている。
【0013】そして、熱拡散処理を施すことで、図3に
示すようにP型ウエル5を形成する。また、前記素子分
離膜2以外の活性領域の基板1上にゲート酸化膜6を形
成した後に、全面に導電膜を形成し、パターニングする
ことでメモリセルトランジスタ用にゲート電極7と、素
子分離膜2上に配線8と、そしてNチャネル型MOSト
ランジスタ用にゲート電極9をそれぞれ形成する。尚、
本実施形態では前記導電膜として、例えば、導電化され
たポリシリコン膜とタングステンシリサイド(WSi
x)膜から成る積層膜を用いているが、ポリシリコン膜
から成る単層膜であっても良い。
【0014】続いて、図4において、メモリセルトラン
ジスタのソース形成領域上を被覆するレジスト膜PRを
形成した後に、レジスト膜PRをマスクにして逆導電
型、例えばN型不純物をイオン注入して、前記ゲート電
極7の一端部に隣接するようにその基板表層にドレイン
領域23を形成すると共に、前記ゲート電極9に隣接す
るようにその基板表層に低濃度のソース・ドレイン領域
11,12を形成する。本工程では、例えばおよそ4×
1013/cm2の注入量のリンイオンをおよそ20Ke
Vの加速電圧でイオン注入している。
【0015】更に、図11において、前記レジスト膜P
Rを除去した後に、全面にCVD酸化膜を形成し、異方
性エッチングすることで前記ゲート電極7,配線8,そ
して6をゲート電極9の側壁部を被覆する側壁絶縁膜1
3を形成する。
【0016】次に、図6において、メモリセルトランジ
スタ形成領域上を被覆するレジスト膜PRを形成した後
に、レジスト膜PRをマスクにしてN型不純物をイオン
注入して、前記ゲート電極9の両側壁部に形成した側壁
絶縁膜13に隣接するようにその基板表層に高濃度のソ
ース・ドレイン領域14,15を形成する。本工程で
は、例えばおよそ5×1015/cm2の注入量のヒ素イ
オンをおよそ30KeVの加速電圧でイオン注入してい
る。これにより、Nチャネル型MOSトランジスタのL
DD(Lightly Doped Drain)構造のソース・ドレイン
領域が形成される。
【0017】更に、図7において、前記レジスト膜PR
を除去した後に、全面に第1の層間絶縁膜16を形成
し、この層間絶縁膜16に前記メモリセルトランジスタ
のドレイン領域23上にコンタクトするコンタクト孔1
7を形成した後に、このコンタクト孔17を含む全面に
導電膜19を形成する。尚、本実施形態では前記層間絶
縁膜16としてCVD酸化膜とBPSG膜から成る積層
膜を用い、また前記導電膜19として、導電化されたポ
リシリコン膜とタングステンシリサイド(WSix)膜
から成る積層膜を用いている。尚、ポリシリコン膜から
成る単層膜であっても良い。
【0018】続いて、図8において、前記導電膜19を
パターニングしてメモリセルトランジスタのドレイン領
域23にコンタクトするビット線20を形成する。そし
て、全面にCVD酸化膜とBPSG膜等から成る第2の
層間絶縁膜21を形成し、この第2及び第1の層間絶縁
膜21,16に前記メモリセルトランジスタのソース形
成領域上にコンタクトするコンタクト孔22を形成す
る。
【0019】そして、このコンタクト孔22を含む基板
全面に導電膜(例えば、PoCl3を熱拡散源としたリ
ンイオンを含んだ、いわゆるドープドポリシリコン膜)
を形成し熱処理を施すことで、この導電膜24から基板
表層にリンイオンを外方拡散させてN型のソース領域1
0を形成する。
【0020】このようにして形成されるソース領域10
は、イオン注入により形成される従来のソース領域に比
してリンイオンのゲート電極7下への拡散量を少なくで
き、短チャネル効果に対してゲート長(GL)マージン
を確保することができる。
【0021】更に言えば、図11(b)に示すようにゲ
ート電極7の側壁部に側壁絶縁膜13を形成し、ストレ
ージノード形成用のコンタクト孔22を形成した後にイ
オン注入する方法でも、従来の側壁絶縁膜を形成する前
にイオン注入する方法よりもリンイオンのゲート電極7
下への拡散量を少なくすることはできるが、本発明方法
に比べるとその効果は小さい。
【0022】続いて、図9において、前記導電膜24を
パターニングしてストレージノード(ST)25を形成
する。また、このストレージノード25上に容量絶縁膜
26(例えば、シリコン窒化膜)を形成し、その上に導
電膜(例えば、導電化されたポリシリコン膜)から成る
セルプレート(SP)27が形成されて、セルキャパシ
タ28が構成される。
【0023】以下、図10に示すように全面にCVD酸
化膜とBPSG膜等から成る第3の層間絶縁膜29を形
成し、この第3の層間絶縁膜29に前記Nチャネル型M
OSトランジスタのソース・ドレイン領域14,15上
にコンタクトするコンタクト孔30を形成した後に、こ
のコンタクト孔30内に不図示のバリアメタル膜(例え
ば、チタン膜とチタンナイトライド(TiN)膜との積
層膜)を介してタングステンプラグ(W)31を埋設
し、Al,Al−Si,Al−Si−Cu,等から成る
金属配線(M)32を形成し、以下図示した説明は省略
するが、ジャケット膜を形成して半導体装置が完成す
る。
【0024】尚、本実施形態の説明では、COB(キャ
パシタ・オーバー・ビットライン)構造のDRAMに適
用して一例を紹介しているが、これに限らずCUB(キ
ャパシタ・アンダー・ビットライン)構造のDRAMに
適用しても良く、この場合にはストレージノード用のコ
ンタクト孔を形成した後にドレイン形成用のイオン注入
を行い、セルキャパシタを形成し、その後ドレイン領域
にコンタクトするビット線を形成するものである。
【0025】
【発明の効果】本発明により形成されるソース領域は、
イオン注入により形成される従来のソース領域に比して
不純物イオンのゲート電極下への拡散量を少なくでき、
短チャネル効果に対してゲート長(GL)マージンを確
保することができ、微細化を図る上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図である。
【図2】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図である。
【図3】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図である。
【図4】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図である。
【図5】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図である。
【図6】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図である。
【図7】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図である。
【図8】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図である。
【図9】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図である。
【図10】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法
を示す断面図である。
【図11】従来の半導体装置を示す断面図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板上にゲート酸化膜
    を介して形成されたゲート電極と、このゲート電極に隣
    接するように前記基板表層に形成された逆導電型の拡散
    領域と、一方の拡散領域上にコンタクトするビット線
    と、他方の拡散領域上にコンタクトするセルキャパシタ
    とを有する半導体装置の製造方法において、 前記ドレイン領域は前記ゲート電極をマスクにした逆導
    電型不純物のイオン注入により形成し、前記ソース領域
    はソース形成領域上に形成した導電膜に含まれた逆導電
    型不純物の外方拡散により形成することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 一導電型の半導体基板上にゲート酸化膜
    を介してゲート電極を形成する工程と、 前記基板上にソース形成領域上を被覆するレジスト膜を
    形成した後に逆導電型不純物をイオン注入して前記ゲー
    ト電極の一端部に隣接するように前記基板表層に逆導電
    型のドレイン領域を形成する工程と、 前記ゲート電極を含む基板全面に第1の層間絶縁膜を形
    成した後にこの第1の層間絶縁膜に形成したコンタクト
    孔を介して前記ドレイン領域上にコンタクトするビット
    線を形成する工程と、 全面に第2の層間絶縁膜を形成した後にこの第2及び第
    1の層間絶縁膜に前記ソース形成領域上にコンタクトす
    るコンタクト孔を形成する工程と、 前記コンタクト孔内を含む基板全面に導電膜を形成し熱
    処理を施すことでこの導電膜に含まれた逆導電型不純物
    を外方拡散させて逆導電型のソース領域を形成する工程
    と、 前記ソース領域上にセルキャパシタを形成する工程とを
    有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 一導電型の半導体基板上にメモリセルト
    ランジスタと周辺用の逆導電型MOSトランジスタとを
    有する半導体装置の製造方法において、 前記基板上にゲート酸化膜を介して前記メモリセルトラ
    ンジスタ用の第1ゲート電極と前記逆導電型MOSトラ
    ンジスタ用の第2ゲート電極とを形成する工程と、 前記基板上に前記メモリセルトランジスタ用のソース形
    成領域上を被覆するレジスト膜を形成した後に逆導電型
    不純物をイオン注入して前記メモリセルトランジスタ用
    の第1ゲート電極の一端部に隣接するように逆導電型の
    ドレイン領域を形成すると共に前記逆導電型MOSトラ
    ンジスタ用の第2ゲート電極の両端部に隣接するように
    逆導電型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、 前記第1及び第2ゲート電極を含む基板全面に第1の層
    間絶縁膜を形成した後にこの層間絶縁膜に形成したコン
    タクト孔を介して前記メモリセルトランジスタ用のドレ
    イン領域上にコンタクトするビット線を形成する工程
    と、 全面に第2の層間絶縁膜を形成した後にこの第2及び第
    1の層間絶縁膜に前記メモリセルトランジスタ用のソー
    ス形成領域上にコンタクトするコンタクト孔を形成する
    工程と、 前記コンタクト孔内を含む基板全面に導電膜を形成し熱
    処理を施すことでこの導電膜に含まれた逆導電型不純物
    を外方拡散させて前記第1ゲート電極の他端部に隣接す
    るように逆導電型のソース領域を形成する工程と、 前記ソース領域上にセルキャパシタを形成する工程とを
    有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014094373A (ja) * 2012-11-07 2014-05-22 Thermo Electron Led Gmbh モジュール式の据置型遠心分離機

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