JP2001217416A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

Info

Publication number
JP2001217416A
JP2001217416A JP2000025229A JP2000025229A JP2001217416A JP 2001217416 A JP2001217416 A JP 2001217416A JP 2000025229 A JP2000025229 A JP 2000025229A JP 2000025229 A JP2000025229 A JP 2000025229A JP 2001217416 A JP2001217416 A JP 2001217416A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
semiconductor substrate
forming
conductivity type
misfet
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
JP2000025229A
Other languages
English (en)
Inventor
Morio Nakamura
守男 中村
Masabumi Miyamoto
正文 宮本
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2000025229A priority Critical patent/JP2001217416A/ja
Publication of JP2001217416A publication Critical patent/JP2001217416A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66492Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a pocket or a lightly doped drain selectively formed at the side of the gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26586Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation characterised by the angle between the ion beam and the crystal planes or the main crystal surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66545Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using a dummy, i.e. replacement gate in a process wherein at least a part of the final gate is self aligned to the dummy gate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短チャネル効果の抑制とpn接合容量の低減
とを両立させることによって、MISFETの微細化、
高速化を推進する。 【解決手段】 MISFETのソース、ドレイン(n+
型半導体領域)を形成した後に、短チャネル効果を抑制
するためのp型半導体領域10を形成し、プロセスの熱
履歴による不純物の拡散を抑えることによって、必要最
小限の領域にp型半導体領域10を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置の製造技術に関し、特に、MISFET(MetalInsula
tor Semiconductor Field Effect Transistor)によって
構成される回路の高集積化および高速化に適用して有効
な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】MISFETの微細化に伴ってゲート長
が短くなると、短チャネル効果を抑制する対策として基
板の不純物濃度を高くすることが要求される。他方、基
板の不純物濃度を高くした場合は、ソース、ドレインと
基板(ウエル)との間のpn接合容量が増加するため
に、MISFETの高速動作が妨げられる。
【0003】そこで従来は、ソース、ドレインの端部に
ポケット(pocket)と呼ばれる拡散層(“Halo Doping Eff
ects in Submicron DI-LDD Device Design”IEDM Inter
national Electron Device Meetings, pp.230-233(198
5))を形成したり、ゲート電極の下部の基板にパンチス
ルーストッパ層を形成したり、あるいはソース、ドレイ
ンの下部の基板にカウンタードープ層と呼ばれる拡散層
を形成したりすることによって、短チャネル効果の抑制
とpn接合容量の低減とを両立させることが行われてい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、MISFET
の微細化がさらに進むと、従来方法ではプロセスの熱履
歴による不純物の拡散量が素子のサイズに比べて相対的
に大きくなり、必要最小限の領域に高不純物濃度の拡散
層を形成することが難しくなるために、短チャネル効果
の抑制とpn接合容量の低減とを両立させることが困難
になってくる。
【0005】本発明の目的は、短チャネル効果の抑制と
pn接合容量の低減とを両立させることによって、MI
SFETの微細化、高速化を推進することのできる技術
を提供することにある。
【0006】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0008】本発明の半導体集積回路装置の製造方法
は、以下の工程を含む。 (a)第1導電型の半導体基板の主面上に形成した薄膜
をパターニングすることによって、ゲート電極形成領域
の前記半導体基板上にダミーのゲート電極を形成する工
程、(b)前記半導体基板に第2導電型の不純物をイオ
ン注入することによって、前記ダミーのゲート電極の両
側の前記半導体基板に低不純物濃度の第2導電型半導体
領域を形成する工程、(c)前記ダミーのゲート電極の
側壁にサイドウォールスペーサを形成した後、前記半導
体基板に第2導電型の不純物をイオン注入することによ
って、前記ダミーのゲート電極の両側の前記半導体基板
に、MISFETのソース、ドレインを構成する高不純
物濃度の第2導電型半導体領域を形成する工程、(d)
前記半導体基板上に形成した第1絶縁膜を平坦化するこ
とによって、前記第1絶縁膜の表面の高さを前記ダミー
のゲート電極の高さに合わせた後、前記ダミーのゲート
電極を除去することによって、前記ゲート電極形成領域
の前記半導体基板を露出させる工程、(e)前記ゲート
電極形成領域の前記半導体基板に斜めイオン注入法を用
いて第1導電型の不純物をイオン注入することによっ
て、前記第2導電型半導体領域の端部近傍の前記半導体
基板に第1導電型半導体領域を形成する工程、(f)前
記ゲート電極形成領域の前記半導体基板の表面にゲート
絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜の上部にゲート電極
を形成することによってMISFETを形成する工程。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0010】本実施形態は、ダマシン(Damascene)法を
使ってゲート電極を形成するMISFETに適用したも
のであり、その製造方法を工程順に説明すると、まず図
1に示すように、半導体基板(以下、単に基板という)
1に形成した溝に酸化シリコン膜3を埋め込んで素子分
離溝4を形成し、続いて基板にp型不純物(ホウ素)を
イオン注入してp型ウエル2を形成した後、基板1上に
CVD法で多結晶シリコン膜5Aを堆積する。なお、以
下の説明ではnチャネル型MISFETの製造方法を説
明するが、pチャネル型MISFETも同様の方法で形
成することができる。
【0011】次に、図2に示すように、フォトレジスト
膜(図示せず)をマスクにしたドライエッチングで多結
晶シリコン膜5Aをパターニングしてダミーゲート電極
5を形成した後、p型ウエル2にn型不純物(例えばヒ
素)をイオン注入して低不純物濃度のn-型半導体領域
6を形成する。なお、ダミーゲート電極5を構成する材
料は多結晶シリコンでなくともよく、例えば窒化シリコ
ンなどで構成することもできる。
【0012】次に、図3に示すように、基板1上にCV
D法で堆積した酸化シリコン膜(または窒化シリコン
膜)を異方的にエッチングしてダミーゲート電極5の側
壁にサイドウォールスペーサ7を形成した後、p型ウエ
ル2にn型不純物(例えばヒ素)をイオン注入して高不
純物濃度のn+型半導体領域(ソース、ドレイン)8を
形成する。
【0013】次に、図4に示すように、基板1上にCV
D法で堆積した酸化シリコン膜9を化学機械研磨法で平
坦化することによって、その表面の高さをダミーゲート
電極5の高さに合わせる。
【0014】次に、図5に示すように、酸化シリコン膜
9をマスクにしたドライエッチングでダミーゲート電極
5を除去することによって、ダミーゲート電極5の下部
のp型ウエル2の表面を露出させる。
【0015】次に、図6に示すように、ダミーゲート電
極5の下部に露出したp型ウエル2に斜めイオン注入法
でp型不純物(ホウ素)を導入することによって、ソー
ス、ドレインの端部のp型ウエル2にポケットを構成す
るp型半導体領域10を形成する。上記p型不純物のド
ーズ量は、従来のポケットと同等(1×1012〜10 14
/cm2)とする。またこのとき、図7に示すように、
必要に応じて基板1に垂直な方向からp型不純物(ホウ
素)を導入し、後に形成されるゲート電極の下部のp型
ウエル2にパンチスルーストッパ層11を形成すること
によって、短チャネル効果をさらに抑制するようにして
もよい。
【0016】次に、図8に示すように、基板1上にCV
D法で酸化タンタル膜を堆積することによってゲート絶
縁膜12を形成する。ゲート絶縁膜12は、酸化チタン
膜、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウムなどの高誘電体
材料で構成してもよい。
【0017】次に、図9に示すように、酸化シリコン膜
9の上部のゲート絶縁膜12を化学機械研磨法で除去
し、p型ウエル2の表面およびサイドウォールスペーサ
7の側壁に残した後、基板1上にスパッタリング法また
はCVD法でW膜を形成し、続いて酸化シリコン膜9の
上部のW膜を化学機械研磨法で除去することによってゲ
ート電極13を形成する。ゲート電極13は、Mo、C
u、Alなどで構成してもよい。ここまでの工程でp型
ウエル7にnチャネル型MISFETが形成される。
【0018】このように、本実施形態の製造方法によれ
ば、MISFETのソース、ドレイン(n+型半導体領
域)を形成した後に、短チャネル効果を抑制するための
p型半導体領域10を形成するので、プロセスの熱履歴
による不純物の拡散が抑えられ、必要最小限の領域にp
型半導体領域10を形成することができるために、短チ
ャネル効果の抑制とpn接合容量の低減とを両立させる
ことが可能となる。
【0019】短チャネル効果を抑制するために形成する
上記p型半導体領域10は、図10に示すように、ソー
ス、ドレイン(n+型半導体領域)の一方の端部のみに
形成してもよい。これにより、例えばアナログ用MIS
FETの特性を向上させることができる。また、例えば
DRAM(Dynamic Random Access Memory)に適用した場
合には、ビット線が接続される側のみにp型半導体領域
10を形成し、容量素子(キャパシタ)が接続されるに
はp型半導体領域10を形成しないことにより、接合リ
ーク電流の低減によるリフレッシュ特性の向上と短チャ
ネル効果の抑制とを両立させることが可能となる。
【0020】ソース、ドレイン(n+型半導体領域)の
一方の端部のみにp型半導体領域10を形成するには、
図示のように、斜めイオン注入による不純物の導入を一
方向からのみ行えばよい。あるいは、ゲート電極の片側
にのみフォトレジスト膜を形成し、フォトレジスト膜の
シャドー効果を利用してイオン注入を行ってもよい。
【0021】また、図11に示すように、酸化シリコン
層14を基板1の内部に形成したSOI(Silicon On In
sulator)基板上にMISFETを形成する場合は、ソー
ス、ドレイン(n+型半導体領域)の寄生容量は非常に
小さいが、低不純物濃度のn-型半導体領域6のpn接
合容量が問題となる。このような場合も、本発明を適用
することにより、短チャネル効果の抑制とpn接合容量
の低減とを両立させることが可能となる。
【0022】また、図12に示すように、p型半導体領
域10を形成するためのイオン注入をエネルギーを変え
て複数回行うことにより、不純物濃度プロファイルの緩
やかなp型半導体領域10を形成することができるの
で、少ない不純物ドーズ量でp型半導体領域10を形成
することが可能となる。
【0023】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0024】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【0025】本発明によれば、短チャネル効果の抑制と
pn接合容量の低減とを両立させることが可能となるの
で、MISFETの微細化、高速化を推進することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるMISFETの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態であるMISFETの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態であるMISFETの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態であるMISFETの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図5】本発明の一実施の形態であるMISFETの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図6】本発明の一実施の形態であるMISFETの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図7】本発明の一実施の形態であるMISFETの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図8】本発明の一実施の形態であるMISFETの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図9】本発明の一実施の形態であるMISFETの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図10】本発明の他の実施の形態であるMISFET
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図11】本発明の他の実施の形態であるMISFET
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図12】本発明の他の実施の形態であるMISFET
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 p型ウエル 3 酸化シリコン膜 4 素子分離溝 5A 多結晶シリコン膜 5 ダミーゲート電極 6 n-型半導体領域 7 サイドウォールスペーサ 8 n+型半導体領域(ソース、ドレイン) 9 酸化シリコン膜 10 p型半導体領域 11 パンチスルーストッパ層 12 ゲート絶縁膜 13 ゲート電極 14 酸化シリコン層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/786 H01L 29/78 617J 618F Fターム(参考) 5F040 DA00 DA01 DA12 DA18 EB12 EC04 EC08 EC10 ED03 EF02 EK05 EM01 EM02 EM03 FA01 FA02 FB02 FB05 FC00 FC13 FC28 5F048 AA07 AA08 AC01 BA02 BA07 BA09 BB04 BB09 BB11 BC06 BD04 BG14 5F110 AA02 AA04 AA06 AA30 CC02 DD05 DD13 EE02 EE03 EE04 EE41 EE44 EE45 FF01 FF29 GG02 GG12 GG35 GG52 GG60 HJ01 HJ13 HM15 NN62 QQ10 QQ19

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の工程を含む半導体集積回路装置の
    製造方法; (a)第1導電型の半導体基板の主面上に形成した薄膜
    をパターニングすることによって、ゲート電極形成領域
    の前記半導体基板上にダミーのゲート電極を形成する工
    程、(b)前記半導体基板に第2導電型の不純物をイオ
    ン注入することによって、前記ダミーのゲート電極の両
    側の前記半導体基板に低不純物濃度の第2導電型半導体
    領域を形成する工程、(c)前記ダミーのゲート電極の
    側壁にサイドウォールスペーサを形成した後、前記半導
    体基板に第2導電型の不純物をイオン注入することによ
    って、前記ダミーのゲート電極の両側の前記半導体基板
    に、MISFETのソース、ドレインを構成する高不純
    物濃度の第2導電型半導体領域を形成する工程、(d)
    前記半導体基板上に形成した第1絶縁膜を平坦化するこ
    とによって、前記第1絶縁膜の表面の高さを前記ダミー
    のゲート電極の高さに合わせた後、前記ダミーのゲート
    電極を除去することによって、前記ゲート電極形成領域
    の前記半導体基板を露出させる工程、(e)前記ゲート
    電極形成領域の前記半導体基板に斜めイオン注入法を用
    いて第1導電型の不純物をイオン注入することによっ
    て、前記第2導電型半導体領域の端部近傍の前記半導体
    基板に第1導電型半導体領域を形成する工程、(f)前
    記ゲート電極形成領域の前記半導体基板の表面にゲート
    絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜の上部にゲート電極
    を形成することによってMISFETを形成する工程。
JP2000025229A 2000-02-02 2000-02-02 半導体集積回路装置の製造方法 Pending JP2001217416A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000025229A JP2001217416A (ja) 2000-02-02 2000-02-02 半導体集積回路装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000025229A JP2001217416A (ja) 2000-02-02 2000-02-02 半導体集積回路装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001217416A true JP2001217416A (ja) 2001-08-10

Family

ID=18551118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000025229A Pending JP2001217416A (ja) 2000-02-02 2000-02-02 半導体集積回路装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001217416A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080945A1 (en) * 2013-11-27 2015-06-04 Applied Materials, Inc. Method to reduce k value of dielectric layer for advanced finfet formation
US9379021B2 (en) 2013-10-03 2016-06-28 Applied Materials, Inc. Method to reduce K value of dielectric layer for advanced FinFET formation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9379021B2 (en) 2013-10-03 2016-06-28 Applied Materials, Inc. Method to reduce K value of dielectric layer for advanced FinFET formation
WO2015080945A1 (en) * 2013-11-27 2015-06-04 Applied Materials, Inc. Method to reduce k value of dielectric layer for advanced finfet formation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6777283B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
US6720630B2 (en) Structure and method for MOSFET with metallic gate electrode
US20070187774A1 (en) Manufacturing method for an integrated semiconductor structure and corresponding integrated semiconductor structure
US6649461B1 (en) Method of angle implant to improve transistor reverse narrow width effect
JP2002033490A (ja) Soi−mos電界効果トランジスタ製造方法
US7247919B1 (en) Method and device to reduce gate-induced drain leakage (GIDL) current in thin gate oxides MOSFETs
US20090096023A1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2945961B2 (ja) Mosfetの製造方法
JP2001217416A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JPH0738095A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH11330473A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP2001176984A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JPH10242460A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH113974A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH07135313A (ja) 電界効果トランジスタ及びその製造方法
KR100379534B1 (ko) 반도체 소자의 제조 방법
JP2000150878A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
KR940002781B1 (ko) 곡면 이중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법
JP2002270849A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
TW202414841A (zh) 電晶體結構
JP2002280446A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JPH11307766A (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR970000463B1 (ko) 트랜치를 이용한 mosfet 및 그 제조방법
JP2002094053A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2000294773A (ja) 半導体装置及びその製造方法