JP2002026139A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置及び半導体装置の製造方法Info
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Classifications
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
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- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
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- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】1つの集積回路に異なる動作特性や用途に応じ
て最適なMISFET構造を有する半導体装置及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板1と、シリコン基板1に互い
に離間して形成された拡散層8a,8c及び拡散層9
a,9cと、これら拡散層間のシリコン基板1上に選択
的に積層形成されたゲート絶縁膜4a及びゲート電極5
aと、このゲート電極5aの側面の少なくとも一部と、
ゲート絶縁膜4aと、拡散層8a,8cの少なくとも一
部を覆うように形成された後酸化膜6aからなるMOS
FETを複数有する半導体装置であって、後酸化膜6
a,6bは異なる膜厚を有する。
て最適なMISFET構造を有する半導体装置及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板1と、シリコン基板1に互い
に離間して形成された拡散層8a,8c及び拡散層9
a,9cと、これら拡散層間のシリコン基板1上に選択
的に積層形成されたゲート絶縁膜4a及びゲート電極5
aと、このゲート電極5aの側面の少なくとも一部と、
ゲート絶縁膜4aと、拡散層8a,8cの少なくとも一
部を覆うように形成された後酸化膜6aからなるMOS
FETを複数有する半導体装置であって、後酸化膜6
a,6bは異なる膜厚を有する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大規模集積回路
(LSI)に用いられる同一チップ内に2種類以上の膜
厚の後酸化膜を有するMISFETが形成された半導体
装置及びその製造方法に関する。
(LSI)に用いられる同一チップ内に2種類以上の膜
厚の後酸化膜を有するMISFETが形成された半導体
装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】SOC(System on a Chip)あるいはシ
ステムLSIにおいては、各種のMOSFETが1チッ
プの中に混在するようになる。入出力回路や混載DRA
M回路、混載アナログ回路には比較的高い電源電圧(例
えば3.3V,2.5V,1.8V)が必要とされる。
一方、論理(デジタル)回路や混載SRAM回路には、
MOSFET遅延を最小化するためにゲート長が短く、
ゲート絶縁膜膜厚が薄く、低い電源電圧(例えば1.5
V,1.2V,1.0V)で駆動するMOSFETが用
いられている。
ステムLSIにおいては、各種のMOSFETが1チッ
プの中に混在するようになる。入出力回路や混載DRA
M回路、混載アナログ回路には比較的高い電源電圧(例
えば3.3V,2.5V,1.8V)が必要とされる。
一方、論理(デジタル)回路や混載SRAM回路には、
MOSFET遅延を最小化するためにゲート長が短く、
ゲート絶縁膜膜厚が薄く、低い電源電圧(例えば1.5
V,1.2V,1.0V)で駆動するMOSFETが用
いられている。
【0003】また、同じ論理(デジタル)回路の中の同
一電源電圧で駆動するMOSFETでも、多段のCMO
Sを駆動するためにMOSFET部の負荷容量が低いこ
とが要求されるゲート負荷駆動用MOSFETと、多層
配線を駆動するために高いドレイン電流が要求される配
線負荷駆動用のMOSFETが混在する。
一電源電圧で駆動するMOSFETでも、多段のCMO
Sを駆動するためにMOSFET部の負荷容量が低いこ
とが要求されるゲート負荷駆動用MOSFETと、多層
配線を駆動するために高いドレイン電流が要求される配
線負荷駆動用のMOSFETが混在する。
【0004】高い電源電圧が必要とされる回路に関して
は、ゲート絶縁膜膜厚を2種類、あるいは3種類以上作
成して対策しているのが現状である。しかしながら、ゲ
ート絶縁膜を複数の膜厚とすることのみでは、以下のよ
うな問題が生じる。すなわち、高電圧系MOSFETに
最適な後酸化膜、ソース/ドレインエクステンションの
条件を高電圧系に用いた場合には、ドレイン耐圧やホッ
トキャリア耐性、GIDL(Gate Induced Drain Leaka
ge Current)やPNトンネリング電流に問題が生じやす
い。
は、ゲート絶縁膜膜厚を2種類、あるいは3種類以上作
成して対策しているのが現状である。しかしながら、ゲ
ート絶縁膜を複数の膜厚とすることのみでは、以下のよ
うな問題が生じる。すなわち、高電圧系MOSFETに
最適な後酸化膜、ソース/ドレインエクステンションの
条件を高電圧系に用いた場合には、ドレイン耐圧やホッ
トキャリア耐性、GIDL(Gate Induced Drain Leaka
ge Current)やPNトンネリング電流に問題が生じやす
い。
【0005】低い電源電圧で駆動する回路に関しても、
ドレイン設計を同一にしていまうと以下のような問題が
生じる。すなわち、ゲート負荷駆動用MOSFETにお
いては、ミラー容量や接合容量等の規制容量を最小にす
ることが望まれる一方で、配線負荷駆動用MOSFET
においては、エクステンションを深く形成してミラー容
量を増やしてでも、ドレイン電流を稼ぐことが望ましい
と思われる。従って、両者の間では、最適な後酸化膜、
ソース/ドレインエクステンションの条件は異なってく
ると考えられる。
ドレイン設計を同一にしていまうと以下のような問題が
生じる。すなわち、ゲート負荷駆動用MOSFETにお
いては、ミラー容量や接合容量等の規制容量を最小にす
ることが望まれる一方で、配線負荷駆動用MOSFET
においては、エクステンションを深く形成してミラー容
量を増やしてでも、ドレイン電流を稼ぐことが望ましい
と思われる。従って、両者の間では、最適な後酸化膜、
ソース/ドレインエクステンションの条件は異なってく
ると考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した如く、従来の
半導体装置では、単一の条件で一つの集積回路を形成す
ることは困難であった。
半導体装置では、単一の条件で一つの集積回路を形成す
ることは困難であった。
【0007】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、1つの集積回路に
異なる動作特性や用途に応じて最適なMISFET構造
を有する半導体装置及びその製造方法を提供することに
ある。
たもので、その目的とするところは、1つの集積回路に
異なる動作特性や用途に応じて最適なMISFET構造
を有する半導体装置及びその製造方法を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の第1の観点に
よれば、半導体基板と、この半導体基板に互いに離間し
て形成されたソース領域及びドレイン領域と、このソー
ス領域及びドレイン領域の間の半導体基板上に選択的に
積層形成されたゲート絶縁膜及びゲート電極と、このゲ
ート電極の側面の少なくとも一部と、ゲート絶縁膜と、
ソース領域又はドレイン領域の少なくとも一部を覆うよ
うに形成された絶縁膜からなるMISFETを複数有す
る半導体装置であって、MISFETの絶縁膜は少なく
とも2つ以上の膜厚を有することを特徴とする半導体装
置が提供される。
よれば、半導体基板と、この半導体基板に互いに離間し
て形成されたソース領域及びドレイン領域と、このソー
ス領域及びドレイン領域の間の半導体基板上に選択的に
積層形成されたゲート絶縁膜及びゲート電極と、このゲ
ート電極の側面の少なくとも一部と、ゲート絶縁膜と、
ソース領域又はドレイン領域の少なくとも一部を覆うよ
うに形成された絶縁膜からなるMISFETを複数有す
る半導体装置であって、MISFETの絶縁膜は少なく
とも2つ以上の膜厚を有することを特徴とする半導体装
置が提供される。
【0009】このような構成によれば、ゲート電極の側
面の少なくとも一部から前記ソース領域又は前記ドレイ
ン領域の少なくとも一部までを覆うように形成された絶
縁膜が異なる膜厚を有するMISFETを有するため、
電源電圧の相違や用途の相違に応じた最適なMISFE
T構造を有する半導体装置が提供される。具体的には、
例えば高電圧の用途を有する入出力回路、混載DRAM
回路、混載アナログ回路等は厚い膜厚の絶縁膜を有する
MISFETで、低電圧の用途を有する論理回路や混載
SRAM回路等は薄膜厚の絶縁膜を有するMISFET
で構成すれば、低電圧系のMISFETでは所望のドレ
イン電流を得ることができるとともに、高電圧系のMI
SFETではホットキャリア耐性に優れ、GIDLの問
題を抑制することができる。
面の少なくとも一部から前記ソース領域又は前記ドレイ
ン領域の少なくとも一部までを覆うように形成された絶
縁膜が異なる膜厚を有するMISFETを有するため、
電源電圧の相違や用途の相違に応じた最適なMISFE
T構造を有する半導体装置が提供される。具体的には、
例えば高電圧の用途を有する入出力回路、混載DRAM
回路、混載アナログ回路等は厚い膜厚の絶縁膜を有する
MISFETで、低電圧の用途を有する論理回路や混載
SRAM回路等は薄膜厚の絶縁膜を有するMISFET
で構成すれば、低電圧系のMISFETでは所望のドレ
イン電流を得ることができるとともに、高電圧系のMI
SFETではホットキャリア耐性に優れ、GIDLの問
題を抑制することができる。
【0010】好ましくは、絶縁膜は酸化、窒化又は酸化
窒化された絶縁膜である。これにより、ゲート絶縁膜の
側面部分が緻密な絶縁膜で覆われるため、電界集中を抑
制することができる。さらに好ましくは、CVD法によ
り形成され、絶縁膜の周囲を覆い、ゲート電極とソース
領域又はドレイン領域の短絡を防止するCVD絶縁膜を
さらに有し、絶縁膜は、酸化、窒化又は酸化窒化された
後、拡散により得られる膜である。
窒化された絶縁膜である。これにより、ゲート絶縁膜の
側面部分が緻密な絶縁膜で覆われるため、電界集中を抑
制することができる。さらに好ましくは、CVD法によ
り形成され、絶縁膜の周囲を覆い、ゲート電極とソース
領域又はドレイン領域の短絡を防止するCVD絶縁膜を
さらに有し、絶縁膜は、酸化、窒化又は酸化窒化された
後、拡散により得られる膜である。
【0011】好ましくは、エッチングは、希フッ酸ある
いはフッ化アンモニウムによるウェットエッチング、あ
るいは有機系ガスによるドライエッチングである。
いはフッ化アンモニウムによるウェットエッチング、あ
るいは有機系ガスによるドライエッチングである。
【0012】好ましくは、酸化、窒化及び酸化窒化レー
トを変えるイオンとは、アルゴンイオン、フッ素イオ
ン、あるいはヨウ素イオンであり、酸化レートを速くす
ることができる。また、チッソイオンを用いれば、酸化
レートを遅くすることができる。
トを変えるイオンとは、アルゴンイオン、フッ素イオ
ン、あるいはヨウ素イオンであり、酸化レートを速くす
ることができる。また、チッソイオンを用いれば、酸化
レートを遅くすることができる。
【0013】本発明の別の観点によれば、半導体基板上
にゲート絶縁膜及びゲート電極を選択的に複数形成する
工程と、前記ゲート絶縁膜の露出した側面を少なくとも
覆うように、前記ゲート電極の少なくとも一部及び前記
ゲート絶縁膜の側面から前記半導体基板表面の少なくと
も一部にかけて絶縁膜を複数形成する工程と、前記複数
形成された絶縁膜の少なくとも1つをエッチングにより
薄膜化する工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法が提供される。
にゲート絶縁膜及びゲート電極を選択的に複数形成する
工程と、前記ゲート絶縁膜の露出した側面を少なくとも
覆うように、前記ゲート電極の少なくとも一部及び前記
ゲート絶縁膜の側面から前記半導体基板表面の少なくと
も一部にかけて絶縁膜を複数形成する工程と、前記複数
形成された絶縁膜の少なくとも1つをエッチングにより
薄膜化する工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法が提供される。
【0014】さらに本発明の別の観点によれば、半導体
基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を選択的に複数形
成する工程と、前記ゲート絶縁膜の露出した側面を少な
くとも覆うように、前記ゲート電極の少なくとも一部及
び前記ゲート絶縁膜の側面から前記半導体基板表面の少
なくとも一部にかけて第1の絶縁膜を複数形成する工程
と、前記複数形成された第1の絶縁膜の少なくとも1つ
をエッチングにより除去する工程と、前記第1の絶縁膜
が除去された前記ゲート絶縁膜の露出した表面を少なく
とも覆うように、前記ゲート電極の少なくと一部及び前
記ゲート絶縁膜の側面から前記半導体基板表面の少なく
とも一部にかけて第2の絶縁膜を少なくとも1つ形成す
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
法が提供される。
基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を選択的に複数形
成する工程と、前記ゲート絶縁膜の露出した側面を少な
くとも覆うように、前記ゲート電極の少なくとも一部及
び前記ゲート絶縁膜の側面から前記半導体基板表面の少
なくとも一部にかけて第1の絶縁膜を複数形成する工程
と、前記複数形成された第1の絶縁膜の少なくとも1つ
をエッチングにより除去する工程と、前記第1の絶縁膜
が除去された前記ゲート絶縁膜の露出した表面を少なく
とも覆うように、前記ゲート電極の少なくと一部及び前
記ゲート絶縁膜の側面から前記半導体基板表面の少なく
とも一部にかけて第2の絶縁膜を少なくとも1つ形成す
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
法が提供される。
【0015】さらに本発明の別の観点によれば、半導体
基板表面から所定の深さまで複数の素子分離絶縁膜を形
成することにより、該複数の素子分離絶縁膜同士の間に
複数の素子形成領域を形成する工程と、前記複数の素子
形成領域にゲート絶縁膜及びゲート電極を選択的に複数
形成する工程と、前記素子形成領域の少なくとも1つの
表面に、酸化レート、窒化レート及び酸化窒化レートの
少なくとも一つを変えるイオンを注入する工程と、前記
ゲート絶縁膜の露出した側面を少なくとも覆うように、
前記ゲート電極の少なくとも一部及び前記ゲート絶縁膜
の側面から前記半導体基板表面の少なくとも一部にかけ
て膜厚の異なる酸化膜、窒化膜及び酸化窒化膜を複数形
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
造方法が提供される。
基板表面から所定の深さまで複数の素子分離絶縁膜を形
成することにより、該複数の素子分離絶縁膜同士の間に
複数の素子形成領域を形成する工程と、前記複数の素子
形成領域にゲート絶縁膜及びゲート電極を選択的に複数
形成する工程と、前記素子形成領域の少なくとも1つの
表面に、酸化レート、窒化レート及び酸化窒化レートの
少なくとも一つを変えるイオンを注入する工程と、前記
ゲート絶縁膜の露出した側面を少なくとも覆うように、
前記ゲート電極の少なくとも一部及び前記ゲート絶縁膜
の側面から前記半導体基板表面の少なくとも一部にかけ
て膜厚の異なる酸化膜、窒化膜及び酸化窒化膜を複数形
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
造方法が提供される。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。
の実施形態を説明する。
【0017】(第1実施形態)図1は本発明の第1実施
形態に係る半導体装置の全体構成を示す断面図である。
図1に示すように、1はp型のシリコン基板である。こ
のシリコン基板1上には、p型不純物が拡散して得られ
るウェル1aとn型不純物が拡散して得られるウェル1
bが素子形成領域に交互に形成されている。これら複数
のウェル1a,1b同士は互いにその領域が重なりあう
ように形成されており、その重なり部分であってシリコ
ン基板1表面から所定の深さまで素子分離絶縁膜2が形
成されている。
形態に係る半導体装置の全体構成を示す断面図である。
図1に示すように、1はp型のシリコン基板である。こ
のシリコン基板1上には、p型不純物が拡散して得られ
るウェル1aとn型不純物が拡散して得られるウェル1
bが素子形成領域に交互に形成されている。これら複数
のウェル1a,1b同士は互いにその領域が重なりあう
ように形成されており、その重なり部分であってシリコ
ン基板1表面から所定の深さまで素子分離絶縁膜2が形
成されている。
【0018】シリコン基板1上であって素子分離絶縁膜
2以外の領域には、2種類のMOSFET3a及び3b
が交互に形成されている。
2以外の領域には、2種類のMOSFET3a及び3b
が交互に形成されている。
【0019】隣り合う素子分離絶縁膜2の間に例えば膜
厚0.5nm〜5nmの例えばSiO2からなるゲート
絶縁膜4aを介して例えばpoly−Siからなるゲー
ト電極5aが選択的に形成されてMOSFET3aが構
成される。また、ゲート電極5aの側壁には例えばSi
O2等の後酸化膜6aを介して側壁絶縁膜7aが設けら
れている。後酸化膜6aはゲート電極5aの側壁のみな
らず、ゲート電極5aの側部からゲート電極5aの側部
のシリコン基板1表面までを覆うように例えば0.5n
m〜5nmの膜厚で薄く形成されている。
厚0.5nm〜5nmの例えばSiO2からなるゲート
絶縁膜4aを介して例えばpoly−Siからなるゲー
ト電極5aが選択的に形成されてMOSFET3aが構
成される。また、ゲート電極5aの側壁には例えばSi
O2等の後酸化膜6aを介して側壁絶縁膜7aが設けら
れている。後酸化膜6aはゲート電極5aの側壁のみな
らず、ゲート電極5aの側部からゲート電極5aの側部
のシリコン基板1表面までを覆うように例えば0.5n
m〜5nmの膜厚で薄く形成されている。
【0020】ゲート電極5a及び側壁絶縁膜7aが設け
られていないシリコン基板1表面から所定の深さまでの
領域にはゲート電極5直下の領域を挟んで高濃度拡散層
8a及び8cが形成されている。これら高濃度拡散層8
a及び8cは、側壁絶縁膜7aの直下領域近傍から素子
分離絶縁膜2まで延在している。また、これら高濃度拡
散層8a及び8cに挟まれた領域であって側壁絶縁膜7
aの直下のシリコン基板1表面から所定の深さまでには
低濃度拡散層9a及び9cが形成されている。低濃度拡
散層9a及び9cの領域の深さは高濃度拡散層8a及び
8cの深さよりも浅く形成されている。
られていないシリコン基板1表面から所定の深さまでの
領域にはゲート電極5直下の領域を挟んで高濃度拡散層
8a及び8cが形成されている。これら高濃度拡散層8
a及び8cは、側壁絶縁膜7aの直下領域近傍から素子
分離絶縁膜2まで延在している。また、これら高濃度拡
散層8a及び8cに挟まれた領域であって側壁絶縁膜7
aの直下のシリコン基板1表面から所定の深さまでには
低濃度拡散層9a及び9cが形成されている。低濃度拡
散層9a及び9cの領域の深さは高濃度拡散層8a及び
8cの深さよりも浅く形成されている。
【0021】ゲート電極5a及び側壁絶縁膜7aが形成
されていないシリコン基板1表面にはシリサイド膜10
aが拡散層8a,8cに接して形成されている。このシ
リサイド膜10aは側壁絶縁膜7aのエッジから素子分
離絶縁膜2まで延在している。
されていないシリコン基板1表面にはシリサイド膜10
aが拡散層8a,8cに接して形成されている。このシ
リサイド膜10aは側壁絶縁膜7aのエッジから素子分
離絶縁膜2まで延在している。
【0022】ゲート電極5aの上面には、膜厚10nm
〜60nmのシリサイド膜11aが形成されている。
〜60nmのシリサイド膜11aが形成されている。
【0023】MOSFET3bは、MOSFET3aと
基本的な構造は同じである。異なるのは、ゲート絶縁膜
4bの膜厚、後酸化膜6bの膜厚のみである。ゲート絶
縁膜4bの膜厚は例えば3nm〜10nmとなってお
り、ゲート絶縁膜4aの膜厚に比較して厚く形成されて
いる。また、後酸化膜6bの膜厚は例えば3nm〜15
nmとなっており、後酸化膜6aの膜厚に比較して厚く
形成されている。
基本的な構造は同じである。異なるのは、ゲート絶縁膜
4bの膜厚、後酸化膜6bの膜厚のみである。ゲート絶
縁膜4bの膜厚は例えば3nm〜10nmとなってお
り、ゲート絶縁膜4aの膜厚に比較して厚く形成されて
いる。また、後酸化膜6bの膜厚は例えば3nm〜15
nmとなっており、後酸化膜6aの膜厚に比較して厚く
形成されている。
【0024】次に、図2(a)〜図4(f)の工程断面
図を用いて上記半導体装置の製造方法を説明する。
図を用いて上記半導体装置の製造方法を説明する。
【0025】図2(a)に示すように、まずシリコン基
板1の表面から所定の深さまで溝を複数形成し、この溝
に絶縁膜を埋め込み形成することにより素子分離絶縁膜
2を複数形成する。これにより、素子形成領域21a及
び21bが定義される。そして、素子形成領域21aに
は例えばボロン等のイオン注入等によりp型不純物を拡
散させ、p型ウェル1aを形成する。一方、素子形成領
域21bには素子形成領域21aと同じ手法によりリン
等のイオン注入によりn型不純物を拡散させてn型ウェ
ル1bを形成する。
板1の表面から所定の深さまで溝を複数形成し、この溝
に絶縁膜を埋め込み形成することにより素子分離絶縁膜
2を複数形成する。これにより、素子形成領域21a及
び21bが定義される。そして、素子形成領域21aに
は例えばボロン等のイオン注入等によりp型不純物を拡
散させ、p型ウェル1aを形成する。一方、素子形成領
域21bには素子形成領域21aと同じ手法によりリン
等のイオン注入によりn型不純物を拡散させてn型ウェ
ル1bを形成する。
【0026】次に、シリコン基板1表面であって素子形
成領域21a及び21b内に、ゲート絶縁膜4a,4b
及びゲート電極5a,5bを積層して選択的に形成す
る。なお、ゲート絶縁膜4a及び4bは別々の条件によ
り形成される。これにより、ゲート絶縁膜4aはゲート
絶縁膜4bよりも薄くなる。
成領域21a及び21b内に、ゲート絶縁膜4a,4b
及びゲート電極5a,5bを積層して選択的に形成す
る。なお、ゲート絶縁膜4a及び4bは別々の条件によ
り形成される。これにより、ゲート絶縁膜4aはゲート
絶縁膜4bよりも薄くなる。
【0027】次に、図2(b)に示すように、素子形成
領域21a及び21b表面に後酸化膜6a及び6bをそ
れぞれ形成する。後酸化膜6aの形成は、後酸化膜6a
は、ゲート電極5aの上面から側面、さらにはゲート絶
縁膜4aの露出部分と、素子形成領域21a内のシリコ
ン基板1表面に薄く形成され、素子分離絶縁膜2まで延
在している。後酸化膜6bも後酸化膜6aと同様の構成
である。また、後酸化膜6aの酸化工程により、ゲート
電極5aの側面であってゲート絶縁膜5aと接する部分
でかつ後酸化膜6aに接する部分(以下、ゲート側壁底
部5fと呼ぶ)はゲート電極5aが酸化され、酸化膜と
なっている。これにより、後に形成される拡散層8a,
8c,9a,9cとゲート電極5aの間隔が大きくな
る。従って、ゲート電極5aの角部で生じる電界集中を
抑制することができる。また、ゲート電極5aのゲート
側壁底部5fと同様に、ゲート電極5bにも同様の形状
のゲート側壁底部5gが形成される。
領域21a及び21b表面に後酸化膜6a及び6bをそ
れぞれ形成する。後酸化膜6aの形成は、後酸化膜6a
は、ゲート電極5aの上面から側面、さらにはゲート絶
縁膜4aの露出部分と、素子形成領域21a内のシリコ
ン基板1表面に薄く形成され、素子分離絶縁膜2まで延
在している。後酸化膜6bも後酸化膜6aと同様の構成
である。また、後酸化膜6aの酸化工程により、ゲート
電極5aの側面であってゲート絶縁膜5aと接する部分
でかつ後酸化膜6aに接する部分(以下、ゲート側壁底
部5fと呼ぶ)はゲート電極5aが酸化され、酸化膜と
なっている。これにより、後に形成される拡散層8a,
8c,9a,9cとゲート電極5aの間隔が大きくな
る。従って、ゲート電極5aの角部で生じる電界集中を
抑制することができる。また、ゲート電極5aのゲート
側壁底部5fと同様に、ゲート電極5bにも同様の形状
のゲート側壁底部5gが形成される。
【0028】次に、図3(c)に示すように、レジスト
22を装置全面に堆積した後、フォトリソグラフィ技術
を用いて素子形成領域21a上に形成されたレジスト2
2を除去し、素子形成領域21b上のみにレジスト22
を選択的に残存させる。そして、このレジスト22をマ
スクにして例えば希フッ酸を用いたウェットエッチング
23を行い、後酸化膜6aの膜厚が0.5nm〜5nm
程度になったところで止めるハーフエッチングとする。
これにより、後酸化膜6aは等方的に膜厚が薄くなり、
レジスト22のマスクにより保護された後酸化膜6bに
よりも膜厚を薄くすることができる。
22を装置全面に堆積した後、フォトリソグラフィ技術
を用いて素子形成領域21a上に形成されたレジスト2
2を除去し、素子形成領域21b上のみにレジスト22
を選択的に残存させる。そして、このレジスト22をマ
スクにして例えば希フッ酸を用いたウェットエッチング
23を行い、後酸化膜6aの膜厚が0.5nm〜5nm
程度になったところで止めるハーフエッチングとする。
これにより、後酸化膜6aは等方的に膜厚が薄くなり、
レジスト22のマスクにより保護された後酸化膜6bに
よりも膜厚を薄くすることができる。
【0029】次に、図3(d)に示すように、素子形成
領域21b上のレジスト22を除去した後、素子形成領
域21aに例えばリン等のイオン注入を行い不純物を拡
散させてn-型の低濃度不純物拡散層9a及び9cを形
成する。この不純物拡散ではゲート電極5aがマスクと
して機能する。従って、ゲート電極5aに自己整合的に
不純物が拡散するため、不純物拡散層9a及び9cはゲ
ート電極5aの側壁の直下からゲート電極5aの下方に
まで潜り込むように形成される。なお、素子形成領域2
1bにも素子形成領域21aと同様に例えばボロン等の
イオン注入により不純物を拡散させ、p-型の低濃度不
純物拡散層9b及び9dを形成する。
領域21b上のレジスト22を除去した後、素子形成領
域21aに例えばリン等のイオン注入を行い不純物を拡
散させてn-型の低濃度不純物拡散層9a及び9cを形
成する。この不純物拡散ではゲート電極5aがマスクと
して機能する。従って、ゲート電極5aに自己整合的に
不純物が拡散するため、不純物拡散層9a及び9cはゲ
ート電極5aの側壁の直下からゲート電極5aの下方に
まで潜り込むように形成される。なお、素子形成領域2
1bにも素子形成領域21aと同様に例えばボロン等の
イオン注入により不純物を拡散させ、p-型の低濃度不
純物拡散層9b及び9dを形成する。
【0030】次に、図4(e)に示すように、装置全面
にCVD法により形成されたSiO 2からなる絶縁膜を
堆積し、このCVD絶縁膜を異方性エッチング等により
除去することにより、ゲート電極5a及び5bの側壁に
それぞれCVD側壁絶縁膜7a及び7bを形成する。な
お、この異方性エッチングにより、素子形成領域21a
では、素子分離絶縁膜2まで延在している後酸化膜6a
が、ゲート絶縁膜4a及びゲート電極5aから所定の距
離までを残して選択的に除去される。これにより、不純
物拡散層9a及び9cの形成されたシリコン基板1表面
のうち、側壁絶縁膜7aのエッジから素子分離絶縁膜2
までの領域が露出する。なお、この異方性エッチングは
素子形成領域21bについても同様に行われる。従っ
て、不純物拡散層9b及び9dの形成されたシリコン基
板1表面のうち、側壁絶縁膜7bのエッジから素子分離
絶縁膜2までの領域が露出する。
にCVD法により形成されたSiO 2からなる絶縁膜を
堆積し、このCVD絶縁膜を異方性エッチング等により
除去することにより、ゲート電極5a及び5bの側壁に
それぞれCVD側壁絶縁膜7a及び7bを形成する。な
お、この異方性エッチングにより、素子形成領域21a
では、素子分離絶縁膜2まで延在している後酸化膜6a
が、ゲート絶縁膜4a及びゲート電極5aから所定の距
離までを残して選択的に除去される。これにより、不純
物拡散層9a及び9cの形成されたシリコン基板1表面
のうち、側壁絶縁膜7aのエッジから素子分離絶縁膜2
までの領域が露出する。なお、この異方性エッチングは
素子形成領域21bについても同様に行われる。従っ
て、不純物拡散層9b及び9dの形成されたシリコン基
板1表面のうち、側壁絶縁膜7bのエッジから素子分離
絶縁膜2までの領域が露出する。
【0031】次に、図4(f)に示すように、素子形成
領域21aにさらに不純物を拡散させてn+型高濃度拡
散層8a及び8cを形成する。この不純物拡散では、ゲ
ート電極5a及び側壁絶縁膜7aがマスクとして機能す
る。従って、ゲート電極5a及び側壁絶縁膜7aに自己
整合的に不純物が拡散するため、高濃度拡散層8a及び
8cは側壁絶縁膜7aの直下から側壁絶縁膜7aの下方
にまで潜り込むように形成される。
領域21aにさらに不純物を拡散させてn+型高濃度拡
散層8a及び8cを形成する。この不純物拡散では、ゲ
ート電極5a及び側壁絶縁膜7aがマスクとして機能す
る。従って、ゲート電極5a及び側壁絶縁膜7aに自己
整合的に不純物が拡散するため、高濃度拡散層8a及び
8cは側壁絶縁膜7aの直下から側壁絶縁膜7aの下方
にまで潜り込むように形成される。
【0032】この高濃度拡散層8a及び8cは低濃度拡
散層9a及び9cとは異なり、後酸化膜6aを介さずに
露出したシリコン基板1表面に直接不純物を拡散させて
形成されるため、低濃度拡散層9a及び9cよりも深い
位置まで形成される。
散層9a及び9cとは異なり、後酸化膜6aを介さずに
露出したシリコン基板1表面に直接不純物を拡散させて
形成されるため、低濃度拡散層9a及び9cよりも深い
位置まで形成される。
【0033】また、低濃度拡散層9a及び9cはゲート
電極5aに自己整合的に形成されるものであるのに対し
て高濃度拡散層8a及び8cはゲート電極5aに加えて
側壁絶縁膜7aを含めて自己整合的に形成されるもので
ある。従って、低濃度拡散層9a及び9cの方がゲート
電極5aの下方にまで延びて形成されるのに対して、高
濃度拡散層8a及び8cはゲート電極5aの下方にまで
延びずに形成される。これら拡散層8a,9aはソース
領域となり、拡散層8c,9cはドレイン領域となる。
なお、拡散層8b及び8dと拡散層9b及び9dの構成
も拡散層8a及び8cと拡散層9a及び9cと同じであ
る。
電極5aに自己整合的に形成されるものであるのに対し
て高濃度拡散層8a及び8cはゲート電極5aに加えて
側壁絶縁膜7aを含めて自己整合的に形成されるもので
ある。従って、低濃度拡散層9a及び9cの方がゲート
電極5aの下方にまで延びて形成されるのに対して、高
濃度拡散層8a及び8cはゲート電極5aの下方にまで
延びずに形成される。これら拡散層8a,9aはソース
領域となり、拡散層8c,9cはドレイン領域となる。
なお、拡散層8b及び8dと拡散層9b及び9dの構成
も拡散層8a及び8cと拡散層9a及び9cと同じであ
る。
【0034】次に、配線抵抗の低減を図るため、不純物
拡散層9a〜9dの表面にシリサイド膜10a,10b
を、ゲート電極5a,5bの表面にシリサイド膜11
a,11bを形成する。シリサイド膜10a,10b,
11a,11bは例えばTiSi2,CoSi2,PtS
i,Pd2Si,IrSi3,RhSi等により形成され
る。また、シリサイド膜11a,11bの形成の際に
は、ゲート電極5a,5bの表面を所定の深さまで除去
して浅い溝を形成し、その溝に形成する。これにより、
素子形成領域21aのシリコン基板1表面の露出した部
分にはシリサイド膜10aが形成されるとともに、ゲー
ト電極5aの表面の露出した部分にはシリサイド膜11
aが形成される。
拡散層9a〜9dの表面にシリサイド膜10a,10b
を、ゲート電極5a,5bの表面にシリサイド膜11
a,11bを形成する。シリサイド膜10a,10b,
11a,11bは例えばTiSi2,CoSi2,PtS
i,Pd2Si,IrSi3,RhSi等により形成され
る。また、シリサイド膜11a,11bの形成の際に
は、ゲート電極5a,5bの表面を所定の深さまで除去
して浅い溝を形成し、その溝に形成する。これにより、
素子形成領域21aのシリコン基板1表面の露出した部
分にはシリサイド膜10aが形成されるとともに、ゲー
ト電極5aの表面の露出した部分にはシリサイド膜11
aが形成される。
【0035】シリサイド膜10aは拡散層8a、8bに
接して形成され、これらによりエレベーティドソース・
ドレイン構造が形成される。これにより、図1に示すM
OSFET3a及び3bを持つ半導体装置が製造され
る。
接して形成され、これらによりエレベーティドソース・
ドレイン構造が形成される。これにより、図1に示すM
OSFET3a及び3bを持つ半導体装置が製造され
る。
【0036】このように、本実施形態では、ゲート電極
の側壁からシリコン基板1表面にかけて、異なる膜厚の
後酸化膜6a,6bが形成される。これにより、2種類
以上の異なる膜厚の後酸化膜を有するMOSFETが形
成可能である。従って、使用用途の異なる各種MOSF
ETに対して最適な後酸化膜構造を備えることが可能と
なり、SOCあるいはシステムLSIの実現がさらに容
易となる。具体的には、例えば膜厚の薄い後酸化膜6a
を有するMOSFET3aを高駆動電流を要求されるト
ランジスタとして用い、膜厚の厚い酸化膜6bを有する
MOSFET3bを低電源電圧のトランジスタとして用
いることができる。
の側壁からシリコン基板1表面にかけて、異なる膜厚の
後酸化膜6a,6bが形成される。これにより、2種類
以上の異なる膜厚の後酸化膜を有するMOSFETが形
成可能である。従って、使用用途の異なる各種MOSF
ETに対して最適な後酸化膜構造を備えることが可能と
なり、SOCあるいはシステムLSIの実現がさらに容
易となる。具体的には、例えば膜厚の薄い後酸化膜6a
を有するMOSFET3aを高駆動電流を要求されるト
ランジスタとして用い、膜厚の厚い酸化膜6bを有する
MOSFET3bを低電源電圧のトランジスタとして用
いることができる。
【0037】しかも、一方のMOSFETを例えばレジ
ストからなるマスクで覆った状態でウェットエッチング
を用いる。これにより、膜厚の異なる後酸化膜6a及び
6bを形成することができる。なお、ウェットエッチン
グを用いたが、ドライエッチングを用いてもよいことは
もちろんである。ドライエッチングの場合にはエッチン
グに異方性を有する。
ストからなるマスクで覆った状態でウェットエッチング
を用いる。これにより、膜厚の異なる後酸化膜6a及び
6bを形成することができる。なお、ウェットエッチン
グを用いたが、ドライエッチングを用いてもよいことは
もちろんである。ドライエッチングの場合にはエッチン
グに異方性を有する。
【0038】従って、後酸化膜6aのうち、ゲート電極
5aの側壁に形成された部分と、シリコン基板1表面に
形成された部分の膜厚は異なる。ゲート電極5aの側壁
に形成された部分の膜厚は、ウェットエッチングの場合
よりもわずかにしか除去されない。従って、後酸化膜6
aと後酸化膜6bのうち、ゲート電極5a,5bの側壁
部分に形成された部分の膜厚を微少量変化させてMOS
FETを形成する場合に有効である。
5aの側壁に形成された部分と、シリコン基板1表面に
形成された部分の膜厚は異なる。ゲート電極5aの側壁
に形成された部分の膜厚は、ウェットエッチングの場合
よりもわずかにしか除去されない。従って、後酸化膜6
aと後酸化膜6bのうち、ゲート電極5a,5bの側壁
部分に形成された部分の膜厚を微少量変化させてMOS
FETを形成する場合に有効である。
【0039】(第2実施形態)本実施形態は第1実施形
態の変形例に係わる。第1実施形態では、ハーフエッチ
ングを用いて後酸化膜6a及び6bの膜厚を変える場合
を示した。本実施形態では、レジスト22をMOSFE
T3bのみにレジスト22が選択的に形成された状態
で、一旦すべての後酸化膜6aをエッチングにより除去
し、その後再度後酸化膜を形成する点に特徴がある。従
って、図2(a)〜図3(c)までの工程は第1実施形
態と共通する。説明の重複を避けるため、図3(c)に
示す工程以降のプロセスを図5(a)及び(b)に示
す。なお、以下の実施形態では、第1実施形態と共通す
る要素には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
態の変形例に係わる。第1実施形態では、ハーフエッチ
ングを用いて後酸化膜6a及び6bの膜厚を変える場合
を示した。本実施形態では、レジスト22をMOSFE
T3bのみにレジスト22が選択的に形成された状態
で、一旦すべての後酸化膜6aをエッチングにより除去
し、その後再度後酸化膜を形成する点に特徴がある。従
って、図2(a)〜図3(c)までの工程は第1実施形
態と共通する。説明の重複を避けるため、図3(c)に
示す工程以降のプロセスを図5(a)及び(b)に示
す。なお、以下の実施形態では、第1実施形態と共通す
る要素には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0040】第1実施形態と同様に、図3(c)に示す
ように、レジスト22を装置前面に堆積した後、フォト
リソグラフィ技術を用いて素子形成領域21a上に形成
されたレジスト22を除去し、素子形成領域21b上の
みにレジスト22を選択的に残存させる。そして、この
レジスト22をマスクにして例えば希フッ酸を用いたウ
ェットエッチング23を行い、後酸化膜6aを完全に除
去する。
ように、レジスト22を装置前面に堆積した後、フォト
リソグラフィ技術を用いて素子形成領域21a上に形成
されたレジスト22を除去し、素子形成領域21b上の
みにレジスト22を選択的に残存させる。そして、この
レジスト22をマスクにして例えば希フッ酸を用いたウ
ェットエッチング23を行い、後酸化膜6aを完全に除
去する。
【0041】次いで、図5(a)に示すように、素子形
成領域21b上のレジスト22を除去する。次いで、図
5(b)に示すように、後酸化膜21をMOSFET3
a上のみに選択的に形成する。この後酸化膜21の形成
は、後酸化膜6a及び6b形成時とは異なる条件を用い
る。これにより、後酸化膜21は後酸化膜6bよりも薄
い膜厚で形成可能である。なお、これ以降の工程は、第
1実施形態に示す図4(e),(f)と同様である。
成領域21b上のレジスト22を除去する。次いで、図
5(b)に示すように、後酸化膜21をMOSFET3
a上のみに選択的に形成する。この後酸化膜21の形成
は、後酸化膜6a及び6b形成時とは異なる条件を用い
る。これにより、後酸化膜21は後酸化膜6bよりも薄
い膜厚で形成可能である。なお、これ以降の工程は、第
1実施形態に示す図4(e),(f)と同様である。
【0042】このように、本実施形態によれば、第1実
施形態と同様に、膜厚の後酸化膜を有するMOSFET
を単一のシリコン基板1上に実現できる。また、一方の
MOSFETのみに例えばレジストを形成し、これをマ
スクとして他方のMOSFETの後酸化膜を完全に除去
し、さらに再度そのMOSFETに後酸化膜を形成す
る。これにより、異なる後酸化膜を有するMOSFET
が実現できる。
施形態と同様に、膜厚の後酸化膜を有するMOSFET
を単一のシリコン基板1上に実現できる。また、一方の
MOSFETのみに例えばレジストを形成し、これをマ
スクとして他方のMOSFETの後酸化膜を完全に除去
し、さらに再度そのMOSFETに後酸化膜を形成す
る。これにより、異なる後酸化膜を有するMOSFET
が実現できる。
【0043】なお、本実施形態ではレジスト22を除去
して再度後酸化膜21を形成する場合を示したが、レジ
スト22を残存させたまま再度後酸化膜21を形成して
もよい。この場合、レジスト22をマスクとして後酸化
膜21を形成することができるため、後酸化膜6bとは
異なる膜厚の後酸化膜21を容易に形成することができ
る。もちろん、後酸化膜21の方が後酸化膜6bよりも
厚い膜厚にすることも可能である。この場合、ゲート絶
縁膜4bをゲート絶縁膜4aよりも薄い膜厚で形成して
おくことが好ましい。
して再度後酸化膜21を形成する場合を示したが、レジ
スト22を残存させたまま再度後酸化膜21を形成して
もよい。この場合、レジスト22をマスクとして後酸化
膜21を形成することができるため、後酸化膜6bとは
異なる膜厚の後酸化膜21を容易に形成することができ
る。もちろん、後酸化膜21の方が後酸化膜6bよりも
厚い膜厚にすることも可能である。この場合、ゲート絶
縁膜4bをゲート絶縁膜4aよりも薄い膜厚で形成して
おくことが好ましい。
【0044】(第3実施形態)本実施形態は第1,第2
実施形態の変形例に係わる。第1,第2実施形態では、
エッチングを用いてMOSFET3a及び3bの膜厚を
変える場合を示した。本実施形態では、後酸化膜の形成
前に、予め後酸化膜形成領域に酸化レートが速くなるよ
うなイオンの注入を行う点に特徴がある。第1実施形態
とは、図2(a)に示す工程は共通する。説明の重複を
避けるため、図2(a)に示す工程以降のプロセスを図
6(a)及び(b)に示す。
実施形態の変形例に係わる。第1,第2実施形態では、
エッチングを用いてMOSFET3a及び3bの膜厚を
変える場合を示した。本実施形態では、後酸化膜の形成
前に、予め後酸化膜形成領域に酸化レートが速くなるよ
うなイオンの注入を行う点に特徴がある。第1実施形態
とは、図2(a)に示す工程は共通する。説明の重複を
避けるため、図2(a)に示す工程以降のプロセスを図
6(a)及び(b)に示す。
【0045】図2(a)に示すように、素子形成領域2
1a及び素子形成領域21bに、それぞれ膜厚の異なる
ゲート絶縁膜4a及び4bを形成し、さらにその上にゲ
ート電極5a及び5bを形成する。
1a及び素子形成領域21bに、それぞれ膜厚の異なる
ゲート絶縁膜4a及び4bを形成し、さらにその上にゲ
ート電極5a及び5bを形成する。
【0046】次いで、図6(a)に示すように、レジス
ト31を装置全面に塗布した後、MOSFET3bに形
成されているレジスト31を除去し、後に薄い後酸化膜
が形成されるMOSFET3aのみにレジスト31を選
択的に形成する。そして、このレジスト31をマスクと
してMOSFET3bにイオン注入32を行う。注入さ
れるイオンは、酸化レートが速くなるようなイオンであ
り、例えばAr+,F +,I+等である。
ト31を装置全面に塗布した後、MOSFET3bに形
成されているレジスト31を除去し、後に薄い後酸化膜
が形成されるMOSFET3aのみにレジスト31を選
択的に形成する。そして、このレジスト31をマスクと
してMOSFET3bにイオン注入32を行う。注入さ
れるイオンは、酸化レートが速くなるようなイオンであ
り、例えばAr+,F +,I+等である。
【0047】次いで、図6(b)に示すように、レジス
ト31を剥離した後、MOSFET3a及び3b上に後
酸化膜33a及び33bを形成する。この後酸化膜33
aの33bの形成の際、MOSFET3bには図6
(a)に示した工程で酸化レートが速くなるイオンが注
入されている。従って、MOSFET3bのシリコン基
板1表面及びゲート電極5bの側面が、MOSFET3
aよりも速いレートで酸化される。結果として、後酸化
膜33bは後酸化膜33aよりも厚い膜厚となる。
ト31を剥離した後、MOSFET3a及び3b上に後
酸化膜33a及び33bを形成する。この後酸化膜33
aの33bの形成の際、MOSFET3bには図6
(a)に示した工程で酸化レートが速くなるイオンが注
入されている。従って、MOSFET3bのシリコン基
板1表面及びゲート電極5bの側面が、MOSFET3
aよりも速いレートで酸化される。結果として、後酸化
膜33bは後酸化膜33aよりも厚い膜厚となる。
【0048】このように、本実施形態によれば、第1実
施形態と同様の構造をエッチングを用いることなくイオ
ン注入のみで実現できる。
施形態と同様の構造をエッチングを用いることなくイオ
ン注入のみで実現できる。
【0049】(第4実施形態)本実施形態は第3実施形
態の変形例に係わる。第3実施形態では、酸化レートの
速くなるイオン注入を行い異なる膜厚の後酸化膜を実現
した。本実施形態では、酸化レートの遅くなるイオン注
入を行い異なる膜厚の後酸化膜を実現する点に特徴があ
る。第3実施形態と同様に、図2(a)に示す工程は、
本実施形態でも共通する。
態の変形例に係わる。第3実施形態では、酸化レートの
速くなるイオン注入を行い異なる膜厚の後酸化膜を実現
した。本実施形態では、酸化レートの遅くなるイオン注
入を行い異なる膜厚の後酸化膜を実現する点に特徴があ
る。第3実施形態と同様に、図2(a)に示す工程は、
本実施形態でも共通する。
【0050】本実施形態では、図2(a)に示す工程の
後、図7(a)に示すように、図6(a)とは逆に、M
OSFET3aのみを覆うようにレジスト41を選択的
に形成する。そして、レジスト31をマスクとしてイオ
ン注入42を行う。注入されるイオンは、酸化レートが
遅くなるようなイオンであり、例えばN+等である。
後、図7(a)に示すように、図6(a)とは逆に、M
OSFET3aのみを覆うようにレジスト41を選択的
に形成する。そして、レジスト31をマスクとしてイオ
ン注入42を行う。注入されるイオンは、酸化レートが
遅くなるようなイオンであり、例えばN+等である。
【0051】次いで、図7(b)に示すように、レジス
ト41を剥離した後、MOSFET3a及び3b上に後
酸化膜43a及び43bを形成する。この後酸化膜43
aの43bの形成の際、MOSFET3aには図7
(a)に示した工程で酸化レートが遅くなるイオンが注
入されている。従って、MOSFET3aのシリコン基
板1表面及びゲート電極5aの側面が、MOSFET3
bよりも遅いレートで酸化される。結果として、後酸化
膜43bは後酸化膜43aよりも厚い膜厚となる。
ト41を剥離した後、MOSFET3a及び3b上に後
酸化膜43a及び43bを形成する。この後酸化膜43
aの43bの形成の際、MOSFET3aには図7
(a)に示した工程で酸化レートが遅くなるイオンが注
入されている。従って、MOSFET3aのシリコン基
板1表面及びゲート電極5aの側面が、MOSFET3
bよりも遅いレートで酸化される。結果として、後酸化
膜43bは後酸化膜43aよりも厚い膜厚となる。
【0052】このように、本実施形態によれば、第1実
施形態と同様の構造をエッチングを用いることなくイオ
ン注入のみで実現できる。
施形態と同様の構造をエッチングを用いることなくイオ
ン注入のみで実現できる。
【0053】なお、上記実施形態では後酸化膜のエッチ
ングに希フッ酸を用いたウェットエッチングを行った
が、これに限定されるものではない。例えば、希フッ酸
あるいはフッ化アンモニウムを用いたウェットエッチン
グでもよい。また、有機系ガスを用いたドライエッチン
グに置換してもよい。
ングに希フッ酸を用いたウェットエッチングを行った
が、これに限定されるものではない。例えば、希フッ酸
あるいはフッ化アンモニウムを用いたウェットエッチン
グでもよい。また、有機系ガスを用いたドライエッチン
グに置換してもよい。
【0054】また、拡散層上及びゲート電極上に形成す
る膜はシリサイド膜としたが、サリサイド膜であっても
よい。また、ゲート電極上に形成する膜はメタル膜との
積層構造であってもよい。配線抵抗低減の必要性がない
場合にはこれらの膜を形成する必要がないことはもちろ
んである。
る膜はシリサイド膜としたが、サリサイド膜であっても
よい。また、ゲート電極上に形成する膜はメタル膜との
積層構造であってもよい。配線抵抗低減の必要性がない
場合にはこれらの膜を形成する必要がないことはもちろ
んである。
【0055】また、説明の便宜のため、2つのMOSF
ETを用いて説明したが、これに限定されるものではな
いことはもちろんである。例えば3つの異なる膜厚の後
酸化膜を有するMOSFETを製造する場合、図3に対
応する工程では3つのMOSFETのうち2つのMOS
FETをマスクとしてのレジスト22で覆い、エッチン
グ23で1つのMOSFETのみの後酸化膜の膜厚のみ
を薄くした後、1つのMOSFETに覆われているレジ
スト22を剥離して2つのMOSFETの後酸化膜の膜
厚を薄くし、レジスト22を剥離する。これにより、エ
ッチングを行う条件を段階的に変えることができ、3つ
の異なる膜厚の後酸化膜を形成可能である。図5,図6
及び図7に示す工程でも同様の手法により3つの異なる
膜厚の後酸化膜を形成可能である。もちろん、4つ以上
の複数の異なる膜厚の後酸化膜を形成する手法も、マス
クを段階的に変えることで対応可能である。
ETを用いて説明したが、これに限定されるものではな
いことはもちろんである。例えば3つの異なる膜厚の後
酸化膜を有するMOSFETを製造する場合、図3に対
応する工程では3つのMOSFETのうち2つのMOS
FETをマスクとしてのレジスト22で覆い、エッチン
グ23で1つのMOSFETのみの後酸化膜の膜厚のみ
を薄くした後、1つのMOSFETに覆われているレジ
スト22を剥離して2つのMOSFETの後酸化膜の膜
厚を薄くし、レジスト22を剥離する。これにより、エ
ッチングを行う条件を段階的に変えることができ、3つ
の異なる膜厚の後酸化膜を形成可能である。図5,図6
及び図7に示す工程でも同様の手法により3つの異なる
膜厚の後酸化膜を形成可能である。もちろん、4つ以上
の複数の異なる膜厚の後酸化膜を形成する手法も、マス
クを段階的に変えることで対応可能である。
【0056】また、後酸化膜は例えばpoly−Siか
らなるゲート電極5a,5bやシリコン基板1を酸化さ
せることによりSiO2からなる酸化膜を形成して得た
が、このような材料や組み合わせに限定されるものでは
ない。例えば、SiOxや、SiNx等の窒化膜、SiO
xNy等の窒化酸化膜に置換することもできる。基板やゲ
ート電極としてシリコン以外を用いた場合には、これ以
外の組み合わせももちろん考えられる。すなわち、後酸
化膜のさらに側壁に形成されるCVD法で形成された例
えばSiO2等の側壁絶縁膜よりも緻密な膜構成が実現
できる膜であれば何でもよい。もちろん、側壁絶縁膜
は、CVD法で形成されたSiO2に限らず、他の方法
で形成された絶縁膜であってもよい。要は、側壁絶縁膜
よりも緻密な膜構成を有する絶縁膜であれば後酸化膜に
適用可能である。なお、側壁絶縁膜を形成しない場合に
は、ゲート周囲を覆う層間絶縁膜よりも緻密な膜構成を
実現できる膜であればよい。
らなるゲート電極5a,5bやシリコン基板1を酸化さ
せることによりSiO2からなる酸化膜を形成して得た
が、このような材料や組み合わせに限定されるものでは
ない。例えば、SiOxや、SiNx等の窒化膜、SiO
xNy等の窒化酸化膜に置換することもできる。基板やゲ
ート電極としてシリコン以外を用いた場合には、これ以
外の組み合わせももちろん考えられる。すなわち、後酸
化膜のさらに側壁に形成されるCVD法で形成された例
えばSiO2等の側壁絶縁膜よりも緻密な膜構成が実現
できる膜であれば何でもよい。もちろん、側壁絶縁膜
は、CVD法で形成されたSiO2に限らず、他の方法
で形成された絶縁膜であってもよい。要は、側壁絶縁膜
よりも緻密な膜構成を有する絶縁膜であれば後酸化膜に
適用可能である。なお、側壁絶縁膜を形成しない場合に
は、ゲート周囲を覆う層間絶縁膜よりも緻密な膜構成を
実現できる膜であればよい。
【0057】また、上記実施形態で示した導電型は逆に
してもよいことは言うまでもない。
してもよいことは言うまでもない。
【0058】また、図3ではウェットエッチングを用い
て等法的に後酸化膜6aを薄くする場合を示したが、ド
ライエッチングを用いた場合には、そのエッチングの異
方性を利用し、ゲート電極5aの側面に形成された部分
を基板表面に形成されている部分よりも薄くすることも
可能である。すなわち、異方性を有するエッチングを用
いた場合、エッチングの進行する角度を基板表面に対し
て垂直でなくすることにより、ゲート電極5aの側面部
分の進行を早めることもできる。また、エッチングの進
行する角度を基板表面対して垂直にとることにより、基
板表面の後酸化膜6aをゲート電極5aの側面のそれよ
りも薄くすることができる。
て等法的に後酸化膜6aを薄くする場合を示したが、ド
ライエッチングを用いた場合には、そのエッチングの異
方性を利用し、ゲート電極5aの側面に形成された部分
を基板表面に形成されている部分よりも薄くすることも
可能である。すなわち、異方性を有するエッチングを用
いた場合、エッチングの進行する角度を基板表面に対し
て垂直でなくすることにより、ゲート電極5aの側面部
分の進行を早めることもできる。また、エッチングの進
行する角度を基板表面対して垂直にとることにより、基
板表面の後酸化膜6aをゲート電極5aの側面のそれよ
りも薄くすることができる。
【0059】低濃度拡散層9a,9cの深さは後酸化膜
6aの基板表面の膜厚が薄くなるほど深くなり、ゲート
電極側壁底部5f近傍の電界集中は、基板1表面の後酸
化膜6aの膜厚と、ゲート電極5aの側面の後酸化膜6
aの膜厚の双方により規定される。すなわち、後酸化膜
6aにより挟まれたゲート電極5aと拡散層との距離が
短くなると電界集中が高まる。従って、必要とする電界
集中抑制度や拡散層の深さのパラメータに基づいてエッ
チングの異方性を設定することが可能である。
6aの基板表面の膜厚が薄くなるほど深くなり、ゲート
電極側壁底部5f近傍の電界集中は、基板1表面の後酸
化膜6aの膜厚と、ゲート電極5aの側面の後酸化膜6
aの膜厚の双方により規定される。すなわち、後酸化膜
6aにより挟まれたゲート電極5aと拡散層との距離が
短くなると電界集中が高まる。従って、必要とする電界
集中抑制度や拡散層の深さのパラメータに基づいてエッ
チングの異方性を設定することが可能である。
【0060】同様に、図6ではイオン注入の方向性を制
御、すなわちイオンを基板表面に対して角度をなして注
入することにより、ゲート電極5bの側面に形成された
部分に基板表面よりも多く後酸化膜33bが形成される
ように制御することも可能であり、逆に図7ではゲート
電極5aの側面部分の後酸化膜43aが基板表面のそれ
よりも少なく形成されるように制御することも可能であ
る。
御、すなわちイオンを基板表面に対して角度をなして注
入することにより、ゲート電極5bの側面に形成された
部分に基板表面よりも多く後酸化膜33bが形成される
ように制御することも可能であり、逆に図7ではゲート
電極5aの側面部分の後酸化膜43aが基板表面のそれ
よりも少なく形成されるように制御することも可能であ
る。
【0061】また、ゲート絶縁膜4aとしてSiO2か
らなる絶縁膜を用いたMOSFETを例に説明したが、
他のいかなる絶縁膜を介して形成されたMISFETで
あれば何でも本発明を適用可能である。
らなる絶縁膜を用いたMOSFETを例に説明したが、
他のいかなる絶縁膜を介して形成されたMISFETで
あれば何でも本発明を適用可能である。
【0062】さらに、上記実施形態では後酸化膜として
ゲート絶縁膜、ゲート電極から拡散層を覆うように形成
する場合を示したが、これに限定されるものではない。
少なくともゲート電極を覆うものであれば、ゲート電極
の上方は後酸化膜で覆われない構造であっても、拡散層
のうち素子分離絶縁膜近傍表面は後酸化膜で覆われない
構造であってもよい。
ゲート絶縁膜、ゲート電極から拡散層を覆うように形成
する場合を示したが、これに限定されるものではない。
少なくともゲート電極を覆うものであれば、ゲート電極
の上方は後酸化膜で覆われない構造であっても、拡散層
のうち素子分離絶縁膜近傍表面は後酸化膜で覆われない
構造であってもよい。
【0063】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、1
つの集積回路に異なる動作特性や用途に応じて最適なM
ISFET構造を有する半導体装置が実現できる。
つの集積回路に異なる動作特性や用途に応じて最適なM
ISFET構造を有する半導体装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体装置の全体
構成を示す縦断面図。
構成を示す縦断面図。
【図2】同実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程
断面図。
断面図。
【図3】同実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程
断面図。
断面図。
【図4】同実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程
断面図。
断面図。
【図5】本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造
方法の工程断面図。
方法の工程断面図。
【図6】本発明の第3実施形態に係る半導体装置の製造
方法の工程断面図。
方法の工程断面図。
【図7】本発明の第4実施形態に係る半導体装置の製造
方法の工程断面図。
方法の工程断面図。
【符号の説明】 1…シリコン基板 1a,1b…ウェル 2…素子分離絶縁膜 3a,3b…MOSFET 4a,4b…ゲート絶縁膜 5a,5b…ゲート電極 6a,6b,21,33a,33b,43a,43b…
後酸化膜 7a,7b…側壁絶縁膜 8a,8b…高濃度拡散層 9a,9b…低濃度拡散層 10a,10b,11a,11b…シリサイド膜 31,41…レジスト 32,42…イオン注入
後酸化膜 7a,7b…側壁絶縁膜 8a,8b…高濃度拡散層 9a,9b…低濃度拡散層 10a,10b,11a,11b…シリサイド膜 31,41…レジスト 32,42…イオン注入
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 BB01 BB19 BB20 BB22 BB23 BB25 EE03 EE09 EE14 EE17 FF06 FF14 GG14 5F048 AA07 AB01 AC01 BB01 BB05 BB08 BB11 BB16 BC06 BE03 BF06 BG14 DA25 DA27 DA30 5F058 BD01 BD04 BD10 BD15 BF02 BH11 BJ01 BJ07
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体基板と、この半導体基板に互いに
離間して形成されたソース領域及びドレイン領域と、こ
のソース領域及びドレイン領域の間の前記半導体基板上
に選択的に積層形成されたゲート絶縁膜及びゲート電極
と、このゲート電極の側面の少なくとも一部と、前記ゲ
ート絶縁膜と、前記ソース領域又は前記ドレイン領域の
少なくとも一部を覆うように形成された絶縁膜からなる
MISFETを複数有する半導体装置であって、前記M
ISFETの前記絶縁膜は少なくとも2つ以上の膜厚を
有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記絶縁膜は酸化、窒化又は酸化窒化さ
れた絶縁膜であることを特徴とする請求項1に記載の半
導体装置。 - 【請求項3】 前記半導体装置は、CVD法により形成
され、前記絶縁膜の周囲を覆い、前記ゲート電極と前記
ソース領域又はドレイン領域の短絡を防止するCVD絶
縁膜をさらに有し、前記絶縁膜は、酸化、窒化又は酸化
窒化された後、拡散により得られる膜であることを特徴
とする請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記ゲート電極は、前記絶縁膜と接する
側面と、前記ゲート絶縁膜と接する底面とを有し、前記
側面から前記底面にかけて丸みをもって形成されてなる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項5】 半導体基板上にゲート絶縁膜及びゲート
電極を選択的に複数形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の露出した側面を少なくとも覆うよう
に、前記ゲート電極の少なくとも一部及び前記ゲート絶
縁膜の側面から前記半導体基板表面の少なくとも一部に
かけて絶縁膜を複数形成する工程と、 前記複数形成された絶縁膜の少なくとも1つをエッチン
グにより薄膜化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。 - 【請求項6】 前記薄膜化工程は、前記薄膜化する前記
絶縁膜以外の前記絶縁膜をレジストマスクで覆い、該レ
ジストマスクで覆われていない前記絶縁膜のみにエッチ
ングを施すことにより行うことを特徴とする請求項5に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 半導体基板上にゲート絶縁膜及びゲート
電極を選択的に複数形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の露出した側面を少なくとも覆うよう
に、前記ゲート電極の少なくとも一部及び前記ゲート絶
縁膜の側面から前記半導体基板表面の少なくとも一部に
かけて第1の絶縁膜を複数形成する工程と、 前記複数形成された第1の絶縁膜の少なくとも1つをエ
ッチングにより除去する工程と、 前記第1の絶縁膜が除去された前記ゲート絶縁膜の露出
した表面を少なくとも覆うように、前記ゲート電極の少
なくと一部及び前記ゲート絶縁膜の側面から前記半導体
基板表面の少なくとも一部にかけて第2の絶縁膜を少な
くとも1つ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。 - 【請求項8】 前記第1の絶縁膜を除去する工程は、除
去すべき前記第1の絶縁膜以外の前記第1の絶縁膜をレ
ジストマスクで覆い、該レジストマスクで覆われていな
い前記第1の絶縁膜のみにエッチングを施すことにより
行うことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項9】 半導体基板表面から所定の深さまで複数
の素子分離絶縁膜を形成することにより、該複数の素子
分離絶縁膜同士の間に複数の素子形成領域を形成する工
程と、 前記複数の素子形成領域にゲート絶縁膜及びゲート電極
を選択的に複数形成する工程と、 前記素子形成領域の少なくとも1つの表面に、酸化レー
ト、窒化レート及び酸化窒化レートの少なくとも一つを
変えるイオンを注入する工程と、 前記ゲート絶縁膜の露出した側面を少なくとも覆うよう
に、前記ゲート電極の少なくとも一部及び前記ゲート絶
縁膜の側面から前記半導体基板表面の少なくとも一部に
かけて膜厚の異なる酸化膜、窒化膜及び酸化窒化膜を複
数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。 - 【請求項10】 前記絶縁膜は、酸化、窒化又は酸化窒
化した後、拡散工程を経て形成された膜であることを特
徴とする請求項5,7又は9のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法。
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JP2000200257A JP2002026139A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
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KR10-2001-0034620A KR100423248B1 (ko) | 2000-06-30 | 2001-06-19 | 반도체장치의 제조방법 |
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US10/197,913 US6673705B2 (en) | 2000-06-30 | 2002-07-19 | Method of manufacturing a MISFET having post oxide films having at least two kinds of thickness |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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TW (1) | TWI267923B (ja) |
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