JP2706441B2 - 相補型mis集積回路の製造方法 - Google Patents

相補型mis集積回路の製造方法

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JP2706441B2
JP2706441B2 JP61034693A JP3469386A JP2706441B2 JP 2706441 B2 JP2706441 B2 JP 2706441B2 JP 61034693 A JP61034693 A JP 61034693A JP 3469386 A JP3469386 A JP 3469386A JP 2706441 B2 JP2706441 B2 JP 2706441B2
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一郎 松尾
利明 梅本
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松下電子工業株式会社
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、相補型MIS集積回路特に高密度高信頼性の
相補型MIS集積回路の製造方法に関する。 従来の技術 MIS集積回路上のトランジスタは、いわゆる比例縮小
則に従って寸法が縮小されており、ゲート長やソース・
ドレイン接合深さは小さくなる一方である。それに反し
て、集積回路として用いる時の電源電圧は、使用する側
の都合により一定に保たれたままであり、結果としてト
ランジスタ内部の電界、特にドレインと基板間接合付近
の電界が非常に大きなものとなる。この大きな電界はい
わゆるホットキャリアを発生させ、トランジスタの閾値
電圧の変動や相互コンダクタンスの劣化の原因となるの
で、ドレインと基板間接合付近の電界を小さくするため
の方法の開発が行われている。従来、この種のMIS集積
回路の製造方法は、第2図a〜cに示すような工程断面
図を経て形成される方法であった。 まず、第2図aに示すようにP型シリコン基板1上に
フィールド酸化膜2、ゲート酸化膜3、ゲート電極4、
保護酸化膜5を順次形成した後、リンイオン(P+)を10
13〜1014原子/cm2程度注入し、リン(P)注入層6を形
成する。 次に、1000℃程度で熱処理を施こし、第2図bに示す
ようにリン(P)原子を不純物として活性化させると同
時にP型シリコン基板1中への拡散を進行させ、N-型ソ
ース・ドレイン領域61を形成する。 ついで、第2図cに示すように、ヒ素イオン(As+
を1015〜1016原子/cm2程度注入後、熱処理を施すと、N+
型ソース・ドレイン領域7が形成される。この時、N+
ソース・ドレイン領域7が、さきに形成されたN-型ソー
ス・ドレイン領域61よりも浅くなるように各条件を設定
する必要が有る。 この方法によれば、MISトランジスタのドレイン領域
の不純物プロファイルが、ヒ素(As)のみによりドレイ
ン領域を形成した場合に比して緩やかになるため、ドレ
インと基板間接合付近の電界が小さくなり、ホットキャ
リアの発生が抑制できる。この構造を一般にDDD(Doubl
e Diffused Drain:二重拡散ドレイン)構造という(た
とえば、エイジタケダ他、アイイーイーイートランザク
ション、エレクトロニク デバイセズ(IEEE Trans,Ele
ctron.Devices),vol.ED−30,No.6,pp.652−657,1983
年)。 発明が解決しようとする問題点 上記のような従来例のMIS集積回路の製造方法を、補
助型MIS集積回路に適用する場合について考える。Nチ
ャネルMISトランジスタのソース・ドレイン領域を形成
する場合、PチャネルMISトランジスタのソース・ドレ
イン層にはN型不純物が導入されてはならない。 すなわち、第2図aに示したようなリンイオン(P+
注入の際には、PチャネルMISトランジスタないしはそ
の形成予定領域上はフォトレジスト膜で覆うのが一般的
である。ここで用いたフォトレジスト膜は、第2図bで
示した熱処理工程の前には除去しなければならない。 従って、第2図cで示したヒ素イオン(As+)注入の
際には、再びフォトレジスト膜でPチャネルMISトラン
ジスタないしはその形成予定上をフォトレジスト膜で覆
う必要が有り、フォトマスク工程が1回余分に必要にな
るという問題点が有る。 また、第2図aに示すように、リンイオン(P+)注入
の際に保護酸化膜5を通して行なっており、リンイオン
(P+)のチャネリング抑制においては効果が有るが、投
影飛程の小さいヒ素イオン(As+)の注入に対してはば
らつきの原因となる。リンイオン(P+)注入後、ヒ素イ
オン(As+)注入前に保護酸化膜5をエッチング除去す
ることは可能であるが、工程が複雑になるし、フィール
ド酸化膜2も同時にエッチングされて膜厚が減少すると
いう問題点も有る。 問題点を解決するための手段 前記の問題点を解決するため本発明は、埋込み形成し
た一導電型の第1の領域と前記第1の領域とは反対導電
型の第2の領域とを含む半導体基板上の所定の領域にゲ
ート絶縁膜とゲート電極とを順次積層する工程と、前記
第1の領域以外のMISトランジスタ形成予定領域上をマ
スクで覆い、前記第1の領域のみに選択的に前記ゲート
電極をマスクとして前記第1の領域と反対導電型の第1
の不純物イオンをドーズ量1×1014原子/cm2ないし1×
1016原子/cm2の範囲で注入することにより前記第1の領
域の表面に非晶質層を形成する工程と、前記非晶質層を
通して前記第1の領域のみに選択的に前記第1の領域と
反対導電型の第2の不純物イオンをドーズ量1×1012
子/cm2ないし1×1014原子/cm2の範囲で注入して二重拡
散ドレイン構造を形成する工程とを有する相補型MIS集
積回路の製造方法を提供する。 作用 この相補型MIS集積回路の製造方法によれば、フォト
マスク工程を追加することなく、かつ簡単な工程で、再
現性よくDDD構造が形成できるので、ドレインと基板間
接合付近の電界が小さく抑えられて特性の経時変化の小
さいMISトランジスタを有する相補型MIS集積回路の製造
が可能である。 実施例 第1図a〜dは、本発明の相補型MIS集積回路の製造
方法の一実施例を示す工程断面図である。 まず、第1図aに示すように、N型シリコン基板11上
にP型ウェル21、フィールド酸化膜12、ゲート絶縁膜1
3、ゲート電極14を順次形成する。 次に、第1図bに示すようにPチャネルMISトランジ
スタ形成予定領域上をフォトレジスト膜18で覆い、かつ
ゲート電極14をマスクとして1015〜1016原子/cm2程度の
ヒ素イオン(As+)を注入し、P型ウェル21上に非晶質
層17を形成する。 ついで、第1図cに示すように、フォトレジスト膜18
を残したまま、ゲート電極14をマスクとして、かつ非晶
質層17を通して第2の反対導電型不純物イオンとしてリ
ンイオン(P+)をドーズ量が1012〜1014原子/cm2の範囲
で選定して注入し、リンイオン(P+)注入層16を形成す
る。この時、非晶質層17の存在によりリン(P+)イオン
のチャネリングが抑制されるので、P型ウェル21中のリ
ンイオン(P+)の深さ方向分布の再現性は良い。また、
リンイオン(P+)イオン注入時の加速エネルギーを第1
図bに示したヒ素イオン(As+)注入時の加速エネルギ
ーと同程度に設定しておけば、イオン質量の関係からリ
ンイオン(P+)注入層16は非晶質層17よりも深く形成さ
れる。 次に、フォトレジスト膜18を除去した後、950℃〜100
0℃で熱処理を施すと、第1図dに示すようにN-型ソー
ス・ドレイン領域161とN+型ソース・ドレイン領域171と
が形成される。ここで、ヒ素(As)とリン(P)との拡
散係数の差から、N+型ソース・ドレイン領域171がN-
ソース・ドレイン領域161よりも深くなることは無い。 なお、上記の実施例においては説明の都合上、相補型
MIS集積回路上のNチャネルMISトランジスタを例にあげ
たが、PチャネルMISトランジスタにおいても第1の反
対導電型不純物イオンとしてBF2 +イオンを、第2の反対
導電型不純物イオンとしてB+イオンを用いる事により、
同様の効果が期待できる。 また、同一の相補型MIS集積回路においてNチャネ
ル、Pチャネル両方のMISトランジスタに適用してもよ
いことは言うまでもない。 発明の効果 以上のように本発明の相補型MIS集積回路の製造方法
によれば、フォトマスク工程を追加することなく、かつ
簡単な工程でDDD構造が形成できるので、特性の経時変
化の小さいMISトランジスタを有する相補型MIS集積回路
を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】 第1図a〜dは本発明の相補型MIS集積回路の製造方法
の一実施例を示す工程断面図、第2図a〜cは従来例の
MIS集積回路の製造方法を示す工程断面図である。 11……N型シリコン基板、12……フィールド酸化膜、13
……ゲート絶縁膜、14……ゲート電極、16……リンイオ
ン(P+)注入層、17……非晶質層、18……フォトレジス
ト膜、21……P型ウェル、161……N-型ソース・ドレイ
ン領域、171……N+型ソース・ドレイン領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−120285(JP,A) 特開 昭60−124965(JP,A) 特開 昭60−225473(JP,A) 特開 昭60−119781(JP,A) 特開 昭61−26220(JP,A) 特開 昭60−194568(JP,A) 徳山巍、橋本哲一著「MOS LSI 製造技術」(昭60−6−20)日経マグロ ウヒル社PP.98−99

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.埋込み形成した一導電型の第1の領域と、前記第1
    の領域と反対導電型の第2の領域とを含む半導体基板上
    の所定の領域にゲート絶縁膜とゲート電極とを順次積層
    する工程と、前記第1の領域以外のMISトランジスタ形
    成予定領域上をマスクで覆い、前記第1の領域のみに選
    択的に前記ゲート電極をマスクとして前記第1の領域と
    反対導電型の第1の不純物イオンをドーズ量1×1014
    子/cm2ないし1×1016原子/cm2の範囲で注入することに
    より前記第1の領域の表面に非晶質層を形成する工程
    と、前記非晶質層を通して前記第1の領域のみに選択的
    に前記第1の領域と反対導電型の第2の不純物イオンを
    ドーズ量1×1012原子/cm2ないし1×1014原子/cm2の範
    囲で注入して二重拡散ドレイン構造を形成する工程とを
    有する相補型MIS集積回路の製造方法。 2.第1の不純物イオンがヒ素(As+)であり、第2の
    不純物イオンがリン(P+)である特許請求の範囲第1項
    に記載の相補型MIS集積回路の製造方法。 3.第1の不純物イオンがフッ化ホウ素(BF2)であ
    り、第2の不純物イオンがホウ素(B+)である特許請求
    の範囲第1項に記載の相補型MIS集積回路の製造方法。
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徳山巍、橋本哲一著「MOS LSI製造技術」(昭60−6−20)日経マグロウヒル社PP.98−99

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