JP2781913B2 - Ldd構造の半導体装置の製造方法 - Google Patents
Ldd構造の半導体装置の製造方法Info
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Description
イトリー・ドープト・ドレイン(Lightly Doped Drain:
以下LDDと称す)構造の絶縁ゲート電界効果半導体装置
の製造方法に関するものである。
製造方法の主要段階における状態を示す断面図である。
(特願昭60−43951号,特願昭60−43952号参照)。これ
らの図において、21はp型シリコン基板、22はフィール
ド酸化膜、23はゲート絶縁膜、24はポリシリコン(多結
晶シリコン)、25はフォトレジスト、26は低濃度ソース
・ドレイン領域(n-層)、27は高濃度ソース・ドレイン
領域(n+層)である。
21にフィールド酸化膜22を形成した後、ゲート絶縁膜23
としてSi3N4からなる第2の窒化膜を約200Å形成する。
次にゲート電極を形成するためのゲート電極材料として
ポリシリコン24をCVD法により4000Åを堆積させ、この
ポリシリコン24に導電性を持たせるためにP(リン)の
ような不純物をドープした後、フォトレジスト25を用い
てゲート電極領域が残るようにパターニングを行う。次
にパターニングされたフォトレジスト25をマスクとして
ゲート電極材料であるポリシリコン24をRIE法等によっ
てエッチングし、ゲート電極24Gを形成する(第4図
(b))。その後、フォトレジスト25を除去して、ゲー
ト電極24GをマスクにしてPイオンを第4図(b)に示
すようにp型シリコン基板1の鉛直方向から約45度の角
度で斜め回転イオン注入し、低濃度ソース・ドレイン領
域(n-層)26を形成する。そして、第4図(c)に示す
ように通常の鉛直方向イオン注入でAs(砒素)を注入
し、高濃度ソース・ドレイン領域(n+層)27を形成して
LDD構造を得る。
造は、ゲート電極24Gの端とn+層である高濃度ソース・
ドレイン領域27がオーバラップしているために、ゲート
絶縁膜23が薄くなると、上記オーバラップ領域の空乏化
したドレインにおいて、バンド間でトンネリングが生
じ、ドレインリーク電流が発生するという問題点があっ
た(詳しくはT.Y.Chan,J.Chen,P.K.Ko and C.Hu,1987 I
EDM Techical Digest,p.718,特開昭61−101077号公報等
参照)。
されたもので、得られる半導体装置のゲート誘起のドレ
インリーク電流を低減できる半導体装置およびその製造
方法を提供することを目的としている。
の製造方法においては、まず、半導体基板の上にゲート
電極を形成する。上記ゲート電極の両側壁に酸化膜を形
成する。上記酸化膜をマスクにして、上記半導体基板の
表面に不純物をイオン注入し、それによって、上記半導
体基板の表面であって、上記ゲート電極の両側に、該ゲ
ート電極から離間して、1対の高濃度ソース・ドレイン
領域を形成する。上記酸化膜を除去する。上記ゲート電
極をマスクにして、上記半導体基板の表面に不純物を斜
め回転イオン注入し、それによって、上記半導体基板の
表面であって、上記ゲート電極の両側に、その一部が上
記ゲート電極とオーバラップする、1対の低濃度ソース
・ドレイン領域を形成する。
の製造方法においては、まず、半導体基板の上にゲート
電極を形成する。上記ゲート電極をマスクにして、上記
半導体基板の表面に不純物を斜め回転イオン注入し、そ
れによって、上記半導体基板の表面中であって、上記ゲ
ート電極の両側にその一部が該ゲート電極とオーバラッ
プする、1対の低濃度ソース・ドレイン領域を形成す
る。上記ゲート電極の両側壁に酸化膜を形成する。上記
酸化膜をマスクにして、上記半導体基板の表面に不純物
をイオン注入し、それによって、上記半導体基板の表面
中であって、上記ゲート電極の両側に、該ゲート電極か
ら離間して、1対の高濃度ソース・ドレイン領域を形成
する。
半導体装置の製造方法によれば、1対の低濃度ソース・
ドレイン領域を、ゲート電極をマスクとする、斜め回転
イオン注入により形成し、1対の高濃度ソース・ドレイ
ン領域を、ゲート電極の両側壁に形成された酸化膜をマ
スクとする、イオン注入により形成するので、ゲートと
低濃度ソース・ドレイン領域のみがオーバラップし、ゲ
ートと高濃度ソース・ドレイン領域がオーバラップしな
いような半導体装置が得られる。
方法の一実施例の主要階段における状態を示す断面図で
ある。
ィールド酸化膜、3はゲート絶縁膜、4は多結晶シリコ
ン膜、5は窒化膜、6は酸化膜、7は高濃度ソース・ド
レイン領域(n-層)、8は低濃度ソース・ドレイン領域
(n+層)である。
ン基板1にフィールド酸化膜2を形成した後、例えば酸
化膜からなるゲート絶縁膜3およびゲート電極となる多
結晶シリコン膜4を形成した後、さらにその上にLPCVD
法で耐酸化性の、例えば窒化膜5を堆積し、フォトエッ
チングしてゲートを形成する。次に、第1図(b)に示
すように、窒化膜5をマスクにして、熱処理を行って酸
化膜6をゲート側壁部に形成する。そして、窒化膜5お
よびゲート側壁部の酸化膜6をマスクにして、例えば砒
素イオンAsを4×1015(cm-2)注入し、高濃度ソース・
ドレイン領域7を形成する。次に第1図(c)に示すよ
うに、窒化膜5およびゲート側壁部の酸化膜6を除去し
た後、例えばリンイオンPを1×1013(cm-2)の注入量
で鉛直方向から約45の角度で、斜め回転イオン注入し、
低濃度ソース・ドレイン領域8を形成することでLDD構
造を得る。
程などを行うことによって素子が完成する、ここで、ゲ
ート絶縁膜3として、例えば耐酸化性のSNOS構造(酸化
膜+窒化膜)を採用すると、ゲート側壁部のみを酸化す
るため、さらに効果的である。
領域7を形成したが、低濃度ソース・ドレイン領域8を
先に形成することも可能である。
明する。まず、第2図(a)に示すように、第1図
(a)と同様にしてp型シリコン基板1に、フィールド
酸化膜2を形成した後、窒化膜からなるゲート絶縁膜3
と多結晶シリコン膜4と窒化膜5よりなるゲートを形成
し、窒化膜5をマスクとして斜め回転イオン注入で、P
等の低濃度のn型不純物をイオン注入することで、低濃
度ソース・ドレイン領域8を形成する。次に、第2図
(b)に示すように、窒化膜5をマスクとして高温の酸
化雰囲気にさらし、ゲート側壁部に酸化膜6を形成した
後、窒化膜5およびゲート側壁部の酸化膜6をマスクと
してAs等の高濃度のn型不純物をイオン注入し、高濃度
ソース・ドレイン領域7を形成してLDD構造を得る。
ト側壁部の酸化膜6を除去する必要がなく、フィールド
酸化膜2の膜減りもない。
膜5および高濃度ソース・ドレイン領域7上の窒化膜5
を除去し、さらに第2図(c)に示すように、例えばTi
9をスパッタで法で堆積させて熱処理を施せば、ゲート
電極部および高濃度ソース・ドレイン領域7をシリサイ
ド化して低抵抗化できる。ただし、ゲート側壁部は酸化
膜6があるのでシリサイド化せず、未反応のTi9を除去
することで、第2図(d)に示すように、セルフアライ
ンでゲート電極および高濃度ソース・ドレイン領域7に
シリサイド部10,11を形成できる。なお、高濃度ソース
・ドレイン領域7を形成するためのイオン注入は、サリ
サイド(SALICIDE:Selfaligned silicide)構造にして
から行うことも可能である。
電極効果半導体装置の製造方法について述べたが、もち
ろんp基板をn基板にし、注入するn型不純物イオンを
p型不純物イオンにすることにより、pチャンネル絶縁
ゲート電界効果半導体装置にも適用可能である。
ス・ドレインイオン注入領域を限定するために、フォト
レジスト等を使用する必要があるが、低濃度と高濃度の
イオン注入の間に高温の熱処理がある場合にはフォトレ
ジストのパターニング回数が増える問題がある。
の低濃度および高濃度の注入を一括して行うことが可能
になる。
極形成のためのフォトレジスト12のパターニング後、窒
化膜5,多結晶シリコン膜4をRIE法でエッチングした
後、フォトレジスト12を除去する。次にn型のソース・
ドレイン領域形成のためにフォトレジスト13を用いて他
の領域を覆うようにしてパターニングする。その後、第
3図(b)に示すよういに、フォトレジスト13,ポリシ
リコン4および窒化膜5をマスクにして、n型不純物、
例えばPを鉛直方向がら45゜の角度で斜め回転イオン注
入し、低濃度ソース・ドレイン領域8を作成する。次に
第3図(c)に示すように、鉛直方向から約7゜の角度
(チャネリング防止)で、例えばAsを回転注入し、高濃
度ソース・ドレイン領域7を形成することでn型のLDD
構造が形成される。そして、この後、第2図(d)に示
すように、ゲート側壁部に酸化膜6を形成して、高濃度
ソース・ドレイン領域7のオーバラップを解消する。ま
た、nウェル14内のp型ソース・ドレインもLDD構造を
用いるなら同様の方法で作成できる。さらに、第3図
(e)に示すように、サリサイド構造にすることも可能
である。上記の約7゜の角度でイオン注入するのは、通
常のようにSi基板上に酸化膜6なしで0゜注入するとチ
ャネリング((100)基板や(111)基板の結晶格子にお
いて、注入されたイオンが衝突しない場所が生じ、ここ
に注入されたイオンは深く注入される)現像が生じるた
め、注入角度をこのように約7゜程度傾ける。
ース・ドレイン領域の低濃度領域のみがオーバラップ
し、ゲートとソース・ドレイン領域の高濃度領域がオー
バラップしないような半導体装置が得られる。ゲート端
とソース・ドレイン領域の高濃度領域がオーバラップし
ないので、ゲート誘起のドレインリーク電流を低減でき
るという効果を奏する。また、ゲートとソース・ドレイ
ン領域の低濃度領域のみがオーバラップしたLDD構造と
なっているので、ゲート容量が低減されるという効果を
奏する。
第2図,第3図はこの発明の他の実施例を説明するため
の断面図、第4図は従来のLDD構造の半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。 図において、1はp型シリコン基板、2はフィールド酸
化膜、3はゲート絶縁膜、4は多結晶シリコン膜、5は
窒化膜、6は酸化膜、7は高濃度ソース・ドレイン領
域、8は低濃度ソース・ドレイン領域、9はTi、10,11
はシリサイド部、12,13はフォトレジスト、14はnウェ
ルである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】半導体基板の上にゲート電極を形成する工
程と、 前記ゲート電極の両側壁に酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜をマスクにして、前記半導体基板の表面に不
純物をイオン注入し、それによって、前記半導体基板の
表面中であって、前記ゲート電極の両端に、該ゲート電
極から離間して、1対の高濃度ソース・ドレイン領域を
形成する工程と、 前記酸化膜を除去する工程と、 前記ゲート電極をマスクにして、前記半導体基板の表面
に不純物を斜め回転イオン注入し、それによって、前記
半導体基板の表面中であって、前記ゲート電極の両側
に、その一部が前記ゲート電極とオーバラップする、1
対の低濃度ソース・ドレイン領域を形成する工程と、 を備えた、LDD構造の半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】半導体基板の上にゲート電極を形成する工
程と、 前記ゲート電極をマスクにして、前記半導体基板の表面
に不純物を斜め回転イオン注入し、それによって、前記
半導体基板の表面中であって、前記ゲート電極の両側に
その一部が前記ゲート電極とオーバラップする、1対の
低濃度ソース・ドレイン領域を形成する工程と、 前記ゲート電極の両側壁に酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜をマスクにして、前記半導体基板の表面に不
純物をイオン注入し、それによって、前記半導体基板の
表面中であって、前記ゲート電極の両側に、該ゲート電
極から離間して、1対の高濃度ソース・ドレイン領域を
形成する工程と、を備えた、LDD構造の半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63308072A JP2781913B2 (ja) | 1988-12-05 | 1988-12-05 | Ldd構造の半導体装置の製造方法 |
US07/399,947 US5146291A (en) | 1988-08-31 | 1989-08-31 | MIS device having lightly doped drain structure |
US07/896,535 US5217913A (en) | 1988-08-31 | 1992-06-09 | Method of manufacturing an MIS device having lightly doped drain structure and conductive sidewall spacers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63308072A JP2781913B2 (ja) | 1988-12-05 | 1988-12-05 | Ldd構造の半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02153538A JPH02153538A (ja) | 1990-06-13 |
JP2781913B2 true JP2781913B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=17976539
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63308072A Expired - Lifetime JP2781913B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-12-05 | Ldd構造の半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
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US6906383B1 (en) | 1994-07-14 | 2005-06-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacture thereof |
US6773971B1 (en) | 1994-07-14 | 2004-08-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device having lightly-doped drain (LDD) regions |
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Family Cites Families (4)
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JPS59198763A (ja) * | 1983-04-27 | 1984-11-10 | Hitachi Ltd | Mos形電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
JPS62293776A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS6373667A (ja) * | 1986-09-17 | 1988-04-04 | Sanyo Electric Co Ltd | Mos半導体装置の製造方法 |
JPS6376376A (ja) * | 1986-09-18 | 1988-04-06 | Sanyo Electric Co Ltd | Mos半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-12-05 JP JP63308072A patent/JP2781913B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH02153538A (ja) | 1990-06-13 |
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