JP2803925B2 - 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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JP2803925B2
JP2803925B2 JP3251910A JP25191091A JP2803925B2 JP 2803925 B2 JP2803925 B2 JP 2803925B2 JP 3251910 A JP3251910 A JP 3251910A JP 25191091 A JP25191091 A JP 25191091A JP 2803925 B2 JP2803925 B2 JP 2803925B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はCMOSデバイスの半
導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、LDD CMOSトランジスタを
形成するには、ポリシリコンのゲートを形成した後n-
領域及びp- 領域をn型不純物及びp型不純物をそれぞ
れ注入して形成する。この際、それぞれの不純物注入段
階はホトリソグラフィ工程で行われ、n型不純物はPM
OS領域等には注入されない。これとは反対にp型不純
物はNMOS領域等には注入されない。続いて、SiO
2 膜を積層しエッチングを行って非等方的にサイドウォ
ールスペーサを形成し、イオン注入でn+ 及びp + ソー
ス/ドレイン領域をそれぞれの領域形成ごとに1つのホ
トリソグラフィを用いて形成する。この際、2つのホト
リソグラフィ段階はn型不純物はPMOS領域には注入
されないように、また、p型不純物はNMOS領域には
注入されないようにそれぞれ行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の工程
は、多数のホトリソグラフィ段階を必要としたりサイド
ウォールエッチング工程を必要とし複雑である。さら
に、NMOSのn- (あるいはPMOSのp- 領域)と
+ 領域(あるいはp+ 領域)が同時にアニールされる
訳であるがその際n+(p+ )領域が相対的に大きな熱
体(thermal budget)でアニールされる必要がある。そ
のためn-(p- )領域で不純物が広く拡散し、トラン
ジスタの短チャネル特性を劣化させることにもなる。
【0004】
【課題を解決するための手段】従って、この発明は、S
iO2 /ポリシリコンの積重ねからなる積層構造をエッ
チングしないでサイドウォールスペーサとして使用する
ものである。そして、SiO2 膜又は/及びポリシリコ
ン膜をエッチングしてサイドウォールを形成するという
常套手段を用いることは無くなるから、それによってサ
イドウォールスペーサを形成するためのエッチング工程
及びそのためのホトリソグラフィ工程を不要にできる。
この発明では、n+ ソース/ドレイン領域(p+ ソース
/ドレイン領域)の高濃度不純物層及びn- 領域(p-
領域)の低濃度不純物層がCMOSデバイスを構成する
NMOSトランジスタやPMOSトランジスタのそれぞ
れにおいて、従来のように同時にではなくてポリシリコ
ン層のエッチングの前後に高濃度不純物層、低濃度不純
物層を別個に形成したものである。具体的には、第1の
実施例では、まず、図2でポリシリコン層6を注入保護
膜としてn+ ソース/ドレイン領域8を形成し、ポリシ
リコン層6をエッチングした後今度は図4で残存ポリシ
リコン層6を注入保護膜としてp+ ソース/ドレイン領
域10を形成し、続いて、図5でn- 領域11を順次形
成するものである。第2の実施例ではn- 領域11の形
成後さらにp- 領域13を形成している。第3の実施例
でもn+ ソース/ドレイン領域8、n- 領域19、p+
ソース/ドレイン領域21及びp- 領域22を順次形成
している。第4の実施例ではn+ ソース/ドレイン領域
8、p+ ソース/ドレイン領域10、n- 領域11及び
- 領域24を形成している。
【0005】この発明では、ポリシリコン層は注入保護
膜としても用いられる。すなわち、薄い酸化膜や窒化膜
の代わりにポリシリコン層を介して不純物を注入して高
濃度のソース/ドレイン領域を形成するようにしてい
る。具体的には、図2、図8、図15及び図22にそれ
ぞれ示すようにNMOSトランジスタのn+ ソース/ド
レイン領域8の形成の際や、図4、図10、図18及び
図24にそれぞれ示すようにPMOSトランジスタのp
+ ソース/ドレイン領域10,10,21及び10の形
成の際がそうである。また、図26でのp- 領域24の
形成の際もそうである。そのため、酸素又は窒素のノッ
クオンに関連して半導体基板等に欠陥が生じるような問
題もなくなる。
【0006】また、SiO2 /ポリシリコンの積重ねの
使用によって第4の実施例に示されているようにいかな
るフォトリソグラフィ工程を付け加えることなくp型不
純物を半導体基板全面に渡り注入することに依ってDI
−LDD(Double Implanted Lig
htly Doped Drain)構造のNMOSト
ランジスタやDI−GOLD(Double Impl
anted Gate−drain Overlapp
ed Lightly Doped Drain)構造
のNMOSトランジスタ、及びLDD PMOSトラン
ジスタを形成できる。具体的には、第4の実施例の図2
6及び図27に示されているようにDI−GOLD構造
のNMOSトランジスタT4 では、n- 領域11がp-
領域23で囲まれているのでn- 領域11の広がりを抑
制できる。これによりNMOSトランジスタの短チャネ
ル特性を向上できる。DI−LDD構造のNMOSトラ
ンジスタでも同様の効果を奏し得る。
【0007】さらにこの発明では、PMOSトランジス
タのホット・キャリアの信頼性もPMOSドレイン領域
でp- 領域の形成によって向上できる。具体的には、第
2の実施例の図12及び図13に示されているようにP
MOS形成領域Aのp+ ソース/ドレイン領域10にp
- 領域13が形成されている。また、第3の実施例の図
19及び図20示されているようにPMOS形成領域A
のp+ ソース/ドレイン領域21にp- 領域22が形成
されている。さらに、第4の実施例の図26及び図27
に示されているようにPMOS形成領域Aのp+ ソース
/ドレイン領域10にp- 領域24が形成されている。
【0008】
【作用】この発明は、SiO2 /ポリシリコンの積重ね
からなる積層構造をエッチングしないでサイドウォール
スペーサとして使用するので、サイドウォールスペーサ
形成のためのエッチング工程なしでしかもそれに関連す
るホトリソグラフィ工程の数を軽減できて製造工程を簡
略化しながらLDD又はGOLD構造を有するCMOS
デバイスを得ることができる。
【0009】また、この発明では、 1.低濃度不純物層と高濃度不純物層を同時にアニ−ル
することはなく、各層に見合った温度でアニ−ルが行わ
れる。 2.DI−LDDやDI−GOLD構造のCMOSデバ
イスをいかなるホトリソグラフィ工程を付け加えること
なく形成できる。従って不純物の拡散を抑制するこでC
MOSデバイスの短チャネル特性を向上でき、その結
果、CMOSデバイスをより縮小できる。
【0010】また、薄い酸化膜や窒化膜の代わりにポリ
シリコン層を介して不純物を注入して高濃度のソース/
ドレイン領域を形成するようにしているので、酸素又は
窒素のノックオンに関連して半導体基板等に欠陥が生じ
るような問題もなくなる。
【0011】
【実施例】以下図に示す実施例に基づいてこの発明を詳
述する。なおそれによってこの発明は限定されるもので
はない。図1〜図6はGOLD構造のNMOSトランジ
スタとオフセットシングルドレインを備えたPMOSト
ランジスタとからなるCMOSデバイスを形成するこの
発明の第1の実施例を示す。
【0012】図6において、CMOSデバイスは、ゲー
ト酸化膜3、SiO2 膜5、フィールド酸化膜2及びポ
リシリコンのゲート電極4,4を有するSi基板1上に
配設されたNMOSトランジスタT1 、PMOSトラン
ジスタT2 からなり、NMOSトランジスタT1 は不純
物層として高濃度にn型不純物が注入された濃度が約1
×1020cm-3のn+ ソース/ドレイン領域8と低濃度に
n型不純物が注入された濃度が約1×1018cm-3のn-
領域11を有してGOLD構造のトランジスタを構成して
おり、一方、PMOSトランジスタT2 は、不純物層と
して、p- 領域を具備しない高濃度にp型不純物が注入
された濃度が1×1020cm-3のp+ ソース/ドレイン領
域10のみを有してなるシングルドレイン構造で、かつ
ソース/ドレイン領域10がゲート電極4からオフセッ
トされた位置にあるオフセット構造をなしている。
【0013】以下製造方法について説明する。図1に示
すように、Si基板1上にSiO2 のフィールド酸化膜
2、同じくSiO2 のゲート酸化膜3及びゲート酸化膜
3直上にポリシリコンのゲート電極4、4を公知の方法
で形成する。続いて、厚さが10nmの薄いSiO2 膜5
を公知の成長法又は堆積法で形成した後ゲート電極4、
4を含むSi基板1上の全面に厚さが250 nmのポリシ
リコン層6を積層する。
【0014】次に、PMOSトランジスタ形成領域Aを
ホトリソグラフィによってホトレジスト7で覆い、NM
OSトランジスタのn+ (高濃度のn型)ソース/ドレ
イン領域8を形成するためにポリシリコン層6、SiO
2 膜5を介してn型不純物30を注入する(図2参
照)。この場合、n型不純物30をSi基板1の表面に
対して真上から注入する必要がある。
【0015】この際、n型不純物30をSi基板1の表
面に対して斜め方向からではなく真上から注入する必要
がある。n型不純物30として、例えばAsのイオンを
80〜120 KeVの大きな注入エネルギで、かつ1×1015
5×1015cm-2の多い注入量で注入して濃度が約1×10
20cm-3の高濃度のn+ ソース/ドレイン領域8を形成
する。この注入エネルギは当然のことながらポリシリコ
ン層6、SiO2 膜5をn型不純物30が通過しうるに
足りる十分な大きさに設定されている。このように本実
施例では、従来注入保護膜として頻繁に用いられる薄い
酸化膜や窒化膜の代わりにポリシリコン層6を不純物の
注入保護膜として用いこれを介してn型不純物30を注
入して高濃度のソース/ドレイン領域8を形成するよう
にしているので、酸素又は窒素のノックオンに関連して
Si基板1等を含むウエハに欠陥が生じるような問題は
ない。
【0016】次に、NMOSトランジスタ形成領域Bの
ポリシリコン層6を公知のドライエッチングあるいは公
知のウェットエッチングで除去する(図3参照)。この
際、PMOSトランジスタ形成領域Aのポリシリコン層
6はホトレジスト7で保護されて残存ポリシリコン層と
なる。そして、ホトレジスト7を除去した後、ウエハの
n型不純物30注入による損失を回復するために必要な
らばウエハを相対的に高い温度、好ましくは850 〜950
℃で、より好ましくは900 ℃でアニールするのが好まし
い(図3参照)。もし、必要でないならばそのアニール
の工程はすべての不純物を注入した後なされても良いが
本実施例のようにこの時点で高温アニールを施すのが好
ましい。
【0017】次に、NMOSトランジスタ形成領域Bを
ホトレジスト9で覆い、PMOSトランジスタのp
+ (高濃度のp型)ソース/ドレイン領域10をp型不
純物31を残存ポリシリコン層6、SiO2 膜5を介し
て注入することで形成する(図4参照)。この際、Si
基板1は不純物に注入に先立ってアモルファス化され
る。また、p型不純物31として、例えばBのイオンを
30〜60KeVの注入エネルギで、かつ1×1015〜5×1015
cm-2の多い注入量で注入して濃度が約1×1020cm-3
の高濃度のp+ ソース/ドレイン領域10を形成する。
この場合もp型不純物31をSi基板1の表面に対して
真上から注入する必要がある。また、残存ポリシリコン
層6を注入マスクとして用いてるので、図2の場合と同
様にSi基板1等を含むウエハに欠陥が生じるような問
題はない。
【0018】続いて、ホトレジスト9を除去した後必要
ならばこの時点で図3でのウエハのn型不純物30注入
による損失を回復するためのアニールと同様にPMOS
トランジスタのp+ ソース/ドレイン領域10を含むS
i基板1のアニールを行う。そのアニールの温度は800
〜900 ℃が好ましい。続いて、図5に示すようにn+
ース/ドレイン領域8にn- (低濃度のn型)領域11
を形成してなるGOLD構造のNMOSトランジスタ形
成するには大きな注入角θでもって、好ましくは30〜60
°の注入角θでもってn型不純物30をSi基板1の表
面に対して斜めから注入してNMOSトランジスタのn
- 領域11を形成する。
【0019】この際、少ない注入量でn型不純物30を
注入するとともに、小さな注入エネルギで注入する必要
がある。従って、PMOSトランジスタ形成領域Aに残
存している残存ポリシリコン層6によりn型不純物30
の通過が阻止されてPMOSトランジスタ形成領域Aの
Si基板1上にはn型不純物30がほとんど到達しな
い。このn型不純物30として、例えばPのイオンを、
30〜60KeVの注入エネルギで、かつ1×1013〜5×1013
cm-2の注入量で注入して濃度が5×1017〜5×1018
-3の低濃度のn- ソース/ドレイン領域11を形成す
る。なお本実施例では、GOLD構造のNMOSトラン
ジスタの形成方法を示しているがLDD構造のNMOS
トランジスタを形成してもよい。この時には通常の小さ
な注入角で、好ましくは0〜7°の注入角θでもってn
型不純物30を注入してn- 領域11を形成すれば良
い。
【0020】続いて、残存ポリシリコン層6を除去し不
純物30注入によるSi基板1の損失を回復するために
熱処理を付すとともに不純物の活性化を行う(図6参
照)。この熱処理温度としては図3、図4で上述した熱
処理温度より低温の700 〜850℃が好ましく、かつ熱処
理を短い時間、例えば10〜600 秒で低温で行うのが好ま
しい。というのは折角所定の注入角θでもって図5に示
すように横方向に所定の幅Wで、かつ縦方向に所定の深
さDでn- 領域11を形成しても図6の熱処理でn-
域11が許される範囲内を越えて拡張しないようにする
ためである。
【0021】このようにしてGOLD構造のNMOSト
ランジスタT1 と、PMOSトランジスタT2 からなる
CMOSデバイスを形成できる。なお本実施例ではGO
LD構造のNMOSトランジスタと、PMOSトランジ
スタからなるCMOSデバイスの形成方法を示したが、
同様の方法でLDD構造のNMOSトランジスタと、P
MOSトランジスタからなるCMOSデバイスを形成で
きる。また、同様の方法でGOLD構造のPMOSトラ
ンジスタと、NMOSトランジスタからなるCMOSデ
バイスやLDD構造のPMOSトランジスタと、NMO
SトランジスタからなるCMOSデバイスも形成でき
る。
【0022】図7〜図13はGOLD構造のNMOSト
ランジスタと、LDD構造のPMOSトランジスタから
なるCMOSデバイスを形成するこの発明の第2の実施
例を示す。図7〜図10の工程はこの発明の第1の実施
例の図1〜図4の工程と同様である。
【0023】この際、n+ 及びp+ 領域の熱処理工程を
同時にしたり、別々にしたりn+ 及びp+ 領域の熱処理
工程をこれらの工程の終わりにn- 及びp- (低濃度の
p型)領域のアニーリング工程と組み合わせたりして行
う。図10でPMOSトランジスタのp+ ソース/ドレ
イン領域10を含むSi基板1のアニールを行う。なお
本実施例及び第1の実施例ではn+ ソース/ドレイン領
域8の熱処理工程とp+ ソース/ドレイン領域10の熱
処理工程とを別々に行ったものを示したが、両高濃度領
域8,10の熱処理工程を同時に行ったり、あるいは両
高濃度領域8,10の熱処理工程を本実施例で以下の工
程で形成される低濃度のn型領域ゃ低濃度のp型領域の
熱処理工程と同時に行ったりしても良い。
【0024】続いて、図11に示すようにn+ ソース/
ドレイン領域8にn- (低濃度のn型)領域11を形成
してなるGOLD構造のNMOSトランジスタ形成する
には大きな注入角θでもって、好ましくは30〜60°の注
入角θでもってn型不純物30をSi基板1の表面に対
して斜めから注入してNMOSトランジスタのn- 領域
11を形成する。
【0025】この際、少ない注入量でn型不純物30を
注入するとともに、小さな注入エネルギで注入する必要
がある。従って、PMOSトランジスタ形成領域Aに残
存している残存ポリシリコン層6によりn型不純物30
の通過が阻止されてPMOSトランジスタ形成領域Aの
Si基板1上にはn型不純物30がほとんど到達しな
い。この図11の工程は第1の実施例の図5に対応す
る。このn型不純物30として、例えばPのイオンを30
〜60KeVの注入エネルギで、かつ1×1013〜5×10 13
-2の注入量で注入して濃度が5×1017〜5×1018cm
-3の低濃度のn- 領域11を形成する。
【0026】続いて、ホトリソグラフィを行って残存ポ
リシリコン層6の除去を行った後NMOSトランジスタ
形成領域Bにホトレジスト12を形成し、PMOSトラ
ンジスタ形成領域Aにp- 領域13を形成してLDD構
造のPMOSトランジスタを形成する。すなわち、p型
不純物31として、例えばBのイオンを15〜25KeVの注
入エネルギで、かつ5×1012〜5×1013cm-2の少ない
注入量で注入して濃度が5×1017〜5×1018cm-3の低
濃度のp- 領域13を形成する。しかもp+ ソース/ド
レイン領域10にp- 領域13を形成してなるLDD構
造のPMOSトランジスタの形成には小さな注入角θで
もって、好ましくは0〜7°の注入角θでもってp型不
純物31をSi基板1の表面に対して真上より極わずか
斜めから注入してPMOSトランジスタのp- 領域13
を形成する必要がある。本実施例では注入角θを7°で
もって図12に示すように横方向に所定の幅Xで、かつ
縦方向に所定の深さYのp- 領域13を形成できる。こ
れによりp+ ソース/ドレイン領域10にp- 領域13
が形成される(図12参照)。
【0027】続いて、ホトレジスト12を除去した後不
純物の活性化を行ったりn- 領域11及びp- 領域13
の不純物注入によるSi基板1の損失を回復するために
ウエハのアニールを行う(図13参照)。この熱処理温
度としては図9、図10で上述した熱処理温度より低温
の700 〜800 ℃が好ましく、かつ熱処理を短い時間、例
えば10〜600 秒で低熱体(low thermal budget) を用い
て行うのが好ましい。このアニールの工程は第1の実施
例の図6でのアニールの工程に対応する。
【0028】このようにしてGOLD構造のNMOSト
ランジスタT1 と、LDD構造のPMOSトランジスタ
3 からなるCMOSデバイスを形成できる。なお本実
施例ではGOLD構造のNMOSトランジスタと、LD
D構造のPMOSトランジスタからなるCMOSデバイ
スの形成方法を示したが、同様の方法でLDD構造のN
MOSトランジスタと、GOLD構造のPMOSトラン
ジスタからなるCMOSデバイスを形成できる。また、
PMOSトランジスタとNMOSトランジスタとを入れ
換えても同様の方法でCMOSデバイスを形成できる。
【0029】図14〜図20は熱処理温度が低温で、か
つ熱処理を短い時間で行うGOLD構造のNMOSトラ
ンジスタT1 と、LDD構造のPMOSトランジスタT
3 からなるCMOSデバイスを形成するこの発明の第3
の実施例を示す。その製造工程において、図14〜図1
6の工程はこの発明の第1の実施例の図1〜図3の工程
と同様である。
【0030】図16でNMOSトランジスタ形成領域B
にn+ ソース/ドレイン領域8を形成し、PMOSトラ
ンジスタ形成領域Aにポリシリコン層6を残存させた
後、続いて、図17に示すようにn+ ソース/ドレイン
領域8にn- 領域19を形成してなるGOLD構造のN
MOSトランジスタ形成するには大きな注入角θでもっ
て、好ましくは30〜60°のチルト角θでもってn型不純
物30をSi基板1の表面に対して斜めから注入してN
MOSトランジスタのn- 領域19を形成する。
【0031】この際、n型不純物30として、例えばP
のイオンを30〜60KeVの小さな注入エネルギで、かつ1
×1013〜5×1013cm-2の少ない注入量で注入して濃度
が5×1017〜5×1018cm-3の低濃度のn- 領域19を
形成する。従って、PMOSトランジスタ形成領域Aで
は注入エネルギが小さいことから、PMOSトランジス
タ形成領域Aに残存している残存ポリシリコン層6によ
ってn型不純物30がSi基板1上に注入されるおそれ
はない。なお本実施例では、GOLD構造のNMOSト
ランジスタの形成方法を示しているがLDD構造のNM
OSトランジスタを形成してもよい。この時には通常の
小さな注入角で、好ましくは0〜7°の注入角θでもっ
てn型不純物30を注入してn- 領域19を形成すれば
良い。次に、NMOSトランジスタ形成領域Bをホトレ
ジスト20で覆い、PMOSトランジスタのp+ ソース
/ドレイン領域21をp型不純物31を残存ポリシリコ
ン層6を介して注入することで形成する(図18参
照)。すなわち、残存ポリシリコン層6をp型不純物3
1の注入マスクとして用いており、p型不純物31をS
i基板1の表面に対して真上から注入する必要がある。
【0032】この際、不純物注入に先立ってSi基板1
のアモルファス化がなされる。また、p型不純物31と
して、例えばBのイオンを30〜60KeVの注入エネルギ
で、かつ1×1015〜5×1015cm-2の注入量で注入して
濃度が約1×1020cm-3の高濃度のp+ 領域21を形成
する。一方、NMOSトランジスタ形成領域Bでは、p
型不純物31の注入エネルギが大きいにもかかわらずN
MOSトランジスタ形成領域Bのホトレジスト20に依
ってp型不純物31がSi基板1上に注入されるおそれ
はない。一方、p型不純物31の注入エネルギの大きさ
はp型不純物31が残存ポリシリコン層6及びSiO2
膜5を通過してSi基板1上に達する程度の上述した大
きさに設定される。また、残存ポリシリコン層6をp型
不純物31の注入マスクとして用いてるので、図15の
場合と同様にSi基板1等を含むウエハに欠陥が生じる
ような問題はない。
【0033】続いて、残存ポリシリコン層6を除去し、
PMOSトランジスタのp- 領域22を、p+ ソース/
ドレイン領域21の形成に引き続きp型不純物31を注
入することで形成してLDD構造のPMOSトランジス
タを形成する。すなわち、p + ソース/ドレイン領域2
1にp- 領域22が形成される(図19参照)。この
際、p型不純物31として、例えばBのイオンを15〜25
KeVの小さな注入エネルギで、かつ5×1012〜5×1013
cm-2の注入量で注入して濃度が5×1017〜5×1018
-3の低濃度のp- 領域22を形成する。しかもp+
ース/ドレイン領域21にp- 領域22を形成してなる
LDD構造のPMOSトランジスタの形成には小さな注
入角θでもって、好ましくは0〜7°の注入角θでもっ
てp型不純物31をSi基板1の表面に対して真上より
極わずか斜めから注入してPMOSトランジスタのp-
領域22を形成する必要がある。
【0034】ホトレジスト20を除去した後不純物の活
性化を行ったりn- 領域19、p+ 領域21及びp-
域22の不純物注入によるSi基板1の損失を回復する
ために低温かつ短い時間でウエハのアニールを行う(図
20参照)。この際、この熱処理は低温かつ短時間でな
されるのが好ましい。この熱処理温度としては図9、図
10、図16で上述した高濃度不純物領域の熱処理温度
より低温の700 〜850 ℃が好ましく、かつ熱処理を短い
時間、例えば10〜600 秒で行うのが好ましい。すなわ
ち、図6の熱処理でn- 領域11が許される範囲内を越
えて拡張しないように、また、図13の熱処理でp-
域13が許される範囲内を越えて拡張しないように熱処
理を施したのと同様の熱処理が付されるとともに、p+
ソース/ドレイン領域21にも熱処理を付す訳である。
このp+ ソース/ドレイン領域21の熱処理の時期は、
第2実施例の図10でPMOSトランジスタのp+ ソー
ス/ドレイン領域10に付す熱処理の時期とは異なって
おり、この点が本実施例と第2実施例との違いである。
図21〜図27はDI−GOLD構造のNMOSトラン
ジスタT4 と、GOLD構造のPMOSトランジスタT
5 からなるCMOSデバイスを形成するこの発明の第4
の実施例を示す。
【0035】その製造工程において図21〜図25の工
程はこの発明の第2の実施例の図7〜図11の工程と同
様である。そして、図25に示すようにn+ ソース/ド
レイン領域8にn- 領域11を有し、さらに図26に示
すようにn- 領域11を覆いかぶせる(halo) ように形
成されるp- 領域23、いわゆる、ハロー型p- 領域2
3を有してなるDI−GOLD構造のNMOSトランジ
スタ形成するには、図25において、大きな注入角θで
もって、好ましくは30〜60°の注入角θでもってn型不
純物30をSi基板1の表面に対して斜めから注入して
NMOSトランジスタのn- 領域11を形成する。
【0036】この際、少ない注入量でn型不純物30を
注入するとともに、小さな注入エネルギで注入する必要
がある。従って、PMOSトランジスタ形成領域Aに残
存している残存ポリシリコン層6によりn型不純物30
の通過が阻止されてPMOSトランジスタ形成領域Aの
Si基板1上にはn型不純物30がほとんど到達しな
い。この図25の工程は第2の実施例の図11、第1の
実施例の図5に対応する。このn型不純物30として、
例えばPのイオンを30〜60KeVの小さな注入エネルギ
で、かつ1×1013〜5×1013cm-2の少ない注入量で注
入して濃度が5×10 17〜5×1018cm-3の低濃度のn-
領域11を形成する。
【0037】続いて、図26に示すようにNMOSトラ
ンジスタ形成領域Bにn- 領域11のハロー型p- 領域
23を形成するためにp型不純物31の注入を行う。こ
の際、p型不純物31の注入は、いかなるホトリソグラ
フィ工程を付け加えることなくSi基板1の全面に渡り
行われる。そして、NMOSトランジスタ形成領域Bの
ゲ−ト4のサイドウォ−ルスペ−サ5aの厚さd1 とP
MOSトランジスタ形成領域Aのゲ−ト4のサイドウォ
−ルスペ−サ56の厚さd2 (d2 >d1 )が異なって
いることから、p型不純物31の注入をSi基板1の全
面に渡り行っても、つまり、NMOSトランジスタ形成
領域BとPMOSトランジスタ形成領域Aに同時に注入
角αでp型不純物31を注入しても、PMOSトランジ
スタ形成領域Aにp- 領域、いわゆるp- (lightly do
ped area)領域24を形成してp+ ソース/ドレイン領
域10にp- 領域24を形成しながら、MOSトランジ
スタ形成領域Bにn- 領域11の拡張を抑制するハロー
型p-領域23を形成できる。
【0038】この際、p型不純物31として、例えばB
のイオンを30〜60KeVの大きな注入エネルギで、かつ5
×1012〜5×1013cm-2の少ない注入量で注入して濃度
が1×1017〜1×1018cm-3の低濃度のかさ型p- 領域
23を形成するとともに、濃度が5×1017〜5×1018
-3の低濃度のp- 領域24を形成する。また、注入角
αは、かさ型p- 領域23を形成する必要があることか
ら、大きな注入角αでもって、好ましくは30〜60°のチ
ルト角αでもってp型不純物31をSi基板1の表面に
対して斜めから注入するのが好ましい。しかもPMOS
トランジスタ形成領域Aにおいては、p- 領域24を形
成する必要があることから、注入エネルギが上記のごと
きp型不純物31を残存ポリシリコン層6を介して注入
できるに足りるに十分な量に設定される。そして、大き
な注入角αでp- 領域24を形成したことから、PMO
Sトランジスタ形成領域AにはGOLD構造のPMOS
トランジスタT5 が形成される。一方、NMOSトラン
ジスタ形成領域Bにはn- 領域11が図25に示すよう
に大きな注入角θでもって形成されていることから、D
I−GOLD構造のNMOSトランジスタT4 が形成さ
れる。また、n- 領域11の横幅Lは20〜50nmに設定
されるのが好ましい。ハロー型p- 領域23の横幅Lは
40〜70nmに設定されるのが好ましい。p- 領域24の
横幅Lは50〜80nmに設定されるのが好ましい。また、
- 領域11の深さRは40〜80nmに設定されるのが好
ましい。ハロー型p- 領域23の深さSは50〜100 nm
に設定されるのが好ましい。p-領域24の深さTは50
〜100 nmに設定されるのが好ましい。
【0039】続いて、ホトリソグラフィを行ってPMO
Sトランジスタ形成領域Aに残存している残存ポリシリ
コン層6の除去を行い、DI−GOLD構造のNMOS
トランジスタとGOLD構造のPMOSトランジスタか
らなるCMOSデバイスを形成できる。図27は残存ポ
リシリコン層6の除去を行った後のCMOSデバイスの
構造を示している。
【0040】なお、この第4の実施例ではDI−GOL
D構造のNMOSトランジスタとGOLD構造のPMO
SトランジスタからなるCMOSデバイスの形成方法を
示したが、同様の方法でPMOSトランジスタに対して
はDI−GOLD構造のものやDI−LDD構造のもの
さらにはLDD構造のものを、一方、NMOSトランジ
スタに対してはDI−LDD構造のものやさらにはLD
D構造のものを形成してこれら両トランジスタを相互に
任意に組み合わせることによって、第1〜3の各実施例
と同様に種々のCMOSデバイスを形成できる。
【0041】
【発明の効果】以上のようにこの発明では、サイドウォ
−ルスペ−サを形成するために行われるのサイドウォ−
ルエッチング工程を必要とすることなく、しかもホトリ
ソグラフィ工程の数を減縮しながら、言い換えれば、非
常に簡略化された製造工程でもってLDD( Ligh
tly Doped Drain)構造やGOLD(G
ate−drain Overlapped Ligh
tlyDoped Drain)構造のNMOSあるい
はPMOSトランジスタを形成でき、これら両トランジ
スタを相互に任意に組み合わせることによって、種々の
CMOSデバイスを得ることができる。
【0042】また、この発明では、 1.NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのそ
れぞれの高濃度不純物領域(ソース/ドレイン領域)形
成のための高温のアニーリング工程を、従来のように各
トランジスタで高温のアニ−ルを付して高濃度不純物領
域及び低濃度不純物領域を形成していたのを、高温のア
ニ−ルを高濃度不純物領域形成のためにだけに付し、か
つ高温のアニ−ルを付して高濃度不純物領域を形成した
後不純物注入による半導体基板の損失を回復するための
低温のアニ−ルを利用して拡散により低濃度不純物領域
が許される範囲内を越えて拡張しないように低濃度不純
物領域を形成するようにしたので、アニ−ルを付した後
でも低濃度領域の大きさを所定の注入角に対応するアニ
−ルを付す前の所定の大きさに略維持できる。 2.NMOSあるいはPMOSトランジスタとしてLD
D構造のものやGOLD構造のものだけで無くDI−L
DD構造のものやDI−GOLD構造のものも上述した
ようにサイドウォ−ルエッチング工程を必要とすること
なく、かついかなるホトリソグラフィ工程を付け加える
ことなく形成できる。しかもこれらDI−LDD構造、
DI−GOLD構造のトランジスタでは低濃度不純物領
域がこの低濃度不純物領域とは反対の導電型の低濃度不
純物領域により囲まれてハロー型低濃度不純物領域を形
成できることから、低濃度不純物領域の広がりを抑制す
ることができる。
【0043】従って、特にDI−LDD構造、DI−G
OLD構造のトランジスタでは、ハロー型低濃度不純物
領域を有するNMOSあるいはPMOSトランジスタに
おいて、短チャネル特性を向上でき、その結果、CMO
Sデバイスの縮小化をさらに図ることができる。3.し
かもこの発明では、ポリシリコン層を介して不純物を注
入して高濃度のソース/ドレイン領域を形成するように
しているので、酸素又は窒素のノックオンに関連して半
導体基板等に欠陥が生じるような問題もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例によるオフセット単一
ドレインを備えたGOLD(又はLDD)NMOSトラ
ンジスタ及びPMOSトランジスタの製造工程の第1ス
テップを示す構成説明図である。
【図2】上記第1の実施例における製造工程の第2ステ
ップを示す構成説明図である。
【図3】上記第1の実施例における製造工程の第3ステ
ップを示す構成説明図である。
【図4】上記第1の実施例における製造工程の第4ステ
ップを示す構成説明図である。
【図5】上記第1の実施例における製造工程の第5ステ
ップを示す構成説明図である。
【図6】上記第1の実施例における製造工程の第6ステ
ップを示す構成説明図である。
【図7】この発明の第2の実施例によるGOLD(又は
LDD)NMOS及びLDD(又はGOLD)PMOS
トランジスタの製造工程の第1ステップを示す構成説明
図である。
【図8】上記第2の実施例における製造工程の第2ステ
ップを示す構成説明図である。
【図9】上記第2の実施例における製造工程の第3ステ
ップを示す構成説明図である。
【図10】上記第2の実施例における製造工程の第4ス
テップを示す構成説明図である。
【図11】上記第2の実施例における製造工程の第5ス
テップを示す構成説明図である。
【図12】上記第2の実施例における製造工程の第6ス
テップを示す構成説明図である。
【図13】上記第2の実施例における製造工程の第7ス
テップを示す構成説明図である。
【図14】この発明の第3の実施例による縮小された熱
体(reduced thermal budget)を備えたGOLD(又は
LDD)NMOS及びLDD PMOSトランジスタの
製造工程の第1ステップを示す構成説明図である。
【図15】上記第3の実施例における製造工程の第2ス
テップを示す構成説明図である。
【図16】上記第3の実施例における製造工程の第3ス
テップを示す構成説明図である。
【図17】上記第3の実施例における製造工程の第4ス
テップを示す構成説明図である。
【図18】上記第3の実施例における製造工程の第5ス
テップを示す構成説明図である。
【図19】上記第3の実施例における製造工程の第6ス
テップを示す構成説明図である。
【図20】上記第3の実施例における製造工程の第7ス
テップを示す構成説明図である。
【図21】この発明の第4の実施例によるDI−GOL
D(又はDI−LDD)NMOS及びLDDPMOSト
ランジスタの製造工程の第1ステップを示す構成説明図
である。
【図22】上記第4の実施例における製造工程の第2ス
テップを示す構成説明図である。
【図23】上記第4の実施例における製造工程の第3ス
テップを示す構成説明図である。
【図24】上記第4の実施例における製造工程の第4ス
テップを示す構成説明図である。
【図25】上記第4の実施例における製造工程の第5ス
テップを示す構成説明図である。
【図26】上記第4の実施例における製造工程の第6ス
テップを示す構成説明図である。
【図27】上記第4の実施例における製造工程の第7ス
テップを示す構成説明図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 フィ−ルド酸化膜 3 ゲ−ト酸化膜 4 ポリシリコンのゲ−ト電極 5 SiO2 層 6 ポリシリコン層 7 n+ 注入ためにPMOSトランジスタ形成領域Aを
覆うホトレジスト層(第1、2、3及び4の各実施例に
記載されている。) 8 NMOSトランジスタのn+ ソース/ドレイン領域 9 p+ 及びp- 注入ためのホトレジスト層 10 PMOSトランジスタのp+ ソース/ドレイン領
域 11 NMOSトランジスタのn- 領域 12 p- 注入ためにNMOSトランジスタ形成領域B
を覆うホトレジスト層(第2実施例に記載されてい
る。) 13 PMOSトランジスタのp- 領域 19 NMOSトランジスタのn- 領域 20 p+ 及びp- 注入ためにNMOSトランジスタ形
成領域Bを覆うホトレジスト層(第3実施例に記載され
ている。) 21 PMOSトランジスタのp+ ソース/ドレイン領
域 22 PMOSトランジスタのp- 領域 23 NMOSトランジスタ形成領域のp- のかさ(ha
lo) 24 PMOSトランジスタのp- 領域 30 n型不純物 31 p型不純物 A PMOS形成領域 B NMOS形成領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−12960(JP,A) 特開 平4−34968(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/092 H01L 21/8238 H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 21/265

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの異なる導電型のトランジスタから
    なる相補型トランジスタを形成するに際して、 (i)ゲ−トを有する半導体基板上の全面に絶縁膜及び
    所定厚のポリシリコン膜を順次積層し、 (ii)少なくとも他方の導電型のトランジスタ形成領域
    を被覆するフォトレジストを用いて、一方の導電型のト
    ランジスタ形成領域におけるポリシリコン層を介して高
    濃度不純物層を形成し、 (iii)上記一方の導電型のトランジスタ形成領域のポ
    リシリコン層をエッチングして他方の導電型のトランジ
    スタ形成領域にのみポリシリコン層を残し、 (iv)続いて、上記一方の導電型のトランジスタ形成領
    域の上記絶縁膜上の全面にレジスト層を形成した後この
    残存ポリシリコン層を介して他方の導電型のトランジス
    タ形成領域に高濃度不純物層を形成し、 (V)上記レジスト層を除去した後所定の不純物注入角
    度及び上記残存ポリシリコン層の通過を阻止できる小さ
    な注入エネルギで一方の導電型のトランジスタ形成領域
    に不純物を注入して一方の導電型のトランジスタ形成領
    域のゲート下方の高濃度不純物層端に低濃度不純物層を
    形成することからなる半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 絶縁膜がSiO2 膜である請求項1によ
    る半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 2つの異なる導電型のトランジスタから
    なる相補型トランジスタを形成するに際して、 (i)ゲ−トを有する半導体基板上の全面に絶縁膜及び
    所定厚のポリシリコン膜を順次積層し、 (ii)少なくとも他方の導電型のトランジスタ形成領域
    を被覆するフォトレジストを用いて、一方の導電型のト
    ランジスタ形成領域におけるポリシリコン層を介して高
    濃度不純物層を形成し、 (iii)上記一方の導電型のトランジスタ形成領域のポ
    リシリコン層をエッチングして他方の導電型のトランジ
    スタ形成領域にのみポリシリコン層を残し、 (iv)続いて、上記一方の導電型のトランジスタ形成領
    域の上記絶縁膜上の全面にレジスト層を形成した後この
    残存ポリシリコン層を介して他方の導電型のトランジス
    タ形成領域に高濃度不純物層を形成し、 (V)上記レジスト層を除去した後所定の不純物注入角
    度及び上記残存ポリシリコン層の通過を阻止できる小さ
    な注入エネルギで一方の導電型のトランジスタ形成領域
    に不純物を注入して一方の導電型のトランジスタ形成領
    のゲート下方の高濃度不純物層端に低濃度不純物層を
    形成し、 (vi)上記残存ポリシリコン層を除去した後一方の導電
    型のトランジスタ形成領域の上記絶縁膜上の全面にレジ
    スト層を形成し、 (vii)所定の不純物注入角度及び小さな注入エネルギ
    で他方の導電型のトランジスタ形成領域に不純物を注入
    して他方の導電型のトランジスタ形成領域のゲート下方
    の高濃度不純物層端にも低濃度不純物層を形成すること
    からなる半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 絶縁膜がSiO2 膜である請求項3によ
    る半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 2つの異なる導電型のトランジスタから
    なる相補型トランジスタを形成するに際して、 (i)ゲ−トを有する半導体基板上の全面に絶縁膜及び
    所定厚のポリシリコン膜を順次積層し、 (ii)少なくとも他方の導電型のトランジスタ形成領域
    を被覆するフォトレジストを用いて、一方の導電型のト
    ランジスタ形成領域におけるポリシリコン層を介して高
    濃度不純物層を形成し、 (iii)上記一方の導電型のトランジスタ形成領域のポ
    リシリコン層をエッチングして他方の導電型のトランジ
    スタ形成領域にのみポリシリコン層を残し、 (iv)所定の不純物注入角度及び上記残存ポリシリコン
    層の通過を阻止できる小さな注入エネルギで一方の導電
    型のトランジスタ形成領域に不純物を注入して一方の導
    電型のトランジスタ形成領域のゲート下方の高濃度不純
    物層端に低濃度不純物層を形成し、 (V)続いて、上記一方の導電型のトランジスタ形成領
    域の上記絶縁膜上の全面にレジスト層を形成した後上記
    残存ポリシリコン層を介して他方の導電型のトランジス
    タ形成領域に高濃度不純物層を形成し、 (vi)さらに、上記残存ポリシリコン層を除去した後所
    定の不純物注入角度及び小さな注入エネルギで他方の導
    電型のトランジスタ形成領域に不純物を注入して他方の
    導電型のトランジスタ形成領域のゲート下方の高濃度不
    純物層端に低濃度不純物層を形成することからなる半導
    体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 絶縁膜がSiO2 膜である請求項5によ
    る半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 2つの異なる導電型のトランジスタから
    なる相補型トランジスタを形成するに際して、 (i)ゲ−トを有する半導体基板上の全面に絶縁膜及び
    所定厚のポリシリコン膜を順次積層し、 (ii)少なくとも他方の導電型のトランジスタ形成領域
    を被覆するフォトレジストを用いて、一方の導電型のト
    ランジスタ形成領域におけるポリシリコン層を介して高
    濃度不純物層を形成し、 (iii)上記一方の導電型のトランジスタ形成領域のポ
    リシリコン層をエッチングして他方の導電型のトランジ
    スタ形成領域にのみポリシリコン層を残し、 (iv)続いて、上記一方の導電型のトランジスタ形成領
    域の上記絶縁膜上の全面にレジスト層を形成した後この
    残存ポリシリコン層を介して他方の導電型のトランジス
    タ形成領域に高濃度不純物層を形成し、 (V)上記レジスト層を除去した後所定の不純物注入角
    度及び上記残存ポリシリコン層の通過を阻止できる小さ
    な注入エネルギで一方の導電型のトランジスタ形成領域
    に不純物を注入して一方の導電型のトランジスタ形成領
    のゲート下方の高濃度不純物層端に低濃度不純物層を
    形成し、 (vi)所定の不純物注入角度及び上記残存ポリシリコン
    層を通過しうる注入エネルギで半導体基板上の全面に不
    純物を注入して他方の導電型のトランジスタ形成領域
    ゲート下方の高濃度不純物層端に低濃度不純物層を形成
    するとともに、上記一方の導電型のトランジスタ形成領
    域の低濃度不純物層の外側にさらに他方の導電型のトラ
    ンジスタ形成領域の高濃度不純物層及び低濃度不純物層
    と同一導電型の低濃度不純物層を形成することからなる
    半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 絶縁膜がSiO2 膜である請求項7によ
    る半導体装置の製造方法。
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