JPH01123417A - 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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JPH01123417A
JPH01123417A JP62281729A JP28172987A JPH01123417A JP H01123417 A JPH01123417 A JP H01123417A JP 62281729 A JP62281729 A JP 62281729A JP 28172987 A JP28172987 A JP 28172987A JP H01123417 A JPH01123417 A JP H01123417A
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diffusion
diffusion prevention
boron glass
manufacturing
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Koji Ozaki
浩司 小崎
Shigeo Nagao
長尾 繁雄
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は半導体装置の製造方法に関するもので、特に
pチャネル電界効果トランジスタの製造方法に関するも
のである。
[従来の技術] pチャネル電界効果トランジスタ(以下PMO8FET
と略す)はダイナミック型半導体記憶装置によく使用さ
れている。
ダイナミック型半導体記憶装置は既によく知られている
。第5図はそのような従来のダイナミック型半導体記憶
装置の全体構成を示すブロック図である。
第5図を参照して、ダイナミック型半導体記憶装置は、
記憶部分である複数のメモリセルを含むアレイと、その
アドレスを選択するXデコーダ、Yデコーダと人出力バ
ッファに接続されたセンスアンプを含む周辺回路部とを
含む。複数のメモリセルは、Xデコーダに接続されたワ
ード線と、Yデコーダに接続されたビット線との各交点
に接続され、これらワード線とビット線とがマトリック
スを構成する。このようにして前記アレイが構成されて
いる。
次に動作について説明する。外部から与えられる行アド
レス信号と列アドレス信号を受けてXデコーダとYデコ
ーダにより選択された各1本のワード線とビット線との
交点にあるメモリセルが選択され、その中からまたはそ
こへセンスアンプを含む入出力インターフェイス部と人
出力バッファを介して情報が読出されまたは書込まれる
第6図および第7図はダイナミック型半導体記憶装置の
周辺回路部に用いられる従来のPMOSFETの断面図
である。n型半導体基板1の主表面の上方に絶縁膜5を
介してゲート電極3が形成され、ゲート電極3の両側端
部の下方でかつ基板1の主表面上にソース、ドレインと
なるp+拡散層4が形成されている。p+拡散層はBま
たはBF2のイオン注入により形成される。ソース、ド
レインには配線層6が接続される。接続部7にはコンタ
クト抵抗を下げるためにBまたはBF2がイオン注入さ
れる。
なお、形成された素子は素子分離膜2によって分離され
ている。
次に動作について説明する。ゲート電極3に所定の電圧
が印加される。その結果ゲート電極3の下部にp型のチ
ャネルが形成され、ソース4、ドレイン4間が接続され
る。そしてデータの読出、書込が行なわれる所望のメモ
リセルが選択される。
[発明が解決しようとする問題点コ 従来、PMOSFETのソース、ドレインは、B、BF
2イオン注入によって形成される。81BF2のような
軽いイオンはイオン注入時にチャネリング現象を引き起
こす。チャネリングとは、基板の結晶軸の一定方向にト
ンネルが形成されることをいう。チャネリングは注入さ
れたイオンの投影距離が一定にならないという問題を引
き起こす。その結果浅いp+層は形成されない。浅いp
1層を形成するには予め基板にシリコンがチャネリング
防止のために注入されねばならない。一方B十はAs+
と比べて拡散係数が大きい。したがってアニールは温度
を下げて行なう必要がある。
しかし基板にシリコンが注入された場合は、アニールは
温度を上げて行なう必要がある。なぜならば基板にシリ
コン注入によるダメージが生じているからである。
以上述べた理由により、p中層はn+層に比べて深い層
しか形成できない。その結果チャネル寸法の小さいPM
OSFETの形成が困難であるという問題点力5あった
一方、ソース、ドレイン部と配線とが接続されるコンタ
クト部が形成されるとき、コンタクトホール形成後B5
BF2が注入される。この理由はコンタクト抵抗を下げ
るためである。従来のPMOSFETのソース、ドレイ
ンのコンタクト部を第7図に示す。
しかし上で述べたようにB、BF2は注入時にチャネリ
ングを生じ、また長い拡散長を有する。
B、BF2がコンタクト部に注入されると、コンタクト
部に隣接したゲート電極の下部にp中層が拡がる。その
結果PMO8FETのチャネル長さが短くなり、PMO
SFETの微細化が困難であった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、微細化の可能なPMOSFETの製造方法を
提供することである。
[問題点を解決するための手段] この発明に係るPMOSFETのような半導体装置の製
造方法は、n型半導体領域上に形成されるp型半導体領
域をイオン注入ではなく、窒化ボロンを析出することに
よってボロンガラスを堆積するステップと、前記ボロン
ガラスを拡散するステップとにより形成したものである
。またコンタクト部も同様に形成される。
[作用] この発明におけるPMOSFETのような半導体装置の
製造方法はイオン注入法を用いないため、チャネリング
が生じず、またアニールは温度を下げて行なわれるため
、浅いp型半導体領域が形成される。またコンタクト部
はイオン注入されないため、隣接したゲート電極の下部
にp中層が広がらない。
[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
A図〜MID図はこの発明の一実施例によるPMOSF
ETのソース、ドレインの形成プロセスを示す図である
第1A図を参照して、基板1上に素子分離酸化膜2、ゲ
ート電極3、および絶縁膜5が形成されている。ソース
、ドレイン領域形成のため所定の位置の絶縁膜が除去さ
れている。
次に基板1の上方から薄いポリシリコンまたは薄い酸化
膜6が形成され、その上に窒化ボロンを拡散することに
よってボロンガラスを堆積しボロンガラスを拡散させる
方法(以下BNデボ拡散法と略す)によりボロンガラス
7が堆積される(第1B図)。次に基板1が低温でアニ
ールされることによりp“拡散層4がソース、ドレイン
部に形成される(第1C図)。その後エツチングにより
ボロンガラス7および薄いポリシリコンロ等が除去され
る(第1D図)。
次にコンタクト部の形成について述べる。第2A図〜第
2D図はこの発明の一実施例によるPMOSFETのコ
ンタクト領域の形成プロセスを示す図である。
第2A図〜第2D図は基板1上にソース、ドレイン4領
域が形成されている点を除いて第1A図〜第1D図と全
く同じプロセスである。
まず、ソース、ドレインとなるp中波散層4、ゲート電
極3、素子分離膜2、層間絶縁膜5、コンタクト部8が
形成された半導体基板1を準備する(第2A図)。次に
基板1の上方から薄いポリシリコンまたは薄い酸化膜6
が形成され、その上にBNデボ拡散法によりボロンガラ
ス7が堆積される(第2B図)。次に基板1が低温でア
ニールされることにより、コンタクト部にp+拡散層4
′が形成される(m2c図)。エツチング後にボロンガ
ラス7および薄いポリシリコン等が除去された後コンタ
クト部8に配線層9が形成される(第2D図)。
次にBNデボ拡散法について述べる。BNデポ拡散法の
詳細はたとえば“Boron  N1tride  a
s  a  Diffusion  5ource  
for  5ilicon”  N、Goldsmit
h  et  al、  RCA  Review  
No、2  Jun、1967に記載されている。
具体的な手順は、第4図に示される。第4図を参照して
、ウェハボード11に複数の窒化ボロン(以下BNと略
、す)固体ソース12が並べられる。
このBN固体ソース12に主表面を向けるように複数の
ウェハ13が並べられる。次にウェハ台はBN固体ソー
ス12とウェハ13を載せたまま炉に入れられ、ボロン
ガラスが堆積され、アニールされる。以上の工程によっ
て半導体基板に浅く濃度の高いp+拡散層が形成される
なお上記実施例では、2MO8FETのソース、ドレイ
ンが1回のBNデポ拡散により形成された。
2回のBNデボ拡散により、LDD (L i gh 
tly  Doped  Drain)構造のPMOS
FETが形成されてもよい。但しこの場合には、1回目
のBN拡散濃度は、2回目の拡散濃度よりも1桁〜2桁
小さい。なお、この濃度はイオン注入法を採用した場合
と同じである。
LDD構造のPMOSFETの製造方法が第3A図〜第
3H図に示されている。LDD構造の2MO8FETの
製造方法は3種類ある。そのうちの1つの方法は第3A
図〜第3C図および第3H図に示されている。第3A図
は第1B図と同じである。ここまでの工程は第1A図、
第1B図と同じである。次に薄いシリコン酸化膜または
ポリシリコンロおよびボロンガラス7が除去され、基板
1がアニールされることにより、軽くドープされたp+
領域10が所定の位置に形成される(第3B図)。次に
再度薄いシリコン酸化膜またはポリシリコンロを介して
BNデポ拡散法によりボロンガラス7が所定の位置に形
成される。基板1がボロンガラス7を付着したままでア
ニールされる。
こうすることによってソース、ドレイン領域にLDD構
造のPMOSFETが形成される。(第3C図)。その
後シリコン酸化膜またはポリシリコンロおよびボロンガ
ラス7が除去される(第3H図)。
LDD構造が形成される別の方法が次に述べられる。こ
の方法によれば濃い濃度のp+拡散領域はコンタクト層
と同時に形成される。この方法による製造プロセスは第
3A図、第3B図、第3G図および第3H図を含む。軽
くドープされたp+領域10が形成された後(第3B図
)、ゲート電極3上に絶縁膜5が形成され、その上に薄
いシリコン酸化膜またはポリシリコンロを介してボロン
ガラス7がBNデポ拡散法により形成される。その後基
板1がアニールされて濃いp+拡散領域4とコンタクト
層とが同時に形成される(第3G図、第3H図)。この
ような方法を採用することによってバリアメタルプロセ
スにBNデポ拡散法が使用され得る。
さらに他のLDD構造の形成方法が第3D図〜第3F図
に示されている。この方法によれば、まず所定の位置に
ゲート電極3が形成される。薄いシリコン酸化膜または
ポリシリコンロを介してBNデボ拡散法によりボロンガ
ラス7がゲート電極3上に形成される(第3D図)。薄
いシリコン酸化膜またはポリシリコンロおよびボロンガ
ラス7が除去された後、低温で基板1がアニールされる
その結果、軽くドープされたp+領域1oが所定の位置
に形成される(第3E図)。次にゲート電極3にサイド
ウオールが形成され、所定の位置に絶縁層が形成される
。ゲート電極3、サイドウオール、絶縁膜5上に薄いシ
リコン酸化膜またはポリシリコンが形成され、その上に
BNデポ拡散法によりボロンガラス7が形成される。ボ
ロンガラス7が付着した状態で基板1がアニールされ、
濃いp+拡散層4が所定の位置に形成される(第3F図
)。その後、シリコン酸化膜またはポリシリコンロおよ
びボロンガラス7が除去される(第3H図)。
なお以上のプロセスがCMOSデバイス製造時に適用さ
れるときは、nチャネルトランジスタ領域が厚い酸化膜
等で覆われていなければならない。
実施例ではn型半導体基板を用いた場合について述べた
が、nウェルを用いた場合も同様である。
配線層9はバリアメタル用の材料(たとえばチタン等)
であってもよい。その上に配線層が堆積され、パターニ
ングされてもよい。
[発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、PMOSFETのよ
うなp型半導体装置のp型半導体領域をイオン注入法で
はなく、窒化ボロンを析出することによってボロンガラ
スを堆積し、その後ボロンガラスを拡散させる方法によ
り形成したため、チャネリングが生じず、またアニール
は温度を下げて行なわれるため、浅いp型半導体領域が
得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1A図〜第1D図はこの発明の一実施例によるPMO
SFETの製造プロセスを各ステップごとに示す図であ
り、第2A図〜第2D図はこの発明の実施例によるPM
OSFETの配線のコンタクト部の形成プロセスを各ス
テップごとに示す図であり、第3A図〜第3H図はこの
発明の実施例によるLDD構造を有するPMOSFET
の製造プロセスを各ステップごとに示す図であり、第4
図はBNデポ拡散を行なうときのウェハとBN固体ソー
スとの配置を示す図であり、第5図はこの発明が適用さ
れるDRAMの構成を示すブロック図であり、第6図は
従来の2MO5FETのソース、ドレインを示す図であ
り、第7図は従来の2MO5FETのソース、ドレイン
のコンタクト部を示す図である。 図において、1は半導体基板、2は素子分離膜、3はゲ
ート電極、4はp中波散層、5は層間絶縁膜、6は薄い
酸化膜、7はボロンガラス、8はコンタクト部、9は配
線層、10は軽くドープされたp+領領域11はウェハ
ボート、12はBN固体ソース、13はウェハである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 萬10■ 81D図 第2C図 萬3CI@ 第3H図 第4図 ノコ:ウェハ   ゛ 第5図 第6図 第7図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)主表面を有し、n型の予め定める不純物濃度を有
    する領域を有する半導体基板を準備するステップと、 前記n型の主表面上に絶縁膜を介して所定の幅の両側端
    部を有する導体層を形成するステップと、前記導体層の
    上部おび両側端部ならびに前記導体層の前記両側端部か
    ら所定の間隔を隔てた部分であってかつ前記主表面上に
    拡散防止層を形成するステップと、 前記拡散防止層が形成されない領域でかつ前記主表面上
    に窒化ボロンを析出することによってボロンガラスを堆
    積するステップと、 前記ボロンガラスを拡散するステップとを含み、それに
    よって浅いp^+拡散層を前記拡散防止層の存在しない
    領域に形成する半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記導体層と前記p^+拡散層とは電界効果素子
    を形成している特許請求の範囲第1項に記載の半導体装
    置の製造方法。
  3. (3)前記電界効果素子は、前記導体層がゲート電極で
    あり、前記p^+拡散層が各々ドレインまたはソースの
    いずれか一方領域であり、前記p^+拡散層で挾まれた
    部分がpチャネル領域であるpチャネル電界効果トラン
    ジスタを含む特許請求の範囲第2項に記載の半導体装置
    の製造方法。
  4. (4)前記窒化ボロンを析出することによってボロンガ
    ラスを堆積するステップと、前記ボロンガラスを拡散す
    るステップとの後にさらに、前記拡散防止層を除去する
    ステップと、 前記拡散防止層が形成された位置と同じ位置に第2の拡
    散防止層を形成するステップと、 前記第2の拡散防止層が形成された前記半導体基板に再
    び窒化ボロンを析出することによってボロンガラスを堆
    積するステップと、 前記ボロンガラスを拡散するステップとを含み、それに
    よってLDD型pチャネル電界効果トランジスタを形成
    する特許請求の範囲第3項に記載の半導体装置の製造方
    法。
  5. (5)前記pチャネル電界効果トランジスタは相補型電
    界効果装置に使用されるpチャネル電界効果トランジス
    タを含む特許請求の範囲第3項に記載の半導体装置の製
    造方法。
  6. (6)前記拡散防止層の存在しない領域の一部は、前記
    p^+拡散層と配線層とのコンタクト領域を含み、 前記p^+拡散層の形成された前記pチャネル電界効果
    トランジスタの前記コンタクト領域以外の部分に第3の
    拡散防止層を形成するステップと、前記第3の拡散防止
    層が形成された前記半導体基板に窒化ボロンを析出する
    ことによってボロンガラスを堆積するステップと、 前記ボロンガラスを拡散するステップとをさらに含み、
    それによって前記コンタクト領域のコンタクト抵抗を下
    げた特許請求の範囲第3項に記載の半導体装置の製造方
    法。
  7. (7)前記電界効果トランジスタはダイナミック型半導
    体記憶装置の周辺回路部に使用される電界効果トランジ
    スタを含む特許請求の範囲第3項に記載の半導体装置の
    製造方法。
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