JPH01137645A - 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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JPH01137645A
JPH01137645A JP63233849A JP23384988A JPH01137645A JP H01137645 A JPH01137645 A JP H01137645A JP 63233849 A JP63233849 A JP 63233849A JP 23384988 A JP23384988 A JP 23384988A JP H01137645 A JPH01137645 A JP H01137645A
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Jeffrey R Barber
ジエフリイ・アール・バーバー
Harish N Kotecha
ハリシユ・エヌ・コテチヤ
David D Meyer
デヴイド・デイー・メイヤー
David Stanasolovich
デヴイド・スタンナソロヴイチ
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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】 A、産業上の利用分野 本発明は、一般に、半導体装置の選択された領域に高い
ドーノジント濃度を与える方法に関し、さらに具体的に
いえば、半導体装置の鳥のくちばし状領域の下の、フィ
ールド・インプラント領域と活性領域との間の領域で生
じる放射線誘導電圧シフトを除去する方法に関する。
B、従来技術 最近、宇宙開発の出現によって、宇宙と両立可能な半導
体装置に対する要求が生じている。特に。
電界効果トランジスタ(FET)装置がこの新らしい技
術分野を支援するのに必要とされている。
このような半導体装置の製造者が現在当面している問題
の1つは、宇宙空間中に見出される比較的多量の迷光放
射線(stray  radiation)が半導体中
に電圧シフトを誘導することによって回路の動作に悪い
影響を与えることである。
より具体的に説明すると、半導体の任意の領域が、たと
えば絶縁体、フィールド・インプラント等によって迷光
放射線から適切に保護されないと、保護が不適切な領域
の閾値電圧はその領域の全放射線量に比例して減少する
。半導体の任意あ領域の閾値電圧の低下は、この領域を
電圧シフトを受けやすいものにする。この放射線誘導電
圧シフトの現象は、比較的多址の迷光放射線が存在する
ために、宇宙空間で最も顕著になる。
製造者は、半導体に対する放射線の影響を克服するため
に種々の現在の製造方法を使用して努力している。次に
このような方法の例を示す。
米国特許第4521952号は金属シリサイドのコンタ
クトを使用し、2酸化シリコンもしくは窒化シリコンよ
り成る側壁絶縁体を使用する段階を含む集積回路を製造
する方法を開示している。
米国特許第4569117号は高い閾値電圧を有する電
界効果トランジスタを開示している。高い閾値電圧を得
るのに、加圧酸素雰囲気の下でフィールド酸化物を成長
させ、中くらいのレベルのP+ドーパントを使用してい
る。
1987年11月発行のIBMテクニカル・ディスクロ
ージャ・ブレティン第27巻、第6号、第3439−3
442頁(I B M  TechnicalDisc
losure Bulletin  Vo l 、 2
7. No、 6eNovember  1987 、
 pages  3439−3442)のB、エル−カ
レー(B、El−にareh )及びW、P、ノープル
・ジュニア(W、 P 、 Noble。
Jr、)による論文は横方方向に勾配の付されたFET
接合を製造する方法を開示している。ポリシリコンのゲ
ートの垂直側壁上にはヒ素をドープした酸化物スペーサ
が形成されて、基板に向うもれ電流を減少し、閾値電圧
の安定性を増大している。
インプランテーションの段階中、スペーサはヒ素を基板
中に拡散して、低濃度のn領域を形成している。
米国特許第4376336号は要素領域のまわりにフィ
ールド絶縁体薄膜を形成する方法を開示している。窒化
シリコン薄膜上には多結晶シリコン層が形成され、次に
表面に垂直な方向にエッチされ、シリコン層が窒化シリ
コン薄膜の側壁のまわりに残される。窒化シリコン薄膜
とシリコン層をマスクとして使用し、次にホウ素をイオ
ン・インプラントして基板中にフィールド反転防止層を
形成している。
米国特許第4373965号はLOCO8分離酸化物構
造体に関連する。寄生側壁トランジスタ動作を除去する
方法を開示している。シリコ、ン基板上に2酸化シリコ
ンと窒化シリコンの薄い層が付着される。次に2酸化シ
リコンの厚い層を付着して、厚い層中の窓が薄い層中の
窓よりも広くなるように窓を形成する。2酸化シリコン
と窒化シリコンの薄い居は、イオン−インプランテーシ
ョンを遂行した時に、これ等の層がマスクとして働かな
いような選択された厚さで基板上に付着される。インプ
ランテーション及び酸化の段階に続いて、烏のくちばし
状領域の長さにわたって延びる不純物層が形成される。
米国特許第4404579号はスペーサ領域を与えて、
半導体装置のチャネル・ストップ領域と活性領域間のキ
ャパシタンスを減少する方法を開示している。
米国特許第4577394号はMO8装置の製造中に成
長されるフィールド酸化物層の浸入を減少する方法を開
示している。リンをドープしたガラスの層を加熱して、
ガラスを部分的に溶融し、そして窒化シリコンの酸化防
止材料層の端上に流れさせてスカートを形成している。
インプランテーション段階中に、このスカートがイオン
・ビームを阻止し、フィールド・インプラント領域の端
を酸化防止層の端から横方向に外側に隔てている。
上述の方法の多く及び種々の他の方法が半導体に対する
放射線の影響を減少するのに現在使用されている。特に
、半導体のフィールド領域中に発生する放射線誘導電圧
シフトは1種々のタイプの絶縁体、高濃度のフィールド
・インプラント及び低温度処理を使用することによって
成功裡に抑制されている。さらに、半導体の活性領域中
に発生する電圧シフトは低温の処理技術を使用し、この
領域の絶縁体を比較的厚くすることによって効果的に抑
制されている。
しかしながら、現在の製造方法のどれも、半導体の鳥の
くちばし状領域の下の、活性領域とフィールド領域間に
存在する遷移領域中の電圧シフトを効果的且効率的に防
止できていない。
現在の製造方法では、窒化シリコン・2酸化シリコン・
マスクが酸化防止マスクとして使用され、半導体装置に
電気的分離及び隣接する基板領域を与えている。これ等
の現存の方法では、これ等のマスクの下に存在する酸化
物の横方向成長は通常「鳥のくちばし」と呼ばれる横方
向に勾配のあるプロフィールを形成している。これ等の
勾配プロフィールは半導体の遷移領域に境界のはっきり
しない端を生じ、この領域を放射線誘導電圧シフトが生
じやすい領域にしている。特に、勾配プロフィール及び
酸化物の成長中のフィールド・インプラント・ドーパン
トの横方向拡散の結果として、比較的少量のフィールド
・インプラント・ドーパントが遷移領域に存在すること
になる。この遷移領域はフィールド・インプラントが少
量であるために、この領域が照射されると、この領域の
閾値電圧が下って、電圧シフトの原因どなる。
従って、半導体製造技術の分野では、半導体の遷移領域
における放射線誘導電圧シフトを、好ましくは現存の処
理技術を利用して、実施が容易であるように防止する方
法が望まれている。さらに、放射線に耐性がある半導体
の製造方法であって。
現存の方法に複雑な技術を導入しない方法が望まれる。
C0発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は放射線に耐性のある半導体装置を形成す
る改良方法を与えることにある。
本発明に従えば、現存の方法によって容易に実施される
。放射線に耐性のある半導体装置を形成する方法が与え
られる。
本発明に従えば、現存の方法に複雑な技術を導入しない
放射線に耐性のある半導体装置を形成する方法が与えら
れる。
D8問題点を解決するための手段 本発明に従えば、半導体装置の遷移領域における放射線
誘導電圧シフトをなくすための製造方法が与えられる。
本発明の方法では、半導体基板の表面上に薄い絶縁層を
形成し、該絶縁層上に薄い酸化防止層を形成する。基板
の活性領域となるべき領域に上記酸化防止層を残すよう
に上記酸化防止層を選択的にエツチングし、次に半導体
基板のフィールド領域にイオンをインプラントし、上記
酸化防止層の側面に接してスペーサを形成し、そして半
導体基板を酸化する。
E、実施例 第2図を参照すると、従来の方法に従い製造される半導
体構造が示されている。この半導体構造はシリコン基板
1、基板1の上にある2酸化シリコン層2及びこの構造
体の活性領域上の2酸化シリコン層2の上にある酸化防
止層3より成る。シリコン基板1は酸化防止層3によっ
てマスクされていない2酸化シリコン層の部分を通して
基板にインプラントされたフィールド・インプラント領
域5を含む。鳥のくちばし状領域15の下の、フィール
ド領域5と活性領域との間にある領域として示された遷
移領域は6フイールド・インプラント領域5の濃度と比
較して、比較的低濃度のドーパント5Aを有する。遷移
領域のドーパントが低濃度になるのは、基板酸化段階中
に生じるフィールド・インブランドの横方向拡散のため
である。
さらに、活性領域に隣接した部分まで、酸化シリコン層
2の鳥のくちばし状領域15が延びるため、遷移領域6
のフィールド・インプラント領域5Aが薄くなり、−層
遷移領域6のフィールド・インプラント・ドーパントを
減少させる傾向がある。
そのため、遷移領域6が放射線にさらされる時は。
この領域の電圧閾値はその領域の総数射線量のに比例し
て低下する。低下した電圧閾値は領域6を電圧シフトを
受けやすい領域にし、これは電流のもれの原因となる。
第1A図を至第1E図には、遷移領域に十分なドーパン
トを与え、これによって従来装置中の電圧シフトの問題
を克服する本発明の製造方法が示されている。第1A図
乃至第1E図及び関連説明は半導体基板上の単一の能動
素子について示し説明しているが、多数の能動素子が単
一基板上に形成できることは明らかであろう。さらに図
面及びその説明は主にMOS装置の製造に向けられてい
るが、本発明の方法はCMO5,NMO5及び他の半導
体装置の製造に使用できることは明、らかである。第2
図及び第1A乃至第1E図の対応する領域は同じ参照番
号によって識別されている。
第1A図で、シリコンより成る半導体基板1が最初に清
浄にされる。薄い酸化シリコン層もしくは薄膜2が基板
の表面上に熱的酸化によって約40nmの厚さに形成さ
れる。この酸化物層はたとえば、シリコン基板1を高温
の酸素に露らし、その表面を酸化シリコンに変化させる
ことによって形成される。酸化物層2は次に酸化防止マ
スク3の薄い層で覆われる。薄い酸化物層2は約40n
mの厚さを有するように選択され、従って酸化防止マス
ク層3が基板に比較的接近して位置付けられて、本発明
の方法のその後の段階で鳥のくちばし状領域の成長を制
限するようになっている。この分野の専門家にとっては
、酸化防止マスク層3は基板にできるだけ接近して形成
することが望ましいが、酸化物層2が必要とされるのは
、基板が酸化防止層3に直接接触していると、許容され
ない量の応力が基板上に発生するからである。
酸化防止層3は好ましくは、略1100nの厚さに付着
された窒化シリコンである。次にホトレジスト層4が窒
化シリコン層3上に1000乃至150Qnmの厚さに
付着される。
ホトレジスト層でパターン・マスクを形成した後に、ホ
トリソグラフィ技術を使用して、窒化シリコン層3をエ
ッチし、第1B図に示した構造が与えられる。第1B図
で、エッチされたホトレジスl−[4A及び窒化シリコ
ン層3Aよりな成るパターン・マスクが基板1の表面の
活性領域を画定し、この活性領域中に後に、MOSFE
Tのソース、ドレイン及びチャネル領域が形成される。
半導体の活性領域を画定した後、第1C図に示すように
、2酸化シリコン層2の部分を介して、ホウ素がインプ
ラントされる(下向きの矢印によって表わされている)
。具体的に説明すると、ホウ素は窒化シリコン層3A及
びホトレジストWI4Aのパターン・マスクによってマ
スクされていない2酸化シリコン層2の部分を介して基
板1にインプラントされる。ホウ素はI X 10”乃
至1×1014イオン/dの濃度で、約40eVの加速
電圧でインプラントされる。ホウ素のインプランテーシ
ョンはパターン・マスクの両側にインプラント・フィー
ルド領域を形成する。次にエッチされたホトレジスト層
4Aがエッチされた窒化シリコン層3Aから除去され、
第1D図に示した構造が形成される。  。
エッチされたホトレジスト層4Aの除去に続いて、窒化
シリコンのスペーサ材料M(図示せず)が、エッチされ
た窒化シリコン13A上及び窒化シリコンJ53Aによ
ってマスクされていない酸化シリコン層2の部分の上に
付着される。次に窒化シリコンのスペーサ材料層が通常
の方法によって異方性エッチされ、第1E図に示すよう
に、エッチされた窒化シリコン層3Aの側壁に残った窒
化シリコン・スペーサ7を含む構造が形成される。
これ等のスペーサの各々の長さQは0.05乃至0.0
75μmである。スペーサ7はエッチされた窒化シリコ
ン層の長さをO,l乃至0.15μm(2X0.05乃
至2x0.075)だけ増大する。さらに重要なことは
、スペーサ7は拡大された窒化シリコン層の下にフィー
ルド・インプラント領域を与える効果があることである
。それは窒化シリコンのスペーサ7がインプラント領域
5に重畳しているからである。
スペーサ7の形成の後に、基板1は通常の方法によって
酸化され、第3図の構造が形成される。
第3図で、遷移領域6は第2図の従来の構造のフィール
ド領域の濃度と比較して、高濃度のフィールド領域9を
与える。さらに具体的には、基板酸化期間のフィールド
領域の横方向拡散の効果はスペーサ7を使用することに
よって最小にされる。
エッチされた窒化シリコン層3Aに加えられるスペーサ
の長さは基板酸化期間の横方向拡散効果を減少する。そ
れはエッチされた酸化シリコン層3A及び窒化シリコン
のスペーサ7を含む長くなった酸化防止層10が基板を
酸化する前に形成されているからである。従って、本発
明の方法では。
遷移領域の放射線誘導電圧シフトの生じ易さを減少する
のに十分なインプラント領域を有する半導体の遷移領域
が与えられる。
第4図に示したように、本発明の第2の実施例では、ス
ペーサ7の形成に続いて、第2のスペーサ8の組が形成
される。窒化シリコン・スペーサ材料の第2の層(図示
せず)がエッチされた酸化物層3A、スペーサ7及び層
3Aもしくはスペーサ7によって覆われていない部分上
に付着される。
次に窒化シリコンの第2の層が異方性エッチされ、各々
の長さQ工が0.05乃至0.075μmの第2のスペ
ーサが形成される。スペーサ8は窒化シリコン層3A及
びスペーサ7より成る既存の窒化シリコン層の下にさら
に長いフィールド・インプラント領域5を与える効果を
有する。それは第2のスペーサ8もフィールド領域5に
重畳しているからである。基板を酸化した場合、フィー
ルド領域の横方向拡散効果がさらに減少し、遷移領域6
にさらに十分な濃度を与えることが保証される。
第2のスペーサ8の組は、スペーサ材料の第1の層を形
成する際に、第1のスペーサ7の長さを単に長くするの
ではなく、別個の段階として形成された。それはスペー
サの長さが各々約0.075μmよりも大きくなるとス
ペーサが応力によって割れるか、又は基板の酸化時に基
板を変形するからである。しかしながら上述のようにし
て第2のスペーサの組を形成すると基板酸化の際も適切
な安定性が保持される。
本発明の第3の実施例では、上述の実施例のスペーサ7
もしくは8(もしくはその両方)をホウ素をドープした
酸化物のようなドープト酸化物スペーサ材料から形成し
て、遷移領域中に追加のドーパントを与える。さらに具
体的にいうと、ドープト・スペーサ材料をエッチした後
に、このようにして形成された結果のホウ素ドープト・
スペーサは基板の酸化時にホウ素を遷移領域中に拡散し
、遷移領域のドーパントの濃度を増大する。こ\で説明
したドープト・スペーサは遷移領域中にドーパントを与
える以外に他の応用にも使用できる。
たとえば本発明のドープト・スペーサ形成方法を使用し
て、チャネレ・ストップもしくは拡散ポケットを形成で
きる。
本発明の方法はCMO8装置への応用に容易に変更でき
ることは明らかであろう。CMO5の製造では、フィー
ルド・インプラント領域がP型半導体基板のn型の井戸
領域へ拡散するのを防止されなければならない。この防
止はイオン・インプランテーションの時にn型井戸領域
をマスクすることによって行われる。n型井戸領域をフ
ィールド・インプラントからマスクすると、上述のよう
に本発明の方法を使用して、装置の遷移領域のフィール
ド・インプラント領域の濃度を高めることができる。
F8発明の効果 本発明に従えば、放射線に耐性のある半導体装置を形成
する改良方法が与えられる。
【図面の簡単な説明】
第1A図乃至第1E図は本発明の方法の好ましい実施例
の種々の工程を示す断面図である。 第2図は従来の方法を使用して製造された従来の半導体
装置の断面図である。 第3図は本発明の方法によって製造した半導体構造の断
面図である。 第4図は本発明の第2の実施例に従って、第2のスペー
サを追加する工程を示した断面図である。 1・・・半導体基板、2・・・酸化シリコン層、3・・
・酸化防止(窒化シリコン)層、4・・・ホトレジスト
層、5・・・フィールド・インプラント領域、6・・・
遷移領域、7・・・スペーサ、8・・・第2のスペーサ
、9・・・高濃度のフィールド領域、10・・・酸化防
止層。 出願人  インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人  弁理士 山 本 仁 朗 (外1名) 1 ・・シ1コ〉氷木良 3−・・語突イζ訛ろ一止一4− 10−m&′t:”4   邦圓 !F、4田

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (a)半導体基板の表面上に絶縁層を形成する段階と、 (b)上記絶縁層上に酸化防止層を付着する段階と、 (c)上記基板の活性領域となるべき領域に上記酸化防
    止層を残すように上記酸化防止層を選択的にエッチング
    する段階と、 (d)上記半導体基板のフィールド領域にイオンをイン
    プラントする段階と、 (e)上記エッチングされた酸化防止層の側面に接して
    上記絶縁層上にスペーサを形成する段階と、 (f)上記半導体基板を酸化する段階とを有する、半導
    体装置の製造方法。
JP63233849A 1987-10-30 1988-09-20 半導体装置の製造方法 Pending JPH01137645A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/114,933 US4814290A (en) 1987-10-30 1987-10-30 Method for providing increased dopant concentration in selected regions of semiconductor devices
US114933 1987-10-30

Publications (1)

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JPH01137645A true JPH01137645A (ja) 1989-05-30

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ID=22358342

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63233849A Pending JPH01137645A (ja) 1987-10-30 1988-09-20 半導体装置の製造方法

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US (1) US4814290A (ja)
EP (1) EP0313777A3 (ja)
JP (1) JPH01137645A (ja)

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