JPH01145849A - 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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JPH01145849A
JPH01145849A JP62304888A JP30488887A JPH01145849A JP H01145849 A JPH01145849 A JP H01145849A JP 62304888 A JP62304888 A JP 62304888A JP 30488887 A JP30488887 A JP 30488887A JP H01145849 A JPH01145849 A JP H01145849A
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JP
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insulating film
channel element
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forming part
channel
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JP62304888A
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English (en)
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Shinji Sugaya
慎二 菅谷
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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】 [概要] LDD形のnチャネル素子を含むCMOS半導体素子の
形成方法に関し、 製造工程を簡単化することを目的とし、CMO3半導体
素子の形成方法において、nチャネル素子およびpチャ
ネル素子両方のゲート絶縁膜およびゲート電極を形成し
た後、全面に絶縁膜を被着する工程と、pチャネル素子
形成部をマスクし、nチャネル素子形成部の前記絶縁膜
を垂直に異方性エツチングして除去し、ゲート電極の側
面にのみ前記絶縁膜からなる側壁を残存する工程と、p
チャネル素子形成部上の前記絶縁膜をマスクとして、n
チャネル素子形成部の露出部に燐イオンを注入し熱処理
して低濃度なn型のソース領域およびドレイン領域を画
定し、更に、砒素イオンを注入し熱処理して高濃度なn
+型のソース領域およびドレイン領域を画定する工程と
、nチャネル素子形成部をマスクし、nチャネル素子領
域に硼素系イオンを注入し熱処理してp+型のソース領
域およびドレイン領域を画定する工程とが含まれること
を特徴とする。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にLDD形の
nチャネル素子を含むCMOS半導体素子の形成方法に
関する。
nチャネルとnチャネルとを組み合わせたCMO8半導
体素子(トランジスタ)は消費電力の少ない等の利点が
あり、現在広く使用されているが、このようなCMO3
MOS半導体素子コストを一層低下させることが重要な
課題である。
[従来の技術と発明が解決しようとする問題点]第2図
は通常のMOS半導体素子(MOS)ランリスタ)の断
面図を示しており、同図はnチャネル素子で、lはp型
シリコン基板、2はゲート絶縁膜、3はゲート電極、4
はフィールド絶縁膜、5はn”型のソース領域またはド
レイン領域、6は化学気相成長(CV D)法で被着し
た酸化シリコン(Sigh)膜(以下、CVD5i02
膜と呼ぶ)。
7は電極配線である。
このようなMOS半導体素子はソース領域およびドレイ
ン領域をセルファライン(自己整合)で形成する製法が
採られており、それはゲート絶縁j漠およびゲート電極
を最初に形成し、これとフィールド絶縁膜をマスクにし
てソース・ドレイン領域をイオン注入によって形成する
方法である。
しかし、最近、微細化が進み、注入イオンを活性化する
ために熱処理を加えると、注入された不純物イオンがゲ
ート電極の下にまで拡散して潜り込み、ホットエレクト
ロン発生によるスレッショルド電圧(Vth)や相互コ
ンダクタンス(Gm)の変動などが起こる問題がある。
この問題点を軽減させるために、L D D (Lig
htly Doped Drain )形のMOS半導
体素子が開発されてきた。
第3図はそのLDD形MOS半導体素子の断面図を示し
ており、上記第2図と同一部位には同一記号が付けであ
るが、8はn−型の低濃度ソース領域またはドレイン領
域(電界緩和層)である。この電界緩和層を設けると、
ゲート絶縁膜に接するソース領域、ドレイン領域の不純
物分布がなだらかになって、ポットエレクトロンの発生
が抑制される。
さて、第3図に示すLDD形MO3半導体素子はnチャ
ネル素子を図示しており、他方のnチャネル素子におい
ても同様のLDD形の構造が考えられるが、nチャネル
素子の場合は余りLDD形構造が採られていない。それ
は、ホール(正孔)がトラップされ難く、且つ、ホット
ホールの発生が少ないこと、また、p型不純物の硼素(
B)は拡散係数が大きくて、pn接合面が急峻にならず
になだらかとなり、わざわざ電界緩和層を設けなくても
LDD形の構成に近い接合面が得られること等の理由に
よる。
従って、nチャネルとnチャネルとからなるCMOS半
導体素子においては、一般に、LDD形nチャネル素子
と通常のnチャネル素子とを組み合わせた構成が採られ
ている。
第4図(a)〜(f)はその従来のCMOS半導体素子
の形成工程順断面図を示しており、その概要を説明する
と、 第4図(a)参照;まず、公知の製法によってn型シリ
コン基板11にp型ウェル領域12を形成し、フィール
ド絶縁膜13を設けた後、ゲート絶縁膜2N。
2Pを介してnチャネル素子およびnチャネル素子両方
のゲート電極3N、 3Pを形成する。なお、図中のI
Nはnチャネル素子形成部、 IPはnチャネル素子形
成部を示している。
第4図(b)参照;次いで、フォトプロセスを用いてレ
ジスト膜工4を形成し、レジスト膜14によってnチャ
ネル素子形成部をマスクした後、nチャネル素子形成部
INの露出面にi (P” )イオンを注入し、熱処理
して低濃度なn−型のソース領域およびドレイン領域1
5(電界緩和層)を画定する。
ここに、nチャネル素子形成部INではフィールド絶縁
膜、ゲート電極がマスクとなり、その他の露出面に燐イ
オンが注入される。また、レジスト膜14はイオン注入
時のみマスクとして使用し、熱処理時には除去される。
第4図(C)参照;次いで、CVD法によって膜厚10
00〜4000人のCVD5i02膜からなる絶縁膜1
6を全面に被着する。
第4図(d)参照;次いで、リアクティブイオンエツチ
ング(RIE)法によって絶縁膜16を垂直に異方性エ
ツチングして、ゲート電極3N、 3Pの周囲側面にの
み絶縁膜16を残存する。即ち、垂直エツチングしてエ
ツチング量を調節すると、ゲート電極周囲側面に被着し
た絶縁膜は垂直方向に厚さが厚いために、その部分のみ
ゲート電極の側壁(サイドウオール)となって残る。
第4図(e)参照;次いで、再びフォトプロセスを用い
てレジスト膜17を形成し、レジスト膜17によってp
チャネル素子形成部IPをマスクした後、nチャネル素
子形成部INの露出面に砒素(As” )イオンを注入
し、熱処理して高濃度なn+型のソース領域およびドレ
イン領域18を画定する。なお、nチャネル素子形成部
INではフィールド絶縁膜。
ゲート電極および上記のサイドウオールがマスクとなっ
て露出面に砒素イオンが注入され、また、レジスト膜1
7はイオン注入時のみマスクとして使用される。
第4図(f)参照;次いで、三回目のフォトプロセスを
用いてレジスト膜19のマスクを形成し、nチャネル素
子領域INをレジスト膜19によってマスクした後、p
チャネル素子形成部lPに硼素(B+)イオンを注入し
、熱処理して高濃度なp+型のソース領域およびドレイ
ン領域20を画定する。なお、レジスト膜19は熱処理
時には除去される。
以上が従来のCMO3半導体素子の形成方法の概要で、
このような形成方法によれば、浅い接合をもった低濃度
なn−型領域15 (電界緩和層)と深い接合をもつ高
濃度なn+型領領域18設けたLDD形のnチャネル素
子と通常構造のpチャネル素子とからなるCMOS半導
体素子が形成される。
ところが、この形成方法で問題となるのは、LDD形n
チャネル素子のソース領域およびドレイン領域を形成す
るために2回のフォトプロセスを適用して、2回のレジ
スト膜14.17のマスクを形成しなければならないこ
とである。
また、その2回のフォトプロセスを適用を避けるために
、ゲート電極を形成した後、直ちにサイドウオールを形
成し、pチャネル素子形成部IP上にレジスト膜19マ
スクを形成し、燐イオンおよび砒素イオンを続けて注入
し、燐と砒素との拡散係数の差を利用して電界緩和層を
形成することが考えられる。しかし、その方法では、拡
散係数の小さい砒素が高濃度層のために適切な濃度勾配
を形成することは困難である。且つ、その他の方法とし
て、同様に初めにサイドウオールを形成し、燐イオンを
注入し後、熱処理すれば良いが、それではレジスト膜が
熱処理に耐えないために除去する必要があり、上記例と
同様に2回のフォトプロセスを適用しなければならない
従って、上記のように、2回のフォトプロセスを適用す
る複雑な製造工程を採らざるを得す、この従来の製造工
程は処理工程が長くなって製造コストを上昇させ、且つ
、複雑な処理は素子の品質や歩留を低下させる原因とも
なっている。
本発明は、このような従来工程を節単化することを目的
としたCMO3半導体素子の形成方法を提案するもので
ある。
[問題点を解決するための手段] その目的は、nチャネル素子およびpチャネル素子両方
のゲート絶縁膜およびゲート電極を形成した後、全面に
絶縁膜を被着する工程と、nチャネル素子形成部をマス
クし、nチャネル素子形成部の前記絶縁膜を垂直に異方
性エツチングして除去し、ゲート電極の側面にのみ前記
絶縁膜からなる側壁を残存する工程と、nチャネル素子
形成部上の前記絶縁膜をマスクとして、nチャネル素子
形成部の露出部に燐イオンを注入し熱処理して低濃度な
n型のソース領域およびドレイン領域を画定し、更に、
砒素イオンを注入し熱処理して高濃度なB+型のソース
領域およびドレイン領域を画定する工程と、nチャネル
素子形成部をマスクし、pチャネル素子領域に硼素系イ
オンを注入し熱処理してP+型のソース領域およびドレ
イン領域を画定する工程が含まれる形成方法によって達
成される。
[作用] 即ち、本発明は、nチャネル素子形成部のゲート電極周
囲のみにサイドウオールを形成し、nチャネル素子形成
部上には絶縁膜を残存させてマスクとし、拡散係数の大
きい燐をイオン注入し熱処理してn−型ソース、ドレイ
ン領域(電界緩和層)を形成し、次いで、拡散係数の小
さい砒素をイオン注入し熱処理してn+型ソース、ドレ
イン領域を形成する。そうすれば、nチャネル素子形成
部上には熱処理に耐える絶縁膜マスクを被覆しているか
ら、上記のように、燐イオンの注入後に熱処理を加える
ことが可能になり、1回のフォトプロセスの適用で作成
できて、製造工程が簡単化される。
[実施例] 以下、実施例によって図面を参照しながら説明する。
第1図(a)〜(f)は本発明にかかるCMO3半導体
素子の形成工程順断面図を示しており、順を追って説明
する。
第1図(a)参照;従来法と同じく、公知の製法によっ
てn型シリコン基板11にp型ウェル領域12を形成し
、フィールド絶縁膜13を設けた後、ゲート絶縁膜2N
、 2P (膜厚100〜1000人程度)を介し堆積
チャネル素子およびpチャネル素子両方の多結晶シリコ
ン膜(膜厚4000人)からなるゲート電極3N、 3
Pを形成する。なお、図中のINはnチャネル素子形成
部、 IPはnチャネル素子形成部である。
第1図(bl参照;次いで、CVD法によって膜厚10
00〜4000人程度のCVD5堆積2膜からなる絶縁
膜21を全面に被着する。
第1図(C)参照;次いで、フォトプロセスを用いてレ
ジスト膜22を形成し、レジスト膜22によってpチャ
ネル素子形成部tpの絶縁膜21をマスクした後、リア
クティブイオンエツチング(RI E)法によってnチ
ャネル素子形成部INの絶縁膜21を垂直に置方性エツ
チングして、ゲート電極3Nの周囲側面にのみ絶縁膜2
1を残こして側壁(サイドウオール)とする。
第1図(d)参照;次いで、レジスト膜22を除去し、
pチャネル素子形成部IPに被覆した絶縁膜21をマス
クとして、nチャネル素子形成部INの露出面に燐(P
+)イオンを注入し、更に、850〜1050℃の温度
で熱処理して低濃度なn−型のソース領域およびドレイ
ン領域15 (電界緩和層)を画定する。
燐イオンの注入条件は加速電圧数十KeV +ドーズ量
(1〜9)XIO13イオン/−程度である。
第1図(el参照;次いで、pチャネル素子形成部IP
を被覆した絶縁膜21マスクをそのままにして、同様に
nチャネル素子形成部INの露出面に砒素(As” )
イオンを注入し、更に、850〜1050℃の温度で熱
処理して高濃度なB+型のソース領域およびドレイン領
域18を画定する。砒素イオンの注入条件は加速電圧数
十KeV +ドーズ量(1〜5)XIO15イオン/d
程度である。
第1 図(f)参照;次いで、フォトプロセスを用いて
レジスト膜23を形成し、nチャネル素子領域INをレ
ジスト膜23によってマスクした後、pチャネル素子形
成部IPに硼素(B+)イオンを注入し、温度950〜
1050℃で熱処理して高濃度なp F型のソース領域
およびドレイン領域20を画定する。なお、レジスト膜
23は熱処理時には除去する。この場合、硼素イオンの
注入は絶縁膜21を透過させておこなうため、加速電圧
は40〜60 KeV (従来法では25 KeV程度
)、ドーズ量は10’電オン/ cA程度になる。また
、硼素(B+)イオンの代わりに弗化硼素イオンを注入
しても良い。且つ、このnチャネル素子形成部1F’上
を被覆した絶縁膜21はそのまま残存させて層間絶縁膜
として利用する。
なお、この第1図(nで説明したnチャネル素子形成部
のソース、ドレイン領域は工程の都合によリ、更に前工
程で形成しておいても構わない。
上記が本発明にかかる形成方法の概要である。
このようなCMO3半導体素子の形成法によれば、従来
法のようなnチャネル素子のソース・ドレインを形成す
るための2回のフォトプロセスの適用が1回のフォトプ
ロセスの適用(レジスト膜22)のみとなり、それだけ
製造工程が簡単化されて、製造コストの低減および高品
質化が図れる。
し発明の効果J 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明によれ
ばLDDJlnチャネル素子を含むCMO8半導体素子
の形成工程が簡単になり、製造コストの低減1品質・歩
留の向上に大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(flは本発明にかかるCMO3素子の
形成工程順断面図、 第2図は通常のMO3半導体素子の断面図、第3図はL
DD形MO3半導体素子の断面図、第4図(a)〜(「
)は従来のCMOS素子の形成工程順断面図である。 図において、 INはnチャネル素子形成部、 IPはpチャネル素子形成部、 2N、 2Pはゲート絶縁膜、 3N、 3Pはゲート電極、 11はn型シリコン基板、 12はp型ウェル領域、 13はフィールド絶縁膜、 15は低濃度なn−型のソース領域およびドレイン領域
(電界緩和層)、 18は高濃度なn+型のソース領域およびドレイン領域
、 20はp+型のソース領域およびドレイン領域、21は
絶縁膜(CVDSiO2膜)、 22、23はレジスト膜 を示している。 CI              D u               D ジノ  N                    
     ジノ  (7第4図 従来ycr”lOs章’jt+ ffhX’ヒ’i−”
It 新fmr¥J <’tq2)第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  CMOS半導体素子の形成方法において、nチャネル
    素子およびpチャネル素子両方のゲート絶縁膜およびゲ
    ート電極を形成した後、全面に絶縁膜を被着する工程と
    、 pチャネル素子形成部をマスクし、nチャネル素子形成
    部の前記絶縁膜を垂直に異方性エッチングして除去し、
    ゲート電極の側面にのみ前記絶縁膜からなる側壁を残存
    する工程と、 pチャネル素子形成部上の前記絶縁膜をマスクとして、
    nチャネル素子形成部の露出部に燐イオンを注入し熱処
    理して低濃度なn型のソース領域およびドレイン領域を
    画定し、更に、砒素イオンを注入し熱処理して高濃度な
    n^+型のソース領域およびドレイン領域を画定する工
    程と、 nチャネル素子形成部をマスクし、pチャネル素子領域
    に硼素系イオンを注入し熱処理してp^+型のソース領
    域およびドレイン領域を画定する工程とが含まれてなる
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP62304888A 1987-12-01 1987-12-01 半導体装置の製造方法 Pending JPH01145849A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6057185A (en) * 1995-09-08 2000-05-02 Sony Corporation Method of manufacturing semiconductor device
JP2003531494A (ja) * 2000-04-12 2003-10-21 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 半導体装置の製造方法

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