JPH01201963A - 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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JPH01201963A
JPH01201963A JP63025821A JP2582188A JPH01201963A JP H01201963 A JPH01201963 A JP H01201963A JP 63025821 A JP63025821 A JP 63025821A JP 2582188 A JP2582188 A JP 2582188A JP H01201963 A JPH01201963 A JP H01201963A
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JP
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film
insulating film
electrode
silicon dioxide
side walls
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JP63025821A
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English (en)
Inventor
Seiji Ueda
誠二 上田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66568Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66575Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate
    • H01L29/6659Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate with both lightly doped source and drain extensions and source and drain self-aligned to the sides of the gate, e.g. lightly doped drain [LDD] MOSFET, double diffused drain [DDD] MOSFET
    • H01L29/66598Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate with both lightly doped source and drain extensions and source and drain self-aligned to the sides of the gate, e.g. lightly doped drain [LDD] MOSFET, double diffused drain [DDD] MOSFET forming drain [D] and lightly doped drain [LDD] simultaneously, e.g. using implantation through the wings a T-shaped layer, or through a specially shaped layer

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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) 本発明はMOSFETを搭載する半導体集積回路装置の
製造方法に関するものである。
(従来の技術) 近年、半導体集積回路装置の索子の微細化が進展し、M
OSトランジスタではゲート長が1ミクロン程度のもの
が実用化されてきた。微細化を進める上で、製造技術か
らみて製造工程が複雑になり過ぎること、および素子特
性、信頼性に関しても、多くの問題が発生してきた。こ
の一つとして短チャンネルMO8I−ランジスタの耐ホ
ツトキャリアー特性を改善するためのL D D (L
ightlyD opedD rain )構造のトラ
ンジスタがある。
ゲート長1.5ミクロン以下の素子では、装置の信頼性
上の要求から、このドレイン構造のトランジスタが用い
られている。この構造のトランジスタは、耐ホツトキャ
リアー特性の改善に有効なのは周知の通りであるが、製
造工程上の複雑さは避けることができない。
第3図(a) −(e)は従来のLDD構造のMOSト
ランジスタを有する半導体集積回路装置の一部製造工程
順断面図である。
第3図(a)において、P型シリコン基板41の主面−
に素子分離領域を構造する二酸化珪素膜42、P+拡散
層43が形成されている。
第3図(b)において、ゲート酸化膜44、多結晶シリ
コン電極45、LDL)構造を構成するN−拡散層46
を燐または珪素のイオン注入法により形成する。
第3図(C)において、二酸化珪素膜47を気相成長法
により堆積する。
第3図(d)において、異方性ドライエツチングにより
、二酸化珪素膜47をエツチングし、多結晶シリコン電
極45の側壁に二酸化珪素膜47aを残置する。これを
マスクとして、砒素を注入し、N4拡散層48を形成す
る。
第3図(e)において、LDD構造とするため、従来の
一重ドレインと比較してN−/N+拡散層形成のため、
2回の注入工程を要する。本例は、NチャンネルMO8
トランジスタについて述べたが、CMO8型ではN−/
N+注入用のマスク工程が必要となり、ソースドレイン
工程の形成が複雑になっている。次に、層間絶縁膜49
を形成し、アルミ電極50を取り出す。本例では保護膜
は省略した。
〔参照:H,MIKO8HIBARA、IEEE’l’
ransactions on Electron D
evices、 VolE D 33 、 N’ol 
、 p 140 (1986) ](発明が解決しよう
とする課題) 上記、従来方法によるLDD構造のMOSトランジスタ
を搭載する半導体集積回路の製造においては、Nチャン
ネルトランジスタのソースドレイン形成において、周知
のように、N拡散形成に必要な低1〜−ズ量の砒素また
は燐イオン注入法と、N′″拡散層形成のための高ドー
ズ量の砒素または燐イオン注入の二層の注入工程が必要
であり、かつCMO8では、Nチャンネルトランジスタ
のソースドレイン注入用マスクが二工程必要となり、従
来の一重ドレインに比較し、イオン注入、マスク工程が
各−回ずつ増加される欠点があった。
製造工程の簡略化による加工歩留の向上と、製造原価の
低減は半導体装置の製道上重要な要素である。
本発明の目的は、従来の欠点を解消し、−度のイオン注
入でL字型絶縁膜トに低濃度の不純物層、露出した基板
にm’a度の不純物層を同時に形成することができ、−
度のマスク工程、イオン注入工程でソースドレインを形
成できる半導体装置の製造方法を提供することである。
(課題を解決するための手段) 本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の土山1
にグー1〜絶縁膜、ゲート電極を順次形成し、写真食刻
法によりゲート電極パターンを形成する工程と、ゲート
電極を被覆する二層以上からなる絶縁膜を堆積し、異方
性エツチングによりゲート電極の側壁に絶縁膜を残置す
る工程と、この残置した絶縁膜のうち上層の絶縁膜だけ
選択的に除去し、L字型の側壁絶縁膜を形成する工程と
、これ−4〜 をマスクとして、ソーストレイン領域に、半導体基板と
反対の尊重型を有する不純物をイオン注入し、ゲート電
極の側壁絶縁膜に対向する、半導体基板に低′a度の不
純物層を露出した部分には高濃度不純物層を形成する工
程を含むものであり、側壁絶縁膜が二酸化珪素膜、PS
G膜の二層からなるものである。
(作 用) 本発明はLDD構造の短チャンネルMO8I−ランジス
タを搭載する半導体装置の製造において、Nチャンネル
1〜ランジスタのソースドレイン形成を、−度のソース
ドレイン・イオン注入により、ゲー1へ電極の17字型
側壁絶縁膜の下部にN−注入層、基板の露出した部分に
N+注入層を同時に形成することをi]能にした。L字
型側壁絶縁膜の膜厚2幅、注入加速電圧、注入量をパラ
メータとして、N−拡散層の濃度幅を決定できる。
CMO8では本発明により、−度のマスク工程でNチャ
ンネルトランジスタのソースドレインを形成することが
でき製造工程の簡略化を図ることができた。
(実施例) 本発明の一実施例を第1図および第2図に基づいで説明
する。
第1図(a)ないしく土)は本発明の半廊体集積回路装
置のNチャシネ9MO8トランジスタ部分の製造工程順
断面図である。
第1図(a)において、P型シリコン基板1の主面に、
分離領域を構成する二酸化珪素膜2、チャンネルストッ
パー3を形成する。
第1図(b)において、ゲート酸化膜4を20nm 。
多結晶シリコン電極5を450nm、異方性エツチング
によりパターン形成する。
第1図(c)において、トランジスタの側壁を構成する
PSG膜6を200nm 、二酸化珪素膜7を1100
n堆積する。これらの二層は減圧気相成長法で堆積し、
側壁への均一性を保つ。PSG膜は燐濃度4〜8重量%
とする。
第1図(d)において、CI(F3ガスを用いた異方性
エツチングにより、PSG膜6.二酸化珪素膜7をエツ
チングし、側壁8を形成する。
第1図(e)において、希弗酸(HF2;H20=1:
20)でエツチングし、PSG膜6を選択的に除去する
。二酸化珪素膜7は、電極の側壁にL字型に残置される
。これをマスクとして、砒素のイオン注入により、ソー
スドレイ拡散層を形成する。
砒素イオン注入の加速電圧を120kVとし、4X10
”’/csd注入すると、二酸化珪素膜7の膜厚は11
00nであり、二酸化珪素膜7a下には注入量の約1.
5%注入され、N−拡散層9が、N′″拡散層10と同
時に形成される。N−拡散層9の濃度は二酸化珪素膜7
の膜厚により設定することが可能である。
電極側壁には幅1100nの側壁酸化膜7bも同時に形
成され、従来のLDD構造と異なり、この外側からイオ
ン注入され、1ミクロン以下の微細ゲートにも適してい
る。
第1図(f)において、従来の方法と同じく、層間絶縁
膜11およびアルミ電極12を形成する。
以上のように、ソースドレイン拡散層を一回のイオン注
入で、同時にN−/N”″拡散層を形成することができ
る。
L字型側壁酸化膜形成後、燐イオンを140kVの加速
電圧で2 X 10”’ / air 、砒素イオンを
40kVで4 X 1015/ aM連続注入しても同
様な結果が得られる。
第2図(a)ないしくd)は本発明に係るCMO3半導
体集積回路装置の一部製造工程順断面図である。
第2図(a)において、N型シリコン基板21の主面に
、P−ウェル22.N−ウェル23.二酸化珪素膜24
で、素子分離領域を形成し、各々の領域にゲート酸化膜
25a、25b、多結晶シリコン電極26a、26b。
を形成し、多結晶シリコン電極26a 、 26bの側
壁酸化膜27a、28a、27b、28bを前記実施例
と同様に形成する。27a、27bは二酸化珪素膜であ
り、28a 、 28b 4まPSG膜である。
第2図(b)において、Nチャンネルトランジスタ領域
をフォトレジスト膜29で被覆し、ど拡散層30をBF
2”のイオン注入により形成する。
第2図(C)において、フォトレジスト膜29を除去し
たのち、希弗酸溶液で選択的にP S G 11!li
!28a。
28bを除去し、第2図(b)に示したと同様に、Pチ
ャンネルトランジスタ領域をフォトレジスト膜31で被
覆し、砒素を120kVで4X1015/a+tイオン
注入し、二酸化珪素膜(100nm) 27bの基板に
N−拡散層32、露出した部分にはN+拡散層33を形
成する。
第2図(d)において、アニールをしたのち、層間絶縁
膜34.アルミ電極35を形成する。
以上のように、Nチャンネルトランジスタのソースドレ
イン拡散層を1回のマスク工程およびイオン注入で形成
することができる。
(発明の効果) 本発明によれば、ゲート電極の側壁にL字型絶縁膜を形
成し、ソースドレイン形成の不純物をイオン注入するこ
とにより、−度のイオン注入でL字型絶縁膜下に低濃度
の不純物層を露出した基板には、MVji度の不純物層
を同時に形成することができる。すなわち、CMO3に
本発明による方法を適用することにより、−度のマスク
工程、イオン注入工程でソーストレインを形成でき、そ
の実用土の効果は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるNチャンネルMos
+〜ランリスタの製造工程順断面図、第2図は同CMO
8での実施例の工程順断面図、第3図は従来のLL)D
構造のMOSトランジスタを有する半導体集積回路装置
の製造工程順断面図である。 1 ・・ P型シリコン基板、2・・・二酸化珪素膜、
3 ・・・チャンネルストッパー、4ゲート酸化膜、5
 ・ 多結晶シリコン電極、6.28a、28b −P
 S G膜、7.27a。 27b・ 二酸化珪素膜、8 ・・・側壁、9,32・
 N−拡散層、10.33・・・N1拡散層、11゜3
4・ 層間絶縁膜、12.35・・−アルミ電極、21
  ・ N型シリコン基板、22・ P−ウェル、23
  ・・N−ウェル、24・・・素子分離領域、25a
、25b−ゲート酸化膜、26a、26b・ 多結晶シ
リコン電極、29.31・・・フォトレジスト膜、30
・ P′″拡散層。 10−   ・ cL  03 〜 〜 へ1 N   「0− m(’J 0             り

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の主面にゲート絶縁膜、ゲート電極を
    順次形成し、写真食刻法によりゲート電極パターンを形
    成する工程と、前記ゲート電極を被覆する二層以上から
    なる絶縁膜を堆積し、異方性エッチングにより、前記ゲ
    ート電極の側壁に、前記絶縁膜を残置する工程と、残置
    した前記絶縁膜のうち上層の絶縁膜だけ選択的に除去し
    、L字型の側壁絶縁膜を形成する工程と、これをマスク
    として、ソースドレイン領域に、前記半導体基板と反対
    の導電型を有する不純物をイオン注入し、前記ゲート電
    極の側壁絶縁膜に対向する、前記半導体基板に低濃度の
    不純物層、露出した部分には高濃度不純物層を形成する
    工程を含むMOSトランジスタを搭載したことを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  2. (2)側壁絶縁膜が二酸化珪素膜、PSG膜の二層から
    なることを特徴とする請求項(1)に記載の半導体装置
    の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2760130A1 (fr) * 1997-02-25 1998-08-28 Sgs Thomson Microelectronics Transistor mos a faible resistance de drain
US6180472B1 (en) 1998-07-28 2001-01-30 Matsushita Electrons Corporation Method for fabricating semiconductor device
KR100847834B1 (ko) * 2006-12-29 2008-07-23 동부일렉트로닉스 주식회사 갭필 절연막을 갖는 반도체 소자 및 그 제조 방법

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