JPH01286467A - 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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JPH01286467A
JPH01286467A JP11464888A JP11464888A JPH01286467A JP H01286467 A JPH01286467 A JP H01286467A JP 11464888 A JP11464888 A JP 11464888A JP 11464888 A JP11464888 A JP 11464888A JP H01286467 A JPH01286467 A JP H01286467A
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Hisayuki Kato
久幸 加藤
Akira Okawa
章 大川
Yasuko Kawate
川手 安子
Hideo Sakai
秀男 坂井
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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、半導体装置の製造技術に関し、特にLDD構
造を備えたMOS形半導体装置の信頼性向上に適用して
有効な技術に関するものである。
〔従来の技術〕
近年の大規模MO5形半導体装置においては、MOS−
FETのドレイン電極近傍に発生する高電界の緩和を目
的として、ゲート電極の側壁下方に低濃度拡散領域を形
成する、いわゆるLDD (lightly−dope
d−drain)構造が採用されている。
上記LDD構造については、例えば株式会社¥イエンス
フォーラム、昭和58年11月28日発行、「超LSr
ハンドブック」P46に記載がある。
ゲート電極の側壁下方に低濃度拡散領域を形成するには
、通常、ゲート電極をマスクに用いてその両側に低濃度
イオンを打ち込んだ後、反応性イオンエツチング(RI
 E)の異方性を利用してゲート電極の側壁に8102
からなるスペーサを形成し、このスペーサをマスクに用
いてその両側に高濃度イオンを打ち込む方法が用いられ
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、上記LDD構造を備えたMOS−FETにお
いては、ゲート電極の側壁に形成されたスペーサが熱処
理の際に膜収縮を引き起こし、ゲート電極側壁近傍にス
トレスを集中させるため、ゲート耐圧の劣化、リーク電
流の増大、ゲート電極側壁の異常酸化など、MOS−F
ETの信頼性が著しく低下してしまう、という問題が指
摘されている(「昭和61年秋季第47回応用物理学会
学術講演会講演予稿集J Nα27a−P−9,P51
6.1986年9月)。
特に、近年は、T E OS (tetraethyl
orthosi−! 1cate)  などの有機反応
ガスを用いてスペーサを形成しているが、TE01など
の有機反応ガスから得られるSiO□は、その収縮率が
5〜10%(900〜1000℃の熱処理後)と高いこ
とから、ゲート電極の側壁近傍にストレスが集中し易い
という問題がある。
また、ゲート電極がポリサイド(ポリシリコン+シリサ
イド)のような二層a造からなるMOS・FETの場合
には、スペーサの膜収縮にポリシリコンやシリサイドの
膜収縮が加わるため、ゲート電極の側壁近傍へのストレ
ス集中が一層顕著になる。
本発明は、上記した問題点に着目してなされたものであ
り、その目的は、LDD構造を備えたMOS−FETに
おけるゲート電極の側壁近傍へのストレス集中を有効に
低減させることができる技術を提供することにある。
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明
細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。
すなわち、ゲート電極が形成された半導体基板の表面に
低濃度イオンを打ち込んで上記ゲート電極の側壁下方に
低濃度拡散領域を形成する第一の工程と、上記低濃度拡
散領域を形成した半導体基板の表面に無機反応ガスを用
いたCVD法で3102膜、SiOxNy膜またはSi
3N、膜のいずれかを被着した後、これをパターニング
して上記ゲート電極の側壁にスペーサを形成する第二の
工程とを備え、かつ、上記第二の工程の処理温度を第一
の工程の処理温度よりも低くするMOS形半導体装置の
製造方法である。
〔作用〕
無機反応ガスから得られるSiO□膜(またはS r 
OX NyMSS Is N4膜)は、有機反応ガスか
ら得られる5if2膜よりも熱収縮率が小さいため、ス
ペーサの膜収縮が低減され、ゲート電極の側壁近傍への
ストレス集中が低減される。
また、上記5in2膜(またはSiO,Ny膜、Si、
N4膜)を半導体基板上に被着する際の処理温度をゲー
ト電極を形成する際の処理温度よりも低くすることによ
り、ゲート電極の側壁近傍へのストレス集中がさらに低
減される。
〔実施例〕
第1図(a)〜(e)は、本発明の一実施例である半導
体装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である
本実施例の方法においては、まず、p形シリコン単結晶
基板(以下、基板という)1の表面にS1′0□膜2と
Si、N4膜3とを被着した後、ホトレジストをマスク
に用いてエツチングを行い、後にトランジスタが形成さ
れる領域に513N4膜3を残し、次いで、ホウ素(B
)イオンを打ち込んでチャネルストッパ領域4を形成し
た基板1を湿式酸化してフィールド酸化膜5を形成する
(第1図(a))。
次に、上記Sin、膜2とS i37’J、膜3とを除
去し、乾式法あるいはHCj2酸化法で新たにゲート酸
化膜6を形成した基板10表面にCVD法を用いてポリ
シリコン膜を被着した後、約1000℃の雰囲気中でリ
ン(P)を添加してこのポリシリコン膜を低抵抗化する
次いで、基板1の表面にCVD法またはスパッタ法を用
いてWSi2あるいはMo5izなどからなるシリサイ
ド膜を被着し、ホトレジストをマズクに用いて上記ポリ
シリコン膜とシリサイド膜とをエツチングすることによ
り、ポリシリコン層7とシリサイド層8との二層からな
るポリサイド構造のゲート電極9を形成する(第1図Q
)))。
次に、基板1を熱処理してゲート電極9のシリサイド層
8を低抵抗化する。その際、前記シリコン膜中にリンを
添加したときの処理温度(約1000℃)よりも低い温
度、例えば約900〜950℃で熱処理を行うことによ
り、ゲート電極9を構成するポリシリコン層7やシリサ
イド層8の膜収縮を抑制する。
次に、ゲート電極9をマスクに用いて基板1の表面にリ
ンイオンなどを打ち込み、ゲート電極9の両側に低濃度
拡散領域10を形成した後、CVD法を用いて基板1の
表面にSin、膜11を被着する(第1図(C))。
その際、前記シリサイド層8を熱処理したときの温度(
約900〜950℃)よりも低い温度、例えば約800
℃でSiO2膜11を被着することにより、ゲート電極
9を構成するポリシリコン層7やシリサイド層8の膜収
縮を抑制する。
また、上記5in2膜11の原料となる反応ガスには、
例えばS ! H4+ N20や、5iH2C1t+N
20などの無機反応ガスを使用する。
上記のような無機反応ガスを用いたCVD法によって得
られるSiO2膜11は、TE01などの有機反応ガス
から得られるSin、膜の熱収縮率が5〜10%(90
0〜1000℃の熱処理後)と高いのに対し、その熱収
縮率が約1%(900〜1000℃の熱処理後)と低い
ことから、熱処理による膜収縮が少ない。
次に、上記SiO2膜11を、例えば反応性イ  ゛オ
ンエツチング(RI E)などの異方性エツチングで加
工してゲート電極9の側壁にスペーサ12を形成した後
、ゲート電極9およびスペーサ12をマスクに用いて基
板1の表面にヒ素(As)イオンなどを打ち込み、ゲー
ト電極90両側に高濃度拡散領域13を形成する(第1
図(d))。
次に、基板1の表面にリンケイ酸ガラス(PSG)など
からなる層間絶縁膜14を被着し、所定箇所を孔開けし
てコンタクトホール15を形成した後、AI配線16を
形成し、最後に基板10表面をパッシベーション膜17
で被覆することにより、LDD構造を備えたMOS−F
ETが完成する(第1図(e))。
以上の工程からなる本実施例によれば、ゲート電極9の
側壁に熱収縮率の低いスペーサ12を形成し、かつ、上
記スペーサ12を形成する工程の処理温度をゲート電極
9を形成する工程の処理温度よりも低くしたので、ゲー
ト電極9の側壁近傍へのストレス集中が有効に低減され
、このストレス集中に起因するゲート耐圧の劣化、リー
ク電流の増大、ゲート電極9の側壁の異常酸化などを有
効に防止することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施例では、無機反応ガスを用いたCVD
法によって得られる5in2膜をスペーサの材料に用い
たが、他の無機反応ガスを用いたCVD法によって得ら
れるs iOM N y膜あるいはSi3N、膜をスペ
ーサの材料に用いることもできる。
上記S 1011 N y膜やSi3N4膜は、いずれ
も前記5102膜と同様、その熱収縮率が約1%(90
0〜1000℃の熱処理後)と低いことから、熱処理に
よる膜収縮が少なく、従って、ゲート電極の側壁近傍へ
のストレス集中も少ない。
なお、上記S 10 HN y膜やS i3N4膜は、
例えば下記の無機反応ガスを用いたCVD反応によって
得ることができる。
(1)、  S i H4+N20+NHa−S i 
O,N。
(処理温度=約800℃) (2)、  S i H2C1z+ N20 + N 
H3→5iOXNy(処理温度=約800℃) (3)、  S i Ha + N H3→Si、N。
(処理温度=約750℃) (4)、  S  I  H2Cl 2 + N Hs
→S:、N<(処理温度=約750℃) また、前記実施例のMOS−FETは、ゲート電極をポ
リサイドで構成したものであるが、これに限定されるも
のではなく、ゲート電極をポリシリコンやシリサイドで
構成したMOS−FETに適用することもできる。
〔発明の効果) 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
すなわち、ゲート電極が形成された半導体基板の表面に
低濃度イオンを打ち込んで上記ゲート電極の側壁下方に
低濃度拡散領域を形成する第一の工程と、上記低濃度拡
散領域を形成した半導体基板の表面に無機反応ガスを用
いたCVD法で5i02 膜、SiOxNy膜またはS
i3N、膜のいずれかを被着した後、これをパターニン
グして上記ゲート電極の側壁にスペーサを形成する第二
の工程とを備え、かつ、上記第二の工程の処理温度を第
一の工程の処理温度よりも低くすることにより、スペー
サの膜収縮が低減され、ゲート電極の側壁近傍へのスト
レス集中が低減されることから、LDD構造を備えたM
OS形半導体装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例である半導体
装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。 1・・・p形シリコン単結晶基板、2.11・・・51
02膜、3・・・Si、Nt膜、4・・・チャネルスト
ッパ領域、5・・・フィールド酸化膜、6・・・ゲート
酸化膜、7・・・ポリシリコン層、8・・・シリサイド
層、9・ ・ ・ゲート電極、10・・・低濃度拡散領
域、12・・・スペーサ、13・・・高濃度拡散領域、
14・・・層間絶縁膜、15・・・コンタクトホール、
16・・・Aβ配線、17・・・パッシベーション膜。 第1図 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ゲート電極の側壁下方に低濃度拡散領域が形成され
    たMOS形半導体装置の製造方法であって、半導体基板
    のゲート酸化膜上にゲート電極を形成した後、前記半導
    体基板の表面に低濃度イオンを打ち込んで前記ゲート電
    極の側壁下方に低濃度拡散領域を形成する第一の工程と
    、前記低濃度拡散領域を形成した半導体基板の表面に無
    機反応ガスを用いたCVD法によってSiO_2膜、S
    iO_xN_y膜またはSi_3N_4膜のいずれかを
    被着した後、これをパターニングして前記ゲート電極の
    側壁にスペーサを形成する第二の工程とを備え、かつ、
    前記第二の工程の処理温度を第一の工程の処理温度より
    も低くしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 2、ゲート電極がポリサイドからなることを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置の製造方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01189170A (ja) * 1988-01-25 1989-07-28 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法
JPH01243471A (ja) * 1988-03-24 1989-09-28 Sony Corp Mis型トランジスタの製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01189170A (ja) * 1988-01-25 1989-07-28 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法
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