JPH02162739A - 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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JPH02162739A
JPH02162739A JP31805888A JP31805888A JPH02162739A JP H02162739 A JPH02162739 A JP H02162739A JP 31805888 A JP31805888 A JP 31805888A JP 31805888 A JP31805888 A JP 31805888A JP H02162739 A JPH02162739 A JP H02162739A
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JP
Japan
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insulating film
type
implanted
gate electrode
heat treatment
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JP31805888A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Mizutani
和宏 水谷
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概 要〕 微細化に適したMISI−ランジスタの形成方法に関し
、 一層微細化を容易にすることを目的とし、フィールド絶
縁膜で画定した一導電型半導体素子領域上にゲート電極
を形成した後、該ゲート電極およびフィ−ルド絶縁膜を
マスクとして前記一導電型半導体素子領域に一導電型不
純物イオンを注入する工程と、 次いで、熱処理して前記一導電型不純物イオンを活性化
する工程と、 次いで、前記ゲート電極およびフィールド絶縁膜をマス
クとして前記一導電型半導体素子領域に異種導電型不純
物イオンを注入し、熱処理して異種導電型ソース層およ
びドレイン層を形成する工程とが含まれてなることを特
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かかり、特にMis)
ランジスタの形成方法に関する。
Mis)ランジスタにおいて汎用されているのはMOS
トランジスタで、そのようなMOS)ランジスタはDR
AM、SRAMなどの半導体メモリとして利用される等
、極めて広範囲に使用されているが、LSI、VLSI
などの半導体装置の高集積化のためには、そのMOSト
ランジスタ素子の一層の微細化が要求されている。
〔従来の技術〕
第2図はpチャネルMOSトランジスタの断面概要図を
示しており、本構造はバンチスルーストップ層を設けた
構造である。図中の記号lはn型シリコン基板、2は酸
化シリコン(Si O□)膜からなるフィールド絶縁膜
、3はゲート電極、4はゲート絶縁膜、5はSin、か
らなるサイドウオール、6はn°型パンチスルーストッ
プ層、 ?Sはp1型ソース層、 7Dはp9型ドレイ
ン層、 8SはLDD構造としてのp−型ソース層、 
8Dはp−型ドレイン層、 9Sはソース電極、 9D
はドレイン電極で、その他の部分は被覆したSiO2や
PSG (燐シリケートガラス)などの絶縁膜である。
即ち、本例はパンチスルーストップ層を設け、且つ、L
 D D (Lightly Doped Drain
 )に構成したMOSトランジスタで、パンチスルース
トップ層を設ける理由はドレイン電圧を印加するとゲー
ト電極3直下のチャネル領域に空乏層が延び、トランジ
スタが微細化されるとドレイン層とソース層から延びた
空乏層が接触してバンチスルーを起こす恐れがあるから
、それを抑止するために高濃度層として形成したもので
あるが、且つ、そのチャネル領域のゲート電極直下では
ゲート電圧が印加されるために空乏層の延びが比較的に
少なく、一方、深い部分ではゲート電圧の影響が少ない
ためにバンチスルーが起こり易い。従って、パンチスル
ーストップ層を表面より比較的に深い部分に設けたのが
パンチスルーストップ層で、特にソース層とドレイン層
との対向部に形成することが大切ある。
また、LDD構造はソース層とドレイン層の対向位置の
表面近傍に低濃度層(p−型層)を設けた構成で、面に
近い浅い部分でのバンチスルーを抑制するのが狙いであ
る。このように、いずれもMOSトランジスタの微細化
に伴うショートチャネル効果を抑制するための構成であ
る。
第3図(a)〜(d)は上記構造のMOS)ランジスタ
の従来の形成方法の工程順断面図を示しており、その概
要を説明すると、 第3図(a)参照;まず、n型シリコン基板lに公知の
I、ocos法によってSiO□からなるフィールド絶
縁膜2を生成してn型素子領域を画定した後、SiO,
膜からなるゲート絶縁膜4を熱酸化して生成し、更に、
導電性多結晶シリコン膜を化学気相成長(CVD)法で
被着しパターンニングして多結晶シリコン膜からなるゲ
ート電極3を形成する。
次いで、ゲート電極3およびフィールド絶縁IFJ4を
マスクとしてn型素子領域に上面から露出したゲート絶
縁膜4を透過させて燐イオン(Po)を注入する。この
燐イオンは比較的深い部分にn(−型バンチスルースト
ップ層6を形成するためのものであるから、200Ke
V程度と高い加速電圧で注入する。
第3図(b)参照;次いで、そのまま熱処理せずに、p
−型ソース層8S、  p−型ドレイン層8Dを形成す
るための弗化硼素イオン(BFiを加速電圧25KeV
程度で注入する。
第3図(C)参照;次いで、Singからなるサイドウ
オール5を公知の方法(Si O□膜を全面に被着して
RIE法によって垂直にエツチングし、ゲート電極側部
のみに5iftを残存させる方法)で形成した後、p゛
型ソース層7S、p”型ドレイン層7Dを形成するため
の弗化硼素イオン(BFiを加速電圧25KeV程度で
注入する。
第3図(d)参照;次いで、約900℃の温度で熱処理
して、上記のn9型パンチスル一ストツプ層6゜p−型
ソース層8S+p−型ドレイン層8Dおよびp9型ソー
ス層7S、p”型ドレイン層7Dを同時に活性化する。
しかる後、公知の製法によって電極を形成し、絶縁膜を
被覆して第2図のように完成させる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記の形成方法は3回に亙ってイオン注入し
た不純物層を1回の熱処理によって同時に活性化する方
法であるから工程は簡単ではある。
しかし、n゛型パンチスルーストップ層6を表面より深
い部分に注入しなければならないために、高い加速エネ
ルギー(高加速電圧)で注入する必要があり、そうすれ
ば、そのイオン注入時のマスクとなるゲート電極3の厚
さを厚く形成しなければ注入イオンが透過する心配があ
る。例えば、200KeV程度という高加速電圧で注入
するとすると、ゲート電極3の厚さは膜厚7000人程
度に厚くしなければならない、尚、他方のマスクである
フィールド絶縁膜4は膜厚7000Å以上と厚いために
問題にはならない。
ところが、フィールド絶縁膜4はシリコン基板1に埋没
して形成されているために段差が大きくなる欠点が比較
的少ないが、ゲート電極3を厚く形成すると段差が大き
くなり、そのように縦方向に段差が大きくなると、IC
の微細化が阻害される問題が起きる。即ち、段差が大き
いと短絡や断線の事故が起こり易いから、それを避ける
ために配線などの勾配が小さくなるように設計され、従
って、所要面積を一層広く必要とすることになって微細
化が阻害されるわけである。
本発明はこのような問題点を軽減させて、ICの微細化
を一層容易にすることを目的とした製造方法を提案する
ものである。
〔課題を解決するための手段〕
その課題は、フィールド絶縁膜で画定した一導電型半導
体素子領域上にゲート電極を形成した後、該ゲート電極
およびフィールド絶縁膜をマスクとして前記一導電型半
導体素子領域に一導電型不純物イオンを注入する工程と
、 次いで、熱処理して前記一導電型不純物イオンを活性化
する工程と、 次いで、前記ゲート電極およびフィールド絶縁膜をマス
クとして前記一導電型半導体素子領域に異種導電型不純
物イオンを注入し、熱処理して異種導電型ソース層およ
びドレイン層を形成する工程とが含まれる半導体装置の
製造方法によって解決される。
〔作 用〕
即ち、本発明はパンチスルーストップ層を形成するため
の不純物イオンを注入した後、そのまま熱処理して深い
部分にまで拡散させ、次いで、ソース層、ドレイン層を
形成するための不純物イオンを注入し、熱処理して活性
化させる。
このように、熱処理を2回に分けておこなうと、パンチ
スルーストップ層形成用の不純物イオンは低加速エネル
ギーで注入しても深い部分にまで拡散して形成できる。
そのため、厚さの薄いゲート電極をマスクとすることが
できて、その結果として、ゲート電極の厚さを薄く形成
できて段差が小さくなり、ICの一層の微細化が容易に
なる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第1図(a)〜(e)は本発明にかかる形成方法の工程
順断面図で、順を追って説明する。
第1図(a)参照;従来法ど同様に、n型シリコン基板
11にLOCO3法によってSin、からなるフィール
ド絶縁膜12を生成してn型素子領域上を画定し、次に
、SiO□膜からなるゲート絶縁膜14を熱酸化して生
成し、更に、CVD法で被着した導電性多結晶シリコン
膜をパターンニングして多結晶シリコン膜からなるゲー
ト電極13(厚さ2000人)を形成した後、ゲート電
極13およびフィールド絶縁膜14をマスクとして露出
したn型素子領域に上面から燐イオン(Po)を注入す
る。この燐イオンは深い部分にn3型バンチスル一スト
ツプ層16を形成するためであるが、60〜70KeV
程度の低い加速電圧で注入して、ドーズ量はI XIO
”/cJ程度にする。
第1図(b)参照:次いで、温度900°C9時間10
0分の熱処理して活性化させ、且つ、深い部分にまで拡
散させて、n“型パンチスルーストップ層16を画定す
る。
第1図(C)参照;次いで、ゲート電極13およびフィ
ールド絶縁膜14をマスクとして、p″型ソース層18
5、 p−型ドレイン層180を形成するための弗化硼
素イオン(BF”)を加速電圧25KeV、  ドーズ
量5X10”/cシ程度で注入する。
第1図(d)参照;次いで、SiO□からなるサイドウ
オール15を公知の方法で形成し、このサイドウオール
15およびゲート電極13.フィールド絶縁膜14をマ
スクとして、p゛型ソースJW17S、 p−型ドレイ
ン層170を形成するための弗化硼素イオン(BF”)
を加速電圧25KeV、  ドーズ量lXl0′S/c
Ii程度で注入する。
第1図(e)参照;次いで、温度900℃9時間100
分の熱処理をして、p−型ソースJii18S、 p−
型ドレイン層180とp゛型ソース層175. p ”
型ドレイン層170とを活性化して画定する。この時、
同時に上記のn゛型パンチスルーストップ7116も拡
散が進行して深さ2500人になり、p−型ソース層1
85゜p”型ドレイン層180の深さは1500人、p
+型ソース層17S、 P ”型ドレイン層170の深
さは3000人程度になる。即ち、n9型パンチスル一
ストツプ層16は深さ1500人のP−型ソース層18
S、 P−型ドレイン層180の下部にのみnポケット
として形成されるが、このnポケットがパンチスルース
トップとしての役目を果たすものである。
しかる後、公知の製法によって電極を被着してパターン
ニングし、更に、絶縁膜を被覆して完成させる。
上記のような形成方法によれば、ゲート電極の厚さを、
例えば、7000人程度から2000人程度に薄くする
ことができるから段差が小さくなり、そのため、MOS
)ランジスタを一層微細化することができる。
なお、上記の実施例はLDD構造のMOSトランジスタ
で説明したが、LDDに構成しない通常構造のMOS)
ランジスタにも適用できることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば段差が
少なくなって、MOS)ランジスタを一層微細化するこ
とができ、半導体装置の高集積化に著しく寄与するもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は本発明にかかる形成方法の工程
順断面図、 第2図はpチャネルMO3I−ランジスタの断面概要図
、 第3図(a)〜(d)は従来の形成方法の工程順断面図
である。 図において、 1.11はn型シリコン基板、 2.12はフィールド絶縁膜、 3.13はゲート電極、 4.14はゲート絶縁膜、5
.15はサイドウオール、 6、tsはn  型バンチスルーストップ層、7S、 
17sはp9型ソース層、 70、170はp0型ドレイン層、 8S、 18Sはp−型ソース層、 80、180はp−型ドレイン層、 9Sはソース電極、   9Dはドレイン電極、工はn
型素子領域 を示している。 第 図
【う?2】 P+qnMO5Vp〉”;lF/l ti瓜1四9tr
Z第 2 図 り f&!n1A7;is工gヴtaac 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 フィールド絶縁膜で画定した一導電型半導体素子領域上
    にゲート電極を形成した後、該ゲート電極およびフィー
    ルド絶縁膜をマスクとして前記一導電型半導体素子領域
    に一導電型不純物イオンを注入する工程と、 次いで、熱処理して前記一導電型不純物イオンを活性化
    する工程と、 次いで、前記ゲート電極およびフィールド絶縁膜をマス
    クとして前記一導電型半導体素子領域に異種導電型不純
    物イオンを注入し、熱処理して異種導電型ソース層およ
    びドレイン層を形成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。
JP31805888A 1988-12-15 1988-12-15 半導体装置の製造方法 Pending JPH02162739A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04290223A (ja) * 1990-11-26 1992-10-14 Motorola Inc 突き抜け防止のための埋込コンタクトを有する半導体装置とその製造方法
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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