JPH022633A - Mis電界効果半導体装置の製造方法 - Google Patents

Mis電界効果半導体装置の製造方法

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JPH022633A
JPH022633A JP14691588A JP14691588A JPH022633A JP H022633 A JPH022633 A JP H022633A JP 14691588 A JP14691588 A JP 14691588A JP 14691588 A JP14691588 A JP 14691588A JP H022633 A JPH022633 A JP H022633A
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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】 〔イ既要〕 Mis電界効果半導体装置を製造する方法の改良に関し
、 SOGなどを不純物拡散源として用いた場合と同様な固
相拡散で不純物拡散領域を形成しながら、該不純物拡散
領域に於けるシート抵抗の面内均一性を良好に維持でき
るようにすることを目的とし、半導体基板上の絶縁膜に
不純物拡散領域形成用開口を形成してから不純物拡散源
膜及び耐水性絶縁膜を順に連続成長させる工程と、次い
で、短時間熱アニール法を適用して前記不純物拡散源膜
から前記半導体基板に不純物を固相拡散して不純物拡散
領域を形成する工程とを含んでなるよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、MIS (metal  1nsulato
r  semiconductor)電界効果半導体装
置を製造する方法の改良に関する。
一般に、半導体装置の高集積化は更に進展しつつあるが
、半導体装置全体の大きさは抑制する必要があることか
ら、個々の半導体素子は縮小される傾向にあり、例えば
MIS電界効果トランジスタに於いては、ゲート絶縁膜
の膜厚、ゲート電極の厚さ、ソース領域並びにドレイン
領域の深さなど全てに亙って値を小さくすることが行わ
れ、特に、大きさを小さくした場合には、ソース6M域
並びにドレイン領域を浅くしないとシート・チャネル効
果が発生する。即ち、ソース領域並びにドレイン領域が
深(なると、ゲート電極直下に於いてそれ等が近接した
状態になってしまい、設計値よりも石かに低い電圧をゲ
ート電極に印加することで導通ずる。このようなことを
回避する為、浅いソース領域並びにドレイン領域が必要
である。
〔従来の技術〕
従来、ソース領域並びにドレイン領域を浅く形成する為
には次のような手段が採られている。
+11  低加速エネルギのイオン注入技術及びRTA
(rap id  therma l  annea 
l)技術の併用。
(2)  シリコン(S i)イオン注入に依るブリ・
アモルファス化技術及び低加速エネルギのイオン注入技
術及びPTA技術或いはFA(furnace  an
neal)技術の併用。
(3)スピン・オン・グラス(spin  on  g
lass:5OG)などの不純物拡散剤を使用する技術
及びRTA技術の併用(固相拡散)。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記例示した各手段に於いて、イオン注入法は文字通り
不純物をイオン化して基板に注入するのであるから、最
初から深さをもってしまう。
また、SOGなどの不純物拡散剤は、フォト・レジスト
塗布装置などを用いて基板上に塗布した後、不純物を基
板中に拡散するのに有効な状態にする為にベーキングし
なければならず、しかも、そのベーキングを行った場合
、SOGは非常に吸水し易い性質になってしまい、その
ようになると不純物は基板へ拡散され難くなり、従って
、該固相拡散で形成したソース領域並びにドレイン領域
に於けるシート抵抗の面内均一性が大幅に劣化する。
ところで、SOGから不純物を拡散する、所謂、固相拡
散に於いては、イオン注入法に依った場合のような前記
深さは存在しないので、浅いソース領域並びにドレイン
領域を形成する為には有効であり、従って、前記した吸
水性に関する欠点さえ解消できればMis電界効果半導
体装置を高集積化する場合の有力な一手段となる。
本発明は、SOCを用いた場合と同様な同相拡散で不純
物拡散領域を形成しながら、該不純物拡散領域に於ける
シート抵抗の面内均一性を良好に維持できるようにする
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の詳細な説明する為の工程要所に於ける
半導体装置の要部切断側面図を表している。
図に於いて、21はシリコン半導体基板、22は固相拡
散を行う為の不純物拡散源膜、23は耐水性絶縁膜をそ
れぞれ示している。
本発明に於いて、不純物拡散源膜22を化学気相成長(
chemical  vapor  dCpositi
on:CVD)法で成長し、引き続き、その上に耐水性
絶縁膜23を連続的に成長させる。
図示の半導体装置では、不純物拡散源膜22としては例
えばB2O3膜を、また、耐水性絶縁膜23としては例
えば二酸化シリコン(SiO□)膜を用いた場合につい
て説明する。
ここで、B2O3膜上に5i02膜がなかったとすると
、通常、8203 BMを形成した後、硼素(B)をシ
リコン半導体基板21に拡散する為の熱処理を行う迄に
、−度は大気に曝されることになる。尚、これは、熱処
理の手段としてRTA法を採用していることに依る。
このように、−度でも大気に曝した場合、B2O3膜は
吸水して変質し、RTA法に依る熱処理を施しても、シ
リコン半導体基板21中にBが充分に拡散せず、不純物
拡散領域のシート抵抗は増加する。
このような場合、本発明に於けるように、B2O3膜上
にS i O2膜を形成しておけば、RTA法で熱処理
するまで大気中に曝しておいても河岸不都合は発生しな
い。換言すると、RTA法で熱処理するのであれば、シ
リコン半導体基板21は大気中に曝さざるを得ないので
あり、本発明に依って、浅い接合形成及び不純物拡散領
域の低抵抗化を両立できるRTA法を固相拡散に適用す
ることが初めて可能になったのである。尚、熱処理にR
TA法でなく通常の電気炉などを用いる方法を採った場
合、短時間で熱処理を実施することはできないから、接
合を浅くする為には熱処理温度を低くしなければならず
、それでは不純物拡散領域を低抵抗化することが困難に
なる。
このようなことから、本発明に依るMIS電界効果半導
体装置の製造方法に於いては、半導体基板(例えばn型
シリコン半導体基板1)上の絶縁膜(例えばゲート絶縁
膜6)に不純物拡散領域形成用開口を形成してから不純
物拡散源膜(例えばB2O3膜9)並びに耐水性絶縁膜
(例えば5iOzl1110)を順に連続成長させる工
程と、次いで、短時間熱アニール法(例えばRTA法)
を通用して前記不純物拡散源膜から前記半導体基板に不
純物を拡散して不純物拡散領域(例えばp+型ソース領
域11及びp+型ドレイン領域12)を形成する工程と
を含んでいる。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、不純物拡散源膜を形成して
RTA法に依る熱処理で不純物拡散領域を形成するまで
の間、基板を大気中に曝しておいても、前記不純物拡散
源膜が吸水して不純物拡散機能が低下することは殆どな
くなり、従って、浅い接合の形成と不純物拡散領域の低
抵抗化及びその面内抵抗の均一化を達成することができ
る。
〔実施例〕
第2図乃至第1O図は本発明一実施例を解説する為の工
程要所に於けるMis電界効果半導体装置の要部切断側
面図を表し、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
尚、ここでは、pチャネル型トランジスタを対象として
いる。
第2図参照 (1)熱酸化法を適用することに依り、n型シリコン半
導体基板1上に厚さ例えば?〔入〕程度のSiO2膜2
を形成する。このS i O2膜2は次に形成する窒化
シリコン(Si3N4)膜とn型シリコン半導体基板l
との間の応力を緩和する為に介在させるものである。
f21CVD法を適用することに依り、厚さ例えば15
00(A)程度の5i3N41模3を形成する。
このSi3N4膜3は選択的熱酸化を行う場合の耐酸化
性マスクとして作用する。
第3図参照 (3)  通常のフォト・リソグラフィ技術を適用する
ことに依り、S i 3 N 4膜3の選択的エツチン
グを行ってフィールド領域に対応する開口3Aを形成す
る。
(4)  イオン注入法を適用することに依り、ドーズ
量を例えば2 X 10I2(cm−”)程度、加速エ
ネルギを例えば80(KeV)程度としてW (P)イ
オンの打ち込みを行ってn+型チャネル・カット領域4
を形成する。
第4図参照 (5)Si3N4膜3を耐酸化性マスクとして選択的熱
酸化法を適用することに依り、湿性酸化雰囲気中で温度
を例えば1000(”C)程度、また、時間を例えば1
20〔分〕程度にして、厚さ6000 (人〕程度の5
i02からなるフィールド絶縁膜5を形成する。
第5図参照 (6)耐酸化性マスクとして用いたSi3N4膜3及び
その下地のS i O2膜2を除去し、シリコン半導体
基板1の能動領域を表出させる。
第6図参照 (7)熱酸化法を通用することに依り、厚さ例えば20
0 〔人〕程度の5i02からなるゲート絶縁膜6を形
成する。
(8)  イオン注入法を適用することに依り、ドーズ
量を例えば4.x 10 ” Ccm−2)程度、そし
て、加速エネルギを例えば50[KeV)程度として硼
素(B)イオンの打ち込みを行ってp型チャネル領域7
を形成する。
第7図参照 ((IIcVD法を適用することに依り、厚さ例えば4
000 (人〕程度の多結晶シリコン膜を形成し、次い
で、イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を例
えば4 X 1015(cm−2)程度、加速エネルギ
を例えば80(KeV)程度として前記多結晶シリコン
膜中にW (P)イオンの打ち込みを行い、次いで、フ
ォト・リソグラフィ技術を適用することに依り、前記多
結晶シリコン膜のパターニングを行ってゲート電極8を
形成する。
第8図参照 00)  エッチャントをフッ酸とする浸漬法を通用す
ることに依り、ソース領域形成予定部分及びドレイン領
域形成予定部分の上にあるゲート絶縁膜6を除去してシ
リコン半導体基板lを選択的に表出させる。
00 CVD法を適用することに依り、厚さ例えば50
0 〔人〕程度の不純物拡散源膜であるB2O3膜9及
び厚さ例えば1000  (人〕程度の耐水性絶縁膜で
あるS i O2膜10をそれぞれ連続して成長させる
CVD装置の同一反応室内でB2O3膜9とS i O
2膜10とを連続成長させるには次のような反応を起こ
させる。
■ 2B2H6+302→2B203+6H2■ S 
i H4+02”S i02 +2H2(2) RTA
法を通用することに依り、温度を例えば1000[”C
)、時間を例えば10〔秒〕として熱処理を行ってB2
O3膜9からBをシリコン半導体基板1に固相拡散し、
p1型ソース領域11及びp+型トドレイン領域12形
成する。
このようにして形成されたp++ソース領域11及びp
+型トドレイン領域12シート抵抗は100〔Ω/口〕
以下であり、また、接合深さは約0.13(μm〕以下
の浅いものになった。
本工程でRTA法を実施した場合、次のような反応が起
こってBがシリコン半導体基板1に拡散されるものであ
る。
2B203 +3S i→4B+33i02第9図参照 Q3)CVD法を適用することに依り、厚さ例えば50
00 (人〕程度の燐珪酸ガラス(p h o 5ph
osilicate  glass:PSG)或いは硼
素入り燐珪酸ガラス(boroph。
5phosilicate   glass:BPSG
)などからなる層間絶縁膜13を形成する。
00  通常のフォト・リソグラフィ技術を適用するこ
とに依り、層間絶縁膜13.5i02膜1O1B203
膜9の選択的エツチングを行ってソース電極コンタクト
窓及びドレイン電極コンタクト窓その他の電極コンタク
ト窓を形成する。
αつ ガラス・リフローを行う為の熱処理を施し、層間
絶縁膜13の表面に於ける凹凸を低減して滑らかにする
第10図参照 0の  スパッタリング法を適用することに依り、アル
ミニウム(Aβ)膜を形成し、次いで、通常のフォト・
リソグラフィ技術を適用することに依り、該AN膜のバ
ターニングを行ってソース電極14及びドレイン電極1
5その他の電極を形成する。
このようにして製造したMIS電界効果半導体装置に於
いては、5i02膜10が存在することからB2O3膜
9の吸水は殆どない。
一般に、B2O3は吸水性に冨んでいるが、半導体ウェ
ハの面内で均一に吸水することは有り得ず、オリエンテ
ーション・フラットを下にした場合に於ける半導体ウェ
ハの上部が特に吸水し易く、そして、吸水した部分とそ
れを免れた部分とではシート抵抗の値に大きな差を生じ
、これが、シートti抗の面内均一性を劣化させる主因
をなしている。前記実施例に依った場合、シート抵抗の
面内均一性は約1〜2〔%〕程度であり、因に従来技術
に依ると約5〜7 〔%〕程度である。面、B2O3が
吸水すると白濁するので、−見してそれと判定すること
ができる。
前記実施例に於いては、不純物拡散源膜としてB2O3
膜を用いた場合について説明したが、この他にP2O5
膜なども同様であり、また、耐水性絶縁膜としてはS 
i O2膜のほかにS i3 N 4膜を用いることも
できる。
〔発明の効果〕
本発明に依るMIS電界効果半導体装置の製造方法に於
いては、B2O3或いはP2O5など吸水し易い不純物
拡散源膜の上にS i O2や5j3N4などの耐水性
絶縁膜を形成して大気中の水分が不純物拡散源膜に到達
するのを防ぐようにしている。
前記構成を採ることに依り、不純物拡散源膜を形成して
RTA法に依る熱処理で不純物拡散領域を形成するまで
の間、基板を大気中に曝しておいても、前記不純物拡散
源膜が吸水して不純物拡散機能が低下することは殆どな
くなり、従って、浅い接合の形成と不純物拡散領域の低
抵抗化及びその面内抵抗の均一化を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明する為の工程要所に於ける
MIS電界効果半導体装置の要部切断側面図、第2図乃
至第1O図は本発明一実施例を説明する為の工程要所に
於けるMis電界効果半導体装置の要部切断側面図をそ
れぞれ表している。 図に於いて、21はシリコン半導体基板、22は同相拡
散を行う為の不純物拡散源膜、23は耐水性絶縁膜をそ
れぞれ示している。 第3図 M4図 第1図 第2図 第5図 第6図 第7図 第9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体基板上の絶縁膜に不純物拡散領域形成用開口を形
    成してから不純物拡散源膜及び耐水性絶縁膜を順に連続
    成長させる工程と、 次いで、短時間熱アニール法を適用して前記不純物拡散
    源膜から前記半導体基板に不純物を固相拡散して不純物
    拡散領域を形成する工程と を含んでなることを特徴とするMIS電界効果半導体装
    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
US5488732A (en) * 1990-10-18 1996-01-30 Fujitsu Network Engineering Limited Automatic support tool generating system based on a knowledge acquisition tool and a database
JP2007240456A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Murata Mfg Co Ltd 焦電型温度補償型赤外線センサ
US8236155B2 (en) 2008-02-04 2012-08-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas sensor

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JP2007240456A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Murata Mfg Co Ltd 焦電型温度補償型赤外線センサ
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