JPH02305444A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH02305444A JPH02305444A JP12740389A JP12740389A JPH02305444A JP H02305444 A JPH02305444 A JP H02305444A JP 12740389 A JP12740389 A JP 12740389A JP 12740389 A JP12740389 A JP 12740389A JP H02305444 A JPH02305444 A JP H02305444A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep 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
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66492—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a pocket or a lightly doped drain selectively formed at the side of the gate
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。
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〕
本発明は、半導体集積回路(IC)に形成するMO3型
電界効果トランジスタ(MOSFET)の製造方法に関
し、 動作速度を下げずに、パンチスルー耐圧を増すことを目
的とし、 一導電型を有する半導体基板1上にゲート絶縁膜とゲー
ト電極材料膜3とを順次形成する工程と、該ゲート電極
材f4膜3をパターニングしてゲート電極3aを形成す
る工程と、 該ゲート電極3aと該ゲート絶縁膜との段差部で薄くな
るマスク材料膜4を該基板1の上に形成する工程と、 該マスク材料膜4の上から、該基板1と同一導電型の不
純物イオンを注入し、該マスク材料膜4の薄い部分から
該ゲート電極3aの端部の直下部に該不純物イオンを導
入してパンチスルーストッパ領域6を形成する工程と、 該マスク材料膜4を除去する工程と、 該ゲート電極3aをマスクとして該基板1と反対導電型
の不純物イオンをイオン注入し、前記パンチスルースト
ッパ領域6に接する反対導電型のソース・ドレイン領域
(8,7)を形成する工程とにより製造する。
電界効果トランジスタ(MOSFET)の製造方法に関
し、 動作速度を下げずに、パンチスルー耐圧を増すことを目
的とし、 一導電型を有する半導体基板1上にゲート絶縁膜とゲー
ト電極材料膜3とを順次形成する工程と、該ゲート電極
材f4膜3をパターニングしてゲート電極3aを形成す
る工程と、 該ゲート電極3aと該ゲート絶縁膜との段差部で薄くな
るマスク材料膜4を該基板1の上に形成する工程と、 該マスク材料膜4の上から、該基板1と同一導電型の不
純物イオンを注入し、該マスク材料膜4の薄い部分から
該ゲート電極3aの端部の直下部に該不純物イオンを導
入してパンチスルーストッパ領域6を形成する工程と、 該マスク材料膜4を除去する工程と、 該ゲート電極3aをマスクとして該基板1と反対導電型
の不純物イオンをイオン注入し、前記パンチスルースト
ッパ領域6に接する反対導電型のソース・ドレイン領域
(8,7)を形成する工程とにより製造する。
本発明は、半導体集積回路(rc)に形成するMO3型
電界効果トランジスタ(MOS F ET)の製造方法
に関する。
電界効果トランジスタ(MOS F ET)の製造方法
に関する。
近年、ICの素子の微細化が進み、中でもMOSFET
はゲート長が1μmを切るまでになっている。
はゲート長が1μmを切るまでになっている。
この様に微細化され、チャネルの短くなったMOSFE
Tでは、ソース・ドレイン間が非常に短くなるため、ソ
ースとドレインの空乏層がつながりやすくなり、ソース
・ドレイン間のパンチスルー耐圧が非常に小さいものと
なる。パンチスルー耐圧が低いと、電源電圧を下げねば
ならなくなって誤動作を招きやすくなり、デバイスの動
作が不安定になってしまう。
Tでは、ソース・ドレイン間が非常に短くなるため、ソ
ースとドレインの空乏層がつながりやすくなり、ソース
・ドレイン間のパンチスルー耐圧が非常に小さいものと
なる。パンチスルー耐圧が低いと、電源電圧を下げねば
ならなくなって誤動作を招きやすくなり、デバイスの動
作が不安定になってしまう。
第3図を用いて、従来のパンチスルーを抑制する方法を
説明する。
説明する。
第3図のように、n型の基板21上にフィールド酸化膜
22.ゲート酸化膜24.ゲート電極25を形成した後
、ゲート電極25とフィールド酸化膜22とをマスクに
して、ボロン(B)をイオン注入し、p型ソース領域2
6とp型ドレイン領域23とを形成する。その後、同じ
マスクでリン(P)をソース・ドレイン領域26.23
の拡散層の底面付近にイオン注入し、n9型のパンチス
ルーストッパ領域27を形成する。
22.ゲート酸化膜24.ゲート電極25を形成した後
、ゲート電極25とフィールド酸化膜22とをマスクに
して、ボロン(B)をイオン注入し、p型ソース領域2
6とp型ドレイン領域23とを形成する。その後、同じ
マスクでリン(P)をソース・ドレイン領域26.23
の拡散層の底面付近にイオン注入し、n9型のパンチス
ルーストッパ領域27を形成する。
パンチスルーストッパ領域l域27 ハ、イオン注入の
際にゲート電極25端部の直下部にも拡散され、また結
晶性を回復する時のアニールの際にも拡散する。
際にゲート電極25端部の直下部にも拡散され、また結
晶性を回復する時のアニールの際にも拡散する。
このように、ソース・ドレイン領域の拡散層の底面に、
パンチスルーストッパ領域27を形成すれば、ゲート電
′極25の直下部のn+領領域、基板21と同じ電位を
保とうとするので、空乏層が伸びるのを抑えることがで
き、パンチスルー耐圧を上げることができる。
パンチスルーストッパ領域27を形成すれば、ゲート電
′極25の直下部のn+領領域、基板21と同じ電位を
保とうとするので、空乏層が伸びるのを抑えることがで
き、パンチスルー耐圧を上げることができる。
第3図のように、パンチスルーストツバ領域27は、ソ
ース・ドレイン領域26.23の拡散層の底面全てに形
成されるので、ソース−基板間。
ース・ドレイン領域26.23の拡散層の底面全てに形
成されるので、ソース−基板間。
ドレイン−基板間の接合容量が増して、動作速度が下が
ってしまうといった問題が生じていた。
ってしまうといった問題が生じていた。
しかしながら、従来ソース・ドレイン領域の拡散層の底
面全てに形成していたパンチスルーストッパ領域は、そ
の全ての部分が必要だったわけではなく、ゲート電極の
端部の直下部に形成されていれば、空乏層の伸びを抑え
ることはできる。
面全てに形成していたパンチスルーストッパ領域は、そ
の全ての部分が必要だったわけではなく、ゲート電極の
端部の直下部に形成されていれば、空乏層の伸びを抑え
ることはできる。
そこで本発明は、動作速度を下げずに、パンチスルー耐
圧を増すことを目的とする。
圧を増すことを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置の製造
方法は、 一導電型を有する半導体基板1上にゲート絶縁膜とゲー
ト電極材料膜3とを順次形成する工程と、該ゲート電極
材料膜3をパターニングしてゲート電極3aを形成する
°工程と、 該ゲート電極3aと該ゲート絶縁膜との段差部で薄くな
するマスク材料膜4を該基板lの上に形成する工程と、 該マスク材料膜4の上から、該基板1と同一導電型の不
純物イオンを注入し、該マスク材料膜4の薄い部分から
該ゲート電極3aの端部の直下部に該不純物イオンを導
入してパンチスルーストッパ領域6を形成する工程と、 該マスク材料膜4を除去する工程と、 該ゲート電極3aをマスクとして該基板lと反対導電型
の不純物イオンをイオン注入し、前記パンチスルースト
ッパ領域6に接する反対導電型のソース・ドレイン領域
(8,7)を形成する工程とを有する。
方法は、 一導電型を有する半導体基板1上にゲート絶縁膜とゲー
ト電極材料膜3とを順次形成する工程と、該ゲート電極
材料膜3をパターニングしてゲート電極3aを形成する
°工程と、 該ゲート電極3aと該ゲート絶縁膜との段差部で薄くな
するマスク材料膜4を該基板lの上に形成する工程と、 該マスク材料膜4の上から、該基板1と同一導電型の不
純物イオンを注入し、該マスク材料膜4の薄い部分から
該ゲート電極3aの端部の直下部に該不純物イオンを導
入してパンチスルーストッパ領域6を形成する工程と、 該マスク材料膜4を除去する工程と、 該ゲート電極3aをマスクとして該基板lと反対導電型
の不純物イオンをイオン注入し、前記パンチスルースト
ッパ領域6に接する反対導電型のソース・ドレイン領域
(8,7)を形成する工程とを有する。
本発明では、ゲート電極3aとゲート絶縁膜との段差部
のマスク材料膜を平坦部のマスク材料膜に比べて薄く形
成し、他の厚い平坦部のマスク材料膜をマスクとしてイ
オン注入するので、ゲート電極3a端部の直下部のみに
不純物イオンを導入できる。
のマスク材料膜を平坦部のマスク材料膜に比べて薄く形
成し、他の厚い平坦部のマスク材料膜をマスクとしてイ
オン注入するので、ゲート電極3a端部の直下部のみに
不純物イオンを導入できる。
従って、ソース・ドレインの拡散層の底面全てに不純物
イオンを導入してるわけではないので、ソース−基板間
、ドレイン−基板間の接合容量が増して動作速度を下げ
ることなく、パンチスルー耐圧を上げることができる。
イオンを導入してるわけではないので、ソース−基板間
、ドレイン−基板間の接合容量が増して動作速度を下げ
ることなく、パンチスルー耐圧を上げることができる。
第1図(a)〜(f)を用いて、本発明の一実施例を説
明する。
明する。
まず、第1図(a)のように、濃度: lXl0” /
cfflのn型シリコン基板1の上に、選択酸化法で
素子を分離するフィールド酸化膜2とゲート酸化膜2a
を形成し、その後、CVD法により全面にポリシリコン
3を形成する。
cfflのn型シリコン基板1の上に、選択酸化法で
素子を分離するフィールド酸化膜2とゲート酸化膜2a
を形成し、その後、CVD法により全面にポリシリコン
3を形成する。
次に、第1図(b)のように、通常のリソグラフィー技
術を用いて、ポリシリコン3をパターニングし、ゲート
電極3aを形成する。
術を用いて、ポリシリコン3をパターニングし、ゲート
電極3aを形成する。
次に、第1図(c)のように、基板l上の全面 ・にC
VD法によってPSG (リン珪酸ガラス)4を図示し
たように平坦部Aでの厚さが0.3μmになるように形
成する。このCVDの条件を、圧力は常圧、温度は40
0°C1反応ガスの流量比は5ill。
VD法によってPSG (リン珪酸ガラス)4を図示し
たように平坦部Aでの厚さが0.3μmになるように形
成する。このCVDの条件を、圧力は常圧、温度は40
0°C1反応ガスの流量比は5ill。
(シラン):PH5(ホスフィン)=4:3にすると、
PSG4のステップカバレッジが悪くなる。
PSG4のステップカバレッジが悪くなる。
そして、図中Bで示すように、ゲート電極3aと基板面
との段差部で、平坦部Aに比べて膜厚が薄く、0.18
μm程度となる。
との段差部で、平坦部Aに比べて膜厚が薄く、0.18
μm程度となる。
次に、第1図(d)のように、PSG4を介してリンイ
オンを加速エネルギー:180にeV 、 ドーズI
: I X 10 ”/c−でイオン注入して、パン
チスルーストッパ領域6のn°領領域形成する。リンイ
オンはPSG4の薄い部分から基板1に導入され、パン
チスルーストッパ領域が、ゲート電極3aの端部の直下
部に形成される。この時、リンイオンがPSG4の薄く
なった部分から基板1に導入されやすいように、リンイ
オンを基板lの垂線に対して約30度の斜め方向から注
入する。こうすることで、PSG4のステップカバレッ
ジの悪くなった薄い部分を逆に利用して、ゲート電極3
aの端部の直下部にのみリンイオンを導入し、高濃度の
n型パンチスルーストッパ領域6を形成する。
オンを加速エネルギー:180にeV 、 ドーズI
: I X 10 ”/c−でイオン注入して、パン
チスルーストッパ領域6のn°領領域形成する。リンイ
オンはPSG4の薄い部分から基板1に導入され、パン
チスルーストッパ領域が、ゲート電極3aの端部の直下
部に形成される。この時、リンイオンがPSG4の薄く
なった部分から基板1に導入されやすいように、リンイ
オンを基板lの垂線に対して約30度の斜め方向から注
入する。こうすることで、PSG4のステップカバレッ
ジの悪くなった薄い部分を逆に利用して、ゲート電極3
aの端部の直下部にのみリンイオンを導入し、高濃度の
n型パンチスルーストッパ領域6を形成する。
次に、第1図(e)のように、PSG4を2.5%のフ
ン酸溶液でウェットエツチングして除去する。
ン酸溶液でウェットエツチングして除去する。
次に、第1図(f)のように、ゲート電極3aとフィー
ルド酸化膜2とをマスクにして、ボロンを加速エネルギ
ー60KeV、 ドーズ量=2×101s/cdで、
基板1に対して垂直にイオン注入して、p型のドレイン
領域7とソース領域8とを形成する。
ルド酸化膜2とをマスクにして、ボロンを加速エネルギ
ー60KeV、 ドーズ量=2×101s/cdで、
基板1に対して垂直にイオン注入して、p型のドレイン
領域7とソース領域8とを形成する。
次に、イオン注入によって損なわれた結晶性を回復する
ために、アニールを行う。
ために、アニールを行う。
この後、図示しないが、全面にPSG膜を形成した後、
これにコンタクトホールを開けて、ソース・ドレインの
電極配線を形成する。
これにコンタクトホールを開けて、ソース・ドレインの
電極配線を形成する。
このように、ゲート電極の端部の直下部のみに、パンチ
スルーストッパ領域6を形成すれば、ソース・ドレイン
拡散層の底面の接合容量が増えることはなく、動作速度
が下がるようなことはない。
スルーストッパ領域6を形成すれば、ソース・ドレイン
拡散層の底面の接合容量が増えることはなく、動作速度
が下がるようなことはない。
また、パンチスルーストッパ領域6をイオン注入で形成
するための拡散マスクは、ある条件(常圧)の下で成長
したPSG膜のステップカバレッジが悪くなる点を利用
しているので、パンチスルーストッパ領域6は、ゲート
電極3aに対してセルファライン的に確実にかつ容易に
、ゲート電極の端部の直下部のみに形成できる。
するための拡散マスクは、ある条件(常圧)の下で成長
したPSG膜のステップカバレッジが悪くなる点を利用
しているので、パンチスルーストッパ領域6は、ゲート
電極3aに対してセルファライン的に確実にかつ容易に
、ゲート電極の端部の直下部のみに形成できる。
続いて、第2図(a)、(b)を用いて本発明の別の実
施例を説明する。
施例を説明する。
前記第1図(b)に示した構造までは同様に形成した後
、PSC;4を前記と少し異なる条件のCVD法1例え
ば圧力を1〜100 torrの減圧下、好ましくは1
0 torrにして形成し、第2図(a)のようにする
。この場合、図のようにPSC4に薄い部分ができなく
ても、段差の部分に基板1の面とゲート電極3aの側面
とからの成長面がぶつかった不連続面5ができている。
、PSC;4を前記と少し異なる条件のCVD法1例え
ば圧力を1〜100 torrの減圧下、好ましくは1
0 torrにして形成し、第2図(a)のようにする
。この場合、図のようにPSC4に薄い部分ができなく
ても、段差の部分に基板1の面とゲート電極3aの側面
とからの成長面がぶつかった不連続面5ができている。
そして、これを5%のフッ化水素溶液に10秒程度浸す
と、不連続面5に沿ったPSGが非常に速くエツチング
され、第2図(b)のように、第1図(C)と同様な構
造のPSC4を得ることができる。この後の工程は前記
のものと同じである。
と、不連続面5に沿ったPSGが非常に速くエツチング
され、第2図(b)のように、第1図(C)と同様な構
造のPSC4を得ることができる。この後の工程は前記
のものと同じである。
このように、CVD条件を少し変えてやると、PSC膜
の被覆の状態も少しずつ違ってくる。ここで、第1図(
C)に示したようなPSC4を形成する時の圧力と被覆
率との関係を第4図のグラフに示す、被覆率とは、平坦
部のPSGの膜厚に対する最も薄い部分のPSGの膜厚
の比である。
の被覆の状態も少しずつ違ってくる。ここで、第1図(
C)に示したようなPSC4を形成する時の圧力と被覆
率との関係を第4図のグラフに示す、被覆率とは、平坦
部のPSGの膜厚に対する最も薄い部分のPSGの膜厚
の比である。
温度等信のファクターは、前記第1図(C)を形成した
時のものと同じである。グラフに示したように、圧力を
上げるにつれて被覆率は低くなり、PSC4にステップ
カバレッジの悪い薄い部分ができてくる。なお、圧力の
他にも温度を変化させても同様に被覆率の変化がみられ
る。
時のものと同じである。グラフに示したように、圧力を
上げるにつれて被覆率は低くなり、PSC4にステップ
カバレッジの悪い薄い部分ができてくる。なお、圧力の
他にも温度を変化させても同様に被覆率の変化がみられ
る。
このように、少し条件を変えるだけで、容易に被覆率を
変えられ、また不連続面をウェットエツチングすること
で、制御性良く基板1とゲート電極3aとの段差部の薄
いPSC4を得られるので、PSC4の薄い部分の膜厚
に依存するイオン注入の深さも容易に調整することがで
きる。
変えられ、また不連続面をウェットエツチングすること
で、制御性良く基板1とゲート電極3aとの段差部の薄
いPSC4を得られるので、PSC4の薄い部分の膜厚
に依存するイオン注入の深さも容易に調整することがで
きる。
以上説明したように本発明によれば、ゲート電極の端部
に直下部にのみ、不純物イオンを選択的に導入できるの
で、ソース−基板間、ドレイン−基板間の接合容量を増
すことなく、パンチスルーストッパ領域を形成すること
ができる。
に直下部にのみ、不純物イオンを選択的に導入できるの
で、ソース−基板間、ドレイン−基板間の接合容量を増
すことなく、パンチスルーストッパ領域を形成すること
ができる。
また、選択的にイオン注入するためのマスクの形成方法
は、マスクとなるPSGをステップカバレッジの悪くな
る条件で形成するだけなので、容易にマスクが形成でき
、かつ確実に所望の場所にイオン注入できる。
は、マスクとなるPSGをステップカバレッジの悪くな
る条件で形成するだけなので、容易にマスクが形成でき
、かつ確実に所望の場所にイオン注入できる。
従って本発明は、MOSFETの動作の確実性を向上さ
せるのに寄与するところが大きい。
せるのに寄与するところが大きい。
第1図(a)〜(f)は、本発明の一実施例を説明する
ための工程断面図であり、 第2図(a)、(b)は、本発明の別の一実施例を説明
するための工程断面図であり、 第3図は、従来の技術を説明する断面図であり、第4図
は、圧力と被覆率との関係を示すグラフである。 l・・・基板 2・・・フィールド酸化膜3・
・・ポリシリコン 3a・・・ゲート電極4・・・PS
G 5・・・不連続面6・・・パンチスルース
トッパ領域 7・・・ドレイン領域 8・・・ソース領域箒 1 目
はり7) +!1I21I(ぞの2) )y HF5y;阜創で 本発明のゾ1の尖亮イダ1と説明する間第 2 図 従来の技trと説明する園 も 3 図
ための工程断面図であり、 第2図(a)、(b)は、本発明の別の一実施例を説明
するための工程断面図であり、 第3図は、従来の技術を説明する断面図であり、第4図
は、圧力と被覆率との関係を示すグラフである。 l・・・基板 2・・・フィールド酸化膜3・
・・ポリシリコン 3a・・・ゲート電極4・・・PS
G 5・・・不連続面6・・・パンチスルース
トッパ領域 7・・・ドレイン領域 8・・・ソース領域箒 1 目
はり7) +!1I21I(ぞの2) )y HF5y;阜創で 本発明のゾ1の尖亮イダ1と説明する間第 2 図 従来の技trと説明する園 も 3 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一導電型を有する半導体基板(1)上にゲート絶縁膜と
ゲート電極材料膜(3)とを順次形成する工程と、 該ゲート電極材料膜(3)をパターニングしてゲート電
極(3a)を形成する工程と、 該ゲート電極(3a)と該ゲート絶縁膜との段差部で薄
くなるマスク材料膜(4)を該基板(1)の上に形成す
る工程と、 該マスク材料膜(4)の上から、該基板(1)と同一導
電型の不純物イオンを注入し、該マスク材料膜(4)の
薄い部分から該ゲート電極(3a)の端部の直下部に該
不純物イオンを導入してパンチスルーストッパ領域(6
)を形成する工程と、該マスク材料膜(4)を除去する
工程と、 該ゲート電極(3a)をマスクとして該基板(1)と反
対導電型の不純物イオンをイオン注入し、前記パンチス
ルーストッパ領域(6)に接する反対導電型のソース・
ドレイン領域(8、7)を形成する工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12740389A JPH02305444A (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12740389A JPH02305444A (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02305444A true JPH02305444A (ja) | 1990-12-19 |
Family
ID=14959127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12740389A Pending JPH02305444A (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02305444A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5320974A (en) * | 1991-07-25 | 1994-06-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for making semiconductor transistor device by implanting punch through stoppers |
EP0756317A2 (en) * | 1995-07-28 | 1997-01-29 | Nec Corporation | MOS field effect transistor with improved pocket regions and method for fabricating the same |
-
1989
- 1989-05-19 JP JP12740389A patent/JPH02305444A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5320974A (en) * | 1991-07-25 | 1994-06-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for making semiconductor transistor device by implanting punch through stoppers |
EP0756317A2 (en) * | 1995-07-28 | 1997-01-29 | Nec Corporation | MOS field effect transistor with improved pocket regions and method for fabricating the same |
EP0756317A3 (en) * | 1995-07-28 | 1998-01-14 | Nec Corporation | MOS field effect transistor with improved pocket regions and method for fabricating the same |
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