JPH0297027A - 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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- JPH0297027A JPH0297027A JP63249347A JP24934788A JPH0297027A JP H0297027 A JPH0297027 A JP H0297027A JP 63249347 A JP63249347 A JP 63249347A JP 24934788 A JP24934788 A JP 24934788A JP H0297027 A JPH0297027 A JP H0297027A
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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- 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
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- H01L21/28525—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising semiconducting material
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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。
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に関し、特に電極用配線に多結晶シ
リコンを用いたMOS型トランジスタのソース・ドレイ
ン領域の微細化11■造およびその製造方法に関するも
のである。
リコンを用いたMOS型トランジスタのソース・ドレイ
ン領域の微細化11■造およびその製造方法に関するも
のである。
[従来の技術]
近年、半導体装置の分野においては、より高度な需要の
拡大に伴なって、半導体装置の高集積化と信顆性の向上
を目脂した技術開発が進められている。この両者は、互
いに相反する一面を有しており、半導体装置の高集積化
を推し進めることによって逆に半導体装置の信頼性が低
下する場合も生じてくる。したがって、この両者を共に
実現し得る技術は非常に有効なものとなる。
拡大に伴なって、半導体装置の高集積化と信顆性の向上
を目脂した技術開発が進められている。この両者は、互
いに相反する一面を有しており、半導体装置の高集積化
を推し進めることによって逆に半導体装置の信頼性が低
下する場合も生じてくる。したがって、この両者を共に
実現し得る技術は非常に有効なものとなる。
半導体装置の代表的な素子の1つにMOS(Metal
0xide Sem1conductor)型!
・ランジスタがある。このMOS型トランジスタにおい
ても素子構造の微細化と信頼性の向上に関する技術開発
が盛んに進められている。
0xide Sem1conductor)型!
・ランジスタがある。このMOS型トランジスタにおい
ても素子構造の微細化と信頼性の向上に関する技術開発
が盛んに進められている。
MOS型トランジスタの微細化構造の一例が特開昭61
−16573号公報に示されている。以下、このMOS
型I・ランジスタについて説明する。
−16573号公報に示されている。以下、このMOS
型I・ランジスタについて説明する。
まず、第3G図を参照して、MOS型トランジスタの1
117 造について説明する。シリコン基板1の表面領
域にソース・ドレイン領域6.7が間を隔てて形成され
ている。ソース・ドレイン領域6.7の表面上にはポリ
シリコンからなる引出電極層5.5が形成されている。
117 造について説明する。シリコン基板1の表面領
域にソース・ドレイン領域6.7が間を隔てて形成され
ている。ソース・ドレイン領域6.7の表面上にはポリ
シリコンからなる引出電極層5.5が形成されている。
引出電極層5.5は素子分離用の分離酸化膜2の上面に
まで延びて形成されている。ソース・ドレイン領域6.
7に挾まれたシリコン基板1表面領域をチャネル領域4
と称す。チャネル領域4上にはゲート酸化膜3を介して
ポリシリコンからなるゲート電極層14が形成されてい
る。ゲート電極層14は引出”1層5.5との間に絶縁
膜8を介して絶縁分離されている。
まで延びて形成されている。ソース・ドレイン領域6.
7に挾まれたシリコン基板1表面領域をチャネル領域4
と称す。チャネル領域4上にはゲート酸化膜3を介して
ポリシリコンからなるゲート電極層14が形成されてい
る。ゲート電極層14は引出”1層5.5との間に絶縁
膜8を介して絶縁分離されている。
さらに、ゲート電極14の一部は絶縁膜8を介して引出
電極層5.5の上部に乗上げた形状を有している。ソー
ス・ドレイン領域6.7に接続される引出電極層5.5
は分離酸化膜2の上部でソース電極用配線層15および
ドレイン電極用配線層16と接続される。
電極層5.5の上部に乗上げた形状を有している。ソー
ス・ドレイン領域6.7に接続される引出電極層5.5
は分離酸化膜2の上部でソース電極用配線層15および
ドレイン電極用配線層16と接続される。
構造の微細化の観点から見た本例の特徴点としては、
(1) ゲート電極層14の形状が、その下部と上部
とで異なるゲート電極幅で形成されている。
とで異なるゲート電極幅で形成されている。
ゲート電極層14の下部はゲート電極幅が短く形成され
ており、このゲート電極幅によって規定されるMOS型
トランジスタのチャネル長も短くすることができる。ま
た、ゲート電極14の上部はゲート電極幅が広く形成さ
れており、これによってゲート電極層14の断面領域の
面積が低減するのを抑制している。ゲート電極層14の
断面層の低減を抑制することは、結果的にゲート電極層
14の配線抵抗の増大を抑制する。
ており、このゲート電極幅によって規定されるMOS型
トランジスタのチャネル長も短くすることができる。ま
た、ゲート電極14の上部はゲート電極幅が広く形成さ
れており、これによってゲート電極層14の断面領域の
面積が低減するのを抑制している。ゲート電極層14の
断面層の低減を抑制することは、結果的にゲート電極層
14の配線抵抗の増大を抑制する。
(2) ソース領域6およびドレイン領域7と電極用
配線層15.16とのコンタクトが引出電極層5.5を
介して分離酸化膜2の上部で行なわれている。このため
に、ソース・ドレイン領域6.7はソース・ドレイン電
極用配線15.16との直接コンタクトのためのスペー
スを確保する必要はなくなる。これによって、ソース・
ドレイン領域6.7の不純物の拡散幅を縮小することが
できる。
配線層15.16とのコンタクトが引出電極層5.5を
介して分離酸化膜2の上部で行なわれている。このため
に、ソース・ドレイン領域6.7はソース・ドレイン電
極用配線15.16との直接コンタクトのためのスペー
スを確保する必要はなくなる。これによって、ソース・
ドレイン領域6.7の不純物の拡散幅を縮小することが
できる。
などである。
次に、本例におけるMO9型トランジスタの製造方法に
ついて第3A図ないし第3G図を用いて説明する。
ついて第3A図ないし第3G図を用いて説明する。
まず、第3A図に示すように、シリコン基板1表面に熱
酸化法を用いて素子間分離用の分離酸化膜2を形成する
。
酸化法を用いて素子間分離用の分離酸化膜2を形成する
。
次に、第3B図に示すように、表面上にシリコン基板1
と逆導電型の不純物を含んだ多結晶シリコン膜5を形成
する。
と逆導電型の不純物を含んだ多結晶シリコン膜5を形成
する。
さらに、第3C図に示すように、多結晶シリコン膜5の
表面上にシリコン酸化膜8を堆積する。
表面上にシリコン酸化膜8を堆積する。
その後、第3D図に示すように、フォトリソグラフィ手
法およびプラズマドライエツチング法を用いてシリコン
酸化膜8および多結晶シリコン膜5を選択的に除去し、
開口部9を形成する。
法およびプラズマドライエツチング法を用いてシリコン
酸化膜8および多結晶シリコン膜5を選択的に除去し、
開口部9を形成する。
次に、第3 E’図に示すように、酸化性雰囲気中で加
熱処理をし、開口部9の内部に露出するシリコン基板1
表面部分にゲート酸化膜3を形成し、同時に開口部9に
面する多結晶シリコン膜5の側壁を酸化し、側壁酸化膜
10を形成する。次に、窒化雰囲気中で加熱処理を施し
、多結晶シリコン膜5に含まぜた不純物をシリコン基板
1の中に拡散させ、ソース領域6とドレイン領域7とを
形成する。
熱処理をし、開口部9の内部に露出するシリコン基板1
表面部分にゲート酸化膜3を形成し、同時に開口部9に
面する多結晶シリコン膜5の側壁を酸化し、側壁酸化膜
10を形成する。次に、窒化雰囲気中で加熱処理を施し
、多結晶シリコン膜5に含まぜた不純物をシリコン基板
1の中に拡散させ、ソース領域6とドレイン領域7とを
形成する。
さらに、第3F図に示すように、ソース・ドレインの電
極用配線となる多結晶シリコン膜5と配線層とのコンタ
クトをとるために、シリコン酸化膜8を選択的に除去し
、コンタクトホール11と12を形成する。
極用配線となる多結晶シリコン膜5と配線層とのコンタ
クトをとるために、シリコン酸化膜8を選択的に除去し
、コンタクトホール11と12を形成する。
さらに、第3G図に示すように、全面に多結晶シリコン
膜を堆積し所定の形状にパターニングする。これによっ
て、ゲート電極層14とソース・ドレイン電極用配線層
15.16とが形成される。
膜を堆積し所定の形状にパターニングする。これによっ
て、ゲート電極層14とソース・ドレイン電極用配線層
15.16とが形成される。
このように、本例においてはソース・ドレイン領域6.
7は不純物を含ませた多結晶シリコン膜5から熱拡散に
よりシリコン基板1表面に拡散形成している。
7は不純物を含ませた多結晶シリコン膜5から熱拡散に
よりシリコン基板1表面に拡散形成している。
[発明が解決しようとする課題]
通常、MO5型トランジスタにおいては、トランジスタ
の特性を損うことなく素子構造を微細化するために比例
縮小則に基づいた構造の微細化が図られる。これに基づ
くと、たとえばソース・ドレイン領域の不純物拡散深さ
はより浅く形成されることが要求される。ところが、従
来のMO3型トランジスタの製造方法では、前述したよ
うに不純物を含ませた多結晶シリコン膜から熱拡散によ
りソース・ドレイン領域を形成している。したがって、
多結晶シリコン膜に含まれた不純物はトランジスタの種
々の製造工程において高温度にさらされることにより容
易にシリコン基板1中に拡11tされる。たとえば、第
3C図に示した二に程では、CVD法によりシリコン酸
化膜8を堆積する場合、850℃程度の高温にさらされ
ることにより多結晶シリコン膜5中に含まれる不純物が
シリコン基板1中へ拡散する。この場合にはシリコン基
板1表面のチャネル領域となるべき領域にシリコン基板
1と逆導電型の不純物が拡散されることになる。
の特性を損うことなく素子構造を微細化するために比例
縮小則に基づいた構造の微細化が図られる。これに基づ
くと、たとえばソース・ドレイン領域の不純物拡散深さ
はより浅く形成されることが要求される。ところが、従
来のMO3型トランジスタの製造方法では、前述したよ
うに不純物を含ませた多結晶シリコン膜から熱拡散によ
りソース・ドレイン領域を形成している。したがって、
多結晶シリコン膜に含まれた不純物はトランジスタの種
々の製造工程において高温度にさらされることにより容
易にシリコン基板1中に拡11tされる。たとえば、第
3C図に示した二に程では、CVD法によりシリコン酸
化膜8を堆積する場合、850℃程度の高温にさらされ
ることにより多結晶シリコン膜5中に含まれる不純物が
シリコン基板1中へ拡散する。この場合にはシリコン基
板1表面のチャネル領域となるべき領域にシリコン基板
1と逆導電型の不純物が拡散されることになる。
そして、この拡散した不純物濃度が所定濃度を越えるよ
うな場合には完成したトランジスタが動作しないものと
なる。
うな場合には完成したトランジスタが動作しないものと
なる。
また、第3E図に示した工程では、ゲート酸化膜3を形
成するための熱酸化処理によっても多結晶シリコン膜5
中に含まれる不純物が容易にシリコン基板1表面に拡散
する。そして、さらにはこの後、ソース・ドレイン領域
6.7形成のための熱拡散処理が行なわれる。
成するための熱酸化処理によっても多結晶シリコン膜5
中に含まれる不純物が容易にシリコン基板1表面に拡散
する。そして、さらにはこの後、ソース・ドレイン領域
6.7形成のための熱拡散処理が行なわれる。
このように、ソース・ドレイン領域6.7はMO8型ト
ランジスタの製造工程において成度の熱処理を受けて形
成される。したかって、不純物はシリコン基板1中に拡
散しやすく、浅い拡散深さを制御することが困難であっ
た。さらに、これらの熱処理を受けたソース・ドレイン
領域は半導体基板平面方向にも同時に拡散し、トランジ
スタの実効チャネル幅を狭めることになった。このため
に、いわゆるショートチャネル効果が顕著となり、トラ
ンジスタの特性劣化を引き起こすなどの問題を生じた。
ランジスタの製造工程において成度の熱処理を受けて形
成される。したかって、不純物はシリコン基板1中に拡
散しやすく、浅い拡散深さを制御することが困難であっ
た。さらに、これらの熱処理を受けたソース・ドレイン
領域は半導体基板平面方向にも同時に拡散し、トランジ
スタの実効チャネル幅を狭めることになった。このため
に、いわゆるショートチャネル効果が顕著となり、トラ
ンジスタの特性劣化を引き起こすなどの問題を生じた。
したがって、本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、微細化された素子構造を有し、か
っトランジスタ特性の劣化を生じることのない半導体装
置およびその製造方法を提供することをLI的とする。
めになされたもので、微細化された素子構造を有し、か
っトランジスタ特性の劣化を生じることのない半導体装
置およびその製造方法を提供することをLI的とする。
[課題を解決するための手段]
本発明における半導体装置は第1導電型の半導体基板と
、半導体基板中に形成された第2導電型を有する1対の
不純物領域と、1対の不純物領域の表面上に形成された
第1導電層と、1対の不純物領域の間に位置する半導体
基板表面上に第1の絶縁膜を介して形成された第2導電
層とを含み、第2導電層は、その一部が第1の絶縁膜に
連なる第2の絶縁膜を介して第1導電層の上部に乗上げ
た構造を有しており、さらに1対の不純物領域の各々は
、相対的に高濃度の不純物領域と、この高濃度不純物領
域に連なり、かつその周囲を覆うように形成された相対
的に低濃度の不純物領域とから構成されている。
、半導体基板中に形成された第2導電型を有する1対の
不純物領域と、1対の不純物領域の表面上に形成された
第1導電層と、1対の不純物領域の間に位置する半導体
基板表面上に第1の絶縁膜を介して形成された第2導電
層とを含み、第2導電層は、その一部が第1の絶縁膜に
連なる第2の絶縁膜を介して第1導電層の上部に乗上げ
た構造を有しており、さらに1対の不純物領域の各々は
、相対的に高濃度の不純物領域と、この高濃度不純物領
域に連なり、かつその周囲を覆うように形成された相対
的に低濃度の不純物領域とから構成されている。
また、半導体基板中に形成された1対の不純物領域と、
この不純物領域の表面上に形成された1対の第1導電層
と、第1導電層の間に位置し、その一部が絶縁膜を介し
て第1導Tlf、層の上に乗上げた第2導電層とを含む
半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。
この不純物領域の表面上に形成された1対の第1導電層
と、第1導電層の間に位置し、その一部が絶縁膜を介し
て第1導Tlf、層の上に乗上げた第2導電層とを含む
半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。
(a) 半導体基板上に第1導電層と第1絶縁膜とを
順次箔層する工程。
順次箔層する工程。
(b) 第1絶縁膜と第1導電層とをエツチングし、
半導体基板表面に達する開口部を形成する工程。
半導体基板表面に達する開口部を形成する工程。
(c) 開口部の側壁面に相対的に厚い第2絶縁膜を
形成し、開口部内に露出した半導体基板表面に相対的に
薄い第3絶8股を形成する工程。
形成し、開口部内に露出した半導体基板表面に相対的に
薄い第3絶8股を形成する工程。
(d) 第1、第2および第3絶縁膜の表面上に第2
導電層を形成する工程。
導電層を形成する工程。
(e) 第2導電層およびml絶縁膜を選択的にエツ
チングし、第2導電層の一部が第1導電層の表面上に乗
上げた形状にパターニングする工程。
チングし、第2導電層の一部が第1導電層の表面上に乗
上げた形状にパターニングする工程。
(f) 第2導電層をマスクとして第1導電層の内部
に選択的に不純物をイオン注入する工程。
に選択的に不純物をイオン注入する工程。
(g) 第1導電層中に注入された不純物を熱拡散す
ることにより半導体基板中に不純物領域を形成する工程
。
ることにより半導体基板中に不純物領域を形成する工程
。
[作用〕
本発明における半導体装置は、1対の不純物領域の各々
を相対的に高濃度の領域と低濃度の領域との2重拡散構
造を構成している。この相対的に低濃度の不純物領域は
不純物のl0度プロファイルを緩やかに形成している。
を相対的に高濃度の領域と低濃度の領域との2重拡散構
造を構成している。この相対的に低濃度の不純物領域は
不純物のl0度プロファイルを緩やかに形成している。
このために、不純物領域の端面に生じる電界集中を緩(
ηし、ホラ・トキャリアの発生などによるショートチャ
ネル効果を抑制することができる。
ηし、ホラ・トキャリアの発生などによるショートチャ
ネル効果を抑制することができる。
また、本発明における半導体装置の製造方法では、高温
度下での処理工程を含む製造工程が終了した後、第1導
電層の内部に不純物を導入し、さらに熱拡散により半導
体基板中に不純物領域を形成している。このために熱拡
散処理によって半導体基板中に所定の接合深さで形成さ
れた不純物領域は、再度、高6鴇雰囲気にさらされるこ
とが防止され、浅いIIQを精度よく形成される。
度下での処理工程を含む製造工程が終了した後、第1導
電層の内部に不純物を導入し、さらに熱拡散により半導
体基板中に不純物領域を形成している。このために熱拡
散処理によって半導体基板中に所定の接合深さで形成さ
れた不純物領域は、再度、高6鴇雰囲気にさらされるこ
とが防止され、浅いIIQを精度よく形成される。
[実施例]
以下、本発明の一実施例について図を用いて詳細に説明
する。
する。
まず、本発明の一実施例であるMO3型トランジスタの
断面++S”j造を第1K図を用いて説明する。
断面++S”j造を第1K図を用いて説明する。
p型シリコン基板1の表面上には素子分離用の分離酸化
膜2が形成されている。また、1)型シリコン基板1表
面には間を隔てて1対の不純物領域6.7が形成されて
いる。この1対の不純物領域6.7はトランジスタのソ
ース・ドレインを11が成する。
膜2が形成されている。また、1)型シリコン基板1表
面には間を隔てて1対の不純物領域6.7が形成されて
いる。この1対の不純物領域6.7はトランジスタのソ
ース・ドレインを11が成する。
ソース・ドレイン領域6.7は高濃度のn+不純物領域
6a、7aと低濃度のロー不純物領域6b。
6a、7aと低濃度のロー不純物領域6b。
7bとの2重拡散構造を有している。さらに、ソース・
ドレイン領域5.7の表面上にはポリシリコンからなる
引出711層5.5が形成されている。
ドレイン領域5.7の表面上にはポリシリコンからなる
引出711層5.5が形成されている。
引出電極層5.5は分離酸化膜2の表面上にまで延びて
形成されている。また、ソース・ドレイン領域6.7の
間に位置するp型シリコン基板1表面領域がl・ランジ
スタのチャネル領域4を構成する。チャネル領域4の表
面上には膜厚150人程度のゲート酸化膜3が形成され
ている。ゲート酸化膜3の表面上にはポリシリコンから
なるゲート電極14が形成されている。ゲー+−ra極
]4はその一部がソース・ドレイン用引出電hN層5.
5の上部にまで乗上げた形状に形成されている。そして
、ゲート電極14と引出電極層5.5との間には膜厚5
00〜数1000人程度のシリコン酸化膜8が形成され
ている。そして、このシリコン酸化1段8によってゲー
ト電極14と引出電極J帝5.5とが絶縁分離される。
形成されている。また、ソース・ドレイン領域6.7の
間に位置するp型シリコン基板1表面領域がl・ランジ
スタのチャネル領域4を構成する。チャネル領域4の表
面上には膜厚150人程度のゲート酸化膜3が形成され
ている。ゲート酸化膜3の表面上にはポリシリコンから
なるゲート電極14が形成されている。ゲー+−ra極
]4はその一部がソース・ドレイン用引出電hN層5.
5の上部にまで乗上げた形状に形成されている。そして
、ゲート電極14と引出電極層5.5との間には膜厚5
00〜数1000人程度のシリコン酸化膜8が形成され
ている。そして、このシリコン酸化1段8によってゲー
ト電極14と引出電極J帝5.5とが絶縁分離される。
このような構造のMO5型トランジスタでは下記のよう
な特徴を有している。
な特徴を有している。
(a) ソース・ドレイン領域6.7がn+不純物領
域6as7aとn−不純物領域6b、7bとの2重拡散
(1−S造を構成している。2重拡散11−1造はソー
ス・ドレイン領域i域の不純物プロファイルをなだらか
に構成する。これによって、ソース・ドレイン領域6.
7間に印加される電圧に対して、特にドレイン領域近傍
に電界集中が発生するのを抑制する。この作用により、
電界集中によるホットキャリアの発生によって生じるい
わゆるショートチャネル効果の弊害を防止することがで
きる。
域6as7aとn−不純物領域6b、7bとの2重拡散
(1−S造を構成している。2重拡散11−1造はソー
ス・ドレイン領域i域の不純物プロファイルをなだらか
に構成する。これによって、ソース・ドレイン領域6.
7間に印加される電圧に対して、特にドレイン領域近傍
に電界集中が発生するのを抑制する。この作用により、
電界集中によるホットキャリアの発生によって生じるい
わゆるショートチャネル効果の弊害を防止することがで
きる。
そして、これによってトランジスタの特性劣化を防止し
得る。
得る。
(b) ソース・ドレイン領域6.7の表面上に引出
用7u極層5.5を形成している。そして、ソース・ド
レイン領域6.7と配線層との接続をこの引、出用71
iti層5.5を利用して分離酸化膜2の表面上で行な
っている。これによって、ソース・ドレイン領域6.7
との直接コンタクトを避はソース・ドレイン領域6.7
の面積の縮小化を図っている。
用7u極層5.5を形成している。そして、ソース・ド
レイン領域6.7と配線層との接続をこの引、出用71
iti層5.5を利用して分離酸化膜2の表面上で行な
っている。これによって、ソース・ドレイン領域6.7
との直接コンタクトを避はソース・ドレイン領域6.7
の面積の縮小化を図っている。
(c) ゲー1づ電極14の上部を引出用電極層5.
5の上面にまで乗上げた形状に形成している。
5の上面にまで乗上げた形状に形成している。
このような構造により、チャネル領域4の縮小化を図り
、かつゲート電極14の有効導電用断面積の確1呆を図
っている。これにより、グーl−電極層14の配線抵抗
の増大をきたすことな(、チャネル領域4の縮小化を達
成している。
、かつゲート電極14の有効導電用断面積の確1呆を図
っている。これにより、グーl−電極層14の配線抵抗
の増大をきたすことな(、チャネル領域4の縮小化を達
成している。
次に、本実施例のMOS型トランジスタの製゛造工程を
第1A図ないし第1K図を用いて説明する。
第1A図ないし第1K図を用いて説明する。
まず、第1A図に示すように、p型シリコン基板1表面
上に素子分離用の分離酸化膜2を形成する。分#1酸化
膜2はたとえばLOCOS (LOeal 0xid
ation of 5ilic。
上に素子分離用の分離酸化膜2を形成する。分#1酸化
膜2はたとえばLOCOS (LOeal 0xid
ation of 5ilic。
n)法を用いて厚い酸化膜をp型シリコン基板1表面に
形成してもよい。次にシリコン基板1表面上に減圧CV
D (Chemical VaporDepos i
t i on)法を用いてポリシリコン層5を膜厚2
000〜3000A程度堆猜する。
形成してもよい。次にシリコン基板1表面上に減圧CV
D (Chemical VaporDepos i
t i on)法を用いてポリシリコン層5を膜厚2
000〜3000A程度堆猜する。
次に、第1B図に示すように、ポリシリコン層5の表面
上にCVD法を用いてシリコン酸化膜8aを膜厚200
0〜3000A程度堆積する。
上にCVD法を用いてシリコン酸化膜8aを膜厚200
0〜3000A程度堆積する。
さらに、第1C図に示すように、反応性イオンエツチン
グ法を用いてシリコン酸化膜8aおよびポリシリコン層
5を選択的にエツチングし、シリコン基板1表面に達す
る開口部9を形成する。開口部9の幅は約0.5μ【n
程度に形成される。そして、開口部9の内部に露出した
シリコン2!仮1表面近傍領域がトランジスタのチャネ
ル領域4となる。
グ法を用いてシリコン酸化膜8aおよびポリシリコン層
5を選択的にエツチングし、シリコン基板1表面に達す
る開口部9を形成する。開口部9の幅は約0.5μ【n
程度に形成される。そして、開口部9の内部に露出した
シリコン2!仮1表面近傍領域がトランジスタのチャネ
ル領域4となる。
さらに、第1D図に示すように、シリコン酸化膜8aお
よび開口部9の内面上に再度シリコン酸化膜8bをCV
D法をJTIいて堆積する。
よび開口部9の内面上に再度シリコン酸化膜8bをCV
D法をJTIいて堆積する。
さらに、第1E図に示すように、シリコン酸化膜8bを
反応性イオンエツチングなどの異方性エツチングを用い
てエツチングする。この異方性エツチング工程によって
、開口部9に面したポリシリコン層5の側面にシリコン
酸化膜のサイドウォールスペーザが形成され、かつポリ
シリコン層5の表面上にはシリコン酸化膜8aが残余す
る。これによってポリシリコン層5の側面および上面に
膜厚500〜1000人程度の連なったシリコン酸化膜
8が形成される。
反応性イオンエツチングなどの異方性エツチングを用い
てエツチングする。この異方性エツチング工程によって
、開口部9に面したポリシリコン層5の側面にシリコン
酸化膜のサイドウォールスペーザが形成され、かつポリ
シリコン層5の表面上にはシリコン酸化膜8aが残余す
る。これによってポリシリコン層5の側面および上面に
膜厚500〜1000人程度の連なったシリコン酸化膜
8が形成される。
次に、第1F図に示すように、温度820℃〜950℃
の高温雰囲気下で熱酸化処理を行ない、開口部9内に露
出したシリコン基板1表面に膜厚150人程度のゲート
酸化膜3を形成する。この熱酸化処理工程においては、
前工程で形成されたシリコン酸化膜8もさらに膜厚が厚
く形成され葛。
の高温雰囲気下で熱酸化処理を行ない、開口部9内に露
出したシリコン基板1表面に膜厚150人程度のゲート
酸化膜3を形成する。この熱酸化処理工程においては、
前工程で形成されたシリコン酸化膜8もさらに膜厚が厚
く形成され葛。
その後、第1G図に示すように、ゲート酸化膜3および
シリコン酸化膜8の表面上に減圧CVD法を用いてポリ
シリコン層14を堆積する。
シリコン酸化膜8の表面上に減圧CVD法を用いてポリ
シリコン層14を堆積する。
次に、第1H図に示すように、フォトリソグラフィ法お
よびエツチング法を用いてポリシリコンIA 14およ
びシリコン酸化膜8を同時に所定の形状にバターニング
する。パターニングされたポリシリコン層14はMO3
型トランジスタのゲート電極14を構成する。ゲート電
極14はシリコン酸化膜8を介してポリシリコン層5の
表面上に乗上げた形状に形成される。次に、このゲー1
[極14をマスクとしてポリシリコン層5の内部にリン
(P)イオン17をイオン注入する。イオン注入の注入
エネルギはリンイオン17がポリシリコン層5内部に停
止する程度、すなわち30 K e V程度で行なわれ
る。
よびエツチング法を用いてポリシリコンIA 14およ
びシリコン酸化膜8を同時に所定の形状にバターニング
する。パターニングされたポリシリコン層14はMO3
型トランジスタのゲート電極14を構成する。ゲート電
極14はシリコン酸化膜8を介してポリシリコン層5の
表面上に乗上げた形状に形成される。次に、このゲー1
[極14をマスクとしてポリシリコン層5の内部にリン
(P)イオン17をイオン注入する。イオン注入の注入
エネルギはリンイオン17がポリシリコン層5内部に停
止する程度、すなわち30 K e V程度で行なわれ
る。
そして、第1■図に示すように、温度900℃程度の高
温度下で熱処理を施しポリシリコン層5内部に注入され
たリンイオン17をシリコン基板1表面へ熱拡散させる
。この熱拡散工程は加熱温度および処理時間を制御する
ことによって、不純物の拡散深さが制御される。
温度下で熱処理を施しポリシリコン層5内部に注入され
たリンイオン17をシリコン基板1表面へ熱拡散させる
。この熱拡散工程は加熱温度および処理時間を制御する
ことによって、不純物の拡散深さが制御される。
さらに、第1J図に示すように、今度はゲート電極14
をマスクとしてポリシリコン層5中にヒ素(As)イオ
ン18を注入エネルギ50KeV。
をマスクとしてポリシリコン層5中にヒ素(As)イオ
ン18を注入エネルギ50KeV。
ドーズW4 X 10” / Cm2でイオン注入する
。
。
その後、第1K図に示すように、再度温度950℃程度
の高温度下で熱拡散処理を施しポリシリコン層5内部に
注入されたヒ素イオン18をシリコン基板1表面に拡散
させる。ヒ素イオン18の拡散深さは前工程におけるリ
ンイオン17の拡散深さの制御と同様に熱処理温度およ
び熱処理時間によって行なわれる。そして、ヒ素イオン
18の拡散深さはリンイオン17より浅く設定される。
の高温度下で熱拡散処理を施しポリシリコン層5内部に
注入されたヒ素イオン18をシリコン基板1表面に拡散
させる。ヒ素イオン18の拡散深さは前工程におけるリ
ンイオン17の拡散深さの制御と同様に熱処理温度およ
び熱処理時間によって行なわれる。そして、ヒ素イオン
18の拡散深さはリンイオン17より浅く設定される。
このように、2回の熱拡散工程によってシリコン基板1
表面には高濃度のヒ素イオンを含むn+不純物領域6a
s7aと低濃度のリンイオン17を含むn−不純物領域
6b、7bとの2重拡散構造からなるソース・ドレイン
領域6.7が形成される。
表面には高濃度のヒ素イオンを含むn+不純物領域6a
s7aと低濃度のリンイオン17を含むn−不純物領域
6b、7bとの2重拡散構造からなるソース・ドレイン
領域6.7が形成される。
その後、全面に層間絶縁膜を形成し、さらに引出電極層
5.5と配線層との配線工程が行なわれ、トランジスタ
の製造が完了する。
5.5と配線層との配線工程が行なわれ、トランジスタ
の製造が完了する。
このように、2重拡散fj4造をl−fするソース・ト
レーfン領域6.7は2回の独立したイオン注入工程と
熱拡散工程によって行なわれる。このために、U(濃度
不純物館域6b、7bと高濃度の不純物領域6a、7a
の拡散深さを各々独立して精度良く1;l Rすること
ができる。このような方法によって形成されたソース・
ドレイン領域の不純物プロファイルの一例を第2図に示
している。第2図の横軸はシリコン基板1の主面直角方
向の深さを示し、縦軸は、不純物濃度を示している。不
純物濃度曲線は、リンとヒ素の2重拡散状態を示してお
り、特に高濃度のヒ素領域は、深さ0.1メzm以下と
浅く形成されている。
レーfン領域6.7は2回の独立したイオン注入工程と
熱拡散工程によって行なわれる。このために、U(濃度
不純物館域6b、7bと高濃度の不純物領域6a、7a
の拡散深さを各々独立して精度良く1;l Rすること
ができる。このような方法によって形成されたソース・
ドレイン領域の不純物プロファイルの一例を第2図に示
している。第2図の横軸はシリコン基板1の主面直角方
向の深さを示し、縦軸は、不純物濃度を示している。不
純物濃度曲線は、リンとヒ素の2重拡散状態を示してお
り、特に高濃度のヒ素領域は、深さ0.1メzm以下と
浅く形成されている。
また、上記実施例では、シリコン酸化膜8a、8bの堆
積工程やゲート酸化膜3の熱酸化処理工程など高温度下
で行なわれる工程の終了後、引出電極層5へのイオン注
入およびシリコン基板1表面への熱拡散工程を行なって
いる。このために、シリコン基板1中に形成された不純
物領域は熱拡散処理の後、他の工程における熱影響によ
って再拡散されることがなくなる。このために、素子構
造の微細化上から要求される不純物領域の浅い接合を精
度良く形成することができる。
積工程やゲート酸化膜3の熱酸化処理工程など高温度下
で行なわれる工程の終了後、引出電極層5へのイオン注
入およびシリコン基板1表面への熱拡散工程を行なって
いる。このために、シリコン基板1中に形成された不純
物領域は熱拡散処理の後、他の工程における熱影響によ
って再拡散されることがなくなる。このために、素子構
造の微細化上から要求される不純物領域の浅い接合を精
度良く形成することができる。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
第2の実施例は第1の実施例の製造工程の変形例である
。すなわち、第1H図を用いて説明した工程で、引出電
極層5中にリンイオン17とヒ素イオン18とを連続し
てイオン注入する。その後、たとえば第1 K図を用い
て説明したように、900℃程度の高温度の熱処理を行
ない、同時に引出電極層5中からリンイオン17および
ヒ素イオン18をシリコン基板1中に熱拡散させるもの
である。リンイオン17はヒ素・rオン18に比べて熱
拡散係数が大きい。したがって、同一条件での熱拡散処
理を行なうと、リンイオン17はヒ素イオン18より深
くシリコン基板1中に拡散する。この性質を利用して自
動的に2重拡散構造のソース・ドレイン領域6.7を形
成するものである。
。すなわち、第1H図を用いて説明した工程で、引出電
極層5中にリンイオン17とヒ素イオン18とを連続し
てイオン注入する。その後、たとえば第1 K図を用い
て説明したように、900℃程度の高温度の熱処理を行
ない、同時に引出電極層5中からリンイオン17および
ヒ素イオン18をシリコン基板1中に熱拡散させるもの
である。リンイオン17はヒ素・rオン18に比べて熱
拡散係数が大きい。したがって、同一条件での熱拡散処
理を行なうと、リンイオン17はヒ素イオン18より深
くシリコン基板1中に拡散する。この性質を利用して自
動的に2重拡散構造のソース・ドレイン領域6.7を形
成するものである。
また、本発明の第3の実施例について説明する。
@3の実施例は第1の実施例の変形例であり、ソース・
ドレイン領域6.7が単層の不純物領域から11−1成
されるものである。この第3の実施例においても熱拡散
工程が最終工程に置かれている本発明の特徴により浅い
接合の不純物領域を形成することができる。
ドレイン領域6.7が単層の不純物領域から11−1成
されるものである。この第3の実施例においても熱拡散
工程が最終工程に置かれている本発明の特徴により浅い
接合の不純物領域を形成することができる。
なお、上記実施例においてイオン注入されるn型不純物
としてはリンおよびヒ素の他にボロン(B)などを用い
ても構わない。
としてはリンおよびヒ素の他にボロン(B)などを用い
ても構わない。
さらに、上記実施例においてはnチャネルMOSトラン
ジスタを例に説明したが、pチャネルMO3I−ランジ
スタに対しても本発明を適用できる。
ジスタを例に説明したが、pチャネルMO3I−ランジ
スタに対しても本発明を適用できる。
[発明の効果]
以上のように、本発明における半導体装置は、不純物領
域表面上に引出用の導電層を形成し、配線層との接続を
図ったこと、および第2導電層を第1導電層の上部にま
で乗上げた形状に構成したことにより素子構造の微細化
を図り、さらに導電層の低抵抗化を同時に実現し、さら
に不純物領域を高濃度と低濃度の2層拡散構造としたこ
とによりショー!・チャネル効果を防止し、これらによ
って微細化構造を有し、電気的特性の優れた半導体装置
を得ることができる。さらに、本発明の製造方法におい
ては、不純物領域を形成する熱拡散工程を他の高温処理
工程の終了後に行なうように構成したので、他工程の影
響を受けることなく浅い接合の不純物領域を形成でき、
トランジスタ特性の優れた半導体装置を製造することが
できる。
域表面上に引出用の導電層を形成し、配線層との接続を
図ったこと、および第2導電層を第1導電層の上部にま
で乗上げた形状に構成したことにより素子構造の微細化
を図り、さらに導電層の低抵抗化を同時に実現し、さら
に不純物領域を高濃度と低濃度の2層拡散構造としたこ
とによりショー!・チャネル効果を防止し、これらによ
って微細化構造を有し、電気的特性の優れた半導体装置
を得ることができる。さらに、本発明の製造方法におい
ては、不純物領域を形成する熱拡散工程を他の高温処理
工程の終了後に行なうように構成したので、他工程の影
響を受けることなく浅い接合の不純物領域を形成でき、
トランジスタ特性の優れた半導体装置を製造することが
できる。
第1A図、第1B図、第1C図、第1D図、第1E図、
第1F図、第1G図、第1H図、第1I図、第1J図お
よび第1K図は、本発明の第1の実施例のMO3型l・
ランジスタの製造工程を順に示した製造工程断面図であ
る。 第2図は、本発明の第1の実施例によって製造されたM
OS J42 +−ランジスタのソース・ドレイン領
域の不純物濃度分布を示す不純物濃度分布図である。 第3A図、第3B図、第3C図、第3D図、第3E図、
第3F図および第3C図は、従来のMO8型トランジス
タの製造工程を順に示した製造工程断面図である。 図において、1はシリコン基板、3はゲート酸化膜、4
はチャネル領域、5は引出電極層、6゜7はソース・ド
レイン領域、6a、7aはソース・ドレイン領域の高濃
度不純物領域、6b、7bはソース・ドレイン領域の低
濃度不純物領域、8は絶縁膜(シリコン酸化膜)、14
はゲート電極、17はリンイオン、18はヒ素イオンを
示している。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 葛IA口
第1F図、第1G図、第1H図、第1I図、第1J図お
よび第1K図は、本発明の第1の実施例のMO3型l・
ランジスタの製造工程を順に示した製造工程断面図であ
る。 第2図は、本発明の第1の実施例によって製造されたM
OS J42 +−ランジスタのソース・ドレイン領
域の不純物濃度分布を示す不純物濃度分布図である。 第3A図、第3B図、第3C図、第3D図、第3E図、
第3F図および第3C図は、従来のMO8型トランジス
タの製造工程を順に示した製造工程断面図である。 図において、1はシリコン基板、3はゲート酸化膜、4
はチャネル領域、5は引出電極層、6゜7はソース・ド
レイン領域、6a、7aはソース・ドレイン領域の高濃
度不純物領域、6b、7bはソース・ドレイン領域の低
濃度不純物領域、8は絶縁膜(シリコン酸化膜)、14
はゲート電極、17はリンイオン、18はヒ素イオンを
示している。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 葛IA口
Claims (2)
- (1)第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板中に形成された第2導電型を有する1対
の不純物領域と、 前記1対の不純物領域の表面上に形成された第1導電層
と、 前記1対の不純物領域の間に位置する前記半導体基板表
面上に第1の絶縁膜を介して形成された第2導電層とを
含み、 前記第2導電層は、その一部が、前記第1の絶縁膜に連
なる第2の絶縁膜を介して前記第1導電層の上部に乗上
げた構造を有している半導体装置において、 前記1対の不純物領域の各々は、相対的に高濃度の不純
物領域と、 この高濃度不純物領域に連なり、かつその周囲を覆うよ
うに形成された相対的に低濃度の不純物領域とからなる
、半導体装置。 - (2)前記半導体基板中に形成された1対の不純物領域
と、この不純物領域の表面上に形成された1対の第1導
電層と、前記第1導電層の間に位置し、その一部が絶縁
膜を介して第1導電層の上に乗上げた第2導電層とを含
む半導体装置の製造方法であって、 前記半導体基板上に第1導電層と第1絶縁膜とを順次積
層する工程と、 前記第1絶縁膜と前記第1導電層とをエッチングし、前
記半導体基板表面に達する開口部を形成する工程と、 前記開口部の側壁面に相対的に厚い第2絶縁膜を形成し
、前記開口部内に露出した前記半導体基板表面に相対的
に薄い第3絶縁膜を形成する工程と、 前記第1、第2および第3絶縁膜の表面上に第2導電層
を形成する工程と、 前記第2導電層および前記第1絶縁膜を選択的にエッチ
ングし、前記第2導電層の一部が前記第1導電層の表面
上に乗上げた形状にパターニングする工程と、 前記第2導電層をマスクとして前記第1導電層の内部に
選択的に不純物をイオン注入する工程と、前記第1導電
層中に注入された不純物を熱拡散することにより前記半
導体基板中に不純物領域を形成する工程とを備えた、半
導体装置の製造方法。
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