JPH03173441A - 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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JPH03173441A
JPH03173441A JP31366589A JP31366589A JPH03173441A JP H03173441 A JPH03173441 A JP H03173441A JP 31366589 A JP31366589 A JP 31366589A JP 31366589 A JP31366589 A JP 31366589A JP H03173441 A JPH03173441 A JP H03173441A
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JP
Japan
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source
drain
film
forming
gate electrode
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JP31366589A
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Shigeo Sato
成生 佐藤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔目 次] (既望 産業上の利用分野 従来の技術(第5図) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用(第2図) 実施例 (i)本発明の第1の実施例(第1図)(11)本発明
の第2の実施例(第3図、第4図)発明の効果 〔1既  要〕 半導体装置の製造方法に関し、さらに詳しく3えばl 
D D (1,ightly l1oped Drai
n)構造の電界効果l・ランジスクの製造方法に関する
ものであり、イオン注入方向を制御するという簡便な方
法により、ソース・ドレインの寄生容量を低域して、ト
ランジスタの動作速度の向−Lを図ることを目的とし、 半導体基板ににゲート絶縁nりおよびゲート電極を形成
Vる工程と、該ゲート電極をマスクとして非チャネリン
グ方向からイオンを注入して半導体基板表面にソース5
■域およびドレイン領域を形成する工程と、前記ゲート
電極の側壁にサイドウオールを形成する工程と、前記ゲ
ート電(嘔およびサイドウオールをマスクとして、チャ
ネリング方向に&=I L、てほぼ2〜3°(頃けた方
向からイオンをt主入してソース・ドレイン電極コンタ
クト用の不純物領域を形成する工程とを有することを含
み、構成し、 あるいは、半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電
極を形成する工程と、該ゲート電極をマスクとして非チ
ャネリング方向からイオンを注入して半導体基板表面に
ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、前記
ゲート電)瓶の側壁にサイドウオールを形成する工程と
、前記ゲート心棒およびサイドウオールをマスクとして
、チャネリング方向に対してほぼ2〜3°領けた方向か
らイオンを注入するとともに、非チャネリング方向から
イオンを注入してソース・ドレイン電極コンタクト用の
不純物領域を形成する工程とを有することを含み、構成
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関し、さらに詳しく言
えばL D D (Lightly Doped Dr
ain)構造の電界効果トランジスタの製造方法に関す
るものである。
〔従来の技術〕
第5図は、従来例の製造方法によるり、DD(1゜gh
Lly Doped Drain)構造の電界効果トラ
ンジスタの断面図である。
図において、I5はp!psi基板、16はP’!j!
S!拮仮15上に形成されたフィールド5iOz膜、1
7はゲートSiO□膜、18はポリSiゲート電極、1
9は側壁S10、膜である。
20と21は、側壁SiO□膜19の形成前に、ボJS
i電は18をマスクとして砒素等の不純物売イオン注入
して形成されるソース領域とドレイン領域であり、低濃
度で浅いn型の不純物領域である。
また、22と23は、側壁SiO□膜19の形成後に、
ポリS1電極18および側壁SiO□膜19をマスクと
してリン等の不純物をイオン注入して形成されるソース
電極コンタクト用の不純物領域とドレイン電極コンタク
ト用の不純物領域であり、高濃度で深いnq)iの不純
物領域である。
〔発明が解決しようとする課題] ところで、LDD構造の電界効果トランジスタによれば
、チヤネル長の短縮化により、トランジスタ動作の高速
化が可能となる。このため、リソグラフィ技術等により
トランジスタを微細化して、よりチャネル長の短縮化を
図っている。
しかし、チャネル長を短縮化してもソース・ドレインの
寄生容量等の寄生素子の影響が大きいと、トランジスタ
の動作の高速化に限界を生じる。
本発明はかかる従来の問題点に濫みて創作されたもので
あり、イオン注入方向を制御するという簡便な方法によ
り、ソース・ドレインの寄生容量を低減して、トランジ
スタの動作速度の向上を図ることを可能とする半導体装
置の製造方法の提供を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の第1の半導体装置の製造方法は、半導体基板上
にゲート絶縁膜およびゲート電極を形成する工程と、該
ゲート電1侃をマスクとして非チャネリング方向からイ
オンを注入して半導体基板表面にソース領域およびドレ
イン領域を形成する工程と、前記ゲート電極の側壁にサ
イドウオールを形成する工程と、前記ゲート電極および
サイドウオールをマスクとして、チャネリング方向に対
してほぼ2〜3″′傾けた方向からイオンを注入してソ
ース・ドレイン電極コンタクト用の不純物領域を形成す
る工程とを有することを特徴とし、また、本発明の第2
の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にゲート絶縁
膜およびゲート電極を形成する工程と、該ゲート電極を
マスクとして非チャネリング方向からイオンを注入して
半導体基板表面にソース領域およびドレイン領域を形成
する工程と、前記ゲート電極の側壁にサイドウオールを
形成する工程と、前記ゲート電極およびサイドウオール
をマスクとして、チャネリング方向に対してほぼ2〜3
°傾けた方向からイオンを注入するとともに、非チャネ
リング方向からイオンを注入してソース・ドレイン電極
コンタクト用の不純物領域を形成する工程とを有するこ
とを特徴とし、上記課題を達成する。
〔作 用〕
第2図は、本発明の製造方法の原理を説明するだめの不
純物イオン注入の方向に対する注入された不純物の濃度
分布の特性図である。
本発明によれば、ソース領域およびドレイン領域を形成
するときのイオン注入方向と、ソース・ドレイン電(l
コンタクト用の不純物領域を形成するときのイオン注入
方向を変えている。
すなわら、浅い不純物領域を必要とするソース・ドレイ
ン領域を形成する場合には、非チャネリング方向(チャ
ネリングを生しない方向)に打ち込む。例えば、第2図
の特性図に示すように、半導体基板の結晶軸方向に対し
て7°程度傾けた方向から不純物イオンを打ち込む。こ
れにより、打ち込まれた不純物イオンは基板中の結晶構
成原子と衝突してエネルギーを失うので、低濃度で浅い
ソース・ドレイン領域が得られ、所定のチャネル長の短
いトランジスタが形成される。
また、ソース・ドレイン電極コンタクト用の不純物領域
を形成する場合には、半導体基板の結晶軸方向に対して
2〜3°程度傾けた方向から不純物イオンを打ち込む。
これにより、第2図の特性図に示すように、打ち込まれ
た不純物イオンの濃度分布は濃度(頃斜の緩やかなもの
となる。
ところで、公知の以下の式に示すように、不純物濃度傾
斜mによって、P−N接合の容量が異なることが知られ
ている。
Cj = (qmt” /+2) ”’  −(Vh 
−V) −”ここで、qは電子電荷量、mは濃度1頃斜
、εは誘電率、■、は拡散電位差、■は印加電圧である
この関係式より、濃度傾斜mが小さいほど接合容ICj
 が小さくなるが、第2図の特性図を参照すると、2〜
3°程度(頃けた方向から不純物イオンを打ち込んだも
のが、最も濃度傾斜がなだらかである。このため、この
方向から打ち込んで形成したP−N接合の接合容量、す
なわちソース・ドレインの寄生容量は最も小さいものと
なる。
本発明の第1の製造方法および第2の製造方法は、この
原理に基づいてイオン注入しているので、ソース・ドレ
インの寄生容量は低減化され、MOSトランジスタの動
作の高速化を図ることができる。
〔実施例〕
次に図を参1.りしながら本発明の実施例について説明
をする。
(i)本発明の第1の実施例 第1図(a)〜(r)は、本発明の第1の実施例に係る
半導体装置の製造方法を説明する図である。
まず、同図(a)に示すように、(100)結晶面のp
型Si基板lにLOCO3法(選択酸化法)により膜厚
0.6 μmのフィールドSiO□膜2を形成し、次い
で熱酸化により膜17.200人のゲート用SiO□膜
、さらにCVD法により膜厚0.3μmのn型のポリS
i膜を形成した後、選択的にエツチングしてゲー) 5
iOz膜3およびn型のポリSiゲート電極4を形成す
る。
次に、同図(b)に示すように、非チャネリング方向、
例えば結晶軸方向から7°幀けた方向aに、打ち込みエ
ネルギー30 k e V、  ドーズ量10”7cm
”で砒素イオンを注入する。この場合、打ち込み方向を
結晶軸方向から7°ずらしているので、S i 、1.
’;3仮Iに打ち込まれた砒素(As )イオンは結晶
内のSi原子とII突し易く、余り深く入り込まない。
このため、浅いソース・ドレイン領域56が形成され、
いわゆる短チヤネル効果の少ない所定のチャネル長のト
ランジスタが(得られる。
次いで、同図(C)に示すように、CVD法によりSi
O□膜を堆積した後、異方性エンヂング法により3b 
S + O□膜をエツチングして、側壁SiO□膜7を
形成する。
次に、同図(d)に示すように、チャネリング方向(例
えば結晶軸方向)から2°(頃けた方向すに、打ち込み
エネルギー40keV、F−ズ噴10′47c+++2
でリン(P)イオンを注入した後、900°C130分
の熱処理を施して打ち込みイオンを活性化する。この場
合、打ち込み方向を結晶軸から26ずらしているので、
第2図の特性図からみられるように、01度勾配の緩や
かな濃度分布が得られる。
従って、この濃度勾配のn型ソース・ドレイン電極コン
タクト用の不純物領域8.9とP型Si基(反1とで形
成されるP−N接合の接合容量は、従来の31度勾配の
大きなP−N接合に比較して、小さい。これにより、ト
ランジスタのスイノヂング動作速度は、より速くなる。
次いで、同図(e)に示すように、CV D ?nによ
り、層間5iOz膜10を堆積した後、該層間SiO□
膜10を開口してAI膜からなるソース・ドレイン電極
11.12を形成すると、本発明の実施例に係るトラン
ジスタが完成する(同図(r))。
(II)本発明の第2の実施例 次に、本発明の第2の実施例について、第3図を参照し
ながら説明する。
第1の実施例と基本的に異なる点は、n型ソース・ドレ
イン電極コンタクト用の不純物領域を形成するとき、2
回、イオン注入を施す点である。
すなわち、第1図(c)に示す工程の後、第3図に示す
ように、1II」は非チャネリング方向、例えば結晶軸
方向から7°傾けた方向C1打ち込みエネルギー40k
eV、ドーズ!f10 ”7cm” テ、1ンイオンを
注入する。2回目は、結晶軸方向から2°傾IJた方向
d、打ち込みエネルギー40keV、F−ズ’fft 
l 01″/cm”でリンイオンを注入する。
これによれば、第1回目のイオンン主人では基(反表面
に近いところで、高濃度のn型不純物領域13が形成さ
れる。従って、該n型不純物領+5”i 13と俊の工
程で形成されるソース・ドレイン電極との間で1−分な
オーミックコンタクトをとることができる。また、第2
回目のイオン注入では、低01度で、濃度勾配の緩やか
なn型不純物領域1・1が形成されるので、より接合容
量の小さいP−N接合が得られる。
第4図は、そのとき形成されたソース・ドレインコンタ
クト不純物領域の基板の深さ方向の濃度分布を示す図で
ある。
第2の実施例では、ソース・ドレインコンタクト不純物
領域を形成するためのイオン注入工fMが増えるが、オ
ーミンクコンタクト形成用のイオン’tt人とP−N接
合形成用のイオン注入とを目的に応じて用いているので
、それぞれ必要とされる最適の濃度(オーミンクコンタ
クト用)および濃度分布(P−N接合の接合容Vの減少
)が得られる。
これにより、ソース・ドレインの寄生的な接合容量が減
少するので、MOS トランジスタの動作の高速化が図
れる。
なお、本発明の実施例では、(100)面の単結晶n型
Si基板を用いたが、他の結晶面のn型Si基板でもよ
いし、またこれに対応して、打ち込むイオンの種類を適
宜変えることにより、本発明の種々の実施例が可能であ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、LDD構造のト
ランジスタのソース・ドレイン電極コンタクト用の不純
物領域を形成する場合、該不純物の濃度分布の濃度勾配
が最も小さくなるようにイオン打ち込み方向を制御して
いる。これにより、半導体基板との間で形成されるP−
N接合の接合容量をより小さくすることができるので、
トランジスタの動作の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例説明図、第2図は、イ
オン打ち込み注入角による濃度分布特性図、 第3図は、本発明の第2の実施例説明図、第4図は、本
発明の第2の実施例の濃度分布特性図、 第5図は、従来例の説明図である。 (符号の説明) ■・・・Si基板、 2・・・フィールド5i02膜、 3・・・ゲートs+ozlP!、 4・・・ポリSiゲート電極、 5・・・ソース領域、 6・・・ドレイン領域、 7・・・側壁Sin、膜、 8.9・・・不純物領域、 10・・・層間SiO□膜、 11・・・ソース電極、 12・・・ドレイン電極、 13・・・不純物領域(n’ 14・・・不純物領域(n a、c・・・1頃斜角7°のイ b、  d・・・傾斜角2°のイ )、 )、 オン注入方向、 オン注入方向。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電極を
    形成する工程と、 該ゲート電極をマスクとして非チャネリング方向からイ
    オンを注入して半導体基板表面にソース領域およびドレ
    イン領域を形成する工程と、前記ゲート電極の側壁にサ
    イドウォールを形成する工程と、 前記ゲート電極およびサイドウォールをマスクとして、
    チャネリング方向に対してほぼ2〜3゜傾けた方向から
    イオンを注入してソース・ドレイン電極コンタクト用の
    不純物領域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。
  2. (2)半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電極を
    形成する工程と、 該ゲート電極をマスクとして非チャネリング方向からイ
    オンを注入して半導体基板表面にソース領域およびドレ
    イン領域を形成する工程と、前記ゲート電極の側壁にサ
    イドウォールを形成する工程と、 前記ゲート電極およびサイドウォールをマスクとして、
    チャネリング方向に対してほぼ2〜3゜傾けた方向から
    イオンを注入するとともに、非チャネリング方向からイ
    オンを注入してソース・ドレイン電極コンタクト用の不
    純物領域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。
JP31366589A 1989-12-01 1989-12-01 半導体装置の製造方法 Pending JPH03173441A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08213600A (ja) * 1994-12-21 1996-08-20 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2004260132A (ja) * 2003-02-05 2004-09-16 Nec Electronics Corp 半導体装置の製造方法
US7208330B2 (en) * 2005-01-12 2007-04-24 Texas Instruments Incorporated Method for varying the uniformity of a dopant as it is placed in a substrate by varying the speed of the implant across the substrate

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