JPH0395936A - 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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JPH0395936A
JPH0395936A JP23243289A JP23243289A JPH0395936A JP H0395936 A JPH0395936 A JP H0395936A JP 23243289 A JP23243289 A JP 23243289A JP 23243289 A JP23243289 A JP 23243289A JP H0395936 A JPH0395936 A JP H0395936A
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JP
Japan
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layer
region
polycrystalline silicon
punch
silicon layer
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JP23243289A
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Inventor
Naoe Ishizaka
石坂 直惠
Tetsuo Izawa
哲夫 伊澤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
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】 〔概 要] 旧S−FETに関し, ソースおよびドレイン領域からこれらの間のチャネル領
域に空乏層が伸びることを抑止するための不純物を導入
した領域.いわゆるパンチスルーストッパ,を導電チャ
ネル近傍にのみ自己整合的に形戒可能とすることを目的
とし 半導体基板の一表面に画定された素子形成領域にシリコ
ン層と酸化シリコン層とを順次形成する工程と,該酸化
シリコン層上に画定された一領域を有機レジスト層によ
りマスクする工程と,該有機レジスト層が形成された該
半導体基板表面に対して.臭素化合物ガスをエッチング
剤とするドライエッチングを施すとともに,該有機レジ
スト層によりマスクされた頭域に隣接して該酸化シリコ
ン層およびシリコン層を貫通する開口が形成され且つ該
素子形成領域内において該有機レジスト層から離れた領
域における該シリコン層がすべて除去される前に該ドラ
イエッチングを停止する工程と,該開口が形戒された該
シリコン層をマスクとして該開口内に表出する該半導体
基板に不純物をイオン注入する工程とを含むように構戒
する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は,半導体装置,とくに,MIS(Metal 
In−suIator SetnicondIJcto
r)型の電界効果トランジスタ(FET)に係り,詳し
くは,微細化したMIS−PUTに設けられる,いわゆ
るパンチスルーストツパの構造ならびにその形戒方法に
関する。
〔従来の技術〕
Mis−FETから或る集積回路は,微細加工技術の進
展にともなって素子寸法が縮小されるとともに比例縮小
則にしたがって性能が向上するというように,高密度化
と高速化が同時に達威されてきた。
?かしながら,電源電圧を一定に保ったままで,かつ,
基板の不純物濃度を増加させないで素子を微細化すると
,ドレイン電圧誘起によるポテンシャルバリャの低下が
起こり,その結果,バンチスルーが生じやすくなる。
現状の微細旧S−FETにおいて比較的パンチスルー降
伏を起こしやすいものは,埋め込みチャネルが採用され
ているPMOS−F!l!Tである。その理由は,埋め
込みチャネルでは,イオン注入によりp型層を形成する
ため,基板表面から深いところでポテンシャルが低くな
って,パンチスルーを起こしやすくなるからである。
このようなPMOS−FETにおけるパンチスルーを,
チャネル領域の不純物濃度を上げずに抑止する方法が提
案されている。(Odanaka et al., I
EEETransaction on Electro
n Devices, vol.HD−33,No.3
,  March, 1986)上記の方法は,第4図
に示すように,p型ソース/ドレイン領域61および6
■の底面に,n゛層5を設けるものである。n゛層5に
より,ドレイン空乏層が縦方向に伸びるのが抑制される
と同時に,ソース領域に向かって横方向に伸びることも
抑制される。すなわち,n″層5はバンチスルーを阻止
するパンチスルーストッパである。
?発明が解決しようとする課題〕 上記のパンチスルーストンバは,p型ソース/ドレイン
領域6.および6zの形成と同様に,ゲート電極3をマ
スクとして素子形戒領域にn型不純物をイオン注入して
形成される。このために,p型ソース/ドレイン領域6
,および6■の底面全体に接して高濃度のn゛層5が分
布することになり1 ソースー基板間およびドレインー
基板間の接合容量が増大し, PMOS−FE’Tの動
作速度が低下する問題があった。
本発明は,上記のような埋め込みチャネル型の旧S−F
ETにおいて,ソース/ドレインの寄生容量を増大させ
ず,かつ,ドレイン空乏層の伸びを効果的ニ抑制可能な
パンチスルーストツパを形戒することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は,半導体基板の一表面に画定された素子形成
領域にシリコン層と酸化シリコン層とを順次形戒する工
程と,該酸化シリコン層上に画定された一領域を有機レ
ジスト層によりマスクする工程と,該有機レジス}JW
が形成された該半導体基板表面に対して,臭素化合物ガ
スをエッチング剤とするドライエンチングを施すととも
に,該有機レジスト層によりマスクされた領域に隣接し
て該酸化シリコン層およびシリコン層を貫通する開口が
形成され且つ該素子形rv.領域内において該有機レジ
スト層から離れた領域における該シリコン層がすべて除
去される前に該ドライエッチングを停止する工程と,該
開口が形成された該シリコン層をマスクとして該開口内
に表出する該半導体基板に不純物をイオン注入する工程
とを含む本発明に係る半導体装置の製造方法によって達
成される。
〔作 用) 第1図は本発明の方法によって製造されたMIS−FE
Tの要部断面図であって.パンチスルーストツパ7は,
p型ソース/ドレイン領域6lおよび6!の底面に接し
,かつ,導電チャネル近傍の領域にのみ選択的に高濃度
不純物を注入して形成されている。したがって,このよ
うなパンチスルーストッパ7を設けることによるソース
領域およびドレイン領域の寄生容量の増加は従来より小
さくなる。
パンチスルーストツパ7用不純物の選択的イオン注入に
は,後に詳述するように,ゲート電極に隣接する0.1
〜0,3μm幅の領域においては,レジストの存在によ
りSiOz膜のエッチング速度が増大する効果を利用し
て自己整合的に開口が形戒された多結晶シリコン層から
或るマスクを用いて行〔実施例〕 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
以下の図面において,既掲の図面におけるのと同じ部分
には同一符号を付してある。
?Brをエッチングガスとするドライエッチングにおい
て.エッチング環境における不純物(特に炭素或分)を
充分に除去すると, Si02膜のエッチング速度が低
下し,多結晶シリコン層との選択比が大きくなることが
報告されている。(中村守孝他, 1989春季応物予
稿集P.572 )本発明者らは,第2図(a)に示す
ように,シリコン基[1上に堆積された多結晶シリコン
層30の表面にSing膜8を形成し, SiO■膜8
の一部をレジスト層4でマスクした状態でBar”イオ
ンを照射して, Sing膜8および多結晶シリコン[
30をエッチング除去する実験を行った。多結晶シリコ
ン層30がちょうど除去されたときのシリコン基板1の
断面は,第2図(ロ)に示すように,レジスト層4から
離れた領域においては,シリコン基仮1は,多結晶シリ
コン層30との界面を威していた平坦な面を表出してい
るが,レジスト層4に隣接する領域においては,深さ方
向にエッチングされて窪みが生じている。
これは,レジストN4がHBrイオン照射を受け?生じ
た有機ラジカルの影響により530■膜8がエッチング
されやくすなったためであると考えられる。このように
して,レジスト層4近傍では,上層のSiO■膜8が比
較的速やかに消失してしまうため,多結晶シリコン層3
0のエッチングが早く終了し,下地のシリコン基板1の
エッチングが開始する。一方,レジスト層4から離れた
領域ではSin2膜8がエッチング除去されてしまうま
でに要する時間が長く,多結晶シリコン層30のエッチ
ング開始が遅れる。したがって,この領域の多結晶シリ
コン層30のエッチングが終了したときには,レジスト
N4近傍におけるシリコン基板lのエッチングはかなり
進行する。
第2図(C)は,多結晶シリコン層30とSin2膜8
とのエッチング選択比(多結晶シリコン層30のエッチ
ング速度/SiO■膜8のエッチング速度の比)を,レ
ジストN4の端部からの距離に対してプロットしたもの
である。同図に示されているように,エッチング選択比
がレジストN4の影響を受けるのは,レジス}[4端部
から数/10μm以内の範囲である。すなわち,この範
囲では多結晶シリコン層30が速く除去されてしまうが
,この時点では,レジスト層4から上記距離以上離れた
領域では,イオン注入のマスクとなり得る厚さの多結晶
シリコン層30が残っている。
本発明は,この現象を利用して多結晶シリコン層から或
るイオン注入用マスクを形成するものである。すなわち
,ゲート電極形成用の多結晶シリコン層をパターンニン
グする中間段階で,この多結晶シリコン層に,レジスト
層に隣接して開口を自己整合的に形成し,この開口を通
じてパンチスルーストツバ用の不純物をイオン注入する
。以後,ゲート電極形成のためのパンチスルーを継続し
て行−い,不要部の多結晶シリコンを除去する。以下.
この実施例を第3図を参照して説明する。
例えばn型のシリコン基板lに,周知のtocos法お
よび悲酸化法を用いて,分離絶縁層10およびゲート酸
化膜2を形戒したのち,周知のCVO技術を用いて,シ
リコン基板1全面に厚さ約4000人の多結晶シリコン
130を堆積する。次いで,例えば?知のプラズマCV
D技術を用いて.多結晶シリコン層30の表面に厚さ約
100人のSiO■膜8を形戒する。こののち,ゲート
電極形e.領域をマスクするレジスト層4を形成する。
(第3図(a))次いで, SiOz膜8表面に対して
, HBrをエッチングガスとする反応性イオンエッチ
ング(RIE)を施す。この設定条件例は,ガス圧0.
2Torr,高周波パワー200Wa t tである。
このRIEは,レジスト層4から離れた領域における多
結晶シリコン層30の厚さが約2000人になるように
行う。このRIEにおいて,レジスト層4近傍の約0.
5μmの領域におけるSin.膜8は速やかにエッチン
グされ,次いで,表出した多結晶シリコン層30がエッ
チングされる。
その結果,レジスト層4に隣接する領域における多結晶
シリコン層30に開口3lが形成される。レジスト層4
下の多結晶シリコン層30はゲート電極を構或する。(
第3図(b)) 次いで,シリコン基+H 1表面に対し,パンチスルー
ストツバ用不純物として,例えばk%CP’)をイオン
注入する。注入条件の例は,加速エネルギー180Ke
V,  ドーズffilE13cm−”である。この加
速エネルギーにより,Pイオンは,開口31を通してシ
リコン基板1の表面から深さ1000人の位置を中心に
注入される。符号51はイオン注入されたPイオンを示
す。一方,上記加速エネルギーでは,Pイオンは,レジ
スト層4から離れた領域に残っている厚さ2000人の
多結晶シリコン層3を通過できない。
したがって,開口31直下以外の領域には,Pイオンは
注入されない。(第3図(C)) 次いで,レジスト層4を除去し,n出している多結晶シ
リコン層3を,例えば上記と同じ< HBrをエッチン
グガスとして除去する。第2図(C)のグラフに示され
ているごとく,レジスト層4のような炭素不純物源の影
響がない場合には,多結晶シリコン層3とSin2膜8
とのエッチング選択比は20程度に達する。ゲート電極
を構戒する多結晶シリコンN3は, Sin.膜8によ
り覆われており1 したがって,上記エッチング除去に
おいて実質的にエッチングされない。(第3図(d)) 上記ののち,シリコン基板工に対して.例えば?F.(
弗化硼素)のようなp型不純物源をイオン注入し,p型
ソース/ドレイン領域6,および6■を形戒する。この
注入条件の例は,加速エネルギー60KeV,ドーズi
E2E15cm−2である。この加速エネルギーに対し
て,多結晶シリコンFf30から或るゲート電極3はマ
スクとなる。(第3図(e))以後,通常の集積回路の
製造と同様に,燐ガラスから成る眉間絶縁層の形成,コ
ンタクトホールの形成1金属配線の形成1保護絶縁層の
形成を行って本発明に係る半導体装置が完或される。
〔発明の効果] 上記のように,本発明によれば,パンチスルーストッパ
を導電チャネル近傍にのみ形成可能となり,ソース/ド
レイン領域の寄生容量の増大を回避可能とする効果があ
る。また,パンチスルーストッパ用不純物のイオン注入
用のマスクパターンは自己整合的に形成されるので,微
細なMIS−FETに対して,通常のフォトリソグラフ
ィでは困難であったパンチスルーストツバを付与可能と
する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第l図は本発明を適用したMis−FETの構造説明図
, 第2図は本発明の原理説明図, 第3図は本発明の実施例の工程説明図,第4図は従来の
問題点説明図 である。 図において, 1はシリコン基板,  2はゲート酸化膜,3はゲート
電極,  4はレジスト層,5はn゛層5,  6はソ
ース・ドレイン領域,7はパンチスルーストツバ,  
8はSiO■膜,10は分離絶縁層,30は多結晶シリ
コン層,3lは開口 である。 本発明E適,用した口I5−FETの橋遣第 1 図 本宅明0実施例の工程 勇 3 図 (イの1) レンスト層477\らいSF!離 ォ(嘴乞B月σ)原丁里p見り1図 男 2 口 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 、4S,5更一句日σ)実シ目さイテ1のユニ才L第3
図(その2) イ疋』石の 間是貞貞、言L日月日 弟 斗 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体基板(1)の一表面に画定された素子形成領域に
    シリコン層(30)と酸化シリコン層(8)とを順次形
    成する工程と、 該酸化シリコン層(8)上に画定された一領域を有機レ
    ジスト層(4)によりマスクする工程と、該有機レジス
    ト層(4)が形成された該半導体基板(1)表面に対し
    て、臭素化合物ガスをエッチング剤とするドライエッチ
    ングを施すとともに、該有機レジスト層(4)によりマ
    スクされた領域に隣接して該酸化シリコン層(8)およ
    びシリコン層(30)を貫通する開口が形成され且つ該
    素子形成領域内において該有機レジスト層(4)から離
    れた領域における該シリコン層(30)がすべて除去さ
    れる前に該ドライエッチングを停止する工程と、 該開口が形成された該シリコン層(30)をマスクとし
    て該開口内に表出する該半導体基板(1)に不純物をイ
    オン注入する工程 とを含む半導体装置の製造方法。
JP23243289A 1989-09-07 1989-09-07 半導体装置の製造方法 Pending JPH0395936A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416033A (en) * 1992-11-13 1995-05-16 At&T Corp. Integrated circuit and manufacture

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416033A (en) * 1992-11-13 1995-05-16 At&T Corp. Integrated circuit and manufacture

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