JPH04162519A - Mos型半導体装置の製造方法 - Google Patents

Mos型半導体装置の製造方法

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JPH04162519A
JPH04162519A JP2287594A JP28759490A JPH04162519A JP H04162519 A JPH04162519 A JP H04162519A JP 2287594 A JP2287594 A JP 2287594A JP 28759490 A JP28759490 A JP 28759490A JP H04162519 A JPH04162519 A JP H04162519A
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JP
Japan
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gate electrode
insulating film
gate insulating
silicon gate
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
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JP2287594A
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English (en)
Inventor
Takeshi Yokoyama
武 横山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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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】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A、産業上の利用分野 B1発明の概要 C1従来技術[第2図] B1発明が解決しようとする問題点 E9問題点を解決するための手段 F9作用 G、実施例[第1図コ H1発明の効果 (A、産業上の利用分野) 本発明はMOS型半導体装置の製造方法、特にシリコン
ゲート電極と半導体基板表面部の拡散層とのコンタクト
部を少な(とも有するMOS型半導体装置の製造方法に
関する。
(B、発明の概要) 本発明は、上記のMOS型半導体装置の製造方法におい
て、 コンタクト部のゲート絶縁膜をエツチングにより除去す
る必要性をな(すため、 シリコンゲート電極の形成後該シリコンゲート電極越し
にコンタクト部のゲート絶縁膜に還元性金属をイオン打
込みするものである。
(C,従来技術)[第2図] MOS型半導体装置にはシリコンゲート電極と半導体基
板のソース/ドレイン領域とを電気的に接続するコンタ
クト部を有するものが少な(なく、スタティックRAM
がその好例である。
第2図(A)乃至(I)はそのようなMOS型半導体装
置の製造方法の従来例を工程順に示すコンタクト部の断
面図である。
(A)半導体基&1表面を選択的に酸化することにより
フィールド絶縁膜2を形成し、その後、半導体基板1の
表面を薄く酸化することによりゲート絶縁膜3を形成す
る。第2図(A)はゲート絶縁膜3形成後の状態を示す
(B)次に、シリコンS1のCVD及び選択的エツチン
グにより同図(B)に示すようにシリコンゲート電極4
を形成する。該シリコンゲート電極4はn型不純物がド
ープされることによって良好な導電性を付与されている
(C)次に、シリコンゲート電極4をマスクとしてゲー
ト絶縁膜3を選択的にエツチングすることにより同図(
C)に示すように半導体基板1を部分的に露出させる。
(D)次に、同図(D)に示すように、多結晶シリコン
からなる第2のシリコンゲート電極5を全面的に形成す
る。
(E)次に、同図(E)に示すように、レジスト膜6を
マスクとしてシリコンゲート電極5.4を選択的にエツ
チングする。該シリコンゲート電極5をエツチングする
領域は、ゲート絶縁膜3の除去された領域の一部からゲ
ート絶縁膜3が除去されない領域の一部に渡っている。
7はこのエツチングにより半導体基板1に生じたホール
である。該ホール7はこのシリコンゲート電極5.4の
エツチングの際にレジスト膜6もなくゲート絶縁膜3も
存在していないところに必然的に生じてしまうものであ
り、これが問題となるのであるが、この点については後
述する。
(F)レジスト膜6を除去した後、同図(F)に示すよ
うに、n型不純物、例えばリンPをイオン打込みにより
ライトドープする。これは各MOSFETをLDD構造
にするために行われる。8はこのライトドープにより形
成されたn−型拡散層である。
(G)次に、サイドウオール形成技術によって同図(G
)に示すようにシリコンゲート電極4.5の側面にSi
n、からなるサイドウオール9を形成する。尚、サイド
ウオール9は上記ホール7の内周面にも生じてしまう。
(H)次に、同図(H)に示すように、ソース/ドレイ
ン領域を形成するためにn型不純物、例えば砒素Asを
イオン打込みによりドープする。このドープの際にマス
クとなるのがシリコンゲート電極4.5及びサイドウオ
ール9である。10はこのドープにより形成されたn゛
型型数散層ある。
(I)その後、活性化のためのアニールを行うと第2図
(I)に示す構造になる。11はシリコンゲート電極5
中のn型不純物が半導体基板1の表面部へ拡散すること
により形成されたn゛型型数散層ある。12はホール7
の内周部に生じたn−型拡散層である。これはn型不純
物の上記ライトドーブ工程においてドープされた不純物
により生じたもので、それゆえ低濃度(n−型)の拡散
層となっている。
(D、発明が解決しようとする問題点)ところで、第2
図に示すような従来のMOS型半導体装置の製造方法に
よれば、半導体基板1の表面部にシリコンゲート電極5
からの不純物の拡散により形成された拡散層11と、ソ
ース/ドレイン領域10との間がホール7により分断さ
れてしまうという問題があった。勿論、厳密にはホール
7の内周部及び底部に拡散層12.10.12が存在し
ており、これ等拡散層12.10.12により拡散層1
トソ一ス/ドレイン領域10間が電気的に接続されてい
るが、ホール7の内周部に形成された拡散層12は低不
純物濃度であり、抵抗が高くなる。また、抵抗値のバラ
ツキが大きくなる。これは好ましくはなかった。
また、ホール7が生じてしまうので、デバイスの平坦化
が妨げられるという問題があった。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、コンタクト部のゲート絶縁膜をエツチングするこ
とによりホールが生じシリコンゲート電極とこれにコン
タクトされるところの半導体基板のソース/ドレイン領
域との間の接続抵抗が大きくなることを回避し、更には
デバイスの平坦化が上記ホールにより妨げられることを
回避することを目的とする。
(E、問題点を解決するための手段) 請求項(1)のMOS型半導体装置の製造方法は、シリ
コンゲート電極の形成後膣シリコンゲート電極越しにコ
ンタクト部のゲート絶縁膜に還元性金属をイオン打込み
することを特徴とする請求項(2)のMOS型半導体装
置の製造方法は、請求項(1)のMOS型半導体装置の
製造方法において、コンタクト部のゲート絶縁膜に還元
性金属と共に半導体基板の拡散層と同じ導電型の不純物
をイオン打込みすることを特徴とする。
(F、作用) 請求項(1)のMOS型半導体装置の製造方法によれば
、ゲート絶縁膜のコンタクト部にシリコンゲート電極越
しに還元性金属をイオン打込みするので、ゲート絶縁膜
のコンタクト部を選択的にエツチングすることなくシリ
コンゲート電極と半導体基板とを還元性金属を介してコ
ンタクトさせることができる。そして、シリコンゲート
電極形成のためのパターニングの際還元性金属が半導体
基板をマスクとすることになる。従って、ホールが生じ
なくなるので、ホールによってシリコンゲート電極とソ
ース/ドレイン領域との間が分断される虞れがなくなり
、コンタクト部の抵抗が太き(なったり、抵抗に大きな
バラツキが生じたりする虞れがなくなるし、デバイスの
平坦性が損なわれる虞れもなくなる。
請求項(2)のMOS型半導体装置の製造方法によれば
、コンタクト部のゲート絶縁膜に還元性金属と共に導電
型の不純物をイオン打込みするので、シリコンゲート電
極と半導体基板との間の上記還元性金属を介してのコン
タクト部の抵抗をより小さくすることができる。
(G、実施例)[第1図] 以下、本発明MOS型半導体装置の製造方法を図示実施
例に従って詳細に説明する。
第1図(A)乃至(H)は本発明MOS型半導体装置の
製造方法の一つの実施例を工程順に示す断面図である。
(A)半導体基板1の表面部にフィールド絶縁膜2及び
ゲート絶縁膜3を順次形成した後、シリコンゲート電極
4を全面的に形成する。第1図(A)はシリコンゲート
電極4形成後の状態を示す。
(B)次に、同図(B)に示すように、シリコンゲート
電極4をレジスト膜6で選択的にマスクする。シリコン
ゲート電極4をレジスト膜6でマスクしない領域はコン
タクト部を形成すべき領域である。
(C)次に、同図(C)に示すように、上記レジスト膜
6をマスクとしてチタンTi及びn型不純物をゲート絶
縁膜3の深さのところにイオン打込みする。13はチタ
ンTi及びn型不純物(例えばリンPあるいは砒素As
)がイオン打込みされた領域である。
チタンTiをイオン打込みするのは、後のアニール工程
でゲート絶縁膜3を還元するためであリ、n型不純物を
イオン打込みするのは、コンタクト部の不純物濃度を高
めてコンタクト抵抗をより小さ(するためである。
尚、本発明において、ゲート絶縁膜を還元する還元性金
属をコンタクト部のゲート絶縁膜にイオン打込みするこ
とは不可欠であるが、それと同時に導電性不純物をイオ
ン打込みすることは必ずしも不可欠ではない。
(D)次に、レジスト膜6を除去し、その後アニールす
ると、上記チタンTiによってゲート絶縁膜3が還元さ
れ第1図(D)に示すようにチタンシリコンオキサイド
Ti5ixOy膜14が形成される。この膜14は導電
性を有し、シリコンゲート電極4と半導体基板1の拡散
層とをコンタクトさせる役割を充分に果す。
11は本アニール工程においてシリコンゲート電極4中
のn型不純物が半導体基板1に拡散することにより形成
されたn“型拡散層である。尚、上記のコンタクト部の
ゲート絶縁膜3にイオン打込みされたn型不純物、例え
ばリンPあるいは砒素Asは、前でも述べたが該コンタ
クト部における不純物濃度をより高くしてコンタクト抵
抗をより低減する役割を果す。
(E)次に、同図(E)に示すように、レジスト膜6を
マスクとしてシリコンゲート電極4をエツチングするこ
とによりシリコンゲート電極4のパターニングを行う。
ここで、シリコンゲート電極4のコンタクト部での除去
は、還元性金属膜14の一部分上からゲート絶縁膜3が
存在する部分の一部上に渡る領域において行う。この際
にチタンシリコンオキサイド膜14がエツチングに対す
るマスクとなりホール(第2回行号7参照)の形成を阻
止する。
(F)次に、同図(F)に示すように、n型不純物、例
えばリンPをライトドープする。
(G)次に、同図(G)に示すようにSiO□からなる
サイドウオール9を形成する。
(H)その後、同図(H)に示すように、シリコンゲー
ト電極4及びサイドウオール9をマスクとして半導体基
板lの表面部にn型不純物、例えば砒素Asをドープす
ることによりソース/ドレイン領域10を形成する。
本MO5型半導体装置の製造方法によれば、シリコンゲ
ート電極4形成後コンタクト部のゲート絶縁膜3に還元
性金属であるチタンTiをイオン打込みし、その後、ア
ニールするので、そのアニールによってコンタクト部に
おいてゲート絶縁膜3が還元されチタンシリコンオキサ
イドTi5ixOy膜14となり、シリコンゲート電極
4と半導体基板1とは該チタンシリコンオキサイドTi
5ixOy膜14を介して電気的に接続される。
そして、シリコンゲート電極4のエツチングによるパタ
ーニングの際にチタンシコンオキサイドTi5ixOy
膜14が半導体基板1のエツチングを阻むマスク機能を
果すのでホールが形成される虞れがない。従って、ホー
ルによってシリコンゲート電極4とソース/ドレイン領
域10との間が分断されるという虞れがない。即ち、シ
リコンゲート電極4とソース/ドレイン領域10との間
はチタンシリコンオキサイドTi5ixOy膜14及び
n′″型拡散拡散層11り接続される。
従って、その間の抵抗は小さく、抵抗値のバラツキも小
さい。また、ホールが生じないのでホールによってデバ
イスの表面の平坦度が悪(なるという虞れもない。
そして、還元性金属Tiのイオン打込みの際[第1図(
C)参照]に、n型不純物、即ち拡散層11やソース/
ドレイン領域10と同じ導電型の不純物もイオン打込み
するのでシリコンゲート電極4と半導体基板1の拡散層
11とのコンタクト部における不純物濃度を高くするこ
とができ、コンタクト抵抗を更に低くすることができる
尚、工程(C)でイオン打込みする金属はゲート絶縁膜
3に対して還元ができる性質を有し且つ導電性があるも
のであればチタンTiに限らない。例えば、ジルコニウ
ムZr、ハフニウムHf等を用いても良い。
(H,発明の効果) 以上に述べたように、本発明MOS型半導体装置の製造
方法は、半導体基板表面にゲート絶縁膜を介してシリコ
ンゲート電極を全面的に形成した後、上記ゲート絶縁膜
の一部領域に還元性金属をイオン打込みする工程と、上
記シリコンゲート電極をパターニングすることにより少
なくとも上記ゲート絶縁膜の還元性金属がイオン打込み
された領域の一部から該領域外の一部に渡って該シリコ
ンゲート電極を除去する工程と、該シリコンゲート電極
をマスクとして半導体基板表面に不純物をドープして拡
散領域を形成する工程と、を少なくも有することを特徴
とするものである。
従って、本発明MO3型半導体装置の製造方法によれば
、ゲート絶縁膜のコンタクト部にシリコンゲート電極越
しに還元性金属をイオン打込みするので、ゲート絶縁膜
のコンタクト部を選択的にエツチングすることなくシリ
コンゲート電極と半導体基板とを還元性金属を介してコ
ンタクトさせることができる。そして、シリコンゲート
電極形成のためのパターニングの際還元性金属が半導体
基板をマスクとして機能することになる。従って、ホー
ルが生じな(なるので、ホールによってシリコンゲート
電極とソース/ドレイン領域との間が分断される虞れが
な(なり、デバイスの平坦性が損なわれる虞れもなくな
る。
請求項(2)のMO3型半導体装置の製造方法は、請求
項(1)のMO3型半導体装置の製造方法において、コ
ンタクト部のゲート絶縁膜に還元性金属と共に半導体基
板の拡散層と同じ導電型の不純物をイオン打込みするこ
とを特徴とするものである。
従って、請求項(2)のMO3型半導体装置の製造方法
によれば、コンタクト部のゲート絶縁膜に還元性金属と
共に導電型の不純物をイオン打込みするので、シリコー
ンゲート電極と半導体基板との間の上記還元性金属を介
してのコンタクト部の不純物濃度をより高くすることが
でき、延いてほの抵抗をより小さ(することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)乃至(H)は本発明MO3型半導体装置の
製造方法の一つの実施例を工程順に示す断面図、第2図
(A)乃至(I)は従来例を工程順に示す断面図である
。 符号の説明 1・・・半導体基板、 3・・・ゲート絶縁膜、 4・・・シリコンゲート電極、 10・・・ソース/ドレイン領域、 14・・・還元性金1!−1’−オン打込み領域。 −rO−ノ              ゝ\−I  
                \−I゛ ロ   
  −〆              9e−rO嘘− メー\                      
       11\(5′c Q               Lu−,7ノ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板表面にゲート絶縁膜を介してシリコン
    ゲート電極を全面的に形成した後、上記ゲート絶縁膜の
    一部領域に還元性金属をイオン打込みする工程と、 上記シリコンゲート電極をパターニングすることにより
    少なくとも上記ゲート絶縁膜の還元性金属がイオン打込
    みされた領域の一部から該領域外の一部に渡って該シリ
    コンゲート電極を除去する工程と、 上記シリコンゲート電極をマスクとして半導体基板表面
    に不純物をドープして拡散領域を形成する工程と、 を少なくも有することを特徴とするMOS型半導体装置
    の製造方法
  2. (2)ゲート絶縁膜の一部領域に還元性金属と共に半導
    体基板の拡散層と同じ導電型の不純物をイオン打込みす
    る ことを特徴とする請求項(1)記載のMOS型半導体装
    置の製造方法
JP2287594A 1990-10-24 1990-10-24 Mos型半導体装置の製造方法 Pending JPH04162519A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6841461B2 (en) 2003-04-14 2005-01-11 Hynix Semiconductor Inc. Method for forming gate electrode of semiconductor device
JP2006500759A (ja) * 2001-10-22 2006-01-05 フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド 基板への相互接続を有する集積回路およびその製造方法
JP2013051420A (ja) * 2005-06-03 2013-03-14 Intellectual Venturesii Llc イメージセンサのピクセル縮小のためのコンタクト構造及びその製造方法

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