JPH0423329A - 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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JPH0423329A
JPH0423329A JP12381290A JP12381290A JPH0423329A JP H0423329 A JPH0423329 A JP H0423329A JP 12381290 A JP12381290 A JP 12381290A JP 12381290 A JP12381290 A JP 12381290A JP H0423329 A JPH0423329 A JP H0423329A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
gate electrode
sidewall layer
impurities
implanted
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Pending
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JP12381290A
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English (en)
Inventor
Shinji Sugaya
慎二 菅谷
Kazuhiko Takada
和彦 高田
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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] MOS  I−ランジスタの製造方法に関し。
所望の接合プロファイルを有するLDDを備え且つゲー
ト寄生容量が小さいMOS  l−ランジスタを少ない
工程数で形成可能とすることを目的とし。
チャネル領域が画定された一導電型の半導体基板の一表
面上にゲート電極を形成する工程と、該ゲート電極に接
して絶縁性の側壁層を形成する工程と、該ゲート電極を
マスクとして該半導体基板表面に斜め方向から該側壁層
を通して反対導電型の不純物を低濃度にイオン注入して
該基板表面からの接合深さが該チャネル領域に向かって
漸減する反対導電型のLDDを該側壁層直下の該半導体
基板に形成する工程と、該ゲート電極および該側壁層を
マスクとして該半導体基板表面に実質的に垂直な方向か
ら反対導電型の不純物を高濃度にイオン注入してソース
およびドレインを形成する工程とを含むように構成する
〔産業上の利用分野〕
本発明は、 MOS  )ランジスタの製造方法に関す
る。
〔従来の技術〕
高動作速度あるいは高集積化にともなって短チヤネル化
するMOSトランジスタにおけるホットキャリヤの発生
を防止するために、DDD(Double Diffu
sed Drain)構造やLDD(Lightly 
Doped Drain)構造が用いられている。
DDD構造は、第2図に示すように、半導体基板1上に
ゲート絶縁膜2を介して形成されたゲート電極3をマス
クとして1例えば燐(P)のような拡散係数の高い不純
物を低濃度に、また、砒素(As)のような拡散係数の
低い不純物を高濃度にイオン注入する。拡散係数の高い
不純物はゲート電極3直下の領域に拡散し、低濃度領域
4を形成する。
一方、拡散係数の低い不純物により高濃度領域5゜すな
わち、ソース/ドレインを形成する。
第3図は、 LDDを備えたCMOS )ランジスタの
従来の形成工程説明図であって1例えば半導体基板1表
面における分離絶縁層9によって分離された領域にゲー
ト絶縁膜2を介してゲート電極3を形成する。(同図(
a)〕 次いで一方の前記領域を選択的に表出するレジストマス
ク6Iを設けたのち低濃度のn型不純物をイオン注入し
てn型の低濃度領域4.を形成しく同図(b))、 さ
らに、他方の前記領域を選択的に表出するレジストマス
ク6□を設けたのち低濃度のp型不純物をイオン注入し
てP型の低濃度領域4□を形成する〔同図(C)〕。
次いで1例えば周知の方法による5i02層の堆積と異
方性エツチングにより、ゲート電極3に接する側壁層7
を形成し〔同図(d))、前記一方の領域を選択的に表
出するレジストマスク6、を設けたのち高濃度のn型不
純物をイオン注入してn型の高濃度領域5.を形成し〔
同図(e))、さらに、前記他方の領域を選択的に表出
するレジストマスク64を設けたのち高濃度のp型不純
物をイオン注入してP型の高濃度領域5□を形成する〔
同図(f)〕。
上記のようにして、低濃度領域41から成るLDDを備
えたnチャネルMOSトランジスタと低濃度領域4□か
ら成るLDDを備えたPチャネルMOS )ランジスタ
とが形成される。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記DDD構造の形成は熱拡散によって
行われるため、深さ方向における不純物の拡散を避ける
ことができず、浅い低濃度層の形成が困難である。その
結果、チャネル長を縮小した場合に、ゲート電極3の電
界が及ばない深い低濃度領域4間においてパンチスルー
現象が生じやすい。
一方、 LDD構造の形成は、上記のようにゲート電極
3をマスクとしてソース領域およびドレイン領域に低濃
度不純物をイオン注入したのちに、ゲート電極3に側壁
層7を形成する工程が採られていたため、特にpチャネ
ルMOS  )ランジスタにおいては、典型的なp型不
純物として用いられる硼素(B)が、側壁層7の形成の
ための加熱工程において拡散しやすく、チャネル長を所
定値より小さくしてしまう問題があった。また、CMO
Sトランジスタの場合には、pチャネルMOS  )ラ
ンジスタとnチャ矛ルMO3トランジスタのそれぞれに
ついてLDDを形成するための低濃度不純物のイオン注
入と、ソース/トレインを形成するための高濃度不純物
のイオン注入とを選択的に行うために、レジストマスク
61〜64の形成工程を4回繰り返す必要があった。
ところで、ゲート電極をマスクとして半導体基板に斜め
方向から低濃度不純物をイオン注入することによって、
ゲート電極の端部直下にLDDを形成する方法が提案さ
れている。(光井他、“5μmGate/N−オーバラ
ップLDD −NMO5)ランジスタ”sDM8B−1
00,p、13.1988)この構造は、上記従来のし
DD槽構造おいて、ゲート電極に絶縁性の側壁層を設け
る代わりに、導電性の側壁層を形成したのと同等である
。したがって、実効チャネル長以上の幅を有するゲート
電極を設けたことになり、ゲート電極の寄生容量の増大
が避けられない。また5通常のLDD構造においては、
絶縁性側壁層上の領域が配線領域として使用されるが、
上記斜め方向イオン注入法によれば、配線の直下にゲー
ト電極の一部が存在することになり、ゲート電極−配線
間の容量増大や短絡の発生の可能性が増大する等の問題
がある。
本発明は上記従来のDDDおよびLDDの構造や形成工
程に起因する問題点を解決し、所望の接合プロファイル
を有する浅い低濃度層から成るLDDを形成可能とし、
しかも、CMO3)ランジスタにおけるpチャネルMO
S  )ランジスタとnチャネルMOSトランジスタの
それぞれに各−回のレジストマスク工程を導入するのみ
でLDD とソース/ドレインを形成可能な方法を提供
可能と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、チャネル領域が画定された一導電型の半導
体基板の一表面上にゲート電極を形成する工程と、該ゲ
ート電極に接して絶縁性の側壁層を形成する工程と、該
ゲート電極をマスクとして該半導体基板表面に斜め方向
から該側壁層を通して反対導電型の不純物を低濃度にイ
オン注入して該基板表面からの接合深さが該チャネル領
域に向かって漸減する反対導電型のLDDを該側壁層直
下の該半導体基板に形成する工程と、該ゲート電極およ
び該側壁層をマスクとして該半導体基板表面に実質的に
垂直な方向から反対導電型の不純物を高濃度にイオン注
入してソースおよびドレインを形成する工程とを含むこ
とを特徴とする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] 半導体基板上のすべてのMOS  )ランジスタのゲー
ト電極にあらかじめ絶縁性の側壁層を形成しておき、p
チャネル(またはnチャネル)MOS )ランジスタが
形成される領域を選択的に表出するレジストマスクを設
けたのち、半導体基板に対して斜め方向から低濃度のP
型(またはn型)不純物をイオン注入し、引き続いて、
半導体基板に垂直方向から高濃度のP型(またはn型)
不純物をイオン注入する。そののち、nチャネル(また
はPチャネル)MOSトランジスタが形成される領域を
選択的に表出するレジストマスクを設け、同様に、斜め
方向からの低濃度のn型(またはp型)不純物のイオン
注入および垂直方向から高濃度のn型(またはn型)不
純物のイオン注入を行う。
斜め方向から注入される不純物イオンが通過する側壁層
の厚さの違いにより、側壁層直下に注入された不純物か
ら成るLDDの深さは、ゲート電極直下のチャネル領域
に向かって次第に減少する理想的な接合プロファイルを
有することになる。また、CMOSトランジスタを形成
するだめのn型不純物とn型不純物の選択的注入におけ
るレジストマスク形成工程は2回のみである。さらに、
ゲート電極はチャネル領域上にのみ存在しているため。
寄生容量が小さく、かつ、側壁層上に配設される配線と
の線間容量の増大や短絡の問題が生じない。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を第1図を参照して説明する。
例えばシリコンウェハ等の半導体基板1における素子形
成領域を周知のLOGO3酸化膜から成る分離絶縁層9
等の周知の分離手段によって分離する。
そして1前記素子形成領域に表出する半導体基板1表面
を熱酸化して、同図(a)に示すように、ゲート絶縁膜
2を形成したのち、半導体基板1表面全体に、約400
0人の厚さを有するポリシリコン層を堆積し、これをパ
ターンニングして、前記素子形成領域にゲート電極3を
形成する。次いで1例えばCVD法を用いて、半導体基
板1表面全体に厚さ約2500人のSiO□層を堆積し
、これを周知の異方性エツチング法を用いて、半導体基
板1表面に垂直方向からエツチングする。その結果、ゲ
ート電極3に接して前記SiO□層の一部が残り、側壁
層7が形成される。側壁層7の幅(−)は、はぼ250
0人となっている。
次いで、同図(b)に示すように9例えばnチャネルM
OS  )ランジスタ形成領域を選択的に表出するレジ
ストマスク8を形成したのち、ゲート電極3をマスクと
して、半導体基板1表面に対して入射角θの方向から不
純物をイオン注入する。入射角は1例えばθ・45°で
ある。不純物として燐(P)を例にとると、加速エネル
ギーを150KeV、  ドーズ量を1.OXIO13
cm−”とする。上記イオン注入は。
少なくとも9紙面に垂直なゲート電極3の延伸方向に垂
直な2方向から行う。
上記斜め方向からのイオン注入において、側壁層7の層
厚が小さい部分では不純物は完全に阻止されず、側壁層
7を通過する。したがって、不純物が通過する側壁層7
中の距離に応じて、半導体基板1に注入された不純物の
深さが変化する。この深さは、チャネル領域に向かって
漸減する。また、斜め方向からのイオン注入であるため
、不純物はチャネル領域により接近して注入される。こ
のようにしてn型のLDD 10が形成される。
次いで、同図(C)に示すように、半導体基板1表面に
対して実質的に垂直な方向から不純物をイオン注入する
。実際には、半導体基板1結晶における不純物のチャネ
リング現象を避けるために、入射角θ・7°程度の傾斜
を与えて行う。不純物として砒素(As)を用いるとす
ると、加速エネルギーを60Keν、ドーズ量を4.0
X10”cm−”とする。その結果、均一な接合深さを
有する高濃度のn型ソース/ドレイン11が形成される
。ソース/ドレイン11の接合深さは、前記LDD 1
0の最大接合深さと同じまたはそれ以上となる。
上記方法は、p型のLDDおよびソース/ドレインを形
成する場合にも同様に適用できることは言うまでもない
。この場合のイオン注入条件の一例は、斜め方向および
実質的に垂直な方向から注入する不純物としては例えば
硼素(B)およびBFz”(二弗化硼素イオン)をそれ
ぞれ用い、かつ、側壁層7が上記と同じであるとして、
硼素(B)については入射角θ・45’ 、加速エネル
ギーを50KeV。
ドーズ量を7.5X10”cm−2とし、またBF2”
については、入射角θ=7°、加速エネルギーを60K
eV。
ドーズ量を3.OX10I5cm−2とする。
CMOS トランジスタを形成する場合には5例えば第
1図を参照して説明した工程にしたがってn型のLDD
を有するnチャネルMO5)ランジスタを形成したのち
レジストマスク8を除去し、pチャネルMO5トランジ
スタ形成領域を選択的に表出する別のレジストマスクを
形成して、上記と同様にしてp型不純物の斜め方向およ
び実質的に垂直方向からのイオン注入を行えばよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、 LDD形成のための不純物のイオン
注入の前に絶縁性側壁層を形成しておくことが可能とな
り、不純物の熱拡散による接合プロファイルの変化が回
避される。その結果、接合深さがチャネル領域に向かっ
て漸減する理想的な傾斜濃度分布を有するLDDを絶縁
性の側壁層直下に形成可能となり、微細化してもパンチ
スルーを生じ難いMOS  )ランジスタが得られる効
果がある。また。
CMOS )ランジスタにおけるLDDおよびソース/
ドレインを形成するためのイオン注入に必要なレジスト
マスク数が半減され、工程の簡略化に効果がある。さら
に、側壁層が絶縁性であるため、ゲート電極の寄生容量
が増加せず、また、側壁層上に配設される配線との間の
容量増加や短絡の発生がない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の工程の一実施例説明図。 第2図と第3図は従来の問題点説明図 である。 図において 1は半導体基板、  2はゲート絶縁膜。 3はゲート電極、  4と4.と42は低濃度領域。 5と5+と5zは高濃度領域。 6、と6□と63と64と8はレジストマスク。 7は側壁層、  9は分離絶縁層。 10はLDD、  11はソース/ドレインである。 第 図 従来の問題ゑ説明図(での19 第 図 従来の問題点1兇明悶(℃の2) 第3図(℃の1)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  チャネル領域が画定された一導電型の半導体基板の一
    表面上にゲート電極を形成する工程と、該ゲート電極に
    接して絶縁性の側壁層を形成する工程と、 該ゲート電極をマスクとして該半導体基板表面に斜め方
    向から該側壁層を通して反対導電型の不純物を低濃度に
    イオン注入して該基板表面からの接合深さが該チャネル
    領域に向かって漸減する反対導電型のLDDを該側壁層
    直下の該半導体基板に形成する工程と、 該ゲート電極および該側壁層をマスクとして該半導体基
    板表面に実質的に垂直な方向から反対導電型の不純物を
    高濃度にイオン注入してソースおよびドレインを形成す
    る工程 とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP12381290A 1990-05-14 1990-05-14 半導体装置の製造方法 Pending JPH0423329A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0536719A (ja) * 1990-11-05 1993-02-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
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