JPH0426542B2 - - Google Patents
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- JPH0426542B2 JPH0426542B2 JP60030508A JP3050885A JPH0426542B2 JP H0426542 B2 JPH0426542 B2 JP H0426542B2 JP 60030508 A JP60030508 A JP 60030508A JP 3050885 A JP3050885 A JP 3050885A JP H0426542 B2 JPH0426542 B2 JP H0426542B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に多
結晶シリコンからなるゲート電極を有したMOS
型トラスジスタの製造方法に係わる。
結晶シリコンからなるゲート電極を有したMOS
型トラスジスタの製造方法に係わる。
最近、MOS型トランジスタのゲート電極下の
半導体基板の不純物濃度を高めることなく、微細
デバイスのパンチスルー効果を防止する方法とし
て、P−pocket構造のMOS型トランジスタが提
案されている。以下、こうした構造のMOS型ト
ランジスタの製造方法を第2図a,bを参照して
説明する。
半導体基板の不純物濃度を高めることなく、微細
デバイスのパンチスルー効果を防止する方法とし
て、P−pocket構造のMOS型トランジスタが提
案されている。以下、こうした構造のMOS型ト
ランジスタの製造方法を第2図a,bを参照して
説明する。
まず、P型の半導体基板1表面に素子分離領域
2を形成した後、同基板1上にゲート酸化膜3を
介して多結晶シリコンからなるゲート電極4を形
成する。つづいて、ゲート電極4をマスクとして
基板1にヒ素イオンをイオン注入して浅いN-型
領域5a,5bを形成する。次いで、ボロンイオ
ンを加速電圧80keV、ドーズ量3×1012/cm2の条
件で基板1にイオン注入し、P+型領域6を形成
する(第2図a図示)。
2を形成した後、同基板1上にゲート酸化膜3を
介して多結晶シリコンからなるゲート電極4を形
成する。つづいて、ゲート電極4をマスクとして
基板1にヒ素イオンをイオン注入して浅いN-型
領域5a,5bを形成する。次いで、ボロンイオ
ンを加速電圧80keV、ドーズ量3×1012/cm2の条
件で基板1にイオン注入し、P+型領域6を形成
する(第2図a図示)。
次に、全面にCVD−シリコン酸化膜7を堆積
した後、これを反応性イオンエツチング(RIE)
によりエツチング除去し、ゲート電極4及びゲー
ト酸化膜3の側壁のみに前記シリコン酸化膜7を
残存させた。つづいて、この残存したシリコン酸
化膜7及びゲート電極4をマスクとして基板1に
リンイオンをイオン注入しN+型領域8a,8b
を形成する。ここで、一方のN-型領域5a、N+
型領域8aよりソース領域9が構成され、他方の
N-型領域5b、N+型領域8bよりドレイン領域
10が構成される。また、N-型領域5a,5b
の下方には夫々P+型領域、いわゆるP−pocket
領域11a,11bが形成される。次いで、全面
に保護膜12を形成した後、前記N+型領域8a,
8bに夫々対応する保護膜12を選択的に除去し
てコンタクトホール13を形成する。更に、これ
らコンタクトホール13にAl電極14を形成し
LDD(Lightly doped drain)構造のMOS型トラ
ンジスタを形成する(第2図b図示)。
した後、これを反応性イオンエツチング(RIE)
によりエツチング除去し、ゲート電極4及びゲー
ト酸化膜3の側壁のみに前記シリコン酸化膜7を
残存させた。つづいて、この残存したシリコン酸
化膜7及びゲート電極4をマスクとして基板1に
リンイオンをイオン注入しN+型領域8a,8b
を形成する。ここで、一方のN-型領域5a、N+
型領域8aよりソース領域9が構成され、他方の
N-型領域5b、N+型領域8bよりドレイン領域
10が構成される。また、N-型領域5a,5b
の下方には夫々P+型領域、いわゆるP−pocket
領域11a,11bが形成される。次いで、全面
に保護膜12を形成した後、前記N+型領域8a,
8bに夫々対応する保護膜12を選択的に除去し
てコンタクトホール13を形成する。更に、これ
らコンタクトホール13にAl電極14を形成し
LDD(Lightly doped drain)構造のMOS型トラ
ンジスタを形成する(第2図b図示)。
しかしながら、従来技術によれば、ゲート電極
4をマスクとして基板1にN-型領域5a,5b
を形成した後、原子半径の小さいボロンのイオン
注入を比較的高加速電圧で行うため、ボロンがソ
ース、ドレイン領域形成予定部のみならず、ゲー
ト電極4、ゲート酸化膜3を突き抜けてチヤネル
形成予定部中へ達成する、いわゆるチヤネリング
現象が生じる。この結果、トランジスタのしきい
値電圧が変動するという問題を生じる。
4をマスクとして基板1にN-型領域5a,5b
を形成した後、原子半径の小さいボロンのイオン
注入を比較的高加速電圧で行うため、ボロンがソ
ース、ドレイン領域形成予定部のみならず、ゲー
ト電極4、ゲート酸化膜3を突き抜けてチヤネル
形成予定部中へ達成する、いわゆるチヤネリング
現象が生じる。この結果、トランジスタのしきい
値電圧が変動するという問題を生じる。
そこで、ゲート電極4の膜厚を厚くすることに
よりボロンイオンの突き抜けを防止する方法も考
えられる。しかし、この場合均一にパターニング
したゲート電極4を得ること、素子の平坦化とい
うことから考えて必要以上に厚くすることは不可
能であり、せいぜい4000〜6000Åである。従つ
て、しきい値電圧の変動を解消するには至らな
い。
よりボロンイオンの突き抜けを防止する方法も考
えられる。しかし、この場合均一にパターニング
したゲート電極4を得ること、素子の平坦化とい
うことから考えて必要以上に厚くすることは不可
能であり、せいぜい4000〜6000Åである。従つ
て、しきい値電圧の変動を解消するには至らな
い。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、P
−pocket形成用のイオンのゲート電極等への突
き抜けを防止し、しきい値電圧の制御を確実にな
し得る半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
−pocket形成用のイオンのゲート電極等への突
き抜けを防止し、しきい値電圧の制御を確実にな
し得る半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
本発明は、半導体基板上に絶縁膜を介して多結
晶シリコン層を形成した後、この多結晶シリコン
層の少なくとも一定厚み部分を非晶質層に変え、
この後パターニング、イオン注入を行うことを骨
子とするもので、非晶質層の形成によりP−
pocket形成用のイオンのゲート電極及びゲート
酸化膜への突き抜けを防止し、しきい値電圧の制
御を確実になし得るものである。
晶シリコン層を形成した後、この多結晶シリコン
層の少なくとも一定厚み部分を非晶質層に変え、
この後パターニング、イオン注入を行うことを骨
子とするもので、非晶質層の形成によりP−
pocket形成用のイオンのゲート電極及びゲート
酸化膜への突き抜けを防止し、しきい値電圧の制
御を確実になし得るものである。
本発明において、多結晶シリコン層の少なくと
も一定厚み部分を非晶質層に変える手段として
は、多結晶シリコン層にシリコン、フツ素あるい
は酸素のいずれかをイオン注入する方法が挙げら
れる。
も一定厚み部分を非晶質層に変える手段として
は、多結晶シリコン層にシリコン、フツ素あるい
は酸素のいずれかをイオン注入する方法が挙げら
れる。
以下、本発明の一実施例を第1図a〜fを参照
して説明する。
して説明する。
(1) まず、P型(100)シリコン基板21表面の
素子領域以外に選択酸化法により素子分離領域
22を形成した(第1図a図示)。つづいて、
全面に厚さ250Åの酸化膜23を酸素雰囲気中
で形成した後、厚さ4000Åのアンドープ多結晶
シリコン層24を形成した。次いで、POCl3拡
散法によりリンを前記多結晶シリコン層24中
に拡散させた(第1図b図示)。更に、前記多
結晶シリコン層24の全面にシリコンを加速電
圧180keV、ドーズ量2×1015/cm2の条件でイ
オン注入した。その結果、多結晶シリコン層2
4の表面から厚さ約2500Åまでが非晶質シリコ
ン層25となつた(第1図c図示)。しかる後、
前記非晶質シリコン層25、多結晶シリコン層
24及び酸化膜25をフオトリソグラフイ技
術、RIE等により適宜エツチング除去しゲート
電極26、ゲート酸化膜27を形成した。ひき
つづき、前記基板21にP−pocket形成用の
ボロンイオンを加速電圧80keV、ドーズ量3×
1012/cm2の条件でイオン注入しボロン注入層2
8a,28bを形成した後、N-型領域形成用
のリンイオンを加速電圧35keV、ドーズ量2×
1013/cm2の条件でイオン注入しリン注入層29
a,29bを夫々形成した(第1図d図示)。
素子領域以外に選択酸化法により素子分離領域
22を形成した(第1図a図示)。つづいて、
全面に厚さ250Åの酸化膜23を酸素雰囲気中
で形成した後、厚さ4000Åのアンドープ多結晶
シリコン層24を形成した。次いで、POCl3拡
散法によりリンを前記多結晶シリコン層24中
に拡散させた(第1図b図示)。更に、前記多
結晶シリコン層24の全面にシリコンを加速電
圧180keV、ドーズ量2×1015/cm2の条件でイ
オン注入した。その結果、多結晶シリコン層2
4の表面から厚さ約2500Åまでが非晶質シリコ
ン層25となつた(第1図c図示)。しかる後、
前記非晶質シリコン層25、多結晶シリコン層
24及び酸化膜25をフオトリソグラフイ技
術、RIE等により適宜エツチング除去しゲート
電極26、ゲート酸化膜27を形成した。ひき
つづき、前記基板21にP−pocket形成用の
ボロンイオンを加速電圧80keV、ドーズ量3×
1012/cm2の条件でイオン注入しボロン注入層2
8a,28bを形成した後、N-型領域形成用
のリンイオンを加速電圧35keV、ドーズ量2×
1013/cm2の条件でイオン注入しリン注入層29
a,29bを夫々形成した(第1図d図示)。
(2) 次に、厚さ3000ÅのCVD−シリコン酸化膜
30を全面に堆積した後、RIEによりこれをエ
ツチングしてゲート電極26、ゲート酸化膜2
7の側壁のみに前記シリコン酸化膜30を残存
させた。つづいて、この残存するシリコン酸化
膜30及びゲート電極26をマスクとしてN+
型領域形成用のヒ素イオンを加速電圧40
keV、ドーズ量5×1015/cm2の条件でイオン注
入し、ヒ素注入層31a,31bを形成した
(第1図e図示)。次いで、全面に保護膜として
の厚さ約5000ÅのPSG(Phospho Silicate
Glass)膜32を堆積した後、前記イオン注入
の不純物の電気的活性化のため、900℃、窒素
雰囲気中で20分間熱処理を施した。その結果、
浅いN-型領域33aと深いN+型領域34aか
らなるソース領域35、浅いN-型領域33b
と深いN+型領域34bからなるドレイン領域
36、及びP−pocket37a,37bが夫々
形成された。又、同時にゲート電極26の上層
の非晶質シリコン層は多結晶シリコン層とな
り、ゲート電極の表面抵抗が高くなることはな
い。更に、前記N+型領域34a,34bに
夫々対応するPSG膜32を選択的に除去し、
コンタクトホール38を形成した。しかる後、
全面にアルミニウム(Al)を厚さ約1.0μm蒸着
し、これをパターニングしてAl電極39を形
成してLDD/P−pocket構造のNチヤネル
MOS型トランジスタを製造した(第1図f図
示)。
30を全面に堆積した後、RIEによりこれをエ
ツチングしてゲート電極26、ゲート酸化膜2
7の側壁のみに前記シリコン酸化膜30を残存
させた。つづいて、この残存するシリコン酸化
膜30及びゲート電極26をマスクとしてN+
型領域形成用のヒ素イオンを加速電圧40
keV、ドーズ量5×1015/cm2の条件でイオン注
入し、ヒ素注入層31a,31bを形成した
(第1図e図示)。次いで、全面に保護膜として
の厚さ約5000ÅのPSG(Phospho Silicate
Glass)膜32を堆積した後、前記イオン注入
の不純物の電気的活性化のため、900℃、窒素
雰囲気中で20分間熱処理を施した。その結果、
浅いN-型領域33aと深いN+型領域34aか
らなるソース領域35、浅いN-型領域33b
と深いN+型領域34bからなるドレイン領域
36、及びP−pocket37a,37bが夫々
形成された。又、同時にゲート電極26の上層
の非晶質シリコン層は多結晶シリコン層とな
り、ゲート電極の表面抵抗が高くなることはな
い。更に、前記N+型領域34a,34bに
夫々対応するPSG膜32を選択的に除去し、
コンタクトホール38を形成した。しかる後、
全面にアルミニウム(Al)を厚さ約1.0μm蒸着
し、これをパターニングしてAl電極39を形
成してLDD/P−pocket構造のNチヤネル
MOS型トランジスタを製造した(第1図f図
示)。
しかして、本発明によれば、シリコン基板21
上に酸化膜23を介してアンドープ多結晶シリコ
ン層24を形成し、更にPOCl3拡散法によりリン
を拡散した後、多結晶シリコン層24の上層部に
シリコンイオンをイオン注入して非晶質シリコン
層25を形成するため、後工程でP−pocket形
成用のボロンイオン注入時、ボロンイオンがゲー
ト電極26及びゲート酸化膜27を突き抜けて基
板21のチヤネル形成予定部中に入り込むのを防
止できる。即ち、ボロンイオンがゲート電極26
の多結晶シリコン層あるいは非晶質シリコン層中
にとどまり、チヤネリング現象の発生を回避で
き、しきい値電圧の制御を確実になし得る。
上に酸化膜23を介してアンドープ多結晶シリコ
ン層24を形成し、更にPOCl3拡散法によりリン
を拡散した後、多結晶シリコン層24の上層部に
シリコンイオンをイオン注入して非晶質シリコン
層25を形成するため、後工程でP−pocket形
成用のボロンイオン注入時、ボロンイオンがゲー
ト電極26及びゲート酸化膜27を突き抜けて基
板21のチヤネル形成予定部中に入り込むのを防
止できる。即ち、ボロンイオンがゲート電極26
の多結晶シリコン層あるいは非晶質シリコン層中
にとどまり、チヤネリング現象の発生を回避で
き、しきい値電圧の制御を確実になし得る。
なお、上記実施例では、多結晶シリコン層への
不純物としてリンを用いてN型化したが、ボロン
等をイオン注入してP型化してもよい。
不純物としてリンを用いてN型化したが、ボロン
等をイオン注入してP型化してもよい。
上記実施例では、多結晶シリコン層の上層部の
みを非晶質化した場合について述べたが、多結晶
シリコン層全体を非晶質化してもよい。また、非
晶質化の手段はシリコンの代りにフツ素、酸素を
用いてもよい。
みを非晶質化した場合について述べたが、多結晶
シリコン層全体を非晶質化してもよい。また、非
晶質化の手段はシリコンの代りにフツ素、酸素を
用いてもよい。
上記実施例では、LDD/P−pocket構造のN
チヤネルMOS型トランジスタの製造に適用した
場合について述べたが、これに限らない。例え
ば、NチヤネルとPチヤネルを同一基板上につく
るCMOSトランジスタにおいて、Pチヤネル側
のソース、ドレイン領域形成のためのボロンイオ
ン注入時、ゲート電極等への突き抜け防止につい
ても本発明は有効である。
チヤネルMOS型トランジスタの製造に適用した
場合について述べたが、これに限らない。例え
ば、NチヤネルとPチヤネルを同一基板上につく
るCMOSトランジスタにおいて、Pチヤネル側
のソース、ドレイン領域形成のためのボロンイオ
ン注入時、ゲート電極等への突き抜け防止につい
ても本発明は有効である。
以上詳述した如く本発明によれば、P−
pocket形成用のイオンのゲート電極等への突き
抜けを防止し、しきい値電圧の制御を確実になし
得る高信頼性の半導体装置の製造方法を提供でき
る。
pocket形成用のイオンのゲート電極等への突き
抜けを防止し、しきい値電圧の制御を確実になし
得る高信頼性の半導体装置の製造方法を提供でき
る。
第1図a〜fは本発明の一実施例に係る
LDD/P−pocket構造のNチヤネルMOS型トラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す断面図、第2
図a,bは従来のLDD/P−pocket構造のNチ
ヤネルMOS型トランジスタの製造方法を工程順
に示す断面図である。 21……P型(100)シリコン基板、22……
素子分離領域、24……アンドープ多結晶シリコ
ン層、25……非晶質シリコン層、26……ゲー
ト電極、27……ゲート酸化膜、30……CVD
−シリコン酸化膜、32……PSG膜、33a,
33b……N-型領域、34a,34b……N+型
領域、35……ソース領域、36……ドレイン領
域、37a,37b……P−pocket、38……
コンタクトホール、39……Al電極。
LDD/P−pocket構造のNチヤネルMOS型トラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す断面図、第2
図a,bは従来のLDD/P−pocket構造のNチ
ヤネルMOS型トランジスタの製造方法を工程順
に示す断面図である。 21……P型(100)シリコン基板、22……
素子分離領域、24……アンドープ多結晶シリコ
ン層、25……非晶質シリコン層、26……ゲー
ト電極、27……ゲート酸化膜、30……CVD
−シリコン酸化膜、32……PSG膜、33a,
33b……N-型領域、34a,34b……N+型
領域、35……ソース領域、36……ドレイン領
域、37a,37b……P−pocket、38……
コンタクトホール、39……Al電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 半導体基板上に絶縁膜を介して多結晶シリコ
ン層を形成する工程と、ゲート電極形成予定部に
対応する前記多結晶シリコン層の少なくとも一定
厚み部分を非晶質層に変える工程と、前記多結晶
シリコン層及び非晶質層をパターニングする工程
と、不純物を前記基板にイオン注入する工程とを
具備することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 2 多結晶シリコン層の少なくとも一定厚み部分
を非晶質層に変える手段として、多結晶シリコン
層にシリコン、フツ素あるいは酸素のいずれかを
イオン注入することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60030508A JPS61191070A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
US06/830,831 US4697333A (en) | 1985-02-20 | 1986-02-19 | Method of manufacturing a semiconductor device using amorphous silicon as a mask |
EP86102226A EP0193117B1 (en) | 1985-02-20 | 1986-02-20 | Method of manufacturing semiconductor device |
DE8686102226T DE3685970T2 (de) | 1985-02-20 | 1986-02-20 | Verfahren zum herstellen eines halbleiterbauelements. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60030508A JPS61191070A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61191070A JPS61191070A (ja) | 1986-08-25 |
JPH0426542B2 true JPH0426542B2 (ja) | 1992-05-07 |
Family
ID=12305752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60030508A Granted JPS61191070A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4697333A (ja) |
EP (1) | EP0193117B1 (ja) |
JP (1) | JPS61191070A (ja) |
DE (1) | DE3685970T2 (ja) |
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US4818711A (en) * | 1987-08-28 | 1989-04-04 | Intel Corporation | High quality oxide on an ion implanted polysilicon surface |
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