JPH04286358A - 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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JPH04286358A
JPH04286358A JP3074442A JP7444291A JPH04286358A JP H04286358 A JPH04286358 A JP H04286358A JP 3074442 A JP3074442 A JP 3074442A JP 7444291 A JP7444291 A JP 7444291A JP H04286358 A JPH04286358 A JP H04286358A
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JP
Japan
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type
region
gate electrode
semiconductor device
source
Prior art date
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Withdrawn
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JP3074442A
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English (en)
Inventor
Shinji Kaneko
新二 金子
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法、特にCMOS半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、CMOSデバイスにおいては高速
化・高集積化のために微細化が進められているが、この
微細化によってゲート長が短くなると、特にNチャネル
MOSFETにおいてドレイン領域近傍の高電界に起因
したホットキャリヤの発生によって、反転電圧や相互コ
ンダクタンスなどの特性が変動するため、信頼性が著し
く低下する。そこで、ホットキャリヤ耐性の向上のため
にゲート電極端部に低濃度層を形成したLDD構造のM
OSFETが広く用いられている。一方PチャネルMO
SFETにおいては、キャリヤである正孔が電子と比較
して散乱を受け易いことから、通常はホットキャリヤに
よる信頼性の低下は問題とならない。しかしながら、微
細化の進展に伴い、通常の単一ドレイン構造では、高濃
度で浅いP型拡散層を形成することが困難であり、ゲー
ト電極として一般的なN型多結晶シリコンを用いた場合
にPチャネルMOSFETは表面チャネル型となること
から、パンチスルー耐性を確保することが難しくなって
いる。
【0003】そこでPチャネルMOSFETにおいても
LDD構造を適用する方法が、例えば特開平2−150
036号公報に開示されている。このように、Pチャネ
ル,Nチャネルの両方にLDD構造を採用したCMOS
FETの製造方法について、図8〜図13を用いて説明
する。先ず図8に示すように、半導体基板101 にN
ウェル102 とPウェル103 とフィールド酸化膜
104 とゲート酸化膜105 及び高濃度のN型にド
ープされた多結晶シリコンよりなるゲート電極106 
を形成する。次に図9に示すように、Nウェル102 
の領域に形成したレジストパターン107 とフィール
酸化膜104 及びゲート電極106 をマスクとして
、低濃度のリンをイオン注入し、N型低濃度ソース・ド
レイン領域108 を形成する。次に図10に示すよう
に、Pウェル103 の領域に形成したレジストパター
ン109 とフィール酸化膜104 及びゲート電極1
06 をマスクとして、低濃度のBF2 をイオン注入
し、P型低濃度ソース・ドレイン領域110 を形成す
る。次に図11に示すように、化学気相成長法によって
シリコン酸化膜111 を全面に堆積する。
【0004】次に図12に示すように、反応性イオンエ
ッチングによってシリコン酸化膜111をエッチバック
して側壁 111′を残して他の部分を除去し、更にP
ウェル103 の領域に形成したレジストパターン11
2 とフィール酸化膜104 及びゲート電極106と
側壁 111′をマスクとして、高濃度のBF2 をイ
オン注入し、P型高濃度ソース・ドレイン領域113 
を形成する。次に図13に示すように、Nウェル102
 の領域に形成したレジストパターン114 とフィー
ル酸化膜104 及びゲート電極106 と側壁 11
1′をマスクとして、高濃度の砒素をイオン注入し、N
型高濃度ソース・ドレイン領域115 を形成する。後
は不活性雰囲気で熱処理することで各イオン注入領域を
活性化し、更に通常の層間絶縁膜及び配線層の形成工程
によって半導体装置を完成させる。このように低濃度の
ソース・ドレイン領域108, 110を形成すること
によって、主としてNチャネルMOSFETにおいては
ドレイン近傍の電界緩和によりホットキャリヤ耐性が向
上し、PチャネルMOSFETにおいては低濃度層が浅
い接合を有するためパンチスルー耐性が向上する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなLDD構造のCMOSFETには次のような問題点
がある。まず第1にPチャネルとNチャネルの両方のM
OSFETをLDD構造とするために、ソース・ドレイ
ンのイオン注入のために4回ものフォト工程が必要であ
るという問題点がある。第2にNチャネルMOSFET
の側壁下部に形成された低濃度領域における寄生抵抗の
増大に起因したドレイン特性の変動による信頼性の問題
点がある。後者は側壁下部の低濃度領域で発生したホッ
トキャリヤが側壁下部に注入され、低濃度領域の表面を
空乏化させるために起こるLDD構造特有の問題である
。このLDD構造特有の問題点を回避するための方法は
、IEDM technical digest,19
86, p742 や特開平2−139938号公報等
に開示されているが、これらはいずれも複雑な工程や高
度の制御技術を要するものであった。
【0006】本発明は、従来のCMOS半導体装置の製
造方法における上記問題点を解消するためなされたもの
で、少ない工程数の平易な技術による、信頼性の高いL
DD構造のCMOS半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、P型領域とN型領域を有する半導体基板
にゲート酸化膜を形成する工程と、該ゲート酸化膜上に
選択的にゲート電極を形成する工程と、前記P型領域に
選択的にN型不純物をイオン注入してN型低濃度ソース
・ドレイン領域を形成する工程と、第1の熱処理を行い
N型低濃度ソース・ドレイン領域を拡散させる工程と、
全面にP型不純物をイオン注入し前記N型低濃度ソース
・ドレイン領域にP型領域を形成する工程と、ゲート電
極に側壁を形成する工程と、前記ゲート電極及び前記側
壁をマスクとして前記N型領域に選択的に前記P型不純
物よりも高濃度のP型不純物をイオン注入してP型高濃
度ソース・ドレイン領域を形成する工程と、前記ゲート
電極及び前記側壁をマスクとして前記P型領域に選択的
に前記N型不純物よりも高濃度のN型不純物をイオン注
入してN型高濃度ソース・ドレイン領域を形成する工程
と、第2の熱処理を行う工程とで半導体装置を製造する
ものである。
【0008】
【作用】本発明の製造方法によれば、全面にP型不純物
をイオン注入しN型低濃度ソース・ドレイン領域にP型
領域を形成する工程によって、NチャネルMOSFET
のN型低濃度ソース・ドレイン領域の側壁下部にP型領
域が形成される。これによりドレイン電流の経路が側壁
下部においては基板表面を通らず、したがって側壁にホ
ットキャリヤが注入されることがないため、LDD構造
特有のホットキャリヤ劣化が発生することはない。更に
本発明の製造方法によれば、P型低濃度ソース・ドレイ
ン領域を形成するためのレジストパターン形成工程が不
用であるため、より少ない工程数で半導体装置を製造す
ることができる。
【0009】
【実施例】次に実施例について説明する。図1〜図7は
、本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例を説明す
るための製造工程図である。まず図1に示すように、半
導体基板1にNウェル2とPウェル3とフィールド酸化
膜4とゲート酸化膜5及び高濃度のN型にドープされた
多結晶シリコンよりなるゲート電極6を形成する。次に
図2に示すように、Nウェル2の領域に形成したレジス
トパターン7とフィールド酸化膜4及びゲート電極6を
マスクとして低濃度のリンをイオン注入し、N型低濃度
ソース・ドレイン領域8を形成する。次に図3に示すよ
うに、例えば950 ℃の乾燥酸素雰囲気で熱処理し、
N型低濃度ソース・ドレイン領域8をやや深くまで拡散
させる。次に図4に示すように、フィール酸化膜4及び
ゲート電極6をマスクとして低濃度のBF2 をイオン
注入し、P型低濃度ソース・ドレイン領域9を形成する
。この際、このP型領域の表面濃度が先に拡散させたN
型領域の表面濃度よりも高くなるように設定することに
よって、図示のように、N型低濃度ソース・ドレイン領
域8のゲート電極下部に回り込んだ部分を除く表面領域
が、P型領域10となるようにすることができる。
【0010】次に図5に示すように、化学気相成長法に
よってシリコン酸化膜11を堆積する。次に図6に示す
ように、反応性イオンエッチングによってシリコン酸化
膜11をエッチバックして側壁11′を残して他の部分
を除去し、更にPウェル3の領域に形成したレジストパ
ターン12とフィール酸化膜4及びゲート電極6と側壁
11′をマスクとして高濃度のBF2 をイオン注入し
、P型高濃度ソース・ドレイン領域13を形成する。次
に図7に示すように、Nウェル2の領域に形成したレジ
ストパターン14とフィール酸化膜4及びゲート電極6
と側壁11′をマスクとして高濃度の砒素及びそれより
やや低濃度のリンをイオン注入し、N型高濃度ソース・
ドレイン領域15を形成する。後は例えば900 ℃の
不活性雰囲気で熱処理することでP型低濃度領域,P型
高濃度領域及びN型高濃度領域を活性化し、更に通常の
層間絶縁膜及び配線層の形成工程によって半導体装置を
完成させる。
【0011】このようにN型低濃度領域の拡散のための
熱処理をP型低濃度領域のそれよりも高温とすることで
、図7に図示したように、NチャネルMOSFETの側
壁下部に選択的にP型領域を形成することができる。
【0012】また、本実施例に示したように、N型低濃
度領域の拡散のための熱処理を酸化性雰囲気で行えば、
リンが増速拡散するので特に効果的である。そしてNチ
ャネルMOSFETの低濃度ソース・ドレイン領域8を
このような構造とすることで、側壁下部領域でドレイン
電流が表面領域でなく基板側のN型領域を流れるので、
低濃度領域で発生したホットキャリヤが側壁部分の酸化
膜に注入される確率が大幅に低減され、通常のLDD構
造のMOSFETと比較して信頼性が大幅に向上する。
【0013】また、本実施例の方法によれば、P型低濃
度領域のイオン注入のためのレジストパターンが不用で
あるため、通常のLDD構造のCMOSFETの製造方
法と比較してレジストパターンの形成工程を減らすこと
ができる。
【0014】更にこのように低濃度N型ソース・ドレイ
ン領域を比較的深くまで拡散させると、通常のLDD構
造の場合と比べて低濃度N型領域のチャネル方向の幅が
大きくなるため寄生抵抗が若干増大する。これを防止す
るために側壁の幅を小さくすると、接合深さの大きい高
濃度ソース・ドレイン領域の間隔が小さくなるので、埋
め込みチャネル型であるPチャネルMOSFETのパン
チスルー耐性が低下するが、本実施例に示したようにN
型高濃度領域をリンと砒素の二重打ち込みとすることに
よって接合深さをやや深くすることで、低濃度N型領域
のチャネル方向の幅を実質的に小さくすることができる
ので、側壁の幅を小さくすることなく寄生抵抗の増大を
防ぐことができる。
【0015】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、少ない工程数の平易な技術で、ホット
キャリヤ劣化の発生のない信頼性の高いLDD構造のC
MOS半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例を
説明するための製造工程を示す図である。
【図2】図1に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
【図3】図2に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
【図4】図3に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
【図5】図4に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
【図6】図5に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
【図7】図6に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
【図8】従来の半導体装置の製造方法の一例を説明する
ための製造工程を示す図である。
【図9】図8に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
【図10】図9に示した製造工程に続く製造工程を示す
図である。
【図11】図10に示した製造工程に続く製造工程を示
す図である。
【図12】図11に示した製造工程に続く製造工程を示
す図である。
【図13】図12に示した製造工程に続く製造工程を示
す図である。
【符号の説明】
1  半導体基板 2  Nウェル 3  Pウェル 4  フィールド酸化膜 5  ゲート酸化膜 6  ゲート電極 7  レジストパターン 8  N型低濃度ソース・ドレイン領域9  P型低濃
度ソース・ドレイン領域10  P型低濃度領域 11  シリコン酸化膜 12  レジストパターン 13  P型高濃度ソース・ドレイン領域14  レジ
ストパターン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  P型領域とN型領域を有する半導体基
    板にゲート酸化膜を形成する工程と、該ゲート酸化膜上
    に選択的にゲート電極を形成する工程と、前記P型領域
    に選択的にN型不純物をイオン注入してN型低濃度ソー
    ス・ドレイン領域を形成する工程と、第1の熱処理を行
    いN型低濃度ソース・ドレイン領域を拡散させる工程と
    、全面にP型不純物をイオン注入し前記N型低濃度ソー
    ス・ドレイン領域にP型領域を形成する工程と、ゲート
    電極に側壁を形成する工程と、前記ゲート電極及び前記
    側壁をマスクとして前記N型領域に選択的に前記P型不
    純物よりも高濃度のP型不純物をイオン注入してP型高
    濃度ソース・ドレイン領域を形成する工程と、前記ゲー
    ト電極及び前記側壁をマスクとして前記P型領域に選択
    的に前記N型不純物よりも高濃度のN型不純物をイオン
    注入してN型高濃度ソース・ドレイン領域を形成する工
    程と、第2の熱処理を行う工程を含むことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】  前記第1の熱処理は、少なくとも一部
    が酸化性の雰囲気で行われることを特徴とする請求項1
    記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】  前記第1の熱処理は、前記第2の熱処
    理よりも高温度で行われることを特徴とする請求項1又
    は2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】  前記高濃度のN型不純物のイオン注入
    は、リンと砒素の二重打ち込みにより行われることを特
    徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装
    置の製造方法。
JP3074442A 1991-03-15 1991-03-15 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH04286358A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007088488A (ja) * 2006-10-18 2007-04-05 Renesas Technology Corp 電界効果トランジスタ及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007088488A (ja) * 2006-10-18 2007-04-05 Renesas Technology Corp 電界効果トランジスタ及びその製造方法

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Effective date: 19980514