JPH04340278A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04340278A JPH04340278A JP1258791A JP1258791A JPH04340278A JP H04340278 A JPH04340278 A JP H04340278A JP 1258791 A JP1258791 A JP 1258791A JP 1258791 A JP1258791 A JP 1258791A JP H04340278 A JPH04340278 A JP H04340278A
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Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はMOSFETトランジ
スタ、特にゲート・トレイン・オーバラップ型MOSF
ETトランジスタの短チャンネル化にともなうしきい値
の低下を抑制できる半導体装置の製造方法に関するもの
である。
スタ、特にゲート・トレイン・オーバラップ型MOSF
ETトランジスタの短チャンネル化にともなうしきい値
の低下を抑制できる半導体装置の製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体装置は、Take
da, etal. IEDM PP.38〜41(1
987)「The Impact of Gate−D
rain Overlapped LDD(GOLD)
for Deep Submicron VLSI’
S 」に開示されるものがある。図3はこの従来の半導
体装置の概略的構成を示す断面図であり、図3に示す半
導体装置の構造的な特徴は自己整合で形成されたP型シ
リンダ基板100中のソース・ドレインの低濃度N型拡
散層101,102がゲート電極とオーバラップしてい
る点である。
da, etal. IEDM PP.38〜41(1
987)「The Impact of Gate−D
rain Overlapped LDD(GOLD)
for Deep Submicron VLSI’
S 」に開示されるものがある。図3はこの従来の半導
体装置の概略的構成を示す断面図であり、図3に示す半
導体装置の構造的な特徴は自己整合で形成されたP型シ
リンダ基板100中のソース・ドレインの低濃度N型拡
散層101,102がゲート電極とオーバラップしてい
る点である。
【0003】このオーバラップの効果によりこの種のM
OSFETトランジスタはLDD(Lightly D
oped Drain Structure )構造に
比較し、信頼性(ホットキャリア耐圧およびドレイン耐
圧)および性能(スピード)が向上している。
OSFETトランジスタはLDD(Lightly D
oped Drain Structure )構造に
比較し、信頼性(ホットキャリア耐圧およびドレイン耐
圧)および性能(スピード)が向上している。
【0004】また、図4にこの構造の形成工程を示す。
まず、図4(a) に示すように、P型シリコン基板1
00上に150Å程度の薄いゲート酸化膜104を形成
し、しきい値制御のためにイオン注入装置により、イオ
ン種B+ ,注入量1.2E12ions/cm2 ,
打込みエネルギ30keV の条件で全面に不純物を注
入する。
00上に150Å程度の薄いゲート酸化膜104を形成
し、しきい値制御のためにイオン注入装置により、イオ
ン種B+ ,注入量1.2E12ions/cm2 ,
打込みエネルギ30keV の条件で全面に不純物を注
入する。
【0005】その後、LPCVD装置により、第1の多
結晶シリコン膜105を500Å全面に堆積する。この
試料を大気中に貯蔵することにより、この第1の多結晶
シリコン膜105に5〜10Åの自然二酸化シリコン膜
106を形成する。
結晶シリコン膜105を500Å全面に堆積する。この
試料を大気中に貯蔵することにより、この第1の多結晶
シリコン膜105に5〜10Åの自然二酸化シリコン膜
106を形成する。
【0006】次に、第2の多結晶シリコン膜107およ
び第1の酸化膜108をCVDにより全面に堆積する。 次いで、ホトリソグラフィおよび異方性エッチングによ
り、第1の酸化膜108をパターニングし、図4(a)
のごとき形状を得る。
び第1の酸化膜108をCVDにより全面に堆積する。 次いで、ホトリソグラフィおよび異方性エッチングによ
り、第1の酸化膜108をパターニングし、図4(a)
のごとき形状を得る。
【0007】次に、図4(b) に示すように、第1の
酸化膜108をマスクとして、第2の多結晶シリコン膜
107を高選択性エッチングし、自然酸化膜106を利
用し、エッチングの終点を決定する。
酸化膜108をマスクとして、第2の多結晶シリコン膜
107を高選択性エッチングし、自然酸化膜106を利
用し、エッチングの終点を決定する。
【0008】次に、イオン注入装置により、31P+
,5E12ions/cm2 180keV の条件で
リンを注入することにより、低濃度N型拡散層101,
102を形成する。
,5E12ions/cm2 180keV の条件で
リンを注入することにより、低濃度N型拡散層101,
102を形成する。
【0009】次に、図4(c) に示すように、酸化膜
のサイドウォール109を形成し、このサイドウォール
109をマスクとして、第1の多結晶シリコン膜105
を図4(d) に示すようにエッチングする。
のサイドウォール109を形成し、このサイドウォール
109をマスクとして、第1の多結晶シリコン膜105
を図4(d) に示すようにエッチングする。
【0010】最後に、この図4(d) に示すように、
+15As+ , 40keV , 4e15ion
s/cm2 の条件でヒ素をイオン注入し、N型の高濃
度拡散層101a,102aを形成する。また、オーバ
ラップ巾は第1の多結晶シリコン膜105を熱酸化する
ことにより制御する。
+15As+ , 40keV , 4e15ion
s/cm2 の条件でヒ素をイオン注入し、N型の高濃
度拡散層101a,102aを形成する。また、オーバ
ラップ巾は第1の多結晶シリコン膜105を熱酸化する
ことにより制御する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた半導体装置では、ソース・ドレインの低濃度N型拡
散層101,102を形成する手段として、図4(b)
に示すように、第1の多結晶シリコン膜105形成後
に、イオン注入技術により、不純物を打ち込んでいたた
め、イオンインプランテーションにおけるイオン打込み
深さを第1の多結晶シリコン膜105よりも深くする必
要があり、イオン加速エネルギを増加している。
べた半導体装置では、ソース・ドレインの低濃度N型拡
散層101,102を形成する手段として、図4(b)
に示すように、第1の多結晶シリコン膜105形成後
に、イオン注入技術により、不純物を打ち込んでいたた
め、イオンインプランテーションにおけるイオン打込み
深さを第1の多結晶シリコン膜105よりも深くする必
要があり、イオン加速エネルギを増加している。
【0012】このため、イオン加速エネルギ増加に伴う
イオンの投影飛程RPの分散ΔRPが増加し、この結果
、ソース・ドレインの低濃度N型拡散層101,102
の接合深さが深くなり、短チャンネル効果に弱くなると
いう問題があった。
イオンの投影飛程RPの分散ΔRPが増加し、この結果
、ソース・ドレインの低濃度N型拡散層101,102
の接合深さが深くなり、短チャンネル効果に弱くなると
いう問題があった。
【0013】この発明は前記従来技術が持っている問題
点のうち、ソース・ドレイン接合深さが深くなり、短チ
ャンネル効果が弱くなるという点について解決した半導
体装置の製造方法を提供するものである。
点のうち、ソース・ドレイン接合深さが深くなり、短チ
ャンネル効果が弱くなるという点について解決した半導
体装置の製造方法を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明は前記問題点を
解決するために、半導体装置の製造方法において、シリ
コン基板上に二酸化シリコン酸化膜を堆積させ、ホトリ
ソグラフィおよび異方性エッチングによりゲートとなる
部分の二酸化シリコン酸化膜を除去する工程と、この二
酸化シリコン膜を除去した部分にゲート酸化膜形成後、
この二酸化シリコン酸化膜をマスクとして、リン31P
+ の斜めイオンインプランテーションを行い、前記二
酸化シリコン酸化膜のシャドー効果により選択的にゲー
ト下にソース・ドレインn− 拡散層を形成する工程を
導入したものである。
解決するために、半導体装置の製造方法において、シリ
コン基板上に二酸化シリコン酸化膜を堆積させ、ホトリ
ソグラフィおよび異方性エッチングによりゲートとなる
部分の二酸化シリコン酸化膜を除去する工程と、この二
酸化シリコン膜を除去した部分にゲート酸化膜形成後、
この二酸化シリコン酸化膜をマスクとして、リン31P
+ の斜めイオンインプランテーションを行い、前記二
酸化シリコン酸化膜のシャドー効果により選択的にゲー
ト下にソース・ドレインn− 拡散層を形成する工程を
導入したものである。
【0015】
【作用】この発明によれば、半導体装置の製造方法にお
いて、以上のような工程を導入したので、二酸化シリコ
ン酸化膜を異方性エッチングにより除去して、スリット
を形成した後に、残在した二酸化シリコン酸化膜を利用
してマスクとし、斜めにイオンインプランテーションを
行うことにより、二酸化シリコン酸化膜のシャドウ効果
により、選択的にゲート下にソース・ドレインの低濃度
拡散層が形成され、このソース・ドレインの低濃度拡散
層の接合深さを浅くすることができ、したがって、前記
問題点を除去できる。
いて、以上のような工程を導入したので、二酸化シリコ
ン酸化膜を異方性エッチングにより除去して、スリット
を形成した後に、残在した二酸化シリコン酸化膜を利用
してマスクとし、斜めにイオンインプランテーションを
行うことにより、二酸化シリコン酸化膜のシャドウ効果
により、選択的にゲート下にソース・ドレインの低濃度
拡散層が形成され、このソース・ドレインの低濃度拡散
層の接合深さを浅くすることができ、したがって、前記
問題点を除去できる。
【0016】
【実施例】以下、この発明の半導体装置の製造方法の実
施例について図面に基づき説明する。図1(a) ない
し図1(g) はその一実施例を説明するための工程断
面図である。
施例について図面に基づき説明する。図1(a) ない
し図1(g) はその一実施例を説明するための工程断
面図である。
【0017】まず、図1(a) に示すように、P型シ
リコン基板1上に素子分離領域2をLOCOS法で形成
する。その後、全面に500Å程度のシリコン窒化膜3
をCVDを用い、堆積する。なお、このシリコン窒化膜
3の成長前にP型シリコン基板1に対する窒化膜の応力
を緩和するために、200Å程度の熱酸化膜5を形成し
ておく。次に、CVDを用い全面に二酸化シリコン酸化
膜4を2000Å程度成長させる。
リコン基板1上に素子分離領域2をLOCOS法で形成
する。その後、全面に500Å程度のシリコン窒化膜3
をCVDを用い、堆積する。なお、このシリコン窒化膜
3の成長前にP型シリコン基板1に対する窒化膜の応力
を緩和するために、200Å程度の熱酸化膜5を形成し
ておく。次に、CVDを用い全面に二酸化シリコン酸化
膜4を2000Å程度成長させる。
【0018】次に、図1(b) に示すように、MOS
FETトランジスタのゲート領域6の二酸化シリコン酸
化膜4、シリコン窒化膜3および熱酸化膜5をホトリソ
グラフィおよびエッチング工程を用いて、パターニング
して、スリットを形成する。
FETトランジスタのゲート領域6の二酸化シリコン酸
化膜4、シリコン窒化膜3および熱酸化膜5をホトリソ
グラフィおよびエッチング工程を用いて、パターニング
して、スリットを形成する。
【0019】次に、図1(c) に示すように、ゲート
酸化膜7の形成後、しきい値コントロール用にボロン例
えば、イオン種11B+ ,エネルギ30keV ,ド
ーズ量1.2E12ions/cm2 の条件でイオン
打ち込みし、P型打ち込み層8を形成する。
酸化膜7の形成後、しきい値コントロール用にボロン例
えば、イオン種11B+ ,エネルギ30keV ,ド
ーズ量1.2E12ions/cm2 の条件でイオン
打ち込みし、P型打ち込み層8を形成する。
【0020】次に、図1(d) に示すように、斜めイ
オンインプランテーション技術により、例えばイオン種
31P+ ,エネルギ60keV ,ドーズ量4E13
ions/cm2 注入角度60度の条件でウエハの向
きを180°回転し、2回斜めイオンインプランテーシ
ョン9,10を行うことにより低濃度n型拡散層11を
形成する。
オンインプランテーション技術により、例えばイオン種
31P+ ,エネルギ60keV ,ドーズ量4E13
ions/cm2 注入角度60度の条件でウエハの向
きを180°回転し、2回斜めイオンインプランテーシ
ョン9,10を行うことにより低濃度n型拡散層11を
形成する。
【0021】この際、注入角度θは、P型シリコン基板
1との垂線のインプランテーションのビームとで成す角
で定義する。この注入角度θは、図1(d) で示す膜
厚hとパターニング幅Lより、次式の範囲を満たす。 cos− {h/(h2+L2)1/2}>
θ> cos− {h/(h2+l−L)2/4)1/
2 }ここで、lはソース・ドレイン低濃度n型拡散層
間隔に相当する。
1との垂線のインプランテーションのビームとで成す角
で定義する。この注入角度θは、図1(d) で示す膜
厚hとパターニング幅Lより、次式の範囲を満たす。 cos− {h/(h2+L2)1/2}>
θ> cos− {h/(h2+l−L)2/4)1/
2 }ここで、lはソース・ドレイン低濃度n型拡散層
間隔に相当する。
【0022】その後、図1(e) に示すように、LP
CVDにより3500Å程度の多結晶シリコン膜12を
成長させ、図1(b) で示したゲート領域6を埋め込
む。POCl3 を拡散源として、多結晶シリコン膜1
2にリンをドーピングし、導伝性を持たせる。
CVDにより3500Å程度の多結晶シリコン膜12を
成長させ、図1(b) で示したゲート領域6を埋め込
む。POCl3 を拡散源として、多結晶シリコン膜1
2にリンをドーピングし、導伝性を持たせる。
【0023】次に、図1(f) に示すように、多結晶
シリコン膜12をエッチバックし、図1(b) のゲー
ト領域にゲート電極13を形成する。その後、弗化水素
水溶液により二酸化シリコン酸化膜4を除去する。この
時、シリコン窒化膜3はエッチングのストッパとなる。 さらに、熱燐酸水溶液により、シリコン窒化膜3を除去
する。
シリコン膜12をエッチバックし、図1(b) のゲー
ト領域にゲート電極13を形成する。その後、弗化水素
水溶液により二酸化シリコン酸化膜4を除去する。この
時、シリコン窒化膜3はエッチングのストッパとなる。 さらに、熱燐酸水溶液により、シリコン窒化膜3を除去
する。
【0024】次に、図1(g) に示すように、全面に
砒素をイオン種75As+ , エネルギ40keV
,ドーズ量4E15ions/cm2 の条件で、イオ
ン注入し、高濃度n型ソース・ドレイン拡散層14を形
成する。
砒素をイオン種75As+ , エネルギ40keV
,ドーズ量4E15ions/cm2 の条件で、イオ
ン注入し、高濃度n型ソース・ドレイン拡散層14を形
成する。
【0025】このように、ゲート電極とオーバラップす
るソース・ドレイン低濃度拡散層を斜めイオンインプラ
ンテーション技術のシャドウ効果を利用して形成したた
め、低エネルギでのイオン打ち込みが可能となる。この
結果、ソース・ドレイン低濃度拡散層の接合深さXjを
浅くすることができる。
るソース・ドレイン低濃度拡散層を斜めイオンインプラ
ンテーション技術のシャドウ効果を利用して形成したた
め、低エネルギでのイオン打ち込みが可能となる。この
結果、ソース・ドレイン低濃度拡散層の接合深さXjを
浅くすることができる。
【0026】図2はこの発明および従来のドレインオー
バラップ型FETMOSトランジスタの低濃度n型拡散
層の接合深さのシミュレイション結果を示す。図中の実
線はこの発明の場合で、一点鎖線は従来の場合であり、
図中のaはこの発明の場合のイオンインプランテーショ
ン直後のリン濃度プロファイル、bはこの発明の場合の
900℃15分N2 アニール後のキャリアプロファイ
ル、cは従来の場合のイオンインプランテーション直後
のリン濃度プロファイル、dは従来の場合の900℃1
5分N2 アニール後のキャリアプロファイルである。
バラップ型FETMOSトランジスタの低濃度n型拡散
層の接合深さのシミュレイション結果を示す。図中の実
線はこの発明の場合で、一点鎖線は従来の場合であり、
図中のaはこの発明の場合のイオンインプランテーショ
ン直後のリン濃度プロファイル、bはこの発明の場合の
900℃15分N2 アニール後のキャリアプロファイ
ル、cは従来の場合のイオンインプランテーション直後
のリン濃度プロファイル、dは従来の場合の900℃1
5分N2 アニール後のキャリアプロファイルである。
【0027】従来型は、ドレインのオーバラップ形成の
ために、薄いポリシリコン膜を通して不純物をインプラ
ンテーションしているため、打ち込みエネルギを高くす
る必要があり、その結果、打ち込まれた不純物の飛程の
分散ΔRPが大きな値となり、接合の深さXjが深くな
っている。
ために、薄いポリシリコン膜を通して不純物をインプラ
ンテーションしているため、打ち込みエネルギを高くす
る必要があり、その結果、打ち込まれた不純物の飛程の
分散ΔRPが大きな値となり、接合の深さXjが深くな
っている。
【0028】これに対し、この発明では、打ち込みエネ
ルギが低く、飛程の分散が小さい値となっているため、
接合が非常に浅くなっている。
ルギが低く、飛程の分散が小さい値となっているため、
接合が非常に浅くなっている。
【0029】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ゲー
ト電極とオーバラップするソース・ドレイン低濃度拡散
層を斜めイオンインプランテーション技術のシャドウ効
果を利用して形成するようにしたので、低エネルギでの
イオン打ち込みが可能となる。
ト電極とオーバラップするソース・ドレイン低濃度拡散
層を斜めイオンインプランテーション技術のシャドウ効
果を利用して形成するようにしたので、低エネルギでの
イオン打ち込みが可能となる。
【0030】したがって、ソース・ドレイン低濃度拡散
層の接合深さXjを浅くすることができ、短いチャンネ
ル化にともなうしきい値の低下を抑制できる。
層の接合深さXjを浅くすることができ、短いチャンネ
ル化にともなうしきい値の低下を抑制できる。
【図1】この発明の半導体装置の製造方法の工程断面図
、
、
【図2】この発明および従来のドレインオーバラップ型
FETMOSトランジスタの低濃度n型拡散層の接合深
さシミュレーション結果を示す説明図、
FETMOSトランジスタの低濃度n型拡散層の接合深
さシミュレーション結果を示す説明図、
【図3】従来の
半導体装置の断面図、
半導体装置の断面図、
【図4】図3の半導体装置の製造方法の工程断面図。
1 P型シリコン基板
2 素子分離領域
3 シリコン窒化膜
4 二酸化シリコン酸化膜
5 熱酸化膜
6 ゲート領域
7 ゲート酸化膜
8 P型打ち込み層
9,10 斜めイオンインプランテーション11
低濃度n型拡散層 12 多結晶シリコン膜 13 ゲート電極
低濃度n型拡散層 12 多結晶シリコン膜 13 ゲート電極
Claims (2)
- 【請求項1】 シリコン基板上のゲート電極となる部
分の二酸化シリコン酸化膜にホトリソグラフィと異方性
エッチングによりスリットを形成する工程と、残留する
上記二酸化シリコン酸化膜をマスクにし、しきい値コン
トロールのためのイオンインプランテーションを選択的
にチャンネル部に行う工程と、上記スリットの部分の露
出している上記シリコン基板の表面に、ゲート酸化膜を
成長させる工程と、斜めイオンインプランテーション技
術を用い、残留する上記二酸化シリコン酸化膜の膜厚を
利用したシャドウ効果により、チャンネルとなる部分の
両端に選択的にソース・ドレイン低濃度拡散層を形成す
る工程と、全面に多結晶シリコン膜を成長し、上記二酸
化シリコン酸化膜の除去された部分を埋め込む工程と、
多結晶シリコン膜を全面エッチバックし、ゲート電極と
なる部分に上記多結晶シリコン膜を残留させる工程と、
上記二酸化シリコン酸化膜を除去した後に、上記残留さ
れた多結晶シリコン膜をマスクとして高濃度n型イオン
インプランテーションを行い、高濃度のソース・ドレイ
ン拡散層を形成する工程と、よりなる半導体装置の製造
方法。 - 【請求項2】 上記斜めイオンインプランテーション
技術によるソース・ドレイン低濃度拡散層形成時のイオ
ン注入角θが、上記二酸化シリコン酸化膜のマスクのス
リット幅をL、膜厚hとソース・ドレイン低濃度打ち込
み層間隔lとした場合に、cosθ−1{h/(h2+
L2)1/2}>θ> cos−1{h/(h2+l−
L)2/4)1/2 }とな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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1258791A JPH04340278A (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1258791A JPH04340278A (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04340278A true JPH04340278A (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=11809489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1258791A Pending JPH04340278A (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04340278A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0897423A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-12 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-01-11 JP JP1258791A patent/JPH04340278A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0897423A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-12 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
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