JPH0442938A - 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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JPH0442938A
JPH0442938A JP14740090A JP14740090A JPH0442938A JP H0442938 A JPH0442938 A JP H0442938A JP 14740090 A JP14740090 A JP 14740090A JP 14740090 A JP14740090 A JP 14740090A JP H0442938 A JPH0442938 A JP H0442938A
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JP
Japan
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gate electrode
film
forming
titanium
diffusion
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JP14740090A
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English (en)
Inventor
Yoshihide Tada
吉秀 多田
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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  • 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】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体装置の製造方法、特許こト1ツインを低
不純物濃度の領域と高不純物濃度の領域とで構成したL
DD構造のMOSFETの製造方法乙こ関するものであ
る。
(従来の技術) 従来、微細構造を有するMOSFET4こおいては、ホ
ットキャリア効果を抑える等の目的から、ソーニス/ド
レイン拡散層とチャネル領域との間に低不純物濃度の拡
散層(n−層、p″層)を挟んだi、、D I’1構造
(Lightly Doped Drain )が一般
に広く採用されている。このようなLDD構造を有する
MOSFETでは、この低不純物濃度の拡散層は低濃度
故に十分な不純物拡散が行われず、したがって横方向拡
散も少ないため、ゲート電極の下側まで十分に延在して
いない。したがって、n−層とゲート電極とは十分オー
バーラツプしていない。最近に到り、短チヤネル化に伴
ってチャネル抵抗が低下する傾向に従い、寄生抵抗が無
視できなくなってきた。
ゲート電極とn−層とのオーバーラツプ量が少なすぎる
と、ホットキャリア耐性が低下するとともにトランジス
タの寄生抵抗の増加を招き、電流駆動能力が低下する欠
点が生じてきた。さらに、ゲート電極を構成するポリシ
リコンの後酸化処理によりゲート電極側壁が酸化される
ため、ゲート電極とn−層とのオーバーラツプは益々確
保しにくい状況にある。このような欠点を除去し、ホッ
トキャリア耐性を向上するとともに寄生抵抗の発生を抑
えて電流駆動能力を向上するために、ゲート電極とn−
層のような低不純物濃度の拡散層とを意図的にオーバー
ラツプさせたゲート/ n−オーバーラツプLDD構造
が提案されるようになり、例えば、1988年12月に
発行されたIEEE  TRANSACTIONSON
  ELECTRON DEVICES、 VOL、 
35. NO,12,PP、2088〜2093等に記
載されている。
(発明が解決しようとする課題) 上述したIEEE TRANSACTIONS ON 
ELECTRONDEVICESに記載されているGa
te−Drain 0verlappedDevice
 (GOLD)においては、ポリシリコン膜の上に酸化
膜を形成した後、ポリシリコン膜をアンダーエツチング
して裾の長い台形のゲート電極を形成し、次に燐をイオ
ン注入してn−層をゲート電極の裾の部分の下側まで延
在するように形成してオーバーラツプを得るようにし、
その後ゲート電極および酸化膜の側面にサイドウオール
を形成して砒素を高濃度にイオン注入してn゛層を形成
するようにしている。このような方法は工程が複雑にな
り、コストアップにつながる上、寸法、形状の制御も難
しくなるという欠点を有している。
最近では、ホットキャリア耐性の一層の向上を図るため
に低濃度層のイオン注入は益々高エネルギーで深く打ち
込む傾向にあるから、オーバーラツプの問題は益々重大
となって来ている。また、注入したイオンを拡散させる
加熱処理中に、ゲート電極を構成するポリシリコンも酸
化されるが、ポリシリコンの酸化速度は速いのでゲート
電極(導電層部分が細り、n−層とゲート電極とのオー
バーラツプ量は益々小さくなる傾向がある。
本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、LDD
構造のMOSFETにおいて、低濃度のドレイン層とゲ
ー)[極とのオーバーラツプを十分に行うことができ、
しかも工程が簡単で歩留りの高い半導体装置の製造方法
を提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段および作用)本発明による
半導体装置の製造方法は、一導電型の半導体基体の表面
に、ゲート絶縁膜を介してポリシリコンより成るゲート
電極を形成する工程と、 このゲート電極の上にタングステン、チタンなどの高融
点金属膜を形成した後、加熱処理を行ってゲート電極表
面にメタルシリサイド膜を形成する工程と、 このメタルシリサイド膜およびゲート電極をマスクとし
て反対導電型の不純物を半導体基体に注入する工程と、 この半導体基体に対して酸素雰囲気中または不活性ガス
で希釈した酸素雰囲気中で高温熱処理を施してここに注
入された不純物を酸化増速拡散によりゲート電極の下側
に、少なくとも0.05μmのオーバーラツプ量が得ら
れるように拡散させて低不純物濃度の拡散層を形成する
工程と、前記ゲート電極の側面にイオン注入に対するマ
スク作用を有するサイドウオールを形成する工程と、 前記メタルシリサイド膜、ゲート電極およびサイドウオ
ールをマスクとして反対導電型の不純物を高濃度で注入
し、拡散させてソースおよびドレインを形成する工程と
を具えることを特徴とするものである。
このような本発明の方法では、低不純物濃度の拡散層を
形成するためのイオン注入を行った後、M素雰囲気また
は不活性ガスで希釈した酸素雰囲気中で高温熱処理を行
うことによって、酸化増速拡散が行われ、不純物は通常
の拡散の場合に比べて4−・5倍も高い拡散係数を以て
拡散することとなり、ゲート電極の下側深くまで拡散す
ることになり、ゲー 1電極とのオーバーラツプ量を大
きくとることができる。また、イオン注入および酸化増
殖拡散を行・う以前r7こ、ゲート電極の表面を耐酸化
膜として作用するメタルシリザイドで覆うため、酸化増
速拡散処理中にゲート電極表面が酸化されて肥大したり
、電極部分が細ることがなく、したがってゲート電極と
低不純物濃度層とのオーバーラツプ量が減少するような
ことはない。
(実施例) 第1図は本発明による半導体装置の製造方法の一実施例
の順次の工程における半導体装置の構成を示すものであ
る。先ず、第1図Aに示すように、P型のシリコン半導
体基板1の表面にゲート絶縁膜を構成するシリコン酸化
膜2を、200人の厚さに一様に形成した後、CVD法
によりポリシリコン膜を400OAの厚さに堆積し7、
フォトエツチングによりバターニング、加工してゲート
電極3を形成する。さらに第1図Bに示すように、ゲー
ト電極の表面にタングステン、チタン等の高融点金属の
膜、本例ではチタン膜4を堆積する9次に、第1図Cに
示すように、800〜850°Cで熱処理を行ってチタ
ン膜4とゲート電極3のポリシリコンどを反応させてチ
タンシリサイド膜5を形成し、さらに残存チタン膜およ
び拡散層上のシリコン酸化膜2をエツチングにより除去
した後、酸化処理を施してシリコン基板1の表面に厚さ
100人の薄いシリコン酸化膜7を形成する。続いて第
1図りに示すように、ゲート電極3およびチタンシリサ
イド膜5をマスクとして燐イオンを70Keνのエネル
ギーでイオン注入する。このときの燐イオン濃度は2X
10′3原子/c1程度となるようにする。
次に、酸素雰囲気中または希釈酸素雰囲気中のアニール
により注入した燐イオンを酸化増速拡散させて第1図E
に示すように、n″N8および9を形成する。本例では
、このアニールは、酸素中に窒素またはアルゴンのよう
な不活性ガスを分圧比で50%含ませた希釈酸素雰囲気
中において半導体基板1を900℃の温度で1時間程度
熱処理して行う。この酸化増速拡散は、酸素雰囲気中で
行うこともでき、この場合ζこは900〜950 ”C
の温度で数″1−分程度熱処理すればよい。このような
酸化増速拡散によって燐イオンの拡散係数は通常の非酸
化雰囲気中の熱拡散の場合に比べて4〜5倍も大きくな
り、したがってゲート電極3の下側にも十分な深さまで
拡散することになる。この場合、0層8および9ば0.
05μm以上の距離に亘ってゲー[電極とオーバーラツ
プするようにすれば十分である。この際、拡散層上には
数百人のシリコン酸化膜10が形成されるが、ポリシリ
コンより成るデー1−電極3の表面にはチタンシリサイ
ド膜5が形成されているのでゲート電極は酸化されず、
したがってゲー)を極6とn−1i8および9とのオー
バーランプ量が減少するようなことはない。
次に、第1図F 1.こ示ずよ・うに、チタンシリサイ
ド膜5で覆われたゲー(−電極4の側面に、例えばシリ
コン酸化膜より成るザイドゥズール11を形成し、この
サイ1′ウオールをマスクとして砒素イオンを注入し、
通常の熱処理を施して、n−18および9と連続するn
゛層より成るソース12およびドレイン13を形成する
。その後の処理は通常のMOSFETを形成する場合と
同様であるので、詳細な説明は省略する。
上述したように、本発明においては酸化増速拡散によっ
て燐イオンをデーl−電極4の下側まで深く拡散させて
低不純物濃度拡散層を形成するものであるが、この拡散
係数は、例えばプロセスシミュ1/−夕SIJPREM
(Stanford University Proc
essEngineering Modeりにおいては
次のように−りえられる。
D= Do X(1+oed、fact) −−−(1
)ここで、D、ば酸化増速拡散のないときの拡散係数、
Oed、factは酸化増速に関係した係数である。
Oed、factは次式(2)で与えられ、酸化速度の
。。5乗に比例した値を有するため、非酸化雰囲気中で
はきわめて小さな値をとるが、酸化雰囲気中では大きな
値をとる。
Oed、fact=[PIl、OX exp(−FIl
、E/(kT))x (OED、KOXexp(−0E
D、KE/(kT))XdX、、X /dt) 0E′
l′−”TE]  −−−(2)ここ・で、シリコン基
板1として面方位(100)のものを用い、ドライ酸素
雰囲気中で熱処理を行って砒素イオンを拡散させる場合
には以下のような数値を採用することができる。
FIl、O=5.50 F I 1.  E=0. 57eV OED、KO=2.85x 10−16m1n/μmO
F、D、KE=−5,64eV d Xmax/dt=〜I X 10 0ED、RATE=0.5 k = 8. 36 X4 Q−5eV/KT=117
3に これらの数値を使って拡散係数を900°Cおよび95
0°Cのドライ酸化雰囲気中について計算した結果を次
表に示す。
この結果かられかるように、酸化増速拡散においては、
通常の拡散の場合に比べて拡散係数は4〜5倍となり、
燐イオンはゲート電極の下側まで拡散し十分大きなオー
バーラツプ量が得られることがわかる。
(発明の効果) 上述したように、本発明による半導体装置の製造方法に
よれば、LDD構造の低不純物濃度層を得るためのイオ
ン注入を、ゲート電極をマスクとして行った後、必要が
あれば最低限度の回復酸化を行い、次に酸素雰囲気中ま
たは不活性ガスで希釈した酸素雰囲気中で高温熱処理を
行い、回復酸化と同時に酸化増速拡散によりイオンをゲ
ート電極の下側深くまで拡散させて低不純物濃度層を形
成することができる。さらに、この酸化増速拡散処理に
先立ってポリシリコンのゲート電極をメタルシリサイド
で覆うため、酸化増速拡散処理中にゲート電極が細るこ
とがないので、ゲート−ドレイン間のオーバーランプが
減少してしまうこともない。このようにして、ゲート−
ドレイン間のオバーラップを0.05μm以上取ること
ができ、ホットキャリア耐性を向上することができると
ともに寄生抵抗の低減による電流駆動能力の向上を図る
ことができる。また、オーバーランプ量を大きくするた
めに特別な層を設けたりイオン注入を斜めから行うよう
なことは必要ないから、製造工程が複雑になったりする
ことがないため歩留りが向上し、信軌性も向上すること
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図A−Gは、本発明による半導体装置の製造方法の
一実施例の順次の工程を示す線図的断面図である。 1・・・シリコン半導体基板 2・・・シリコン酸化膜  3・・・ゲーIt極4・・
・チタン膜     5・・・チタンシリサイド6・・
・ゲート酸化膜 10・・・シリコン酸化膜 12・・・ソース

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一導電型の半導体基体の表面に、ゲート絶縁膜を介
    してポリシリコンより成るゲート電極を形成する工程と
    、 このゲート電極の上にタングステン、チタ ンなどの高融点金属膜を形成した後、加熱処理を行って
    ゲート電極表面にメタルシリサイド膜を形成する工程と
    、 このメタルシリサイド膜およびゲート電極 をマスクとして反対導電型の不純物を半導体基体に注入
    する工程と、 この半導体基体に対して酸素雰囲気中また は不活性ガスで希釈した酸素雰囲気中で高温熱処理を施
    してここに注入された不純物を酸化増速拡散によりゲー
    ト電極の下側に、少なくとも0.05μmのオーバーラ
    ップ量が得られるように拡散させて低不純物濃度の拡散
    層を形成する工程と、 前記ゲート電極の側面にイオン注入に対す るマスク作用を有するサイドウォールを形成する工程と
    、 前記メタルシリサイド膜、ゲート電極およ びサイドウォールをマスクとして反対導電型の不純物を
    高濃度で注入し、拡散させてソースおよびドレインを形
    成する工程とを具えることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0856892A2 (en) * 1997-01-30 1998-08-05 Oki Electric Industry Co., Ltd. MOSFET and manufacturing method thereof
US6248638B1 (en) * 1998-12-18 2001-06-19 Texas Instruments Incorporated Enhancements to polysilicon gate

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0856892A2 (en) * 1997-01-30 1998-08-05 Oki Electric Industry Co., Ltd. MOSFET and manufacturing method thereof
EP0856892A3 (en) * 1997-01-30 1999-07-14 Oki Electric Industry Co., Ltd. MOSFET and manufacturing method thereof
US6248638B1 (en) * 1998-12-18 2001-06-19 Texas Instruments Incorporated Enhancements to polysilicon gate

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