JPH0460342B2 - - Google Patents
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- JPH0460342B2 JPH0460342B2 JP14159084A JP14159084A JPH0460342B2 JP H0460342 B2 JPH0460342 B2 JP H0460342B2 JP 14159084 A JP14159084 A JP 14159084A JP 14159084 A JP14159084 A JP 14159084A JP H0460342 B2 JPH0460342 B2 JP H0460342B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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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の改良に関す
る。
る。
周知のごとく、例えばMOSトランジスタのゲ
ート長が短くなると、しきい値(Vth)が低下す
るいわゆるシヨートチヤネル効果が顕在化する。
このことは、素子の微細化につれて顕著となる。
また、ゲート長の縮小化に伴い、基板電流やゲー
ト電流が増加し、いわゆるバイポーラアクシヨン
によるドレイン耐圧の劣化や、ホツトキヤリアの
影響によるVthの不安定性等の信頼性問題も生じ
てくる。ところで、シヨートチヤネル効果を抑制
する手段としては、半導体基板と同導電型の高濃
度の不純物を、ドレイン(及びソース)領域と接
するように形成してドレイン電圧による空乏層の
伸びを押さることが考えられる。一方、基板電
流、ゲート電流を減少させる方法としては、ソー
ス、ドレイン領域の近傍に比較的濃度の低い不純
物層を選択的に形成し、ドレイン領域近傍の電界
を緩和させることが考えられる。以下、これらの
手段を用いたNチヤネルMOSトランジスタの製
造方法の場合について第2図a〜eを参照して説
明する。
ート長が短くなると、しきい値(Vth)が低下す
るいわゆるシヨートチヤネル効果が顕在化する。
このことは、素子の微細化につれて顕著となる。
また、ゲート長の縮小化に伴い、基板電流やゲー
ト電流が増加し、いわゆるバイポーラアクシヨン
によるドレイン耐圧の劣化や、ホツトキヤリアの
影響によるVthの不安定性等の信頼性問題も生じ
てくる。ところで、シヨートチヤネル効果を抑制
する手段としては、半導体基板と同導電型の高濃
度の不純物を、ドレイン(及びソース)領域と接
するように形成してドレイン電圧による空乏層の
伸びを押さることが考えられる。一方、基板電
流、ゲート電流を減少させる方法としては、ソー
ス、ドレイン領域の近傍に比較的濃度の低い不純
物層を選択的に形成し、ドレイン領域近傍の電界
を緩和させることが考えられる。以下、これらの
手段を用いたNチヤネルMOSトランジスタの製
造方法の場合について第2図a〜e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、全面に酸化膜、多結晶シリコン
層を形成し、これらを所望の寸法にパターニング
してゲート酸化膜3、ゲート電極4を形成する
(第2図a図示)。つづいて、ゲート電極3などを
マスクとしてリンを基板1にイオン注入してN-
型層5a,5bを形成した後、ボロンを前記と同
様にして基板1にイオン注入してP-型層6a,
6bを形成する。ここで、N-型層5bは後記ド
レイン領域近傍の電界を緩和して基板電流、ゲー
ト電流を減少させる働きをし、かつP-型層6b
はドレイン電圧によるドレイン領域側からの空乏
層の伸びを抑え、パンチスルー耐圧を向上させる
働きをし、ひいてはシヨートチヤネル効果を軽減
する。次いで、基板1、ゲート電極4を酸化して
酸化膜7を形成する(第2図b図示)。更に、全
面にCVDシリコン酸化膜8を堆積する。(第2図
c図示)。しかる後、この酸化膜8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の側壁にのみCVDシリコン酸化膜
9を残存させる(第2図d図示)。この後、ゲー
ト電極4、残存するCVDシリコン酸化膜9等を
マクスとして全面にヒ素をイオン注入し、N+型
の拡散層9a,9bを形成する。ここで、前記
N-型層5a,N+型層9aによりソース領域10
が、N-型層5b,N+型層9bによりドレイン領
域11が夫々形成され、Nチヤネル型MOSトラ
ンジスタが形成される(第2図e図示)。
2を形成した後、全面に酸化膜、多結晶シリコン
層を形成し、これらを所望の寸法にパターニング
してゲート酸化膜3、ゲート電極4を形成する
(第2図a図示)。つづいて、ゲート電極3などを
マスクとしてリンを基板1にイオン注入してN-
型層5a,5bを形成した後、ボロンを前記と同
様にして基板1にイオン注入してP-型層6a,
6bを形成する。ここで、N-型層5bは後記ド
レイン領域近傍の電界を緩和して基板電流、ゲー
ト電流を減少させる働きをし、かつP-型層6b
はドレイン電圧によるドレイン領域側からの空乏
層の伸びを抑え、パンチスルー耐圧を向上させる
働きをし、ひいてはシヨートチヤネル効果を軽減
する。次いで、基板1、ゲート電極4を酸化して
酸化膜7を形成する(第2図b図示)。更に、全
面にCVDシリコン酸化膜8を堆積する。(第2図
c図示)。しかる後、この酸化膜8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の側壁にのみCVDシリコン酸化膜
9を残存させる(第2図d図示)。この後、ゲー
ト電極4、残存するCVDシリコン酸化膜9等を
マクスとして全面にヒ素をイオン注入し、N+型
の拡散層9a,9bを形成する。ここで、前記
N-型層5a,N+型層9aによりソース領域10
が、N-型層5b,N+型層9bによりドレイン領
域11が夫々形成され、Nチヤネル型MOSトラ
ンジスタが形成される(第2図e図示)。
しかしながら、こうした方法によれば、P-型
層6a,6bがソース、ドレイン領域10,11
全面に形成されるため、ソース、ドレイン領域1
0,11のN+型層9a,9b及びN-型層5a,
5bと、P-型層6a,6b及び基板1間で形成
される接合容量は、デバイスの縮小化に伴うP-
型層6a,6bの濃度の増加により大きくなり、
回路の動作が遅くなる。
層6a,6bがソース、ドレイン領域10,11
全面に形成されるため、ソース、ドレイン領域1
0,11のN+型層9a,9b及びN-型層5a,
5bと、P-型層6a,6b及び基板1間で形成
される接合容量は、デバイスの縮小化に伴うP-
型層6a,6bの濃度の増加により大きくなり、
回路の動作が遅くなる。
なお、前述した接合容量の増大は、MOSLSI
におけるDynamic Random Access Memory
(以下、DRAM)においても不都合を生じる。こ
れについて第3図を参照して説明する。ここで、
図中の12は、N-型層5a,N+型層9aからな
るソース領域(拡散層)を示し、例えばビツトラ
イン13の一部として用いられる。また、14は
基板1とゲート絶縁膜15を介してメモリセルの
容量Csを形成するゲート電極であり、16は層
間絶縁膜である。即ち、第2図のDRAMにおい
て、メモリセルに記憶されている情報が“0”か
“1”かの判定は、ビツトライン13の容量Cbと
密接な関係があり、Cb/Cs値が小さい程、その
判定に対するマージン率は大きくなる。従つて、
メモリセル容量が一定とすれば、ビツトライン容
量は出来る限り小さくする必要があるが、このた
めにはP-型層6aの濃度を小さくする必要があ
り、シヨートチヤネル効果、パンチスルー耐圧の
劣化をもたらす。
におけるDynamic Random Access Memory
(以下、DRAM)においても不都合を生じる。こ
れについて第3図を参照して説明する。ここで、
図中の12は、N-型層5a,N+型層9aからな
るソース領域(拡散層)を示し、例えばビツトラ
イン13の一部として用いられる。また、14は
基板1とゲート絶縁膜15を介してメモリセルの
容量Csを形成するゲート電極であり、16は層
間絶縁膜である。即ち、第2図のDRAMにおい
て、メモリセルに記憶されている情報が“0”か
“1”かの判定は、ビツトライン13の容量Cbと
密接な関係があり、Cb/Cs値が小さい程、その
判定に対するマージン率は大きくなる。従つて、
メモリセル容量が一定とすれば、ビツトライン容
量は出来る限り小さくする必要があるが、このた
めにはP-型層6aの濃度を小さくする必要があ
り、シヨートチヤネル効果、パンチスルー耐圧の
劣化をもたらす。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
ソース領域、基板間及びドレイン領域、基板間の
接合容量を軽減して回路の動作を高速化する等
種々の効果を得ることができる半導体装置の製造
方法を提供することを目的とするものである。
ソース領域、基板間及びドレイン領域、基板間の
接合容量を軽減して回路の動作を高速化する等
種々の効果を得ることができる半導体装置の製造
方法を提供することを目的とするものである。
本発明は、ドレイン電圧による空乏層の伸びを
抑えるための第1導電型の第3の不純物層の(例
えば、P-型層)を、ゲート電極の側壁近傍の第
1導電型の半導体基板のみに部分的に形成するこ
とにより、前記P-型層のソース、ドレイン領域
との接触部分を従来よりも少なくし、もつて回路
の動作を高速化しえる等種々の効果を図つたこと
を骨子とする。
抑えるための第1導電型の第3の不純物層の(例
えば、P-型層)を、ゲート電極の側壁近傍の第
1導電型の半導体基板のみに部分的に形成するこ
とにより、前記P-型層のソース、ドレイン領域
との接触部分を従来よりも少なくし、もつて回路
の動作を高速化しえる等種々の効果を図つたこと
を骨子とする。
以下、本発明をNチヤネルMOSトランジスタ
の製造に適用した場合について第1図a〜hを参
照して説明する。
の製造に適用した場合について第1図a〜hを参
照して説明する。
(1) まず、P型のシリコン基板21表面に素子分
離領域22を形成した。つづいて、基板21全
面に酸化膜、多結晶シリコン層を形成して後、
所望の形状にパターニングしてゲート酸化膜2
3、ゲート電極24を形成した(第1図a図
示)。次いで、ゲート電極24をマスクとして
例えばリンを基板21にイオン注入し、N-型
層25a,25bを形成した後、900℃、60分
間ドライ酸化を行なつて基板21、ゲート電極
24表面に酸化膜26を形成した(第1図b図
示)。なお、前記N-型層25bは、後記ドレイ
ン領域近傍の電界を緩和し、基板電流、ゲート
電流を減少させる働きをする。しかる後、全面
にCVDシリコン酸化膜を堆積し、RIEにより
エツチング除去してCVDシリコン酸化膜27
をゲート電極の側壁に残存させた(第1図c図
示)。更に、ゲート電極24、残存するCVDシ
リコン酸化膜27をマスクとして基板21に例
えばヒ素をイオン注入し、N+型層28a,2
8bを形成した。ここで、N-型層25a,N+
型層28aによりソース領域29が形成され、
N-型層25b,N+型層28bによりドレイ
ン領域30が形成された(第1図d図示)。こ
の後、全面にCVDシリコン酸化膜27に対し
て選択エツチング性を有するフオトレジスト層
(マスク材料層)31を塗布形成した(第1図
e図示)。
離領域22を形成した。つづいて、基板21全
面に酸化膜、多結晶シリコン層を形成して後、
所望の形状にパターニングしてゲート酸化膜2
3、ゲート電極24を形成した(第1図a図
示)。次いで、ゲート電極24をマスクとして
例えばリンを基板21にイオン注入し、N-型
層25a,25bを形成した後、900℃、60分
間ドライ酸化を行なつて基板21、ゲート電極
24表面に酸化膜26を形成した(第1図b図
示)。なお、前記N-型層25bは、後記ドレイ
ン領域近傍の電界を緩和し、基板電流、ゲート
電流を減少させる働きをする。しかる後、全面
にCVDシリコン酸化膜を堆積し、RIEにより
エツチング除去してCVDシリコン酸化膜27
をゲート電極の側壁に残存させた(第1図c図
示)。更に、ゲート電極24、残存するCVDシ
リコン酸化膜27をマスクとして基板21に例
えばヒ素をイオン注入し、N+型層28a,2
8bを形成した。ここで、N-型層25a,N+
型層28aによりソース領域29が形成され、
N-型層25b,N+型層28bによりドレイ
ン領域30が形成された(第1図d図示)。こ
の後、全面にCVDシリコン酸化膜27に対し
て選択エツチング性を有するフオトレジスト層
(マスク材料層)31を塗布形成した(第1図
e図示)。
(2) 次に、酸素プラズマによりフオトレジスト層
31を全面エツチングし、ゲート電極24の上
面、このゲート電極24近傍のCVDシリコン
酸化膜27の一部が露出する残存フオトレジス
ト層32を形成した(第1図f図示)。つづい
て、残存するフオトレジスト層32をマスクと
してRIEによりCVDシリコン酸化膜27を基
板21の上面が露出するまで選択的にエツチン
グ除去し、ゲート電極24との間に間隙部33
を形成した。次いで、ゲート電極24、残存す
るフオトレジスト層32、CVDシリコン酸化
膜27をマスクとして例えばボロンを間隙部3
3から基板21にイオン注入し、P-型層34
a,34bを形成した(第1図g図示)。なお、
P-型層34bは、ドレイン電圧によるドレイ
ン領域からの空乏層の伸びを抑え、パンチスル
ー耐圧を向上させ、ひいてはシヨートチヤネル
効果を軽減する働きをする。しかる後、全面に
層間絶縁膜35を堆積し、ソース、ドレイン領
域29,30のN+型層28a,28bの夫々
の一部に対応する層間絶縁膜35を選択的に開
口してコンタクトホール36a,36bを形成
し、更にこれらコンタクトホール36a,36
bにAl配線37a,37bを形成してNチヤ
ネルMOSトランジスタを形成した(第1図h
図示)。
31を全面エツチングし、ゲート電極24の上
面、このゲート電極24近傍のCVDシリコン
酸化膜27の一部が露出する残存フオトレジス
ト層32を形成した(第1図f図示)。つづい
て、残存するフオトレジスト層32をマスクと
してRIEによりCVDシリコン酸化膜27を基
板21の上面が露出するまで選択的にエツチン
グ除去し、ゲート電極24との間に間隙部33
を形成した。次いで、ゲート電極24、残存す
るフオトレジスト層32、CVDシリコン酸化
膜27をマスクとして例えばボロンを間隙部3
3から基板21にイオン注入し、P-型層34
a,34bを形成した(第1図g図示)。なお、
P-型層34bは、ドレイン電圧によるドレイ
ン領域からの空乏層の伸びを抑え、パンチスル
ー耐圧を向上させ、ひいてはシヨートチヤネル
効果を軽減する働きをする。しかる後、全面に
層間絶縁膜35を堆積し、ソース、ドレイン領
域29,30のN+型層28a,28bの夫々
の一部に対応する層間絶縁膜35を選択的に開
口してコンタクトホール36a,36bを形成
し、更にこれらコンタクトホール36a,36
bにAl配線37a,37bを形成してNチヤ
ネルMOSトランジスタを形成した(第1図h
図示)。
しかして、本発明によれば、P-型層34a,
34bを、ゲート電極24側壁の近傍のシリコン
基板21のみに形成するため、従来と比べP-型
層34,34bがソース、ドレイン領域29,3
0の夫々と接触する領域を減少できる。従つて、
ソース領域29と基板21間、及びドレイン領域
30と基板21間の夫々の接合容量を低減し、回
路動作の高速化を図ることができる。
34bを、ゲート電極24側壁の近傍のシリコン
基板21のみに形成するため、従来と比べP-型
層34,34bがソース、ドレイン領域29,3
0の夫々と接触する領域を減少できる。従つて、
ソース領域29と基板21間、及びドレイン領域
30と基板21間の夫々の接合容量を低減し、回
路動作の高速化を図ることができる。
また、DRAMに適用した場合、従来と比べ
Cb/Cs値を小さくでき、もつてシヨートチヤネ
ル効果、パンチスルー耐圧の劣化を回避できる。
Cb/Cs値を小さくでき、もつてシヨートチヤネ
ル効果、パンチスルー耐圧の劣化を回避できる。
なお、上記実施例では、P-型層をソース、ド
レイン領域の夫々の一部と接触するように形成し
た場合について述べたが、これに限らず、例えば
間隙部を形成した後、ソース領域の一部に対応す
る間隙部をマスクし、しかる後間隙部からボロン
をイオン注入することによつて、ドレイン領域側
のみにP-型層を形成してもよい。
レイン領域の夫々の一部と接触するように形成し
た場合について述べたが、これに限らず、例えば
間隙部を形成した後、ソース領域の一部に対応す
る間隙部をマスクし、しかる後間隙部からボロン
をイオン注入することによつて、ドレイン領域側
のみにP-型層を形成してもよい。
また、上記実施例では、CVDシリコン酸化膜
(絶縁膜)に対して選択エツチング性を有するマ
スク材料層としてフオトレジスト層を用いたが、
これに限らない。例えば、ポリイミド、スチレン
などの高分子材料層でもよい。
(絶縁膜)に対して選択エツチング性を有するマ
スク材料層としてフオトレジスト層を用いたが、
これに限らない。例えば、ポリイミド、スチレン
などの高分子材料層でもよい。
また、上記実施例では、NチヤネルMOSトラ
ンジスタの製造に適用した場合について述べた
が、これに限らず、PチヤネルMOSトランジス
タの製造に適用してもよい。
ンジスタの製造に適用した場合について述べた
が、これに限らず、PチヤネルMOSトランジス
タの製造に適用してもよい。
以上詳述した如く本発明によれば、ソース、ド
レイン領域と半導体基板との接合容量を軽減して
回路動作の高速化を図り、DRAMに適用した場
合シヨートチヤネル効果、パンチスルー耐圧の劣
化を阻止し、ビツトラインの容量を低減できる信
頼性の高い半導体装置の製造方法を提供できるも
のである。
レイン領域と半導体基板との接合容量を軽減して
回路動作の高速化を図り、DRAMに適用した場
合シヨートチヤネル効果、パンチスルー耐圧の劣
化を阻止し、ビツトラインの容量を低減できる信
頼性の高い半導体装置の製造方法を提供できるも
のである。
第1図a〜hは本発明の一実施例に係るNチヤ
ネルMOS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〜eは従来のNチヤネル
MOSトランジスタの製造方法を工程順に示す断
面図、第3図は従来のDRAMの断面図である。 1……P型のシリコン基板、22……素子分離
領域、23……ゲート酸化膜、24……ゲート電
極、25a,25b……N-型層、26……酸化
膜、27……CVDシリコン酸化膜、28a,2
8b……N+型層、29……ソース領域、30…
…ドレイン領域、31,32……フオトレジスト
層(マスク材料層)、33……間隙部、34a,
34b……P-型層、35……層間絶縁膜、36
a,36b……コンタクトホール、37a,37
b……Al配線。
ネルMOS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〜eは従来のNチヤネル
MOSトランジスタの製造方法を工程順に示す断
面図、第3図は従来のDRAMの断面図である。 1……P型のシリコン基板、22……素子分離
領域、23……ゲート酸化膜、24……ゲート電
極、25a,25b……N-型層、26……酸化
膜、27……CVDシリコン酸化膜、28a,2
8b……N+型層、29……ソース領域、30…
…ドレイン領域、31,32……フオトレジスト
層(マスク材料層)、33……間隙部、34a,
34b……P-型層、35……層間絶縁膜、36
a,36b……コンタクトホール、37a,37
b……Al配線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 素子分離領域で囲まれた第1導電型の半導体
基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成
する工程と、このゲート電極をマスクとして前記
基板に不純物を導入し第2導電型の第1の不純物
層を形成する工程と、全面に絶縁膜を堆積した
後、この絶縁膜全面に反応性イオンエツチングを
施し前記ゲート電極の側面及びその近傍に前記絶
縁膜を残存させる工程と、前記基板にゲート電極
及び残存絶縁膜をマスクとして不純物を導入し第
2導電型の第2の不純物層を形成し、ソース、ド
レイン領域を形成する工程と、全面に前記絶縁膜
に対して選択エツチング性を有するマスク材料層
を形成した後、このマスク材料層をゲート電極側
面の残存絶縁膜の一部が露出するまで選択的に除
去する工程と、残存したマスク材料層を用いて前
記残存絶縁膜を選択的に除去し、ゲート電極との
間に間隙部を形成する工程と、この間隙部より前
記基板に不純物を導入し前記基板よりも不純物濃
度が高い第1導電型の第3の不純物層を形成する
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 ゲート電極との間に間隙部を形成した後、第
1導電型の第3の不純物層を形成するのに先立
ち、ソース領域に対応する間隙部をマスクするこ
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。 3 マスク材料層としてフオトレジスト層等の高
分子材料を用い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 (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14159084A JPS6120369A (ja) | 1984-07-09 | 1984-07-09 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14159084A JPS6120369A (ja) | 1984-07-09 | 1984-07-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6120369A JPS6120369A (ja) | 1986-01-29 |
JPH0460342B2 true JPH0460342B2 (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=15295545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14159084A Granted JPS6120369A (ja) | 1984-07-09 | 1984-07-09 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6120369A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5397722A (en) * | 1994-03-15 | 1995-03-14 | National Semiconductor Corporation | Process for making self-aligned source/drain polysilicon or polysilicide contacts in field effect transistors |
US5451532A (en) * | 1994-03-15 | 1995-09-19 | National Semiconductor Corp. | Process for making self-aligned polysilicon base contact in a bipolar junction transistor |
-
1984
- 1984-07-09 JP JP14159084A patent/JPS6120369A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6120369A (ja) | 1986-01-29 |
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Legal Events
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |