JPH05136163A - 電界効果トランジスタの製法 - Google Patents

電界効果トランジスタの製法

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JPH05136163A
JPH05136163A JP32254491A JP32254491A JPH05136163A JP H05136163 A JPH05136163 A JP H05136163A JP 32254491 A JP32254491 A JP 32254491A JP 32254491 A JP32254491 A JP 32254491A JP H05136163 A JPH05136163 A JP H05136163A
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JP
Japan
Prior art keywords
electrode layer
insulating film
gate electrode
forming
drain region
Prior art date
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Pending
Application number
JP32254491A
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English (en)
Inventor
Takayuki Kuronuma
孝之 黒沼
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 MOS型電界効果トランジスタの製法におい
て、ゲート電極層を薄くしてもその側壁に十分な幅のサ
イドスペーサが得られるようにする。 【構成】 半導体基板10の表面にゲート絶縁膜12を
介してゲート電極層14を形成した後、電極層14をマ
スクとするイオン注入処理で低濃度ドレイン領域16D
を形成する。そして、基板上面に高エッチ速度の第1の
絶縁膜と低エッチ速度の第2の絶縁膜とを順次に形成し
てから第2及び第1の絶縁膜をエッチバックすることに
より各々の絶縁膜の残存部分24b,22bからなるサ
イドスペーサを形成する。必要に応じてサイドスペーサ
をさらにエッチング加工した後、電極層14及びサイド
スペーサをマスクとするイオン注入処理で高濃度ドレイ
ン領域を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、LDD(Light
ly Doped Drain)構造のMOS型電界効
果トランジスタの製法に関し、特にゲート電極層を覆っ
て高エッチ速度の絶縁膜及び低エッチ速度の絶縁膜を順
次に形成した後これらの絶縁膜をエッチバックすること
により薄いゲート電極層でも十分な幅のサイドスペーサ
が得られるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】従来、LDD構造のMOS型トランジス
タの製法としては、図7〜9に示すものが知られてい
る。
【0003】図7の工程では、シリコン等からなるP型
半導体基板10の表面を熱酸化するなどしてシリコンオ
キサイドからなるゲート絶縁膜12を形成した後、この
絶縁膜の上にポリシリコンを堆積してパターニングする
などしてゲート電極層14を形成する。そして、電極層
14をマスクとする選択的イオン注入処理により低濃度
のN- 型ソース領域16S及びN- 型ドレイン領域16
Dを形成する。この後、CVD(ケミカル・ベーパー・
デポジション)法等により絶縁膜12及び電極層14を
覆ってシリコンオキサイド等の絶縁膜18を形成する。
【0004】次に、図8の工程では、ドライエッチング
処理により絶縁膜18をエッチバックして絶縁膜18の
残存部分からなるサイドスペーサ18a及び18bをゲ
ート電極層14のソース側及びドレイン側にそれぞれ形
成する。
【0005】この後、図9の工程では、電極層14及び
サイドスペーサ18a,18bをマスクとする選択的イ
オン注入処理により高濃度のN+ 型ソース領域20S及
びN+ 型ドレイン領域20Dをゲート電極層14のソー
ス側及びドレイン側でN- 型ソース領域16S及びN-
型ドレイン領域16Dとそれぞれ連続するように形成す
る。
【0006】図9に示すMOS型電界効果トランジスタ
にあっては、低濃度ドレイン領域(LDD領域)16D
を設けたことでドレイン近傍の電界集中が緩和されるた
め、ホットキャリヤに基づく特性劣化を抑制しうる利点
がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来法による
と、ゲート電極層14の厚さに応じてその側壁につくサ
イドスペーサ18a,18bの幅に限界があり、電極層
14を薄くした場合にサイドスペーサとして十分な幅の
ものを得るのが困難であった。
【0008】この発明の目的は、ゲート電極層を薄くし
ても十分な幅のサイドスペーサを得ることができる新規
な電界効果トランジスタの製法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明による電界効果
トランジスタの製法は、 (a)半導体基板の表面にゲート絶縁膜を介してゲート
電極層を形成する工程と、(b)前記ゲート電極層をマ
スクとする選択的不純物導入処理により前記ゲート電極
層の一方側で前記半導体基板の表面に低濃度ドレイン領
域を形成する工程と、(c)前記ゲート絶縁膜及び前記
ゲート電極層を覆って所定のエッチング条件下でエッチ
速度の速い第1の絶縁膜と該エッチング条件下でエッチ
速度の遅い第2の絶縁膜とを順次に形成する工程と、
(d)前記第1及び第2の絶縁膜の積層を前記エッチン
グ条件にてエッチバックすることにより該第1及び第2
の絶縁膜の残存部分からなるサイドスペーサを前記低濃
度ドレイン領域の上方で前記ゲート電極層に隣接して形
成する工程と、(e)前記ゲート電極層及び前記サイド
スペーサをマスクとする選択的不純物導入処理により前
記半導体基板の表面に前記低濃度ドレイン領域に連続し
て高濃度ドレイン領域を形成する工程とを含むものであ
る。
【0010】このような製法にあっては、サイドスペー
サを形成した後、サイドスペーサを構成する第2の絶縁
膜の残存部分をエッチングすることにより該残存部分の
一部又は全部を除去し、このようなエッチングを受けた
サイドスペーサをマスクとして高濃度ドレイン形成を行
なうようにしてもよい。
【0011】
【作用】この発明の製法によれば、エッチバックの過程
においてエッチ速度の遅い第2の絶縁膜の一部がエッチ
速度の速い第1の絶縁膜を覆う形でエッチングが進行す
るので、第1の絶縁膜は、第2の絶縁膜の一部で覆われ
た部分が確実に残存するようになり、サイドスペーサと
しては、第1及び第2の絶縁膜の残存部分からなる広い
幅のものが得られる。この場合、第1の絶縁膜の残存幅
は、主として第2の絶縁膜の残存幅に依存し、ゲート電
極層の厚さへの依存度が低い。従って、ゲート電極層を
薄くしても十分な幅のサイドスペーサを得ることができ
る。
【0012】また、上記したようにサイドスペーサを構
成する第2の絶縁膜の残存部分の一部又は全部を除去す
ると、ゲート電極層の近傍で段差が軽減され、平坦性が
向上する。
【0013】
【実施例】図1〜6は、この発明の一実施例によるLD
D構造のMOS型電界効果トランジスタの製法を示すも
ので、各々の図に対応する工程(1)〜(6)を順次に
説明する。なお、図7〜9と同様の部分には同様の符号
を付して詳細な説明を省略する。
【0014】(1)半導体基板10の表面に図7に関し
て前述したと同様にしてゲート絶縁膜12、ゲート電極
層14、N- 型のソース及びドレイン領域16S及び1
6Dを形成した後、CVD法等により絶縁膜12及び電
極層14を覆って絶縁膜22,24を順次に堆積形成す
る。ここで、絶縁膜22及び24は、後述するドライエ
ッチング処理においてそれぞれエッチ速度が速いもの及
び遅いものであり、エッチング条件及び膜22,24の
構成材料を例示すると、次の通りである。
【0015】エッチング条件:ガスCHF3 、流量50
sccm、圧力70mtorr 膜22の構成材料:SiN 膜24の構成材料:SiO2 (2)次に、上記したエッチング条件で絶縁膜22,2
4の積層をエッチバックすることによりゲート電極層1
4のソース側には絶縁膜24,22の残存部分24a,
22aからなる第1のサイドスペーサを形成し且つゲー
ト電極層14のドレイン側には絶縁膜24,22の残存
部分24b,22bからなる第2のサイドスペーサを形
成する。この場合、ゲート絶縁膜12及びゲート電極層
14の上にも絶縁膜22が薄く残存するようにする。
【0016】(3)引き続いてエッチングガスの組成を
変更するなどして残存部分24a,24bが殆どエッチ
されないようなエッチング条件を設定して選択エッチン
グ処理を行なうことにより絶縁膜12及び電極層14の
上の薄い絶縁膜22を除去する。
【0017】(4)次に、基板上面にレジスト層26を
回転塗布法等により形成する。レジスト層26は、残存
部分24a,24bの上端が覆われるように十分に厚く
形成する。
【0018】(5)次に、レジスト層26をエッチバッ
クすることにより残存部分24a,24bの上端近傍部
分を除去し、第1及び第2のサイドスペーサの上面を平
坦化する。この後、レジスト層26を除去する。
【0019】(6)次に、残存部分24a,22aから
なる第1のスペーサと、ゲート電極層14と、残存部分
24b,22bからなる第2のスペーサとをマスクとす
る選択的イオン注入処理により基板表面にN- 型ソース
及びドレイン領域16S及び16Dにそれぞれ連続して
+ 型ソース及びドレイン領域20S及び20Dを形成
する。そして、基板上面にCVD法等によりBPSG
(ボロンリンケイ酸ガラス)等の層間絶縁膜27を形成
する。
【0020】この後、ソース領域20S、ゲート電極層
14、ドレイン領域20D等にそれぞれ対応した接続孔
を絶縁膜27に形成する。そして、絶縁膜27上にAl
又はAl合金等の配線材を被着してパターニングするこ
とによりソース配線層28S、ゲート配線層28G、ド
レイン配線層28D等を形成する。これらの配線層28
S、28G及び28Dは、それぞれ接続孔を介してソー
ス領域20S、ゲート電極層14及びドレイン領域20
Dに接続される。
【0021】上記した製法によれば、図9及び図6を対
比すれば明らかなようにゲート電極層14を薄くしても
十分な幅のサイドスペーサが得られ、ゲート−ドレイン
間の距離を十分にとることができる。また、残存部分2
4a,24bの上端近傍部分を除去したので、ゲート電
極層14を薄くしたことと相俟って平坦性が向上する。
【0022】この発明は、上記実施例にのみ限定される
ものではなく、種々の改変形態で実施可能である。例え
ば、次のような変更が可能である。
【0023】(イ)図2のエッチバック処理が終った
後、図3〜5の工程を経ずに図6の工程に移るようにし
てもよい。この場合、絶縁膜12及び電極層14の上に
薄く残存した絶縁膜22はイオン注入処理の後そのまま
残しておいて層間絶縁膜27の一部として使うことがで
きる。
【0024】(ロ)図2又は図3の工程が終った後、図
4〜5の工程を経ずに図6の工程に移るようにしてもよ
い。この場合、図6の工程では、層間絶縁膜27を例え
ばCVD膜−SOG(スピンオンガラス)膜−CVD膜
等の積層構造として平坦化を図ってもよい。
【0025】(ハ)図2又は図3の工程が終った後、図
4〜5の工程の代りに、残存部分24a,24bをすべ
て除去すべく選択エッチング処理を行ない、この後図6
の工程に移るようにしてもよい。この場合、第1及び第
2のスペーサは、それぞれ残存部分22a及び22bか
ら構成されることになるが、ソース及びドレイン領域2
0S及び20Dの形成パターンは図6のものと同様であ
る。
【0026】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ゲー
ト電極層を覆う高エッチ速度及び低エッチ速度の絶縁膜
の積層をエッチバックすることにより各々の絶縁膜の残
存部分からなるサイドスペーサを形成するようにしたの
で、ゲート電極層を薄くしても十分な幅のサイドスペー
サが得られ、高信頼のLDD構造を実現可能となる効果
が得られるものである。
【0027】その上、サイドスペーサを構成する低エッ
チ速度の絶縁膜の残存部分をエッチングすると、基板上
面の平坦性が向上する効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】〜
【図6】 この発明の一実施例による電界効果トランジ
スタの製法を示す基板断面図である。
【図7】〜
【図9】 従来の電界効果トランジスタの製法を示す基
板断面図である。
【符号の説明】
10:半導体基板、12:ゲート絶縁膜、14:ゲート
電極層、16S,16D:低濃度ソース,ドレイン領
域、20S,20D:高濃度ソース,ドレイン領域、2
2:高エッチ速度の絶縁膜、24:低エッチ速度の絶縁
膜、22a,22b,24a,24b:サイドスペーサ
を構成する絶縁膜の残存部分。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)半導体基板の表面にゲート絶縁膜を
    介してゲート電極層を形成する工程と、 (b)前記ゲート電極層をマスクとする選択的不純物導
    入処理により前記ゲート電極層の一方側で前記半導体基
    板の表面に低濃度ドレイン領域を形成する工程と、 (c)前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極層を覆って
    所定のエッチング条件下でエッチ速度の速い第1の絶縁
    膜と該エッチング条件下でエッチ速度の遅い第2の絶縁
    膜とを順次に形成する工程と、 (d)前記第1及び第2の絶縁膜の積層を前記エッチン
    グ条件にてエッチバックすることにより該第1及び第2
    の絶縁膜の残存部分からなるサイドスペーサを前記低濃
    度ドレイン領域の上方で前記ゲート電極層に隣接して形
    成する工程と、 (e)前記ゲート電極層及び前記サイドスペーサをマス
    クとする選択的不純物導入処理により前記半導体基板の
    表面に前記低濃度ドレイン領域に連続して高濃度ドレイ
    ン領域を形成する工程とを含む電界効果トランジスタの
    製法。
  2. 【請求項2】(a)半導体基板の表面にゲート絶縁膜を
    介してゲート電極層を形成する工程と、 (b)前記ゲート電極層をマスクとする選択的不純物導
    入処理により前記ゲート電極層の一方側で前記半導体基
    板の表面に低濃度ドレイン領域を形成する工程と、 (c)前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極層を覆って
    所定のエッチング条件下でエッチ速度の速い第1の絶縁
    膜と該エッチング条件下でエッチ速度の遅い第2の絶縁
    膜とを順次に形成する工程と、 (d)前記第1及び第2の絶縁膜の積層を前記エッチン
    グ条件にてエッチバックすることにより該第1及び第2
    の絶縁膜の残存部分からなるサイドスペーサを前記低濃
    度ドレイン領域の上方で前記ゲート電極層に隣接して形
    成する工程と、 (e)前記サイドスペーサを構成する前記第2の絶縁膜
    の残存部分をエッチングすることにより該残存部分の一
    部又は全部を除去する工程と、 (f)前記ゲート電極層と前記エッチングを受けたサイ
    ドスペーサとをマスクとする選択的不純物導入処理によ
    り前記半導体基板の表面に前記低濃度ドレイン領域に連
    続して高濃度ドレイン領域を形成する工程とを含む電界
    効果トランジスタの製法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106024713A (zh) * 2015-04-03 2016-10-12 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件及其制备方法、电子装置
JP2018107379A (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

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