JPH05152321A - 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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JPH05152321A
JPH05152321A JP8082792A JP8082792A JPH05152321A JP H05152321 A JPH05152321 A JP H05152321A JP 8082792 A JP8082792 A JP 8082792A JP 8082792 A JP8082792 A JP 8082792A JP H05152321 A JPH05152321 A JP H05152321A
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gate electrode
forming
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gate
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達也 大黒
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    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ジャンクション容量の低減により、動作スピ
ートが向上できると共に、ソース/ドレイン拡散層の広
がりを抑制し、ショートチャネル効果が防止できること
を目的とする。 【構成】 ゲート電極4及びCVD酸化膜15をマスク
としてゲート電極4の側面に形成したサイドウォール1
4の剥離部より不純物をイオン注入し、ソース/ドレイ
ン低濃度領域5,6の下側に高濃度注入領域7,8をセ
ルフアライン的に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り、より詳しくはLDDMOSFETの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、ポケット構造LDDMOSトラン
ジスタの製造方法は「特開平2−1938」に開示され
るものがある。以下、これについて、図37〜図40を
参照して説明する。
【0003】先ず、素子分離用フィ−ルド酸化膜122
が形成されたP型半導体基板121の能動領域上にゲ−
ト酸化膜124を介してゲート電極123を形成し、こ
のゲート電極123の両側にn型低濃度不純物注入領域
126aを形成する(図37)。
【0004】その後、全面に、P型不純物を含むCVD
膜125aを堆積する(図38)。次に、前記CVD膜
125aを異方性エッチングし、ゲート電極123の側
面にP型不純物を含むサイドウォール125を形成す
る。更に、サイドウォール125の下部に接した半導体
基板121にP型不純物を拡散し、n型低濃度不純物注
入領域126aの下側にパンチスルー効果の阻止領域と
なる高濃度のP型不純物拡散領域127を形成する(図
39)。
【0005】その後、ゲート電極123及びサイドウォ
ール125をマスクとして、n型不純物をイオン注入
し、サイドウォール125の両側にn型高濃度不純物注
入領域126bを形成し、ポケット構造LDDMOSト
ランジスタを製造していた(図40)。
【0006】また、LDDMOSトランジスタの他の製
造方法について図41〜図43を参照して述べる。
【0007】先ず、P型半導体基板121上にゲート酸
化膜124を形成した後、このゲート酸化膜124上に
ゲート電極材料を堆積させる。そして、レジストパタ−
ンをマスクとして前記ゲート電極材料をエッチングし、
ゲート電極123を形成する。次いで、ゲート電極12
3をマスクにしてn型不純物のイオン注入を行い、ゲー
ト電極123の両側にn型低濃度不純物注入領域128
を形成する。更に、全面に、SiNまたはSiO2 を堆
積し、RIE法によりゲート電極123の側面にサイド
ウォール125を形成する(図41)。
【0008】その後、ゲート電極123及びサイドウォ
ール125をマスクとして、ゲート酸化膜124をエッ
チング除去する。次に、エッチングにより露出した半導
体基板面をシートにして850℃でSiを選択的にエピ
タキシャル成長させ、エピタキシャル層129を形成す
る。その後、このエピタキシャル層129にn型不純物
をイオン注入し、950℃のRTAで活性化させる(図
42)。
【0009】しかる後、全面に、例えばTi、TiNあ
るいはNiをスパッタして、RTAでエピタキシャル層
129をシリサイド化し、シリサイド層130を形成す
る。斯くして、LDDMOSトランジスタを完成してい
た(図43)。
【0010】さらに、ソース/ドレイン領域が絶縁膜上
にあるMOSトランジスタの製造方法について図44〜
図49を参照して述べる。
【0011】先ず、Si基板141上にSiO2 膜14
2,耐酸化性のSiN膜143,レジスト144を順次
堆積した後、レジスト144をパターニングし、SiN
膜143をエッチングする(図44)。
【0012】次に、レジスト144の剥離を行った後、
熱酸化によりSiN膜143以外の部分を膨脹酸化し酸
化膜145を形成する(図45)。
【0013】その後、SiN膜143を選択的に剥離し
た後、Si基板141上の薄いSiO2 膜142を除去
し、アモルファスSi層148をSi基板141全面に
堆積する。このとき、アモルファスSi層148は低温
のアニールによりSi基板141をシードして固相成長
をはじめ、Si基板141に近い領域からSi単結晶層
147が形成される(図46)。
【0014】次に、素子間の分離を行うために酸化膜1
45上のアモルファスSi層148の部分に酸化膜15
1を形成する(図47)。
【0015】そして、チャネルとなるSi単結晶層14
7に不純物をイオン注入し、しきい値電圧を最適化した
後、Si単結晶層147及びアモルファスSi層148
上にゲート酸化膜149を形成する。その後、全面にゲ
ート電極材の堆積を行い、レジストのパターニング及び
異方性エッチングによりSi単結晶層147上にゲート
酸化膜149を介してゲート電極150を形成する(図
48)。
【0016】しかる後、ゲート電極150をマスクとし
てイオン注入を行い、ゲート電極150の両側のSi単
結晶層147及びアモルファスSi層148にソース/
ドレイン領域152を形成し、MOSトランジスタを完
成していた(図49)。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上述した従
来のMOSトランジスタの製造方法においては、MOS
FETのn型低濃度不純物注入領域126aとP型不純
物拡散領域127とを同時にサイドウォール125から
の不純物拡散によって形成するため、サイドウォール1
25中の不純物濃度及び不純物拡散係数や拡散時の温度
のばらつき、更にはサイドウォール125と半導体基板
121との界面の自然酸化膜等により拡散された不純物
濃度プロファイルがばらつき、n型低濃度不純物注入領
域126a及びP型不純物拡散領域127の不純物濃度
やプロファイルの制御性が低下する。このため、ソース
/ドレインの必要以外の部分にも高濃度のP型不純物拡
散領域127が形成されるため、ジャンクション容量が
増大し、動作スピートが低下するという問題点があっ
た。
【0018】また、n型低濃度不純物注入領域128を
形成後、850℃の選択エピタキシャル成長及び拡散層
の活性化を目的とする950℃のRTAを行うため、n
型低濃度不純物注入領域128は拡散により広がり、シ
ョートチャネル効果が生じるという問題点があった。
【0019】さらに、ゲート電極材のパターニングの
際、合わせずれが生じ、結晶性の悪いアモルファスSi
層148がチャネルとなり、動作スピートが低下する
他、最小ゲート長がリソグラフィーの限界で決定される
ため、最小ゲート長がリソグラフィー技術に左右される
という問題点があった。また、ゲート電極150は異方
性エッチングにより形成されるため、ゲート電極材とゲ
ート酸化膜149との選択比が低い場合、ゲート電極1
50の形成が困難になるという問題点があった。
【0020】本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、
ジャンクション容量の低減により、動作スピートが向上
できると共に、ソース/ドレイン拡散層の広がりを抑制
し、ショートチャネル効果が防止でき、チャネルが結晶
性の良いSi層に形成できる半導体装置の製造方法を提
供するものである。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するため、第1導電型の半導体基板上にゲ−ト絶
縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記ゲート
電極をマスクとして第2導電型の不純物をイオン注入
し、前記半導体基板の前記ゲート電極の両側に第2導電
型ソース/ドレイン低濃度領域を形成する工程と、前記
ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記サイドウォールをマスクとして
第2導電型の不純物をイオン注入し、前記半導体基板の
前記サイドウォールの両側に第2導電型高濃度ソース/
ドレイン領域を形成する工程と、全面にCVD膜を堆積
する工程と、前記CVD膜を前記サイドウォールの上面
が露出するまでエッチバックする工程と、前記サイドウ
ォールを剥離する工程と、前記ゲート電極及び前記CV
D膜をマスクとして前記サイドウォールの剥離部より第
1導電型の不純物をイオン注入し、前記第2導電型ソー
ス/ドレイン低濃度領域の下側に第1導電型の高濃度注
入領域をセルフアライン的に形成する工程とを含むもの
である。
【0022】また、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成
する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成す
る工程と、前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形
成する工程と、前記ゲート電極及び前記サイドウォール
の領域を除く前記ゲート絶縁膜をエッチング除去する工
程と、前記エッチングにより露出した前記半導体基板面
を選択的にエピタキシャル成長させ、エピタキシャル成
長層を形成する工程と、前記エピタキシャル成長層に不
純物イオンを注入し活性化する工程と、前記エピタキシ
ャル成長層をシリサイド化し、シリサイド層を形成する
工程と、前記サイドウォールを剥離する工程と、前記ゲ
ート電極をマスクにして、不純物イオン注入を行い、前
記半導体基板の前記ゲート電極と前記シリサイド層との
間に不純物拡散領域を形成する工程とを含むものであ
る。
【0023】さらに、半導体基板上に第1の絶縁膜を形
成する工程と、前記第1の絶縁膜に開口部を形成する工
程と、前記開口部を含む前記第1の絶縁膜上にアモルフ
ァスSi膜を堆積する工程と、前記開口部底部の前記ア
モルファスSi膜を固相成長させ、単結晶Si膜を形成
する工程と、前記アモルファスSi膜及び前記単結晶S
i膜上に第2の絶縁膜を堆積する工程と、前記第2の絶
縁膜を異方性エッチングし前記第2の絶縁膜を前記開口
部の前記アモルファスSi膜及び前記単結晶Si膜の側
面に残す工程と、前記開口部の前記単結晶Si膜上にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、前記開口部を含む前記ア
モルファスSi膜上にゲート電極材を堆積する工程と、
エッチバックを行い前記ゲート電極材を前記開口部に残
しゲート電極を形成する工程と、不純物を注入し前記ゲ
ート電極の両側の前記アモルファスSi膜及び前記単結
晶Si膜にソ−ス/ドレイン領域を形成する工程とを含
むものである。
【0024】
【作用】本発明においては、パンチスルー阻止領域であ
る高濃度注入領域がソース/ドレイン低濃度領域の下側
にゲート電極に対してセルフアライン的に形成されるの
で、高濃度注入領域の不純物プロファイルの制御性が向
上する。
【0025】また、エピタキシャル成長層の形成及び不
純物活性化のための熱工程を行った後、ソース/ドレイ
ンとなる不純物拡散領域を形成するので、不純物拡散領
域は前記熱工程の影響を受けない。よって、不純物拡散
領域の広がりが抑制される。さらに、ゲート電極は開口
部にセルフアラインで形成されるので、チャネルは常に
結晶性が最も良い単結晶Si膜に形成される。また、ア
モルファスSi膜を堆積させる工程及び側壁の形成によ
り開口部の幅が狭められるので、ゲート長がリソグラフ
ィー技術の限界よりも小さくなる。さらに、ゲート電極
はゲート電極材を開口部の中に埋め込むことで形成され
るので、ゲート電極はゲート電極材とゲート絶縁膜との
エッチングの選択比には全く依らずに形成される。
【0026】
【実施例】本発明の半導体装置の製造方法に係わる実施
例を図1〜図26に基づいて説明する。
【0027】最初に、第1実施例に係るMOSFETの
製造方法について図1〜図5により述べる。
【0028】先ず、素子分離酸化膜2により素子分離さ
れたP型半導体基板1の活性領域上にゲ−ト酸化膜3を
介して多結晶シリコンゲート電極4を形成し、この多結
晶シリコンゲート電極4上にCVD酸化膜12をデポす
ると共に、n型ソース/ドレイン低濃度領域5,6、ゲ
ート電極4及びCVD酸化膜12の露出面を熱酸化膜1
3で覆う(図1)。
【0029】その後、多結晶シリコンから成るサイドウ
ォール14をゲート電極4の側面に形成する。n型ソー
ス/ドレイン低濃度領域5,6と同一導電型の不純物を
基板面に垂直な方向よりイオン注入し、サイドウォール
14の両側にn型高濃度ソース/ドレイン領域10,1
1を形成する。このとき、サイドウォール14の下部の
みセルフアライン的にn型ソース/ドレイン低濃度領域
5,6が形成され、LDD構造が得られる(図2)。
【0030】次いで、全面に、CVD酸化膜15,レジ
スト16を順次デポする(図3)。続いて、全面を、多
結晶シリコンのサイドウォール14の上面が露出するま
で、異方性RIEによりエッチバックする(図4)。
【0031】その後、多結晶シリコンのサイドウォール
14を等方性のCDEで剥離する。このとき、CVD酸
化膜12は多結晶シリコンゲート電極4を保護する。そ
して、P型半導体基板1と同一導電型の不純物を基板面
に垂直な方向から等しい角度、例えば30度傾けた複数
の方向より加速エネルギ−160KeV及びド−ズ量1
×1013/cm2 でイオン注入し、セルフアライン的にn
型ソース/ドレイン低濃度領域5,6の下側にパンチス
ルー効果を阻止するP型高濃度注入領域7,8を形成す
る。このとき、イオン注入を複数の斜め方向より行うの
は、ゲート電極4の向きに関係なくP型高濃度注入領域
7,8の注入不純物濃度を等しくするためであり、でき
るだけP型高濃度注入領域7,8をn型ソース/ドレイ
ン低濃度領域5,6のチャネル側に形成するためである
(図5)。
【0032】従って、かかる第1実施例によれば、P型
高濃度注入領域7,8はn型ソース/ドレイン低濃度領
域5,6の下側にセルフアライン的に形成されるので、
P型高濃度注入領域7,8の不純物プロファイルの制御
性が向上する。よって、P型高濃度注入領域7,8は必
要な部分にのみ形成され、MOSFETの寄生容量とな
るジャンクション容量が低減する。また、n型ソース/
ドレイン低濃度領域5,6、P型高濃度注入領域7,8
及びn型高濃度ソース/ドレイン領域10,11は個別
のイオン注入により形成されるため、各領域の濃度及び
プロファイルの制御が容易となり、LDDプロファイル
の最適化が容易になる。
【0033】次に、第2実施例に係るMOSFETの製
造方法について図6及び図7により述べる。
【0034】先ず、P型半導体基板1上にLOCOS素
子分離酸化膜2を形成し、この素子分離酸化膜2で囲ま
れた領域にゲート酸化膜3を形成する。その後、前記ゲ
ート酸化膜3の所定部分上に多結晶シリコンゲート電極
4を形成する。そして、n型不純物の注入を行い、半導
体基板1のゲート電極4の両側にn型ソース/ドレイン
低濃度領域5,6をセルフアライン的に形成する。次
に、P型不純物を基板面に垂直な方向から等しい角度に
傾けた複数の方向よりイオン注入し、n型ソース/ドレ
イン低濃度領域5,6の下側にパンチスルー効果の阻止
領域としてのP型高濃度注入領域7,8を形成する(図
6)。
【0035】その後、ゲート電極4の側面にシリコン酸
化膜から成るサイドウォール9を形成する。この場合、
サイドウォール9の形成は一様な等方性酸化膜成長及び
異方性エッチバックにより行なう。そして、n型ソース
/ドレイン低濃度領域5,6と同一導電型の不純物を基
板面に垂直な方向よりイオン注入し、サイドウォール9
の両側にあってn型ソース/ドレイン低濃度領域5,6
及びP型高濃度注入領域7,8の部分を覆うようにn型
高濃度ソース/ドレイン領域10,11を形成する。こ
のとき、サイドウォール9の下部にのみセルフアライン
的にn型ソース/ドレイン低濃度領域5,6が形成さ
れ、所謂LDD構造が形成される。同時に、サイドウォ
ール9の下部を除くP型高濃度注入領域7,8はn型高
濃度ソース/ドレイン領域10,11の形成により打ち
消される。つまり、P型高濃度注入領域7,8がセルフ
アライン的に形成される(図7)。
【0036】斯くして、かかる第2実施例によれば、P
型高濃度注入領域7,8がセルフアライン的に制御性良
く必要な部分にのみ形成されるので、基板1とn型ソー
ス/ドレイン領域5,6,10,11との接するジャン
クション領域の大部分で、基板1側の不純物濃度が小さ
くなり、ジャンクション容量が低減する。
【0037】次に、第3実施例に係るMOSFETの製
造方法について図8〜図12により述べる。ここで、図
8は図1に同様であり、図9は図2に同様なので、図8
及び図9の説明を割愛し、それ以降の工程について順に
述べる。
【0038】即ち、P型半導体基板1の全面にレジスト
16をデポし、多結晶シリコンのサイドウォール14の
上面が露出するまで、全面を異方性RIEによりエッチ
バックする(図10)。
【0039】その後、多結晶シリコンのサイドウォール
14を等方性のCDEで剥離する。このとき、CVD酸
化膜12は多結晶シリコンゲート電極4を保護する。そ
して、半導体基板1と同一導電型の不純物を基板面に垂
直な方向から等しい角度、例えば30度傾けた複数の方
向より加速エネルギ−140KeV及びド−ズ量1×1
14/cm2 でイオン注入し、n型ソース/ドレイン低濃
度領域5,6の下側にP型高濃度注入領域7,8を形成
する(図11)。
【0040】最後に、レジスト16を剥離する(図1
2)。
【0041】斯くして、第3実施例によれば、ジャンク
ション容量の低減は勿論、CVD酸化膜15のデポ工程
がないので、製造工程が短縮化する。
【0042】次に、第4実施例に係るMOSFETの製
造方法について図13〜図19により述べる。
【0043】先ず、素子分離酸化膜2により素子分離さ
れたP型半導体基板1の素子形成領域にレジストブロッ
クのための熱酸化膜17を形成した後、ゲート領域にフ
ォトレジストパターン16を形成する(図13)。
【0044】その後、基板面に垂直な方向からn型不純
物のイオン注入を行い、P型半導体基板1のフォトレジ
ストパターン16の両側にn型高濃度ソース/ドレイン
領域10,11を形成する(図14)。
【0045】次に、P型半導体基板1上のレジストパタ
ーン16の存在しない領域に選択的に酸化膜18を堆積
形成する。これは、フォトレジストパターン16に対し
て反選択性を有する膜堆積プロセス、例えば液相成長法
を用いて行なう(図15)。そして、フォトレジストパ
ターン16を除去し、熱酸化膜17をエッチング除去し
た後、熱酸化によりゲート酸化膜3を形成する。その
後、全面に、減圧CVD法を用いてゲート電極材料とな
る多結晶シリコン膜19を堆積形成する(図16)。
【0046】続いて、多結晶シリコン膜19をRIE等
の異方性エッチングにより酸化膜18が露出するまで全
面エッチングし、埋め込みのゲート電極4を形成する
(図17)。
【0047】次に、NH4 Fウェットエッチングなどの
等方性エッチングにより酸化膜18を所望の膜厚だけエ
ッチングする。このとき、ゲート電極4の側面に接触し
た酸化膜18はエッチング液のまわりこみにより完全に
除去される(図18)。
【0048】しかる後、P型半導体基板1と同一導電型
の不純物を基板面に垂直な方向から等しい角度に傾けた
複数の方向よりイオン注入し、n型高濃度ソース/ドレ
イン領域10,11の下側にP型高濃度注入領域7,8
を形成する(図19)。
【0049】従って、第4実施例によれば、P型高濃度
注入領域7,8はセルフアライン的に形成されるので、
P型高濃度注入領域7,8の不純物プロファイルの制御
性が向上し、ジャンクション容量が低減する。また、埋
め込みゲートMOSFET構造を採用しているので、多
結晶シリコンゲートRIE工程が不要となり、製造工程
が容易になる。
【0050】次に、第5実施例に係るMOSFETの製
造方法について図20〜図22により述べる。
【0051】先ず、半導体基板1上にゲート酸化膜3を
形成する。そして、ゲート酸化膜3上に多結晶シリコン
膜を堆積し、この多結晶シリコン膜に不純物をドープし
た後、この上にレジストを堆積させ、これをパターニン
グする。その後、パターン化されたレジストをマスクと
して、多結晶シリコン膜をエッチングし、ゲート電極4
を形成する。次に、SiNあるいはSiO2 を全面に堆
積させ、RIEを行うことでゲート電極4の側面にゲー
ト側壁20を形成する(図20)。
【0052】その後、ゲート電極4及びゲート側壁20
の領域以外のゲート酸化膜3をエッチング除去する。そ
して、エッチングにより露出したSiをシードにして選
択的にSiを850℃でエピタキシャル成長し、エピタ
キシャル成長層21を形成する。次に、エピタキシャル
成長層21に拡散層を形成するための不純物イオンを注
入し、これを950℃のRTAで活性化させる(図2
1)。
【0053】次いで、例えば、Ti、TiNあるいはN
iを全面にスパッタし、エピタキシャル成長層21をシ
リサイド化し、シリサイド層22を形成する。その後、
シリサイド層22がNiシリサイドで、ゲート側壁20
がSiNのとき、熱リン酸のエッチング液によりゲート
側壁20を剥離し、ゲート側壁20がSiO2 のとき、
HF系のエッチング液によりゲート側壁20を剥離す
る。また、シリサイド層22がTiシリサイドで、ゲー
ト側壁20がSiNのとき、熱リン酸によりゲート側壁
20を剥離する。最後に、ゲート電極4をマスクにし
て、イオン注入を行い、半導体基板1のゲート電極4と
シリサイド層22との間に不純物拡散領域23を形成す
る(図22)。
【0054】従って、第5実施例によれば、不純物拡散
領域23形成の後に熱処理工程がないので、不純物拡散
領域23の拡散による広がりはない。よって、ショ−ト
チャネル効果が抑制される。
【0055】次に、第6実施例に係るMOSFETの製
造方法について図23〜図26により述べる。
【0056】先ず、半導体基板1上にゲート酸化膜3を
形成した後、このゲート酸化膜3上に多結晶シリコン膜
を堆積する。そして、多結晶シリコン膜に不純物をドー
プした後、多結晶シリコン膜上にレジストを堆積し、こ
れをパターニングする。続いて、パターン化されたレジ
ストをマスクにして、多結晶シリコン膜をエッチング
し、ゲート電極4を形成する。次に、全面に、SiO2
あるいはSiNを堆積し、RIEを行うことでゲート電
極4の側面にゲート側壁20を形成する(図23)。
【0057】そして、ゲート電極4及びゲート側壁20
の領域以外のゲート酸化膜3をエッチング除去し、エッ
チングすることで現れたSiをシードにして選択的にS
iを850℃でエピタキシャル成長させ、エピタキシャ
ル成長層21を形成する。次に、このエピタキシャル成
長層21に拡散層を形成するための不純物イオンを注入
し、950℃のRTAで活性化する(図24)。
【0058】その後、全面に、例えばTi、TiNある
いはNiをスパッタして、RTAで選択的にエピ成長し
たエピタキシャル成長層21をシリサイド化し、シリサ
イド層22を形成する。次に、シリサイド層22がNi
シリサイドで、ゲート側壁20がSiNのとき、熱リン
酸のエッチング液によりゲート側壁20を剥離し、ゲー
ト側壁20がSiO2 のとき、HF系のエッチング液に
よりゲート側壁20を剥離する。また、シリサイド層2
2がTiシリサイドで、ゲート側壁20がSiNのと
き、熱リン酸によりゲート側壁20を剥離する。その
後、ゲート電極4をマスクにして、半導体基板1と同一
導電型の不純物を角度をつけてイオン注入し、半導体基
板1のゲート電極4とシリサイド層22との間にパンチ
スルー効果を阻止する高濃度拡散層24を形成する(図
25)。
【0059】更に、ゲート電極4をマスクにして、半導
体基板1と逆導電型の不純物をイオン注入し、高濃度拡
散層24の上部に不純物拡散領域23を形成する(図2
6)。
【0060】斯くして、第6実施例によれば、ショ−ト
チャネル効果が抑制されることは勿論、高濃度拡散層2
4はセルフアライン的に制御性良く形成されるので、ジ
ャンクション容量が低減する。
【0061】次に、第7実施例に係るMOSFETの製
造方法を図27〜図36により述べる。
【0062】ここで、図27a、図27b、図28a、
図29、図30、図31a、図31d、図32、図34
a、図35及び図36はゲート長方向の断面図、図31
b、図31e、図33a及び図34bはゲート幅方向の
断面図、図28b、図31c、図31f及び図33bは
平面図を示す。
【0063】先ず、Si基板31上に絶縁膜、例えばS
iO2 膜32を堆積させた後、この上にレジスト34を
塗布しパターニングを行った後、SiO2 膜32をエッ
チングする(図27a)。或いは、Si基板31上にレ
ジスト34を堆積し、これをパターニングした後、液相
中でSiO2 膜44をレジスト34の存在しないSi基
板31上の領域にのみ選択的に堆積させ、レジスト34
の剥離を行う(図27b)。
【0064】このようにして、SiO2 膜32の開口部
36を形成する(図28a,図28b)。
【0065】次に、残存したSiO2 膜32をマスクに
してイオン注入を行い、Si基板31のうちSi開口部
36のみに不純物をドーピングし不純物領域43を形成
する。このとき、不純物領域43は後工程で形成するソ
ース/ドレイン領域とは逆導電型である(図29)。
【0066】次に、全面に多結晶Si膜を堆積し、Si
イオンをイオン注入することで多結晶Si膜をアモルフ
ァスSi膜38にするか、或いは、全面にアモルファス
Si膜38を堆積する。その後、600〜700℃のア
ニールにより開口部36のアモルファスSi膜38をS
i基板31をシードにして固相成長させ、単結晶Si膜
37を形成する。このとき、単結晶Si膜37の結晶性
はSi基板31に近い領域ほど良好となる。また、固相
成長の際の温度は低温であるため不純物領域43からの
不純物の拡散が抑制され、単結晶Si膜37の不純物プ
ロファイルは不純物領域43の影響を受けない。このた
め、単結晶Si膜37の不純物プロファイルが急峻に形
成される(図30)。
【0067】次に、アモルファスSi膜38上に熱酸化
膜(図示略す)を形成した後、素子となる領域にレジス
ト34をパターニングする。そして、このレジスト34
をマスクとして熱酸化膜を異方性エッチングし、素子分
離を行う(図31a,図31b,図31c)。或いは、
SiO2 膜32上のアモルファスSi膜38の部分を酸
化することで酸化膜41を形成し、素子間の分離を行っ
ても良い(図31d,図31e,図31f)。
【0068】その後、レジスト34を剥離した後、全面
に絶縁膜、例えばSiN膜45を堆積し、このSiN膜
45を異方性エッチングにより単結晶Si膜37及びア
モルファスSi膜38の側壁にのみ残す(図32)。
【0069】続いて、単結晶Si膜37及びアモルファ
スSi膜38上に熱酸化膜(図示略す)を形成した後、
チャネルとなるSi基板31上の単結晶Si膜37に不
純物をイオン注入し、しきい値電圧を最適値に合わせ
る。そして、前記熱酸化膜を除去した後、単結晶Si膜
37上にゲート酸化膜39を形成し、多結晶Si層40
を全面に堆積する。その後、後述するゲート電極のコン
タクト部となる部分にレジスト34をパターニングする
(図33a,図33b)。
【0070】次に、多結晶Si層40をエッチバック
し、多結晶Si層40を開口部36に残存させゲート電
極40aを形成すると共に、多結晶Si層40をSiO
2 膜32上のゲート電極40aのコンタクトとなる部分
に残存させる(図34a,図34b)。
【0071】しかる後、イオン注入を行い、ゲート電極
40aの両側の単結晶Si膜37及びアモルファスSi
膜38に高濃度のソース/ドレイン領域42を形成する
と共に、ゲート電極40aにも高濃度の不純物をドーピ
ングし、MOSトランジスタが完成する(図35)。
【0072】また、SiN膜45を選択的に除去した
後、イオン注入を行い、単結晶Si膜37に低濃度のソ
ース/ドレイン領域(図示略す)を形成することにより
LDD構造のMOSトランジスタが完成する(図3
6)。
【0073】従って、第7実施例によれば、ソース/ド
レイン領域42の大部分はSiO2 膜32上にあり、ゲ
ート電極40a下のSi基板31にはソース/ドレイン
領域42と逆導電型の不純物領域43が形成されている
ので、接合容量を上げずにショートチャネル効果が抑制
される。また、ゲート電極40aは開口部36の領域に
セルフアラインで形成されるので、チャネルは常に結晶
性が最も良い単結晶Si膜37に形成される。さらに、
SiO2 膜32上にアモルファスSi膜38を堆積させ
る工程及び側壁(SiN膜)45の形成により開口部3
6の幅を狭めることができ、ゲート長をリソグラフィー
技術の限界よりも小さくできる。また、ゲート電極40
aは多結晶Si層40を開口部36の中に埋め込むこと
で形成されるので、ゲート電極40aは多結晶Si層4
0とゲート酸化膜39とのエッチングの選択比には全く
依らずに形成される。
【0074】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、パ
ンチスルー阻止領域である高濃度注入領域がソース/ド
レイン低濃度領域の下側にゲート電極に対してセルフア
ライン的に形成されるので、高濃度注入領域の不純物プ
ロファイルの制御性が向上する。従って、ソース/ドレ
インの必要以外の部分に高濃度注入領域が形成されない
ので、微細MOSFETのジャンクション容量が低減で
きる。よって、微細MOSFETからなるLSIの動作
スピードが向上できる。
【0075】また、エピタキシャル成長層の形成及び不
純物活性化のための熱工程を行った後、ソース/ドレイ
ンとなる不純物拡散領域を形成するので、不純物拡散領
域は前記熱工程の影響を受けない。従って、不純物拡散
領域の広がりが抑制されるので、ショ−トチャネル効果
が防止できる。
【0076】さらに、高濃度注入領域及びソース/ドレ
イン低濃度領域の不純物プロファイルの制御性が向上す
るので、パンチスルー耐性が向上できると共に、MOS
FETの特性のばらつきが抑制できる。そして、LDD
プロファイルの最適化が可能になるので、ホットキャリ
ア信頼性が向上できる。
【0077】さらにまた、チャネルは常に結晶性が最も
良い単結晶Si膜に形成されるので、動作スピ−ドが向
上できる。また、開口部の幅が狭められるので、ゲート
長がリソグラフィー技術の限界よりも小さくできる。さ
らに、ゲート電極はゲート電極材とゲート絶縁膜とのエ
ッチングの選択比には全く依らずに形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の第1実施例に係わる製造工程図で
ある。
【図2】本発明方法の第1実施例に係わる製造工程図で
ある。
【図3】本発明方法の第1実施例に係わる製造工程図で
ある。
【図4】本発明方法の第1実施例に係わる製造工程図で
ある。
【図5】本発明方法の第1実施例に係わる製造工程図で
ある。
【図6】本発明方法の第2実施例に係わる製造工程図で
ある。
【図7】本発明方法の第2実施例に係わる製造工程図で
ある。
【図8】本発明方法の第3実施例に係わる製造工程図で
ある。
【図9】本発明方法の第3実施例に係わる製造工程図で
ある。
【図10】本発明方法の第3実施例に係わる製造工程図
である。
【図11】本発明方法の第3実施例に係わる製造工程図
である。
【図12】本発明方法の第3実施例に係わる製造工程図
である。
【図13】本発明方法の第4実施例に係わる製造工程図
である。
【図14】本発明方法の第4実施例に係わる製造工程図
である。
【図15】本発明方法の第4実施例に係わる製造工程図
である。
【図16】本発明方法の第4実施例に係わる製造工程図
である。
【図17】本発明方法の第4実施例に係わる製造工程図
である。
【図18】本発明方法の第4実施例に係わる製造工程図
である。
【図19】本発明方法の第4実施例に係わる製造工程図
である。
【図20】本発明方法の第5実施例に係わる製造工程図
である。
【図21】本発明方法の第5実施例に係わる製造工程図
である。
【図22】本発明方法の第5実施例に係わる製造工程図
である。
【図23】本発明方法の第6実施例に係わる製造工程図
である。
【図24】本発明方法の第6実施例に係わる製造工程図
である。
【図25】本発明方法の第6実施例に係わる製造工程図
である。
【図26】本発明方法の第6実施例に係わる製造工程図
である。
【図27】本発明方法の第7実施例に係わる製造工程図
である。
【図28】本発明方法の第7実施例に係わる製造工程図
である。
【図29】本発明方法の第7実施例に係わる製造工程図
である。
【図30】本発明方法の第7実施例に係わる製造工程図
である。
【図31】本発明方法の第7実施例に係わる製造工程図
である。
【図32】本発明方法の第7実施例に係わる製造工程図
である。
【図33】本発明方法の第7実施例に係わる製造工程図
である。
【図34】本発明方法の第7実施例に係わる製造工程図
である。
【図35】本発明方法の第7実施例に係わる製造工程図
である。
【図36】本発明方法の第7実施例に係わる製造工程図
である。
【図37】第1の従来方法に係る製造工程図である。
【図38】第1の従来方法に係る製造工程図である。
【図39】第1の従来方法に係る製造工程図である。
【図40】第1の従来方法に係る製造工程図である。
【図41】第2の従来方法に係る製造工程図である。
【図42】第2の従来方法に係る製造工程図である。
【図43】第2の従来方法に係る製造工程図である。
【図44】第3の従来方法に係る製造工程図である。
【図45】第3の従来方法に係る製造工程図である。
【図46】第3の従来方法に係る製造工程図である。
【図47】第3の従来方法に係る製造工程図である。
【図48】第3の従来方法に係る製造工程図である。
【図49】第3の従来方法に係る製造工程図である。
【符号の説明】
1 P型半導体基板 2 素子分離酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5,6 n型ソース/ドレイン低濃度領域 7,8 P型高濃度注入領域 10,11 n型高濃度ソース/ドレイン領域 12,15 CVD酸化膜 13 熱酸化膜 14 サイドウォール 16 レジスト 20 ゲ−ト側壁 21 エピタキシャル成長層 22 シリサイド層 23 不純物拡散領域 31 Si基板 32,44 SiO2 膜 34 レジスト 36 開口部 37 単結晶Si膜 38 アモルファスSi膜 39 ゲート酸化膜 40a ゲート電極 41 酸化膜 42 ソース/ドレイン領域 43 不純物領域 45 SiN膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板上にゲ−ト絶縁
    膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電
    極をマスクとして第2導電型の不純物をイオン注入し、
    前記半導体基板表面の前記ゲート電極の両側に第2導電
    型ソース/ドレイン低濃度領域を形成する工程と、前記
    ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程と、
    前記ゲート電極及び前記サイドウォールをマスクとして
    第2導電型の不純物をイオン注入し、前記半導体基板の
    前記サイドウォールの両側に第2導電型高濃度ソース/
    ドレイン領域を形成する工程と、全面にCVD膜を堆積
    する工程と、前記CVD膜を前記サイドウォールの上面
    が露出するまでエッチバックする工程と、前記サイドウ
    ォールを剥離する工程と、前記ゲート電極及び前記CV
    D膜をマスクとして前記サイドウォールの剥離部より第
    1導電型の不純物をイオン注入し、前記第2導電型ソー
    ス/ドレイン低濃度領域の下側に第1導電型の高濃度注
    入領域をセルフアライン的に形成する工程とを含むこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する
    工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工
    程と、前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成す
    る工程と、前記ゲート電極及び前記サイドウォールの領
    域を除く前記ゲート絶縁膜をエッチング除去する工程
    と、前記エッチングにより露出した前記半導体基板面を
    選択的にエピタキシャル成長させ、エピタキシャル成長
    層を形成する工程と、前記エピタキシャル成長層に不純
    物イオンを注入し活性化する工程と、前記エピタキシャ
    ル成長層をシリサイド化し、シリサイド層を形成する工
    程と、前記サイドウォールを剥離する工程と、前記ゲー
    ト電極をマスクにして、不純物イオン注入を行い、前記
    半導体基板の前記ゲート電極と前記シリサイド層との間
    に不純物拡散領域を形成する工程とを含むことを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する
    工程と、前記第1の絶縁膜に開口部を形成する工程と、
    前記開口部を含む前記第1の絶縁膜上にアモルファスS
    i膜を堆積する工程と、前記開口部底部の前記アモルフ
    ァスSi膜を固相成長させ、単結晶Si膜を形成する工
    程と、前記アモルファスSi膜及び前記単結晶Si膜上
    に第2の絶縁膜を堆積する工程と、前記第2の絶縁膜を
    異方性エッチングし前記第2の絶縁膜を前記開口部の前
    記アモルファスSi膜及び前記単結晶Si膜の側面に残
    す工程と、前記開口部の前記単結晶Si膜上にゲート絶
    縁膜を形成する工程と、前記開口部を含む前記アモルフ
    ァスSi膜上にゲート電極材を堆積する工程と、エッチ
    バックを行い前記ゲート電極材を前記開口部に残しゲー
    ト電極を形成する工程と、不純物を注入し前記ゲート電
    極の両側の前記アモルファスSi膜及び前記単結晶Si
    膜にソ−ス/ドレイン領域を形成する工程とを含むこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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