JPH05182981A - Ｍｉｓトランジスタとその形成方法 - Google Patents
Ｍｉｓトランジスタとその形成方法Info
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- JPH05182981A JPH05182981A JP35791391A JP35791391A JPH05182981A JP H05182981 A JPH05182981 A JP H05182981A JP 35791391 A JP35791391 A JP 35791391A JP 35791391 A JP35791391 A JP 35791391A JP H05182981 A JPH05182981 A JP H05182981A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＭＩＳトランジスタにおける絶縁膜側壁部に
選択エピタキシャル成長を行うに際し、絶縁膜側壁部分
に密着し、ファセットが無く、平坦なソース・ドレイン
せり上げ層を形成する。 【構成】 ゲートポリシリコンの周囲に配した絶縁膜１
２の形状を、ひさし形もしくは逆テーパー形にソース・
ドレイン側に突出させ、ソース・ドレインを選択エピタ
キシャル成長すると、絶縁膜側壁部分に密着して成長
し、平坦なソース・ドレインの成長層１４が形成され
る。 【効果】 この構造を用いると、ファセットの無い、平
坦な、絶縁膜側壁部に密着したソース・ドレイン層が得
られる。
選択エピタキシャル成長を行うに際し、絶縁膜側壁部分
に密着し、ファセットが無く、平坦なソース・ドレイン
せり上げ層を形成する。 【構成】 ゲートポリシリコンの周囲に配した絶縁膜１
２の形状を、ひさし形もしくは逆テーパー形にソース・
ドレイン側に突出させ、ソース・ドレインを選択エピタ
キシャル成長すると、絶縁膜側壁部分に密着して成長
し、平坦なソース・ドレインの成長層１４が形成され
る。 【効果】 この構造を用いると、ファセットの無い、平
坦な、絶縁膜側壁部に密着したソース・ドレイン層が得
られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＭＩＳトランジスタ、特
に、そのソース・ドレイン構造と、その形成方法に関す
る。
に、そのソース・ドレイン構造と、その形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣの高集積化に伴い、セルサイ
ズは縮小し、ゲート長が縮小し、短チャンネル効果やパ
ンチスルーの抑制が困難になっている。この問題を解決
するために、素子面積を増大させずに、チャンネル長を
稼ぐ方法として、図３（ａ）に示すように、ソース・ド
レイン層２１をシリコン基板２２上にせり上げる構造が
提案されている。図中２３はゲートポリシリコン、２４
は絶縁膜である。このような構造を作る場合、シリコン
の選択エピタキシャル成長を利用すると、工程が減り、
デバイス製作上有利である。
ズは縮小し、ゲート長が縮小し、短チャンネル効果やパ
ンチスルーの抑制が困難になっている。この問題を解決
するために、素子面積を増大させずに、チャンネル長を
稼ぐ方法として、図３（ａ）に示すように、ソース・ド
レイン層２１をシリコン基板２２上にせり上げる構造が
提案されている。図中２３はゲートポリシリコン、２４
は絶縁膜である。このような構造を作る場合、シリコン
の選択エピタキシャル成長を利用すると、工程が減り、
デバイス製作上有利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図３（ｂ）に
示すように、通常、ＳｉＣｌ2Ｈ2もしくはＳｉＣｌ2Ｈ2
とＨＣｌを用いた選択エピタキシャル成長を行うと、フ
ァセット２６が形成され、ＳｉＯ2とシリコンエピタキ
シャル層とが密着せず、リーク電流が極めて大きくなっ
てしまうという問題点があった。
示すように、通常、ＳｉＣｌ2Ｈ2もしくはＳｉＣｌ2Ｈ2
とＨＣｌを用いた選択エピタキシャル成長を行うと、フ
ァセット２６が形成され、ＳｉＯ2とシリコンエピタキ
シャル層とが密着せず、リーク電流が極めて大きくなっ
てしまうという問題点があった。
【０００４】本発明の目的は、このような従来の欠点を
除去せしめ、絶縁膜の側壁部分に密着して、ファセット
のない、平坦なソース・ドレインせり上げ層を形成する
ために必要な構造及び形成方法を提供することにある。
除去せしめ、絶縁膜の側壁部分に密着して、ファセット
のない、平坦なソース・ドレインせり上げ層を形成する
ために必要な構造及び形成方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるＭＩＳトランジスタにおいては、ゲー
ト電極側壁に絶縁膜を有し、この絶縁膜に接してソース
・ドレインせり上げ層を有するＭＩＳトランジスタであ
って、前記絶縁膜は、ひさし状にソース・ドレイン側に
突出しているものである。
め、本発明によるＭＩＳトランジスタにおいては、ゲー
ト電極側壁に絶縁膜を有し、この絶縁膜に接してソース
・ドレインせり上げ層を有するＭＩＳトランジスタであ
って、前記絶縁膜は、ひさし状にソース・ドレイン側に
突出しているものである。
【０００６】また、ゲート電極側壁に絶縁膜を有し、こ
の絶縁膜に接してソース・ドレインせり上げ層を有する
ＭＩＳトランジスタであって、前記絶縁膜は、逆テーパ
ー形にソース・ドレイン側に突出しているものである。
の絶縁膜に接してソース・ドレインせり上げ層を有する
ＭＩＳトランジスタであって、前記絶縁膜は、逆テーパ
ー形にソース・ドレイン側に突出しているものである。
【０００７】本発明によるＭＩＳトランジスタの形成方
法においては、ゲート電極側壁に形成する絶縁膜をひさ
し状にソース・ドレイン側に突出させ、シラン系ガスも
しくは、クロルシラン系ガス、又はこれにハロゲンもし
くは、ハロゲン化水素を添加したものを照射し、気相反
応が起こらないような圧力下で、ソース・ドレイン層を
選択エピタキシャル成長するものである。
法においては、ゲート電極側壁に形成する絶縁膜をひさ
し状にソース・ドレイン側に突出させ、シラン系ガスも
しくは、クロルシラン系ガス、又はこれにハロゲンもし
くは、ハロゲン化水素を添加したものを照射し、気相反
応が起こらないような圧力下で、ソース・ドレイン層を
選択エピタキシャル成長するものである。
【０００８】また、ゲート電極側壁に形成する絶縁膜を
逆テーパー形にソース・ドレイン側に突出させ、シラン
系ガスもしくは、クロルシラン系ガス、又はこれにハロ
ゲンもしくは、ハロゲン化水素を添加したものを照射
し、気相反応が起こらないような圧力下で、ソース・ド
レイン層を選択エピタキシャル成長するものである。
逆テーパー形にソース・ドレイン側に突出させ、シラン
系ガスもしくは、クロルシラン系ガス、又はこれにハロ
ゲンもしくは、ハロゲン化水素を添加したものを照射
し、気相反応が起こらないような圧力下で、ソース・ド
レイン層を選択エピタキシャル成長するものである。
【０００９】
【作用】本発明の原理について説明する。本発明者は、
側壁形状をひさし状とすると、絶縁膜側壁と、Ｓｉエピ
タキシャル層とが密着することを見出した。それは次の
理由に基づく。ジシランガスを用いたＳｉの成長は、Ｈ
の脱離によって成長速度が律速される。側壁近傍では、
原料ガスが側壁部で分解し、分解したラジカルが水素を
引抜くことによって成長を促進していると考えられる。
従って、ファセットが形成されずに、側壁にピッタリと
密着したエピタキシャル層が形成される。
側壁形状をひさし状とすると、絶縁膜側壁と、Ｓｉエピ
タキシャル層とが密着することを見出した。それは次の
理由に基づく。ジシランガスを用いたＳｉの成長は、Ｈ
の脱離によって成長速度が律速される。側壁近傍では、
原料ガスが側壁部で分解し、分解したラジカルが水素を
引抜くことによって成長を促進していると考えられる。
従って、ファセットが形成されずに、側壁にピッタリと
密着したエピタキシャル層が形成される。
【００１０】図１（ａ）に示すように、シリコン基板１
１上に絶縁膜１２でパターニングを施し、シリコンの開
口部の側壁がひさし形に形成された基板のひさし状側壁
部に反射したジシランガス１３は分解し、水素を引抜
き、図１（ｂ）に示すように側壁近傍の盛り上がったシ
リコンのエピタキシャル成長層１４が形成される。絶縁
膜近傍では、側壁に反射する分、成長が速まり、ひさし
の奥まで隙間無く埋めることができ、図１（ｃ）に示す
ようにファセットの無い、シリコンエピタキシャル層が
形成される。
１上に絶縁膜１２でパターニングを施し、シリコンの開
口部の側壁がひさし形に形成された基板のひさし状側壁
部に反射したジシランガス１３は分解し、水素を引抜
き、図１（ｂ）に示すように側壁近傍の盛り上がったシ
リコンのエピタキシャル成長層１４が形成される。絶縁
膜近傍では、側壁に反射する分、成長が速まり、ひさし
の奥まで隙間無く埋めることができ、図１（ｃ）に示す
ようにファセットの無い、シリコンエピタキシャル層が
形成される。
【００１１】この形成方法の第２の方法は、図２に示す
ような逆テーパー形の形状を持つ絶縁膜パターンを側壁
に用いる形成方法である。側壁の形状を逆テーパー形に
すると、前記同様にファセットが無く、側壁に密着した
エピタキシャル層が形成される。その原理は、先の方法
と同じで、ジシランガスが基板で分解し、分解したラジ
カルが水素を引抜くことによって成長を促進しているた
め、逆テーパー形の側壁近傍では、ラジカルが多くな
り、成長速度が速くなると考えられる。
ような逆テーパー形の形状を持つ絶縁膜パターンを側壁
に用いる形成方法である。側壁の形状を逆テーパー形に
すると、前記同様にファセットが無く、側壁に密着した
エピタキシャル層が形成される。その原理は、先の方法
と同じで、ジシランガスが基板で分解し、分解したラジ
カルが水素を引抜くことによって成長を促進しているた
め、逆テーパー形の側壁近傍では、ラジカルが多くな
り、成長速度が速くなると考えられる。
【００１２】また、本発明者は、絶縁膜部分をひさし状
の構造にして作ったＭＩＳトランジスタでは、リーク電
流が極めて少ないことを見出した。それは次の理由に基
づく。前述のように、ひさし状では、エピタキシャル層
と絶縁膜側壁とが密着するためである。もし、密着せず
に通常通りにエピタキシャル層が形成すると、ファセッ
ト等が発生してリークは大きくなってしまう。
の構造にして作ったＭＩＳトランジスタでは、リーク電
流が極めて少ないことを見出した。それは次の理由に基
づく。前述のように、ひさし状では、エピタキシャル層
と絶縁膜側壁とが密着するためである。もし、密着せず
に通常通りにエピタキシャル層が形成すると、ファセッ
ト等が発生してリークは大きくなってしまう。
【００１３】また本発明者は、絶縁膜部分を逆テーパー
形の構造に形成すると、絶縁膜部分をひさし状の構造に
した場合より、さらにリーク電流が少ないことを見出し
た。それは次のような理由に基づく。ひさし形の場合
は、絶縁膜側壁とエピタキシャル層の境目の部分が鋭
く、電界集中を起こし易いのに比べ、逆テーパー形を用
いると、絶縁膜とエピタキシャル層の境目がなめらかに
なり電界集中が起こりにくくなるためである。
形の構造に形成すると、絶縁膜部分をひさし状の構造に
した場合より、さらにリーク電流が少ないことを見出し
た。それは次のような理由に基づく。ひさし形の場合
は、絶縁膜側壁とエピタキシャル層の境目の部分が鋭
く、電界集中を起こし易いのに比べ、逆テーパー形を用
いると、絶縁膜とエピタキシャル層の境目がなめらかに
なり電界集中が起こりにくくなるためである。
【００１４】
【実施例】以下に本発明の実施例について具体的に説明
する。ここではベースプレッシャー１×１０-9Ｔｏｒｒ
で、ジシランガスを供給するためのノズルを備えた真空
装置を用いて行った。
する。ここではベースプレッシャー１×１０-9Ｔｏｒｒ
で、ジシランガスを供給するためのノズルを備えた真空
装置を用いて行った。
【００１５】試料ウエハーには、表面上に熱酸化膜２０
００オングストローム（以下、Åと記載）を形成し、こ
れをパターニングしてシリコンの開口部を形成した試料
には、６インチｎ型Ｓｉ（１００）基板を用いた。
００オングストローム（以下、Åと記載）を形成し、こ
れをパターニングしてシリコンの開口部を形成した試料
には、６インチｎ型Ｓｉ（１００）基板を用いた。
【００１６】試料ウエハーは、ＲＣＡ洗浄後、形成室内
に搬送し、８００℃，１０分間の加熱による清浄化を行
った。基板温度を５７８℃（エピタキシャル成長する温
度）に下げ、ジシランガス分圧１×１０-3Ｔｏｒｒを基
板に照射した。Ｓｉ膜厚が約２０００Åに成長した時点
の断面のＳＥＭ観察を行ったところ、図１（ａ），
（ｂ），（ｃ）及び図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示し
た概略図と同様のＳＥＭ像を得ることができ、本発明の
効果を確認した。（ａ）は約５００Å，（ｂ）は約１５
００Å，（ｃ）は約２０００Å成長した場合を示す。
に搬送し、８００℃，１０分間の加熱による清浄化を行
った。基板温度を５７８℃（エピタキシャル成長する温
度）に下げ、ジシランガス分圧１×１０-3Ｔｏｒｒを基
板に照射した。Ｓｉ膜厚が約２０００Åに成長した時点
の断面のＳＥＭ観察を行ったところ、図１（ａ），
（ｂ），（ｃ）及び図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示し
た概略図と同様のＳＥＭ像を得ることができ、本発明の
効果を確認した。（ａ）は約５００Å，（ｂ）は約１５
００Å，（ｃ）は約２０００Å成長した場合を示す。
【００１７】次に、ゲート酸化膜厚６０Å，チャネル長
０．４μｍのＭＩＳトランジスタのソース・ドレインを
上記の方法で形成した。ジシランガス照射中に不純物も
ドープした。比較のためにＳｉＣｌ2Ｈ2を用いて形成し
た従来のファセットのあるものと、基板にイオン注入し
てソース・ドレインを形成した通常のＭＩＳトランジス
タとを測定した。その時の電気特性を図４に示す。
０．４μｍのＭＩＳトランジスタのソース・ドレインを
上記の方法で形成した。ジシランガス照射中に不純物も
ドープした。比較のためにＳｉＣｌ2Ｈ2を用いて形成し
た従来のファセットのあるものと、基板にイオン注入し
てソース・ドレインを形成した通常のＭＩＳトランジス
タとを測定した。その時の電気特性を図４に示す。
【００１８】従来の方法に比べ、本方法により形成した
トランジスタ特性は、良好であり、リーク電流が少な
い、これは、側壁部分に密着して、ソース・ドレイン層
が形成されていることを示している。また、側壁形状が
ひさし形のものに比べ、逆テーパー形のものの方がリー
ク電流が少ないのは、電界集中が無いために、より良好
なトランジスタ特性を示している。
トランジスタ特性は、良好であり、リーク電流が少な
い、これは、側壁部分に密着して、ソース・ドレイン層
が形成されていることを示している。また、側壁形状が
ひさし形のものに比べ、逆テーパー形のものの方がリー
ク電流が少ないのは、電界集中が無いために、より良好
なトランジスタ特性を示している。
【００１９】なお、本実施例では、ジシラン（Ｓｉ
2Ｈ6）を用いた例を示したが、ＳｉＨ4，Ｓｉ3Ｈ8，Ｓ
ｉＨ2Ｃｌ2，ＳｉＣｌ4等でもよく、またこれにＣｌ2，
Ｆ2等のハロゲンやＨＣｌ，ＨＦ等のハロゲン化水素を
添加してもよい。
2Ｈ6）を用いた例を示したが、ＳｉＨ4，Ｓｉ3Ｈ8，Ｓ
ｉＨ2Ｃｌ2，ＳｉＣｌ4等でもよく、またこれにＣｌ2，
Ｆ2等のハロゲンやＨＣｌ，ＨＦ等のハロゲン化水素を
添加してもよい。
【００２０】なお、本実施例ではシリコンウエハーを対
象としたが、本発明の方法は表面にシリコンが存在する
ＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ）基
板や、さらに一般にＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉ
ｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等にも当然適用できる。
象としたが、本発明の方法は表面にシリコンが存在する
ＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ）基
板や、さらに一般にＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉ
ｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等にも当然適用できる。
【００２１】
【発明の効果】以上、詳細に述べた通り本発明によれ
ば、側壁部分をひさし形もしくは逆テーパー形にし、シ
ラン系ガスを原料ガスとして選択エピタキシャル成長す
ることによって、ファセットの無い、平坦な、側壁部に
密着したせり上げソース・ドレイン層を形成させること
ができる。
ば、側壁部分をひさし形もしくは逆テーパー形にし、シ
ラン系ガスを原料ガスとして選択エピタキシャル成長す
ることによって、ファセットの無い、平坦な、側壁部に
密着したせり上げソース・ドレイン層を形成させること
ができる。
【図１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の第１の実
施例のエピタキシャル成長過程を示す図である。
施例のエピタキシャル成長過程を示す図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の第２の実
施例のエピタキシャル成長過程を示す図である。
施例のエピタキシャル成長過程を示す図である。
【図３】（ａ）は、従来のソース・ドレインを有するト
ランジスタの概念図、（ｂ）はその問題点を示す図であ
る。
ランジスタの概念図、（ｂ）はその問題点を示す図であ
る。
【図４】トランジスタのリーク電流特性を示す図であ
る。
る。
１１ シリコン基板 １２ 絶縁膜 １３ 側壁に反射しているジシラン １４ 成長したシリコン層
Claims (4)
- 【請求項１】 ゲート電極側壁に絶縁膜を有し、この絶
縁膜に接してソース・ドレインせり上げ層を有するＭＩ
Ｓトランジスタであって、 前記絶縁膜は、ひさし状にソース・ドレイン側に突出し
ているものであることを特徴とするＭＩＳトランジス
タ。 - 【請求項２】 ゲート電極側壁に絶縁膜を有し、この絶
縁膜に接してソース・ドレインせり上げ層を有するＭＩ
Ｓトランジスタであって、 前記絶縁膜は、逆テーパー形にソース・ドレイン側に突
出しているものであることを特徴とするＭＩＳトランジ
スタ。 - 【請求項３】 ゲート電極側壁に形成する絶縁膜をひさ
し状にソース・ドレイン側に突出させ、シラン系ガスも
しくは、クロルシラン系ガス、又はこれにハロゲンもし
くは、ハロゲン化水素を添加したものを照射し、気相反
応が起こらないような圧力下で、ソース・ドレイン層を
選択エピタキシャル成長することを特徴とするＭＩＳト
ランジスタの形成方法。 - 【請求項４】 ゲート電極側壁に形成する絶縁膜を逆テ
ーパー形にソース・ドレイン側に突出させ、シラン系ガ
スもしくは、クロルシラン系ガス、又はこれにハロゲン
もしくは、ハロゲン化水素を添加したものを照射し、気
相反応が起こらないような圧力下で、ソース・ドレイン
層を選択エピタキシャル成長することを特徴とするＭＩ
Ｓトランジスタの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35791391A JP2720677B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ｍｉｓトランジスタとその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35791391A JP2720677B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ｍｉｓトランジスタとその形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05182981A true JPH05182981A (ja) | 1993-07-23 |
| JP2720677B2 JP2720677B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=18456587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35791391A Expired - Fee Related JP2720677B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ｍｉｓトランジスタとその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2720677B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5963822A (en) * | 1996-04-12 | 1999-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of forming selective epitaxial film |
| JP2002057331A (ja) * | 2000-08-11 | 2002-02-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2007005621A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Fujitsu Ltd | 高歪みｍｏｓトランジスタを含む半導体装置 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP35791391A patent/JP2720677B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5963822A (en) * | 1996-04-12 | 1999-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of forming selective epitaxial film |
| JP2002057331A (ja) * | 2000-08-11 | 2002-02-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2007005621A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Fujitsu Ltd | 高歪みｍｏｓトランジスタを含む半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2720677B2 (ja) | 1998-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |