JPH05206265A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH05206265A
JPH05206265A JP4014516A JP1451692A JPH05206265A JP H05206265 A JPH05206265 A JP H05206265A JP 4014516 A JP4014516 A JP 4014516A JP 1451692 A JP1451692 A JP 1451692A JP H05206265 A JPH05206265 A JP H05206265A
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JP
Japan
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type semiconductor
conductivity
insulating film
semiconductor region
gate electrode
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Pending
Application number
JP4014516A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Sakai
弘之 坂井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 LOCOS法を用いずに非常に簡便な方法で
サブミクロンの微細な素子間分離を行い、素子の特性向
上を図る。 【構成】 MOSトランジスタおよび分離酸化膜4の領
域全体にパンチスルーストッパーとなる低濃度P型半導
体領域3を形成し、分離酸化膜4下部にチャネルストッ
パーとなるP型半導体領域2を形成する。さらに、LD
D構造のトランジスタのゲート電極6の側面にサイドウ
ォール膜9を形成する時に同時に分離酸化膜4の側面に
も形成する。したがって、非常に簡単な方法でサブミク
ロンの分離が実現でき、高密度,高速で素子特性の優れ
たMOS半導体装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CMOS,DRAM等
の、高密度,高速の半導体装置およびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置はますます高密度化が
進み、CMOSおよびDRAMにおいてもトランジスタ
(以下Trと略する)の大きさは年々小さくなってきて
いる。高密度化が進むに従って、Tr間の分離をどのよ
うにして小さくするかが非常に重要な問題となってきて
いる。
【0003】図3に従来のCMOS構造のTrの一例を
示す(例えば、DALE M. BROWN etal.“Trends in Advan
ced Process Technology Submicrometer CMOS Device D
esign and Process Requirements”,PROCEEDINGS OF TH
E IEEE,VOL.74,NO.12,DECEMBER 1986)。図3におい
て、51は例えばP型(100)半導体基板であり、5
2はP型半導体領域でチャネルストッパーを形成してい
る。53はLOCOS酸化により形成された分離酸化膜
である。54はゲート酸化膜、55はPoly−Si電
極である。56は低濃度のN型半導体領域でLDD(L
ightly Doped Drain)を形成してい
る。57はサイドウォールとして形成された酸化膜であ
り、58は高濃度のN型半導体領域でソース,ドレイン
を形成している。59はCVD(Chemical V
apor Deposision)法によって形成され
た酸化膜である。60はソース,ドレイン上に開口され
た開口部であり、61はA1電極配線である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図3に示すように従来
のCMOS−Trにおいては、LOCOS法によって分
離酸化膜を形成している。LOCOS法ではSi34
をマスクとして選択酸化しているので必ずバーズビーク
と呼ばれる横方向の酸化が生じる。このバーズビークは
微細化が進むに従いますます高密度化の障害となってき
ている。例えば、500nmのLOCOS酸化をする
と、バーズビークは片側で0.3μm程度生じる。特
に、4M〜64MのDRAMにおいては分離領域,セル
領域共サブミクロンの加工が必要なのでバーズビークの
発生しない分離方法が不可欠である。また、微細化した
デバイスではLOCOS酸化によるストレスが電気特性
の劣化を起こす原因にもなり、ストレスの小さい素子特
性に影響を及ぼさない分離方法が望まれる。
【0005】本発明はこのような課題を解決するもの
で、LOCOS法を用いずに非常に簡便な方法でサブミ
クロンの微細な素子間分離を行い、素子の特性向上を図
ることを可能にした半導体装置およびその製造方法を提
供することを目的をするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体は、一導電型半導体基板と、その一導
電型半導体基板の所定部に形成されたパンチスルースト
ッパーとなる低濃度の一導電型半導体領域と、その低濃
度の一導電型半導体領域上の所定部に形成されたチャネ
ルストッパーとなる一導電型半導体領域と、そのチャネ
ルストッパーとなる一導電型半導体領域上の所定部に形
成された分離絶縁膜と、上記低濃度の一導電型半導体領
域上の所定部に形成された上記分離絶縁膜で分離された
島領域とを有する構成によるものと、上記島領域の、上
記一導電型半導体基板上の所定部に順次積層形成された
ゲート絶縁膜およびゲート電極からなるゲート電極部
と、そのゲート電極部をはさんで対向して上記一導電型
半導体基板上の所定部に形成された低濃度の逆導電型半
導体領域と、上記分離絶縁膜およびゲート電極部の側壁
に形成された絶縁膜からなるサイドウォール膜と、上記
ゲート電極部をはさんで対向しその対向先端部が上記低
濃度の逆導電型半導体領域の対向先端部よりその対向間
隔が広くなるようにそれぞれ後退して上記一導電型半導
体基板上の所定部に形成されたソース,ドレイン領域と
なる高濃度の逆導電型半導体領域とを有する構成よりな
る。
【0007】
【作用】本発明は上記した構成により、CMOSおよび
DRAMの分離をLOCOS法を用いることなく、非常
に簡単な方法でサブミクロンの分離をすることを可能と
したものである。LDD構造のTrとしてゲート電極の
側面にサイドウォール膜を形成すると同時に、分離酸化
膜の側面にもサイドウォール膜を形成する。すなわち、
LDD構造のTr形成と同一工程で自己整合的にサブミ
クロンの素子間分離も形成するものである。したがっ
て、非常に簡単な方法でTrの微細化を図ることが可能
となり、素子の特性を向上することができる。
【0008】
【実施例】本発明をCMOSnチャネルTrに適用した
半導体装置の要部断面構造を図1に示す。図1におい
て、1は例えばP型(100)半導体基板であり、2は
P型半導体領域で分離酸化膜下部にのみ形成されたチャ
ネルストッパー領域となる。3は本発明の特徴である低
濃度のP型半導体領域で、Tr領域および分離酸化膜領
域全体に形成されたパンチスルーストッパー領域とな
る。4はCVD法により形成された分離酸化膜である。
この分離酸化膜4の下部には表面準位をよくするため薄
く熱酸化膜を形成している。(図では特に示していな
い)。5はゲート酸化膜、6はPoly−Si電極であ
る。7はPoly−Si電極6の上に形成されたCVD
酸化膜である。ここでは、Poly−Si電極6上にC
VD酸化膜7を形成した場合について示しているが、こ
のCVD酸化膜7は特に形成しなくてもよい。8は低濃
度のN型半導体領域でLDD(Lightly Dop
edDrain)を形成している。9はサイドウォール
膜で、CVD酸化膜で形成されており、Poly−Si
電極6および分離酸化膜4の側面に同一工程で形成され
ている。分離酸化膜4の側面にもこのサイドウォール膜
9を形成していることが本発明の特徴になる。10は高
濃度のN型半導体領域でソース,ドレインを形成してい
る。本発明はTrをLDD構造にするだけでなく、分離
酸化膜4にも同一工程でサイドウォール膜9を形成する
ことにより、分離領域もLDDと同じ構造にして非常に
簡単にサブミクロンの分離をすることを可能としたもの
である。11はCVD酸化膜であり、12はA1電極配
線である。
【0009】このように、本発明はプロセス的にはLO
COS分離をすることなく、TrのLDD形成と同一工
程で分離も形成することができ、非常に簡便な方法でプ
ロセスの短縮化を図ることができる。Trとしてサブミ
クロンの微細な分離を実現でき、素子の大きさも小さく
することができる。また、LOCOS酸化におけるスト
レスの発生を抑制することができる。したがって、非常
に高密度,高速で素子の特性向上を図った半導体装置の
実現を可能にする。
【0010】以下、本発明の一実施例を図2(a)〜図
2(f)においてCMOSnチャネルTrに適用した場
合について述べる。
【0011】図2(a)において、21は例えばP型
(100)半導体基板であり、22は熱酸化膜で50n
m形成している。23はフォトレジスト膜で分離酸化膜
形成領域を開口している。このフォトレジスト膜23を
マスクとしてイオン注入法でB +(ボロン)を例えば、
60keV,1×1013/cm2の条件でイオン注入する
ことによりチャネルストッパー領域となるP型半導体領
域24を形成している。その後図2(b)に示すように
フォトレジスト膜23を除去してから全面にB+(ボロ
ン)を80〜200keVの条件でイオン注入すること
によりパンチスルーストッパー領域となる低濃度のP型
半導体領域25を形成している。この低濃度のP型半導
体領域25はTrのソース,ドレインの濃度,接合深さ
に応じて最適な注入条件を選ぶことが重要である。そし
て、熱酸化膜22を除去する。その後全面を50nmと
薄く熱酸化してからCVD法による分離酸化膜26を3
00nm形成している。ここでは、熱酸化膜22を除去
してから再度熱酸化をしているが、熱酸化膜22を除去
せず直接CVD法による分離酸化膜26を形成しても特
に構わない。そして、図2(c)に示すようにドライエ
ッチングにより分離領域となる部分にのみ酸化膜26を
垂直にパターニングしている。この分離酸化膜26は
0.5〜1.0μmの幅で形成している。その後図2
(d)に示すように通常のCMOSプロセスでゲート酸
化膜27を25nm、Poly−Si電極28を200
nm、CVD酸化膜29を150nm形成している。C
VD酸化膜29は特に形成しなくてもよい。但し、ゲー
ト電極部と分離酸化膜26の高さは同程度にしておくこ
とが望ましい。そして、イオン注入法によりP+(リ
ン)を注入して低濃度のN型半導体領域30を形成して
いる。
【0012】つぎに図2(e)に示すようにゲート電極
部の側面にLDD構造となるサイドウォール膜31aを
100〜300nm形成している。この時、本発明の特
徴となる分離用の酸化膜26の側面にも同時にサイドウ
ォール膜31bが形成される。ゲート電極部の側面にサ
イドウォール膜31aを形成する工程で同時に分離酸化
膜26の側面にもサイドウォール膜31bを形成し、T
r,分離領域ともにLDD構造にすることにより非常に
簡便な方法でサブミクロンの微細な分離を形成すること
が可能となる。そして、イオン注入法によりAs(砒
素)を60keV,5×1015/cm2の条件で注入し
て、ソース,ドレインとなる高濃度のN型半導体領域3
2を形成している。その後図2(f)に示すようにCV
D法による酸化膜33を形成してコンタクトを開口し、
A1電極配線34を形成してTrが完成する。
【0013】以上の実施例では、分離酸化膜26に分離
された島領域にCMOSnチャネルTrを形成した場合
について記述したが、島領域には他の半導体素子を形成
することができることは当然である。
【0014】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
は、一導電型半導体基板と、その一導電型半導体基板の
所定部に形成されたパンチスルーストッパーとなる低濃
度の一導電型半導体領域と、その低濃度の一導電型半導
体領域上の所定部に形成されたチャネルストッパーとな
る一導電型半導体領域と、そのチャネルストッパーとな
る一導電型半導体領域上の所定部に形成された分離絶縁
膜と、上記低濃度の一導電型半導体領域上の所定部に形
成された上記分離絶縁膜で分離された島領域とを有する
構成によるものと、上記島領域の、上記一導電型半導体
基板上の所定部に順次積層形成されたゲート絶縁膜およ
びゲート電極からなるゲート電極部と、そのゲート電極
部をはさんで対向して上記一導電型半導体基板上の所定
部に形成された低濃度の逆導電型半導体領域と上記分離
絶縁膜およびゲート電極部の側壁に形成された絶縁膜か
らなるサイドウォール膜と、上記ゲート電極部をはさん
で対向しその対向先端部よりその対向間隔が広くなるよ
うにそれぞれ後退して上記一導電型半導体基板上の所定
部に形成されたソース,ドレイン領域となる高濃度の逆
導電型半導体領域とを有する構成よりなるので、バース
ビークの発生等が起こらない分離絶縁膜で分離された島
領域が提供でき、サブミクロンの微細素子間分離でも島
領域に形成された素子間耐圧を維持することができ、高
密度,高速のCMOS,DRAM等の半導体装置および
その製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における半導体装置の要部断
面図
【図2】図1の半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図3】従来の半導体装置の要部断面図
【符号の説明】
1 P型(100)半導体基板(一導電型半導体基
板) 2 P型半導体領域(チャネルストッパーとなる一導
電型半導体領域) 3 低濃度P型半導体領域(パンチスルーストッパー
となる低濃度の一導電型半導体領域) 4 分離酸化膜(分離絶縁膜) 5 ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜) 6 Poly−Si電極(ゲート電極) 7 CVD酸化膜(絶縁膜) 8 低濃度N型半導体領域(低濃度の逆導電型半導体
領域) 9 CVD酸化膜(サイドウォール膜) 10 高濃度N型半導体領域(高濃度の逆導電型半導体
領域)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型半導体基板と、その一導電型半
    導体基板の所定部に形成されたパンチスルーストッパー
    となる低濃度の一導電型半導体領域と、その低濃度の一
    導電型半導体領域上の所定部に形成されたチャネルスト
    ッパーとなる一導電型半導体領域と、そのチャネルスト
    ッパーとなる一導電型半導体領域上の所定部に形成され
    た分離絶縁膜と、前記低濃度の一導電型半導体領域上の
    所定部に形成された前記分離絶縁膜で分離された島領域
    とを有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 一導電型半導体基板と、その一導電型半
    導体基板の所定部に形成されたパンチスルーストッパー
    となる低濃度の一導電型半導体領域と、その低濃度の一
    導電型半導体領域上の所定部に形成されたチャネルスト
    ッパーとなる一導電型半導体領域と、そのチャネルスト
    ッパーとなる一導電型半導体領域上の所定部に形成され
    た分離絶縁膜と、その分離絶縁膜で分離された島領域の
    前記一導電型半導体基板上の所定部に順次積層形成され
    たゲート絶縁膜およびゲート電極からなるゲート電極部
    と、そのゲート電極部をはさんで対向して前記一導電型
    半導体基板上の所定部に形成された低濃度の逆導電型半
    導体領域と、前記分離絶縁膜および前記ゲート電極部の
    側壁に形成された絶縁膜からなるサイドウォール膜と、
    前記ゲート電極部をはさんで対向しその対向先端部が前
    記低濃度の逆導電型半導体領域の対向先端部よりその対
    向間隔が広くなるようにそれぞれ後退して、前記一導電
    型半導体基板上の所定部に形成されたソース,ドレイン
    領域となる高濃度の逆導電型半導体領域とを有すること
    を特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 ゲート電極部が順次積層形成されたゲー
    ト絶縁膜およびゲート電極の上にさらに絶縁膜を積層し
    たものである請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 一導電型半導体基板上にフォトレジスト
    膜をパターン形成する工程と、前記フォトレジスト膜が
    形成されて前記一導電型半導体基板上にチャネルストッ
    パーとなる一導電型半導体領域を形成する工程と、前記
    フォトレジスト膜を除去し前記一導電型半導体基板表面
    から前記チャネルストッパーとなる一導電型半導体領域
    より深い位置にパンチスルーストッパーとなる低濃度の
    一導電型半導体領域を形成する工程と、前記一導電型半
    導体基板全面に絶縁膜を形成する工程と、その絶縁膜の
    前記チャネルストッパーとなる一導電型半導体領域の上
    部領域を除いてドライエッチングし内部に分離された島
    領域を形成するための分離絶縁膜を形成する工程とを少
    なくとも有することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 一導電型半導体基板上にフォトレジスト
    膜をパターン形成する工程と、前記フォトレジスト膜が
    形成されて前記一導電型半導体基板上にチャネルストッ
    パーとなる一導電型半導体領域を形成する工程と、前記
    フォトレジスト膜を除去し前記一導電型半導体基板表面
    から前記チャネルストッパーとなる一導電型半導体領域
    より深い位置にパンチスルーストッパーとなる低濃度の
    一導電型半導体領域を形成する工程と、前記一導電型半
    導体基板全面に絶縁膜を形成する工程と、その絶縁膜を
    パターンエッチングし前記チャネルストッパーとなる一
    導電型半導体領域上に分離絶縁膜を形成する工程と、そ
    の分離絶縁膜で分離された島領域の前記一導電型半導体
    基板上の所定部に順次積層したゲート絶縁膜およびゲー
    ト電極からなるゲート電極部を形成する工程と、そのゲ
    ート電極部をはさんで対向して前記一導電型半導体基板
    上の所定部に低濃度の逆導電型半導体領域を形成する工
    程と、前記分離絶縁膜および前記ゲート電極部の側壁に
    絶縁膜からなるサイドウォール膜を形成する工程と、前
    記サイドウォール膜を形成したゲート電極部をはさんで
    対向しその対向先端部が前記低濃度の逆導電型半導体領
    域の対向先端部よりその対向間隔が広くなるようにそれ
    ぞれ後退して前記一導電型半導体基板の所定部にソー
    ス,ドレイン領域となる高濃度の逆導電型半導体領域を
    形成する工程とを少なくとも有することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 順次積層したゲート絶縁膜およびゲート
    電極からなるゲート電極部を形成する工程を、順次積層
    したゲート絶縁膜,ゲート電極および絶縁膜からなるゲ
    ート電極部を形成する工程とした請求項5記載の半導体
    装置の製造方法。
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