JPH05211162A - 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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JPH05211162A
JPH05211162A JP30325092A JP30325092A JPH05211162A JP H05211162 A JPH05211162 A JP H05211162A JP 30325092 A JP30325092 A JP 30325092A JP 30325092 A JP30325092 A JP 30325092A JP H05211162 A JPH05211162 A JP H05211162A
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Takashi Toida
孝志 戸井田
Taichi Miyazaki
太一 宮崎
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 半導体基板11上にゲート酸化膜13とゲー
ト電極15とを形成して減圧雰囲気中の化学気相成長法
により気相成長膜17を形成する工程と、イオン注入法
により半導体基板と逆導電型のイオンを導入して高濃度
領域19を形成する工程と、ゲート電極の側壁の気相成
長膜を除去して開口23を形成しイオン注入法により半
導体基板と逆導電型のイオンを導入して低濃度領域21
を形成する工程とを有する。 【効果】 開口の幅寸法により低濃度領域の長さを制御
しており、従来より低濃度領域の長さの制御性が向上す
る。このため、高性能な特性を有する半導体集積回路装
置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMOSトランジスタの製
造方法に関し、とくに高濃度領域と低濃度領域とを備え
る、いわゆるLDD(Lightly Doped D
rain)構造をもつMOSトランジスタの製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置の集積度を向上させ
るために、MOSトランジスタのチャネル長を短くする
と、ホットキャリアの注入現象が顕著になり、しきい値
電圧の変動を生じる。
【0003】このためドレイン近傍での電界を緩和する
ことによって、このホットキャリアの発生を抑える手段
として、LDD構造がある。
【0004】このLDD構造は、高濃度領域と、この高
濃度領域よりチャネル領域側にこの高濃度領域より接合
深さが浅く、しかも不純物濃度が低い低濃度領域とを設
けている。
【0005】このLDD構造は、ドレインを低濃度領域
と高濃度領域との二重構造にして、ドレインの空乏層を
チャネル領域のみならず、低濃度領域にも広げることに
よって、ドレイン近傍での電界を弱めるものである。
【0006】このLDD構造を有するMOSトランジス
タの製造方法としては、たとえば特開昭51―6877
6号公報に提案されている。この公報に記載の製造方法
を、図3を用いて説明する。図3は従来例におけるLD
D構造を有するMOSトランジスタの製造方法を工程順
に示す断面図である。
【0007】まず図3(a)に示すように、半導体基板
11にゲート酸化膜13とゲート電極15とを形成す
る。その後、ゲート電極15の整合した領域の半導体基
板11に、この半導体基板11と逆導電型の不純物を導
入して低濃度領域21を形成する。
【0008】つぎに図3(b)に示すように、化学気相
成長法により、全面に絶縁膜29を形成する。
【0009】つぎに図3(c)に示すように、絶縁膜2
9の異方性イオンエッチングを行って、ゲート電極15
の側壁領域に、絶縁膜29からなるサイドウォール31
を形成する。その後、ゲート電極15とサイドウォール
31との整合した領域の半導体基板11に、この半導体
基板11と逆導電型の不純物を導入して高濃度領域19
を形成する。
【0010】この結果、ドレイン25とソース27と
に、それぞれ低濃度領域21と高濃度領域19とを備え
る、LDD構造のMOSトランジスタを形成する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】図3を用いて説明した
従来のLDD構造を有するMOSトランジスタの製造方
法においては、高濃度領域19を形成するためのサイド
ウォール31の形成は、絶縁膜29を異方性イオンエッ
チングすることにより形成している。
【0012】このため、サイドウォール幅寸法31a
が、1枚の半導体基板内や、複数の半導体基板間で変動
する。ここでサイドウォール幅寸法31aとは、図3
(c)の断面図で、ゲート電極15端部からサイドウォ
ール31端部までの距離のことである。この結果、サイ
ドウォール幅寸法31aで規定される低濃度領域21の
長さ寸法が変動することになり、半導体集積回路装置の
特性が変動する。
【0013】本発明の目的は、上記課題を解決して、半
導体集積回路装置の特性が変動することがないLDD構
造を有するMOSトランジスタの製造方法を提供するこ
とにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における半導体装置の製造方法は、下記記載
の製造工程を採用する。
【0015】本発明における半導体装置の製造方法は、
半導体基板上にゲート酸化膜とゲート電極とを形成し、
全面に減圧雰囲気での化学気相成長法により気相成長膜
を形成する工程と、イオン注入法により半導体基板と逆
導電型の不純物を導入して高濃度領域を形成する工程
と、ゲート電極の側壁の気相成長膜を除去して開口を形
成し、イオン注入法により半導体基板と逆導電型の不純
物を導入して低濃度領域を形成する工程とを有する。
【0016】本発明における半導体装置の製造方法は、
半導体基板上にゲート酸化膜とゲート電極とを形成し、
全面に減圧雰囲気での化学気相成長法により気相成長膜
を形成し、イオン注入法により半導体基板と逆導電型の
不純物を導入して高濃度領域を形成し、表面がほぼ平坦
な塗布膜を形成する工程と、気相成長膜の一部が露出す
るまで塗布膜をエッチングする工程と、ゲート電極の側
壁の気相成長膜を除去して開口を形成し、イオン注入法
により半導体基板と逆導電型の不純物を導入して低濃度
領域を形成する工程とを有する。
【0017】
【実施例】以下図面を用いて本発明におけるLDD構造
を有するMOSトランジスタの製造方法を説明する。図
1は本発明の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面
図である。
【0018】まず図1(a)に示すように、不純物濃度
が2×1015atoms/cm3 程度の低不純物濃度を
有し、導電型がP型の半導体基板11に、熱酸化処理を
行い厚さ25nmのゲート酸化膜13を形成する。
【0019】その後、モノシランを反応ガスとする化学
気相成長法により、膜厚400nmの多結晶シリコン膜
を形成する。
【0020】その後、この多結晶シリコン膜上に感光性
樹脂(図示せず)を回転塗布法により形成し、所定のホ
トマスクを用いて露光し、現像を行うことにより、パタ
ーニングした感光性樹脂(図示せず)を形成する。
【0021】その後、このパターニングした感光性樹脂
をエッチングマスクとして、多結晶シリコン膜を、六フ
ッ化イオウを反応ガスとした異方性イオンエッチングに
よりエッチングして、多結晶シリコン膜からなるゲート
電極15を形成する。
【0022】その後、減圧雰囲気中の化学気相成長法、
たとえばプラズマ化学気相成長法によって、気相成長膜
17として、膜厚が400nmの窒化シリコン膜を全面
に形成する。この窒化シリコン膜からなる気相成長膜1
7を化学気相成長法で形成するときの反応ガスとして
は、アンモニアとジクロルシランとを用いる。
【0023】つぎに図1(b)に示すように、イオン注
入法によりN型の不純物として、たとえばリンを4×1
15atoms/cm2 のイオン注入量で半導体基板1
1に導入して、高濃度領域19を形成する。
【0024】つぎに図1(c)に示すように、窒化シリ
コン膜からなる気相成長膜17をエッチングマスクなし
にエッチングすることによって、ゲート電極15の側壁
に開口23を形成する。
【0025】この気相成長膜17のエッチングは、反応
性イオンエッチング装置を用い、反応ガスとして六フッ
化イオウとヘリウムと三フッ化メタンとの混合ガスを用
いて行う。
【0026】上記エッチング条件で気相成長膜17をエ
ッチングすると、気相成長膜17の平面部17aと側壁
部17bとでエッチング速度が大きく異なり、側壁部1
7bのほうが平面部17aに比較して10倍以上エッチ
ング速度が速い。
【0027】この結果、気相成長膜17の側壁部17b
のみがエッチング除去されて、開口23を形成すること
ができる。
【0028】この気相成長膜17が側壁部17bと平面
部17aとでエッチング速度が大きく異なる現象は、以
下に記載する理由による。
【0029】すなわち減圧雰囲気中での化学気相成長法
においては、被膜堆積に関与する活性種が、一定方向か
ら半導体基板11に到達する。このため、平面部17a
と側壁部17bとでは、気相成長膜17の被膜堆積機構
に違いが生じ、平面部17aと側壁部17bとでエッチ
ング速度が異なる。
【0030】その後、イオン注入法によりN型の不純物
としてたとえば砒素を、イオン注入量が2×1013at
oms/cm2 の条件で、開口23内の半導体基板11
に導入して、低濃度領域21を形成する。
【0031】なお開口23の開口寸法は、気相成長膜1
7の膜厚で制御することができる。すなわち、本発明に
おいては、開口23の開口寸法により低濃度領域21の
長さ寸法を制御している。したがって、異方性イオンエ
ッチングにより、サイドウォールを形成し、このサイド
ウォール幅寸法を制御することによって、低濃度領域2
1の長さを制御する従来例よりも、低濃度領域21の長
さ寸法の制御性は向上する。
【0032】この結果、ドレイン25とソース27とに
低濃度領域21と高濃度領域19とを備えるLDD構造
のMOSトランジスタを形成することができる。
【0033】その後は、気相成長膜17を除去し、層間
絶縁膜を化学気相成長法によって形成し、この層間絶縁
膜に接続穴を形成し、さらに配線を形成して、半導体集
積回路装置が完成する。
【0034】つぎに図2を用いて、本発明の他の実施例
におけるLDD構造を有するMOSトランジスタの製造
方法を説明する。図2は本発明の第2の実施例における
半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【0035】図2(a)に示すように、図1を用いて説
明した方法と同じ製造方法により、ゲート酸化膜13と
ゲート電極15とを形成し、さらに気相成長膜17を形
成する。その後、高濃度領域19をイオン注入法により
形成する。
【0036】その後、全面にポリメチルメタアクリレー
トを回転塗布法により形成し、表面がほぼ平坦なポリメ
チルメタアクリレートからなる塗布膜41を形成する。
【0037】つぎに図2(b)に示すように、酸素を反
応ガスとして用いる異方性イオンエッチングにより、気
相成長膜17の一部が露出するまで、塗布膜19をエッ
チングする。
【0038】つぎに図2(c)に示すように、窒化シリ
コン膜からなる気相成長膜17を、反応性イオンエッチ
ング装置を用い、六フッ化イオウとヘリウムと三フッ化
メタンとの混合ガスを用いてエッチングする。
【0039】その結果、気相成長膜17の平面部と側壁
部とのエッチング速度の差と塗布膜41とを利用して、
ゲート電極15の側壁に開口23を形成する。
【0040】その後、イオン注入処理を行い、低濃度領
域21を形成する。低濃度領域21の長さ寸法は、気相
成長膜17の膜厚で制御している。
【0041】その後は、塗布膜41と気相成長膜17と
を除去し、層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜に接続
穴を形成し、さらに配線を形成して、半導体集積回路装
置が完成する。
【0042】この図2を用いて説明した、本発明の半導
体装置の製造方法の第2の実施例においては、塗布膜4
1を設けているので、塗布膜41と気相成長膜17との
エッチング速度の差を利用して、ゲート電極15の側壁
に開口23を確実に形成することができる。
【0043】なお塗布膜41としては、ポリメチルメタ
アクリレート以外にも、その他の有機高分子材料や、感
光性樹脂や、塗布ガラス膜など表面がほぼ平坦な形状に
形成することができる材料であれば、塗布膜41として
適用可能である。
【0044】さらに以上の説明においては、気相成長膜
17としては、窒化シリコン膜を用いる実施例で説明し
たが、減圧雰囲気中の化学気相成長法で形成した酸化シ
リコン膜も適用できる。
【0045】さらに気相成長膜17をエッチングして、
ゲート電極15の側壁に開口23を形成するエッチング
としては、反応性イオンエッチング装置を用いるドライ
エッチングで説明したが、ウェットエッチングでも気相
成長膜17をエッチングして開口23を形成することが
できる。
【0046】たとえば窒化シリコン膜からなる気相成長
膜17のウェットエッチングは、リン酸を用いて行い、
酸化シリコン膜からなる気相成長膜17のウェットエッ
チングは、フッ酸系のエッチング液を用いて行う。気相
成長膜17のエッチングは、ウェットエッチングで行う
ほうが半導体基板11に損傷が発生しない。
【0047】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、気相成長
膜の平面部と側壁部とのエッチング速度の差を利用し
て、低濃度領域を形成する本発明の製造方法において
は、低濃度領域の長さ寸法の変動はほとんど発生しない
LDD構造を有するMOSトランジスタを形成すること
ができる。したがって、半導体集積回路装置の特性は安
定して、高性能な特性を有する半導体集積回路装置が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における半導体装置の製造方法を工程順
に示す断面図である。
【図2】本発明の他の実施例における半導体装置の製造
方法を工程順に示す断面図である。
【図3】従来例における半導体装置の製造方法を工程順
に示す断面図である。
【符号の説明】
11 半導体基板 15 ゲート電極 17 気相成長膜 19 高濃度領域 21 低濃度領域 23 開口 41 塗布膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 すくなくともドレインに高濃度領域と低
    濃度領域とを有するMOSトランジスタの製造方法にお
    いて、半導体基板上にゲート酸化膜とゲート電極とを形
    成し、全面に減圧雰囲気での化学気相成長法により気相
    成長膜を形成する工程と、イオン注入法により半導体基
    板と逆導電型の不純物を導入して高濃度領域を形成する
    工程と、ゲート電極の側壁の気相成長膜を除去して開口
    を形成し、イオン注入法により半導体基板と逆導電型の
    不純物を導入して低濃度領域を形成する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 すくなくともドレインに高濃度領域と低
    濃度領域とを有するMOSトランジスタの製造方法にお
    いて、半導体基板上にゲート酸化膜とゲート電極とを形
    成し、全面に減圧雰囲気での化学気相成長法により気相
    成長膜を形成し、イオン注入法により半導体基板と逆導
    電型の不純物を導入して高濃度領域を形成し、さらに表
    面がほぼ平坦な塗布膜を形成する工程と、気相成長膜の
    一部が露出するまで塗布膜をエッチングする工程と、ゲ
    ート電極の側壁の気相成長膜を除去して開口を形成し、
    イオン注入法により半導体基板と逆導電型の不純物を導
    入して低濃度領域を形成する工程とを有することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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