JPH0571174B2 - - Google Patents

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JPH0571174B2
JPH0571174B2 JP61188817A JP18881786A JPH0571174B2 JP H0571174 B2 JPH0571174 B2 JP H0571174B2 JP 61188817 A JP61188817 A JP 61188817A JP 18881786 A JP18881786 A JP 18881786A JP H0571174 B2 JPH0571174 B2 JP H0571174B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電界効果型トランジスタの製造方法
に関し、特に2重拡散ソース、ドレイン層を形成
する不純物注入工程及び熱処理工程に関するもの
である。
〔従来の技術〕
第2図は従来の通称LDD(Lightly Doped
Drain)構造と言われるMOS型トランジスタ
(以下MOSTrともいう。)の断面構造及びその製
造工程を説明するための図である。
図において、1はシリコン基板で、その上には
ゲート絶縁膜2を介してゲート電極3が配置さ
れ、上記基板1の、ゲート電極3の両側部分には
LDD構造のソース、ドレイン領域が配置されて
いる。ここで4は低濃度ソース、ドレイン拡散層
で、その一部はゲート電極3と重なるようその下
側に位置している。また6は高濃度ソース、ドレ
イン拡散層で、ゲート電極3から所定距離離して
配置されている。なお5はゲート電極3の側壁に
形成されたサイドウオール(側壁絶縁膜)であ
る。
次に製造方法について説明する。
基板1上にゲート絶縁膜2を介して例えば多結
晶シリコンあるいは高融点金属のような導電性部
材を形成した後、該導電性部材をプラズマ反応を
利用して公知の方法で選択的に加工し、ゲート電
極3を形成する(第2図a)。
次に、上記基板1と反対導電型の不純物を1×
1012/cm2〜1×1014/cm2程度の濃度でイオン注入
等の方法により基板1の表面に導入する。このと
き、ゲート電極3をマスクとして自己整合的にゲ
ート電極3の両側に、例えば上記不純物がN型で
あればN-拡散層4が形成される。
続いて例えば、シリコン酸化膜等の絶縁膜を一
定の厚さで全面に形成した後、イオンエツチング
等の方向性を有するいわゆる異方性エツチングを
全面に行つて、ゲート電極3の垂直な側面にサイ
ドウオール5を形成する。
その後、全面に、基板1と逆導電型の不純物を
高濃度(1×1014/cm2以上)にイオン注入し、高
温の熱処理を加えることによつて活性化した高濃
度ソース、ドレイン拡散層6を形成する(第2図
b)。
この時、高濃度ソース、ドレイン拡散層6はサ
イドウオール5をマスクに自己整合的に形成され
るため、上記低濃度不純物拡散層4の端からはみ
出さないように形成され、2重拡散ソース、ドレ
イン領域が得られる。
この構造のMOSTrでは、ゲート電極に近接す
るソース、ドレイン拡散層の濃度が低いため、ド
レイン近傍での強電界が弱められることとなり、
ホツトエレクトロン効果を抑制することができ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが従来の電界効果型トランジスタの製造
方法では、最近サイドウオール及び2重拡散構造
によるgm劣化の問題が明らかになつてきた。
すなわち第2図cに模式的に示すようにドレイ
ン近傍での電界によつて生じたホツトエレクトロ
ンがゲート電極3横のサイドウオール5にトラツ
プされ、このトラツプ電子によつて低濃度ソー
ス、ドレイン層4の表面がP型に反転しやすくな
り、実行的にN-濃度がより低くなる。この結果
MOSTrのソース抵抗が増大してgm等の劣化を
引き起こす。
またこのようなLDD型MOSTrの信頼性におけ
る問題点の他に、ゲート電極とソース、ドレイン
拡散層との間の付加容量が集積回路における高速
化等に影響を与えるという問題点があつた。
次にこの付加容量について、通常のMOSTrの
断面構造を工程順に示す第3図を用いて説明す
る。図中、1はシリコン基板、2はゲート絶縁
膜、3はゲート電極であり、以下このMOSTrの
製造方法について説明する。
例えば多結晶シリコンあるいは高融点金属のよ
うな導電材料を、プラズマ反応を利用した公知の
方法で選択的に所望の幅で加工し、ゲート電極3
を形成する(第3図a)。
次いで、基板1と逆導電型の不純物をイオン注
入等の方法で基板1表面に入射し、高温の熱処理
を加えて、上記不純物を活性化することによつ
て、MOSTrのソース、ドレイン拡散層4を形成
する(第3図b)。この場合、ゲート電極3をマ
スクとして、自己整合的にゲート電極3の両側に
ソース、ドレイン拡散層4が形成される。ところ
が、この不純物拡散層4は、高温熱処理を施すた
め、不純物の有する拡散係数に従つて基板1中に
拡散する。このとき不純物は横方向にも拡散し、
その結果ゲート電極3とソース、ドレイン拡散層
4との間に重なりが生じる。この重なりの程度
(距離ΔL)は不純物の種類及び加える熱処理温度
によつても異なる。
ところでこの重なり(ΔL)は、第3図cの等
価回路に示すように、ゲートとソース、ドレイン
間の付加容量として作用し、集積回路等にこの
MOSTrを用いた場合、高速化、低消費電力化等
の高性能化にとつて障害となり、また、MOSTr
の微細化を行う上でも障げとなる。
また、この付加容量は、第2図で示したLDD
構造における低濃度拡散層4とゲート電極3との
間でも同様に発生し問題となる。
本発明は上記のような従来の欠点にかえりみて
なされたもので、電界効果型トランジスタを、ゲ
ート電極の付加容量をなくし、ホツトエレクトロ
ン効果及びこれによるgm劣化を抑制して歩留り
よく製造することができる電界効果型トランジス
タの製造方法を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る電界効果型トランジスタの製造
方法は、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して、
その下部の幅が上部の幅より狭い断面逆凸字形状
のゲート電極を形成した後、該ゲート電極をマス
クとして不純物を基板に注入し熱処理を行つて、
その端部が上記ゲート電極下部の両側端に位置す
る低濃度ソース、ドレイン拡散層を形成し、その
後ゲート電極及びその両側に形成したサイドウオ
ールをマスクとして不純物を基板に注入し熱処理
を行つて、その端部が上記低濃度ソース、ドレイ
ン拡散層の端部まで届かない高濃度ソース、ドレ
イン拡散層を形成するものである。
〔作用〕
この発明においては、断面逆凸字型のゲート電
極をマスクとする不純物の注入、及び熱処理によ
り、その端部がゲート電極下部の両側端に位置す
る低濃度ソース、ドレイン層を形成し、さらに該
ゲート電極及びその両側のサイドウオールをマス
クとする不純物の注入、及び熱処理により、その
端部が上記低濃度ソース、ドレイン拡散層の端部
まで届かない高濃度ソース、ドレイン層を形成す
るから、2重拡散構造の各ソース、ドレイン層を
ゲート電極の下部に対し所要位置に精度よく形成
でき、電界効果型トランジスタを、ゲート電極の
付加容量を発生させることなく、ホツトエレクト
ロン効果及びこれによるgm劣化を抑制して歩留
りよく製造することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。
第1図は本発明の一実施例による電界効果型ト
ランジスタの断面構造を工程順に示し、図におい
て、1はシリコン基板、3は該基板1上にゲート
絶縁膜2を介して形成された、その下部の幅が上
部の幅より狭い断面略逆凸字形状のゲート電極で
あり、ゲート電極下部3a及びゲート電極上部3
bはそれぞれ多結晶シリコン及び高融点金属から
構成されている。4は上記ゲート電極3の両側に
形成された低濃度ソース、ドレイン拡散層で、そ
の端部は上記ゲート電極下部3aの両側端に位置
している。また6は該低濃度拡散層4より厚い高
濃度拡散層で、その端部は低濃度拡散層4の端
部、つまりゲート電極下部3aの両側端と、ゲー
ト電極上部3bの両側端との間に位置している。
5は上記ゲート電極3の両側壁面が形成されたサ
イドウオール(側壁絶縁膜)である。
次に製造方法について説明する。
シリコン基板1上にゲート絶縁膜2を形成した
後、下部と上部とで材質が異なる電極を形成す
る。この電極は例えば下部が多結晶シリコン3a
から、上部が高融点金属3bからなる2層膜で
も、あるいは膜の粒形、膜中の不純物濃度等を下
部と上部とで異ならせた単層膜でも良い。この電
極に対し、ガス組成、ガス圧、電力等の条件を最
適化してプラズマエツチングを施すことによつ
て、その下部3aが上部3bより幅の小さい断面
逆凸字形状のゲート電極3を形成する。
しかる後、上記ゲート電極3をマスクとして全
面に、公知のイオン注入技術を用いて基板1と逆
導電型の不純物を低濃度(1×1012/cm2〜1×
1014/cm2)で自己整合的にイオン注入し、その後
熱処理を加えて、低濃度ソース、ドレイン拡散層
4をその端部が上記ゲート電極下部3aの両側端
に位置するよう形成する(第1図b)。
次いで例えばシリコン酸化膜等の絶縁膜を全面
に一定に厚さに形成した後、イオンエツチング等
の方向性を有するいわゆる異方性エツチングを全
面に行つて、ゲート電極3の側壁にサイドウオー
ル5と呼ばれるシリコン酸化膜を形成する(第1
図c)。
この後、上記ゲート電極3及びサイドウオール
5をマスクとして全面に、基板1と逆導電型の不
純物を高濃度(5×1014/cm2以上)にイオン注入
することによつて、高濃度ソース、ドレイン拡散
層6をその端部が上記低濃度ソース、ドレイン拡
散層4の端部に届かないよう形成する。これによ
り上記断面逆凹字型のゲート電極3の両側に2重
拡散構造のソース、ドレイン拡散層が形成され
る。
以上の方法で作られたMOSTrでは、ソース、
ドレイン拡散層が低濃度拡散層と高濃度拡散層と
からなる2重拡散構造となつているため、ドレイ
ン近傍での電界を弱め、ホツトキヤリヤの発生を
抑えることができる。
また、発生したホツトキヤリヤがサイドウオー
ル中5にトラツプされても、ゲート電極3に印加
された正電位がゲート電極3のひさし部(ゲート
電極上部の両側部)からサイドウオール5に与え
られ、これにより該サイドウオール5中の電子の
負電位を中和することができる。そのためゲート
電極近傍のソース、ドレイン層での高抵抗化によ
るgm劣化等の問題を防止できる。また、上記低
濃度ソース、ドレイン拡散層4の端部は、ゲート
電極下部3aの両側端と一致しているため、これ
らの間の付加容量はほとんどない。
なお、本発明は、N型あるいはP型のいずれの
MOSTrにも適用でき、また単一基板のみでな
く、エピタキシヤル基板あるいはウエハ上に形成
されたMOSTrにも適用でき、いずれの場合も上
記実施例と同様の効果を得ることができる。さら
に本発明はシリコン半導体以外の化合物半導体に
おいても適用できる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明に係る電界効果型トラン
ジスタの製造方法によれば、断面逆凸字型のゲー
ト電極をマスクとする不純物の注入、及び熱処理
により、その端部がゲート電極下部の両側端に位
置する低濃度ソース、ドレイン層を形成し、さら
に該ゲート電極及びその両側に形成したサイドウ
オールをマスクとする不純物の注入、及び熱処理
により、その端部が上記低濃度ソース、ドレイン
拡散層の端部まで届かない高濃度ソース、ドレイ
ン層を形成するので、2重拡散構造の各ソース、
ドレイン層をゲート電極の下部に対し所要位置に
精度よく形成でき、電界効果型トランジスタを、
ゲート電極の付加容量を発生させることなく、ホ
ツトエレクトロン効果及びこれによるgm劣化を
抑制して歩留りよく製造することができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるMOSTrの断
面構造をその製造工程順に示す図、第2図は従来
のMOSTrの断面構造をその製造工程順に示す
図、第3図は従来の他のMOSTrの断面構造をそ
の製造工程順に示す図及びその等価回路図であ
る。 図において、1はシリコン基板、2はゲート絶
縁膜、3はゲート電極、4は低濃度ソース、ドレ
イン拡散層、5はサイドウオール(側壁絶縁膜)、
6は高濃度ソース、ドレイン拡散層である。な
お、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電型半導体基板上に絶縁膜を介して、
    下部と上部とで材質が異なる電極を形成する工程
    と、 上記電極を、下部の幅が上部の幅より小さくな
    るようエツチングして断面が逆凸字形状のゲート
    電極を形成する工程と、 このゲート電極をマスクとして上記基板上に第
    2導電型不純物を注入した後熱処理を行い、その
    端部が上記ゲート電極下部の両側端に位置する低
    濃度ソース、ドレイン拡散層を形成する工程と、 全面に絶縁膜を形成した後、この絶縁膜をエツ
    チングして、上記ゲート電極に側壁絶縁膜を形成
    する工程と、 上記ゲート電極及びその側壁絶縁膜をマスクと
    して上記基板に第2導電型不純物を注入した後熱
    処理を行い、その端部が上記低濃度ソース、ドレ
    イン拡散層の端部まで届かない高濃度ソース、ド
    レイン拡散層を形成する工程とを含むことを特徴
    とする電界効果型トランジスタの製造方法。
JP61188817A 1986-08-12 1986-08-12 電界効果型トランジスタの製造方法 Granted JPS6344770A (ja)

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