JPH06112481A - Mosトランジスタの製造方法 - Google Patents

Mosトランジスタの製造方法

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JPH06112481A
JPH06112481A JP25827492A JP25827492A JPH06112481A JP H06112481 A JPH06112481 A JP H06112481A JP 25827492 A JP25827492 A JP 25827492A JP 25827492 A JP25827492 A JP 25827492A JP H06112481 A JPH06112481 A JP H06112481A
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JP
Japan
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drain
forming
source
element isolation
gate electrode
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JP25827492A
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English (en)
Inventor
Shojiro Araki
昌二郎 荒木
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高耐圧で、表面が平坦で、高集積可能なMOS
トランジスタの製造方法を提供すること。 【構成】半導体基板上に形成される素子分離絶縁膜のソ
ース形成部とドレイン形成部をそれぞれ選択除去して第
一溝部を形成する工程、第一溝部に不純物がドープされ
た半導体を選択エピタキシャル成長させてソース部とド
レイン部とを形成する工程、ゲート電極形成部を選択除
去して第二溝部を形成する工程、第二溝部の内壁及びソ
ース部とドレイン部の上面にゲート酸化膜を形成する工
程、第二溝部にゲート酸化膜を介してゲート電極を埋め
込んで形成する工程、を具備することを特徴とする。

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
製造方法に係わるものであり、特に、素子面積、素子耐
圧、素子面の平坦性、の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、MOSトランジスタの製造方法と
しては、図2に示すものが知られている。図2は、従来
のMOSトランジスタの製造概略工程図である。図2
(a)において、シリコンの半導体基板1上に熱酸化に
よりパッド酸化膜101を形成し、その後パッド酸化膜
101上にシリコン窒化膜102をCVD等により積層
し、さらにシリコン窒化膜102上にレジスト26をパ
ターニングする。
【0003】次に、図2(b)において、レジスト26
をマスクとしてシリコン窒化膜102及びパッド酸化膜
101をエッチングし、レジスト26を除去する。次
に、図2(c)において、パターニングされたシリコン
窒化膜102をマスクとして半導体基板1を選択酸化
し、厚い素子分離酸化膜103を形成する。この場合、
素子分離酸化膜103がシリコン窒化膜102の下には
入り込んだバーズビーク109と呼ばれる部分が形成さ
れ、また、素子分離酸化膜103とパッド酸化膜101
との間には大きな段差hが形成される。
【0004】次に、図2(d)において、シリコン窒化
膜102及びパッド酸化膜101を除去した後、素子分
離酸化膜103で分離された能動素子領域104にゲー
ト酸化膜105を熱酸化により形成し、さらに例えばリ
ン等のN型不純物がドープされたポリシリコン40を全
面にCVD等により積層し、能動素子領域104上のポ
リシリコン40上にレジスト27をパターニングする。
【0005】次に、図2(e)において、レジスト27
をマスクにしてポリシリコン40をエッチングしゲート
電極106を形成し、レジスト27を除去した後、半導
体基板1の導電型と反対の導電型の不純物13を全面に
イオン注入し、その後ドープされた不純物13を活性化
させる為に高温で熱処理し、ゲート電極106に対して
自己整合的にソース部107及びドレイン部108を形
成する。
【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
にあっては、以下のような問題点があった。 (イ)ドレイン部は高温の熱処理によって半導体基板の
深さ方向だけでなく表面方向にも広がって拡散される為
曲率を持っている。従って、ドレイン部にバイアスをか
けた場合この曲率を持つ部分に電界が集中してドレイン
部と半導体基板との接合耐圧が下がってしまう。また、
接合の曲率半径が小さくなるとその曲率を持つ部分に集
中する電界はより大きくなりドレイン部と半導体基板と
の接合耐圧がさらに下がってしまう為、ドレイン部を浅
くすることには限界があった。従って、素子の集積度を
上げることにも限界がある。 (ロ)ドレイン部は拡散によって形成され深さ方向に不
純物濃度勾配を持っている為、ドレイン部と半導体基板
の接合は直線傾斜接合で近似される。そして不純物濃度
勾配は表面不純物濃度を接合の深さで割ったもので近似
される為、図3に示すように接合耐圧を上げるには不純
物濃度勾配を小さくする、すなわち接合を深くする必要
がある。しかし、接合を深くすると素子集積度が下がっ
てしまう。 (ハ)素子分離酸化膜とゲート酸化膜との間には大きな
段差が形成され、ゲート電極とゲート酸化膜の間にはゲ
ート電極の厚さ分の段差が形成される為、ソース部、ド
レイン部,ゲート電極,に電気的コンタクトを取る配線
工程を容易にする為には、表面を平坦化する工程が必要
になる。 (ニ)素子分離の為の選択酸化をする場合に形成される
バーズビークは素子分離領域を大きくさせ、結果的に素
子集積度を低下させる。 本発明は、従来の有するこのような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、高耐圧で、
表面が平坦で、高集積可能なMOSトランジスタの製造
方法を提供することである。
【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、本発明は、半導体基板上に形成される素子分離絶縁
膜のゲート電極形成部を挟むソース形成部とドレイン形
成部をそれぞれ選択除去して前記素子分離絶縁膜を貫通
し前記半導体基板に達する第一溝部を形成する工程と、
この第一溝部に所望の導電型不純物がドープされた半導
体を選択エピタキシャル成長させてソース部とドレイン
部とを形成する工程と、前記ゲート電極形成部を選択除
去して前記半導体基板に達し前記ソース部と前記ドレイ
ン部に挟まれる第二溝部を形成する工程と、この第二溝
部の内壁及び前記ソース部と前記ドレイン部の上面にゲ
ート酸化膜を形成する工程と、前記第二溝部に前記ゲー
ト酸化膜を介してゲート電極を埋め込んで形成する工程
と、を具備することを特徴とするMOSトランジスタの
製造方法である。
【0007】
【作用】このような本発明では、ドレイン部と半導体基
板とは曲率を持たない接合を形成する為、ドレイン部に
バイアスをかけた場合、電界が集中する場所は存在せず
ドレイン部と半導体基板との接合耐圧はドレイン部を拡
散によって形成した場合に比べてが高くなる。また、ド
レイン部は不純物濃度勾配を持たずに形成されるので半
導体基板との接合は片側階段接合で近似され、接合耐圧
は半導体基板濃度で決まり、直線傾斜接合で近似される
場合に比べてその接合耐圧を高くできる。また、ソース
部及びドレイン部は素子分離絶縁膜と同一平面上に形成
される第一溝部内にシリコンを選択的にエピタキシャル
成長させて形成され、ゲート電極は素子分離絶縁膜と同
一平面状に形成される第二溝部内に埋め込まれて形成さ
れる為、全面が平坦な面を形成する。また、素子分離絶
縁膜は選択酸化によらず形成されるのでバーズビークを
形成しない。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。以下、CMOSトランジスタを製造する場合
を例に取り説明する。尚、以下の図面において、図2と
重複する部分は同一番号を付してその説明は適宜に省略
する。
【0009】図1は本発明による一実施例を示すCMO
Sトランジスタの製造工程概略図である。図1(a)に
おいて、半導体基板1として例えばN型シリコン基板上
に熱酸化によりマスク酸化膜2を形成し、そのマスク酸
化膜2上にレジスト20をパターニングし、レジスト2
0をマスクにして例えばボロン等のP型不純物10を半
導体基板1にイオン注入する。
【0010】次に、図1(b)において、レジスト20
を除去した後、マスク酸化膜2上にレジスト21をパタ
ーニングし、レジスト21をマスクにして例えばリン等
のN型不純物11を半導体基板1にイオン注入する。
【0011】次に、図1(c)において、レジスト21
を除去した後、前工程でドープされたP型不純物10及
びN型不純物11を半導体基板1内に熱拡散させてPウ
ェル3及びNウェル4を並列に形成する。次に、マスク
酸化膜2上にレジスト22をパターニングし、チャネル
ストップの為に例えばボロン等のP型不純物12をPウ
ェル3とNウェル4の境界にレジスト22をマスクにし
てイオン注入する。
【0012】先ずN型チャネルMOSトランジスタを形
成する工程について説明する。図1(d)において、レ
ジスト22とマスク酸化膜2を除去した後、全面に熱酸
化により素子分離絶縁膜5を形成すると同時に図1
(c)においてドープされたP型不純物12を拡散させ
てチャネルストッパー6を形成する。そして、Pウェル
3上の素子分離絶縁膜5のゲート電極形成部50を挟む
ソース形成部51とドレイン形成部52を開口させてレ
ジスト23をパターニングする。
【0013】次に、図1(e)において、レジスト23
をマスクにしてRIE(リアクティブイオンエッチン
グ)装置等を用いて素子分離絶縁膜5のソース形成部5
1とドレイン形成部52を異方性にエッチングしてPウ
ェル3上に第一溝部30、31を形成し、レジスト23
を除去する。
【0014】次に、図1(f)において、第一溝部3
0、31に例えばSiH2Cl2+AsH3のような塩素
系のガスを用いてN++型シリコンを選択エピタキシャル
成長させて、N型チャネルMOSトランジスタのソース
部32及びドレイン部33を形成する。この場合素子分
離絶縁膜5上にはシリコンはエピタキシャル成長されな
い為ソース部32及びドレイン部33の上面と素子分離
絶縁膜5の上面との間には段差は形成されず平坦な面が
形成されている。
【0015】また、N型のドレイン部33とPウェル3
とは曲率を持たないPN接合を形成している為、ドレイ
ン部33にバイアスをかけた場合、電界が集中する場所
は存在せずドレイン部33と半導体基板1との接合耐圧
はドレイン部33を拡散によって形成した場合に比べて
高くなる。
【0016】また、このように形成されたドレイン部3
3とPウェル3との接合は、ドレイン部33が不純物濃
度勾配をもたない為片側階段接合で近似され、図3に示
すように、その接合耐圧は、接合の深さによらず半導体
基板濃度で決まることとなり、半導体基板濃度を所望の
値に設定することで接合耐圧を直線傾斜接合で近似され
る場合よりも高くすることができる。
【0017】次にP型チャネルMOSトランジスタを形
成する工程について説明する。ソース部32及びドレイ
ン部33の上面に熱酸化によってエピマスク酸化膜7を
薄く形成し、Nウェル4上の素子分離絶縁膜5のゲート
電極形成部53を挟むソース形成部54とドレイン形成
部55を開口させてレジスト24をパターニングする。
【0018】次に、図1(g)において、レジスト24
をマスクにしてRIE(リアクティブイオンエッチン
グ)装置等を用いて素子分離絶縁膜5のソース形成部5
4とドレイン形成部55を異方性にエッチングしてNウ
ェル4上に第一溝部34,35を形成し、レジスト24
を除去する。
【0019】次に、図1(h)において、第一溝部3
4、35に例えばSiH2Cl2+B26のような塩素系
のガスを用いてP++型シリコンを選択エピタキシャル成
長させて、P型チャネルMOSトランジスタのソース部
36及びドレイン部37を形成する。この場合素子分離
絶縁膜5及びエピマスク酸化膜7上にはシリコンはエピ
タキシャル成長されない為ソース部36及びドレイン部
37の上面と素子分離絶縁膜5の上面とソース部32及
びドレイン部33の上面の間には段差は形成されず平坦
な面が形成されている。
【0020】また、P型のドレイン部37とNウェル4
とは曲率を持たないPN接合を形成している為、ドレイ
ン部37にバイアスをかけた場合、電界が集中する場所
は存在せずドレイン部37と半導体基板1との接合耐圧
はドレイン部を拡散によって形成した場合に比べて高く
なる。
【0021】また、このように形成されたドレイン部3
7とNウェル4との接合は、ドレイン部37が不純物濃
度勾配をもたない為片側階段接合で近似され、図3に示
すように、その接合耐圧は、接合の深さによらず半導体
基板濃度で決まることとなり、半導体基板濃度を所望の
値に設定することで接合耐圧を直線傾斜接合で近似され
る場合よりも高くすることができる。次に、ゲート電極
形成部50,53を開口させてレジスト25をパターニ
ングする。
【0022】次に、図1(i)において、レジスト25
をマスクにしてゲート電極形成部50,53をエッチン
グして第二溝部38,39を形成した後、レジスト25
及びエピマスク酸化膜7を除去する。次に、図1(j)
において、熱酸化によって第二溝部38,39の内壁と
ソース部32,36及びドレイン部33,37の上面に
ゲート酸化膜8,9を形成した後、例えばリン等のN型
不純物がドープされたポリシリコン40を全面にCVD
等により積層する。
【0023】次に、図1(k)において、ポリシリコン
40を酸化膜に対して選択性のあるHBr/Heのよう
なガスを用いてエッチングして第二溝部38,39にゲ
ート電極41,42を形成する。この場合ゲート電極4
1,42は第二溝部38,39内に埋め込まれているの
でゲート電極41,42の上面とソース部32,36及
びドレイン部33,37の上面と素子分離絶縁膜5の上
面との間には段差は形成されず平坦な面が形成されてい
る。以上のようにしてCMOSトランジスタが形成され
る。
【0024】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、素子分
離絶縁膜を選択的に除去して形成される第一溝部に所望
の導電型不純物がドープされたシリコンを選択エピタキ
シャル成長させて不純物濃度勾配を持たないソース部及
びドレイン部を形成し、バーズビークが存在しない素子
分離構造を形成し、ゲート電極を埋め込み型とするよう
に構成されているので、高耐圧で、表面が平坦で、高集
積可能なMOSトランジスタの製造方法を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一実施例を示すMOSトランジス
タの製造工程概略図である。
【図2】従来のMOSトランジスタの製造概略工程図で
ある。
【図3】従来の技術の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 5 素子分離絶縁膜 8,9 ゲート酸化膜 30,31,34,35 第一溝部 32,36 ソース部 33,37 ドレイン部 38,39 第二溝部 41,42 ゲート電極 50,53 ゲート電極形成部 51,54 ソース形成部 52,55 ドレイン形成部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に形成される素子分離絶縁膜
    のゲート電極形成部を挟むソース形成部とドレイン形成
    部をそれぞれ選択除去して前記素子分離絶縁膜を貫通し
    前記半導体基板に達する第一溝部を形成する工程と、 この第一溝部に所望の導電型不純物がドープされた半導
    体を選択エピタキシャル成長させてソース部とドレイン
    部とを形成する工程と、 前記ゲート電極形成部を選択除去して前記半導体基板に
    達し前記ソース部と前記ドレイン部に挟まれる第二溝部
    を形成する工程と、 この第二溝部の内壁及び前記ソース部と前記ドレイン部
    の上面にゲート酸化膜を形成する工程と、 前記第二溝部に前記ゲート酸化膜を介してゲート電極を
    埋め込んで形成する工程と、 を具備することを特徴とするMOSトランジスタの製造
    方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100321718B1 (ko) * 1998-06-29 2002-03-08 박종섭 씨모스트랜지스터의게이트전극형성방법
JP2008502139A (ja) * 2004-05-26 2008-01-24 マイクロン テクノロジー,インコーポレーテッド 半導体構造、メモリ素子構造、及び半導体構造の形成方法
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