JPH06132299A - 絶縁ゲート型トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

絶縁ゲート型トランジスタ及びその製造方法

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JPH06132299A
JPH06132299A JP28433792A JP28433792A JPH06132299A JP H06132299 A JPH06132299 A JP H06132299A JP 28433792 A JP28433792 A JP 28433792A JP 28433792 A JP28433792 A JP 28433792A JP H06132299 A JPH06132299 A JP H06132299A
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JP
Japan
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gate electrode
insulating film
gate
angle
gate insulating
Prior art date
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Application number
JP28433792A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Kamigaki
哲也 神垣
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】逆テーパエッチングにより、ゲート電極膜を、
ゲート絶縁膜との接触角が90°以上の逆テーパ角とな
るようにすることを最も主要な特徴とする。 【構成】シリコン基板1 上にゲート絶縁膜2 が形成され
ている。このゲート絶縁膜2 上にゲート絶縁膜面との接
触角φ1が90°以上の逆テーパ角を有する逆テーパゲ
ート電極3 が形成されている。この逆テーパゲート電極
3 はRIE法で行う際の静電チャックをオフにして加工
対象のウェハを所定の温度に上昇させてエッチングす
る。この逆テーパゲート電極3 一側面及びこれと対向す
る側面が始まるゲート絶縁膜との接触線a1 下方付近の
基板1 表面にそれぞれ基板1 とは反対導電型の不純物が
相対的に低濃度で導入された低濃度領域4 が形成されて
いる。この低濃度領域4 から外側に延在し互いにこの逆
テーパゲート電極3 から離れる方向に高濃度領域5 形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、特にLDD(Lightl
y-Doped Drain )構造の絶縁ゲート型トランジスタに関
する。
【0002】
【従来の技術】トランジスタのドレイン近傍での高電界
によるホットキャリアの発生を抑制するために、従来か
らLDD構造(Lightly-Doped Drain )が用いられてき
た。
【0003】図10はLDD構造の絶縁ゲート型トラン
ジスタの従来の構成を示す、P型基板11上にパターニン
グされたゲート絶縁膜12及びゲート電極13をマスクとし
てイオン注入を行い、相対的に濃度の低いn- 層14を形
成する。その後、全面にCVD(Chemical Vapor Depos
ition )法により絶縁膜15を堆積し、RIE(Reacfive
Ion Etching)法を用いてこの絶縁膜15を全面にわたっ
て均一にエッチングすると絶縁膜15の側壁スペーサが残
存する。これをマスクに用いイオン注入を行って相対的
に濃度の高いn+ 層16を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来構成では、ト
ランジスタのチャネル幅はゲート電極の加工精度に規制
され、また、ゲート電極両側壁にスペーサが必要となり
微細加工には不向きである。
【0005】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、微細加工性に優れたL
DD構造トランジスタを構成する半導体装置の提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の絶縁ゲート型
トランジスタは、第1導電型の半導体基板上に設けられ
たゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられたこ
のゲート絶縁膜面との接触角が90°以上の逆テーパ角
を有する逆テーパゲート電極と、前記逆テーパゲート電
極の少なくとも一側面及びこれと対向する側面が始まる
前記ゲート絶縁膜との接触線下方付近の半導体基板表面
にそれぞれ設けられた第2導電型の不純物が導入された
第1の半導体領域と、前記互いの第1の半導体領域から
外側に延在し互いに前記逆テーパゲート電極から離れる
方向に設けられる前記第1の半導体領域よりも不純物濃
度が高い第2導電型の第2の半導体領域とを具備したこ
とを特徴とする。
【0007】この発明の絶縁ゲート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形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極膜を形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜面との接触角が90°以上の逆テ
ーパ角に前記ゲート電極膜を加工し逆テーパゲート電極
とする工程と、前記逆テーパゲート電極の少なくとも一
側面およびこれと対向する側面それぞれに対し前記半導
体基板の平面の垂線に対して所定の角度θ1で不純物を
斜め方向からそれぞれ第1のイオン注入を行う工程と、
さらに前記逆テーパゲート電極の少なくとも一側面およ
びこれと対向する側面それぞれに対し前記角度θ1より
も浅い角度θ2(θ2<θ1)で前記第一のイオン注入
よりも多い注入量にてそれぞれ第2のイオン注入を行う
工程とを有することを特徴とする。
【0008】
【作用】この発明では、ゲート電極膜を、ゲート絶縁膜
との接触角が90°以上の逆テーパ角となるように加工
し、基板垂直面に対して0°以上の角度θ1を有する斜
めの第1のイオン注入を行い、さらに、全面に絶縁膜を
堆積し、エッチバックにより前記逆テーパ側壁部にスペ
ーサを形成しこれをマスクに第2のイオン注入を行う
か、第1のイオン注入角度θ1より浅い角度θ2で第2
のイオン注入を行うことによりLDD構造を形成する。
これにより、ゲート電極両側壁に張り出すようなスペー
サが必要なくなる。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。図1はこの発明の一実施例によるLDD構
造の絶縁ゲート型トランジスタの要部の構成を示す断面
図である。
【0010】シリコン基板1 上にゲート絶縁膜2 が形成
されている。このゲート絶縁膜2 上にゲート絶縁膜面と
の接触角φ1が90°以上の逆テーパ角を有する逆テー
パゲート電極3 が形成されている。
【0011】この逆テーパゲート電極3 の一側面及びこ
れと対向する側面が始まるゲート絶縁膜との接触線a1
下方付近の基板1 表面にそれぞれ基板1 とは反対導電型
の不純物が相対的に低濃度で導入された低濃度領域4 が
形成されている。この低濃度領域4 から外側に延在し互
いにこの逆テーパゲート電極3 から離れる方向に高濃度
領域5 形成されている。この高濃度領域4 は基板1 とは
反対導電型の不純物が上記低濃度領域4 よりも相対的に
高濃度で導入されている。
【0012】このような構成の逆テーパゲート電極3 及
び両側の高濃度領域5 はLDD構造の絶縁ゲート型トラ
ンジスタのゲート及びソース,ドレインとして電極が取
り出される(図示せず)。
【0013】図2〜図4は図1の構成の製造方法を工程
順に示す断面図である。まず、図2に示されるように、
P型のシリコン基板1 上を熱酸化して15nmのゲート
絶縁膜2 (SiO2 )を形成する。このゲート絶縁膜2
上にゲート電極材料としてCVD(Chemical Vapor Dep
osition )法により250nmのポリシリコン膜3-1 を
堆積させる。
【0014】ポリシリコン膜3-1 の比抵抗を下げる為に
POCl3 ガス雰囲気中で900℃20分の熱処理を行
いポリシリコン膜3-1 中にPを拡散させる。次に、この
ポリシリコン膜3-1 をパターニングするために、全面に
レジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術を用いて
レジストマスク6 を形成する。
【0015】次に、図3に示されるように、RIE(Re
acfive Ion Etching)法によりポリシリコン膜3-1 をエ
ッチングする。ここで、上記ポリシリコン膜3-1 のエッ
チングについて以下図8、図9を参照して説明する。
【0016】通常のRIE法ではウェハを電極に静電チ
ャックし、ウェハの温度上昇を抑え、ウェハ温度を10
0℃以下に制御しているが、静電チャックをオフにする
ことにより、ウェハ温度はエッチング時間とともに上昇
する(図8)。
【0017】さらに、図9に示すように、ウェハ温度上
昇とともにポリシリコン膜3-1 とゲート絶縁膜面との接
触角が90°以上の逆テーパエッチングとなり、ウェハ
表面温度を170℃に制御することにより、上記接触角
φ1が例えば120°となるような逆テーパエッチング
を行うことができる。このようにして、逆テーパゲート
電極3 が形成される。
【0018】次に、図4に示されるように、レジストを
除去した後、加速電圧40keV、P(リン)注入量5
×1013/cm2 、基板1 垂直面に対して30°の斜めイ
オン注入を行う。このとき、ウェハを回転させながら行
う回転イオン注入もしくは複数の方向から行う分割イオ
ン注入を用いて、ゲートの影でイオン注入されない領域
の発生(シャドゥイング)を防ぎ、n- 型の低濃度領域
4 を形成する。
【0019】続いて、40KeV,As(ヒ素)注入量
3×1015/cm2 の基板に対しほぼ垂直方向でイオン注
入を行いn+ 型の高濃度領域5 を形成する。このように
して、図1に示されるようなLDD構造を有するNチャ
ネル型MOSトランジスタが形成される。この様な形成
方法によれば、上記ポリシリコン膜3-1 とゲート絶縁膜
面との接触角は100°以上の逆テーパであれば、より
適確にLDD構造を形成することができる。
【0020】図5〜図7は上記図4に続く他の工程を示
す断面図であり、他の実施例とその製造方法を示してい
る。図4の工程後、図5に示されるように、ウェハ全面
にCVD法でSiN膜7-1 を150nm堆積させる。
【0021】次に図6に示されるように、SiN膜7-1
をRIE法によりエッチバックして、逆テーパゲート電
極3 の一側面およびこれと対向する側面それぞれから基
板1上のゲート絶縁膜2 にかけて逆テーパ角を埋めるS
iNスペーサ7 を形成する。このとき、ゲート絶縁膜2
のSiO2 との選択比が高い垂直エッチングを行うこと
により図6のようなスペーサ形成が可能である。
【0022】次に、図7に示されるように、逆テーパゲ
ート電極3 及びSiNスペーサ7 をマスクに40Ke
V,As(ヒ素)注入量3×1015/cm2 のイオン注入
を行いn+ 型の高濃度領域5 を形成する。これにより、
LDD構造を有するNチャネル型MOSトランジスタが
形成される。この実施例はトランジスタ形成以降の工程
での逆テーパ形状の悪影響(層間膜形成時のすの発生
等)を防ぐ利点がある。
【0023】尚、PチャネルLDD構造トランジスタは
第1の斜めイオン注入を30KeV,BF2 (フッ化ボ
ロン)注入量5×1013/cm2 、第2の垂直イオン注入
を35KeV,BF2 注入量3×1015/cm2 とするこ
とにより、上記例と同様に形成される。
【0024】上記各実施例によれば、逆テーパエッチン
グによるゲート幅縮小効果(ゲート底部がマスク幅より
も狭くなる)も重畳される為、大幅な微細化が可能であ
る。この実施例で、リソグラフィーのデザインルールを
0.7μmとするとゲート幅0.7μm,スペーサ含め
たゲート幅1.0μmであったトランジスタをゲート幅
0.4μm,スペーサ含めたゲート幅0.7μmと1世
代前のデザインルールで次世代のチャネル幅を有するL
DD構造のトランジスタが実現できる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
RIE法で行う際の静電チャックをオフにして加工対象
のウェハを所定の温度に上昇させてエッチングする逆テ
ーパエッチングにより、ゲート電極膜を、ゲート絶縁膜
との接触角が90°以上の逆テーパ角となるようにす
る。これにより、大幅な微細化が期待できるLDD構造
の絶縁ゲート型トランジスタ及びその製造方法が提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による要部の構成を示す断
面図。
【図2】図1の構成の製造方法を工程順に示す第1の断
面図。
【図3】図1の構成の製造方法を工程順に示す第2の断
面図。
【図4】図1の構成の製造方法を工程順に示す第3の断
面図。
【図5】他の製造方法を図4に続いて工程順に示す第1
の断面図。
【図6】他の製造方法を図4に続いて工程順に示す第2
の断面図。
【図7】図4に続いて図5、図6の工程を追加したこと
により構成される、この発明の他の実施例の要部の構成
を示す断面図。
【図8】静電チャックオフ時のエッチング時間に対する
ウェハ温度の特性図。
【図9】ウェハ温度に対する逆テーパエッチングの関係
を示す特性図。
【図10】従来のLDD構造の絶縁ゲート型トランジス
タの構成を示す断面図。
【符号の説明】
1…シリコン基板、 2…ゲート絶縁膜、 3…逆テーパゲ
ート電極、 4…低濃度領域、 5…高濃度領域、 6…レジ
ストマスク、 7…SiNスペーサ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板上に設けられた
    ゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に設けられたこのゲート絶縁膜面と
    の接触角が90°以上の逆テーパ角を有する逆テーパゲ
    ート電極と、 前記逆テーパゲート電極の少なくとも一側面及びこれと
    対向する側面が始まる前記ゲート絶縁膜との接触線下方
    付近の半導体基板表面にそれぞれ設けられた第2導電型
    の不純物が導入された第1の半導体領域と、 前記互いの第1の半導体領域から外側に延在し互いに前
    記逆テーパゲート電極から離れる方向に設けられる前記
    第1の半導体領域よりも不純物濃度が高い第2導電型の
    第2の半導体領域とを具備したことを特徴とする絶縁ゲ
    ート型トランジスタ。
  2. 【請求項2】 前記逆テーパゲート電極の一側面および
    これと対向する側面それぞれから前記半導体基板上にか
    けて逆テーパ角を埋めるスペーサが設けられていること
    を特徴とする請求項1記載の絶縁ゲート型トランジス
    タ。
  3. 【請求項3】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する
    工程と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜面との接触角が90°以上の逆テーパ
    角に前記ゲート電極膜を加工し逆テーパゲート電極とす
    る工程と、 前記逆テーパゲート電極の少なくとも一側面およびこれ
    と対向する側面それぞれに対し前記半導体基板の平面の
    垂線に対して所定の角度θ1で不純物を斜め方向からそ
    れぞれ第1のイオン注入を行う工程と、 さらに前記逆テーパゲート電極の少なくとも一側面およ
    びこれと対向する側面それぞれに対し前記角度θ1より
    も浅い角度θ2(θ2<θ1)で前記第一のイオン注入
    よりも多い注入量にてそれぞれ第2のイオン注入を行う
    工程とを有することを特徴とする絶縁ゲート型トランジ
    スタの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記逆テーパゲート電極の前記ゲート絶
    縁膜面との接触角が特に100°以上の逆テーパゲート
    角となるように加工する工程を有することを特徴とする
    請求項1記載の絶縁ゲート型トランジスタの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記第1のイオン注入を行った後に、全
    面に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜
    をエッチバックし、前記逆テーパゲート電極の逆テーパ
    側壁部にスペーサを形成する工程を付加した後、前記第
    2のイオン注入を行う工程を有することを特徴とする請
    求項3または4記載の絶縁ゲート型トランジスタの製造
    方法。
JP28433792A 1992-10-22 1992-10-22 絶縁ゲート型トランジスタ及びその製造方法 Pending JPH06132299A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5766988A (en) * 1994-05-12 1998-06-16 Lg Semicon Co., Ltd. Fabricating method for a thin film transistor with a negatively sloped gate
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JP2004015050A (ja) * 2002-06-05 2004-01-15 Samsung Electronics Co Ltd 負の傾斜面を有するゲートを備える半導体素子及びその製造方法
KR100499280B1 (ko) * 1999-10-19 2005-07-04 샤프 가부시키가이샤 액정표시소자 및 그의 제조방법

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