JPH06196642A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH06196642A
JPH06196642A JP4344066A JP34406692A JPH06196642A JP H06196642 A JPH06196642 A JP H06196642A JP 4344066 A JP4344066 A JP 4344066A JP 34406692 A JP34406692 A JP 34406692A JP H06196642 A JPH06196642 A JP H06196642A
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JP
Japan
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region
channel
type
mos transistor
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP4344066A
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English (en)
Inventor
Takashi Yasuda
孝 安田
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Nチャネル型MOSトランジスタのソース及
びドレイン領域の接合容量を低下すると共にPチャネル
型MOSトランジスタの短チャネル効果を抑制する構造
をフォトマスク工程を増加することなく実現し得る半導
体装置を提供する。 【構成】 半導体基板1上に、公知の選択酸化技術によ
り素子分離領域4を形成し、活性領域と素子分離領域の
分離を行う。その後、半導体基板1全面にホウ素または
二弗化ホウ素等のP型不純物を、半導体基板1が露出し
ている活性領域にだけ選択的にイオン注入法により注入
する。更に、半導体基板1全面に燐やヒ素等のN型不純
物を、半導体基板1が露出している活性領域にだけ選択
的にイオン注入法により注入する。すると、半導体基板
1の比較的浅い領域全面にP型不純物が注入され、半導
体基板1のP型不純物が位置する位置より比較的深い領
域全面にN型不純物が注入される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Nチャネル型MOS
(Metal Oxide Semiconducto
r)トランジスタを備える半導体装置に係り、特にCM
OS型トランジスタ構造におけるチャネル領域の不純物
分布構造とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、LSI(Large Sca
le Integraition Circuit)の
微細化に伴い、サブミクロンサイズの素子が開発されて
使用されている。このような微細なLSIのMOSトラ
ンジスタにおいては、そのゲート直下のチャネル領域の
不純物濃度分布がMOSトランジスタの特性に大きな影
響を与える。
【0003】一般的に、MOSトランジスタのチャネル
領域の不純物分布は、所望の閾値の実現と短チャネル効
果の抑制などから決定されて形成される。CMOS(C
omplementaly MOS)型トランジスタに
おいて、Nチャネル型MOSトランジスタではチャネル
領域にホウ素や二弗化ホウ素を用いてP型不純物領域を
形成し、前記目的を実現している。また、Pチャネル型
MOSトランジスタでは燐やヒ素を用いてN型不純物領
域を形成し、前記目的を実現している。
【0004】しかし、従来の半導体装置の多くはゲート
形成に多結晶珪素を用い、これに燐やヒ素等の不純物を
全面に注入し、N型としてこれをゲート電極として用い
ている。このため、Pチャネル型MOSトランジスタに
おいてはチャネル領域と同一導電タイプとなり、埋め込
みチャネル構造になる。埋め込みチャネル構造は、短チ
ャネル効果に弱いという特徴があり、これを抑制するた
めにチャネル領域と同一の導電タイプの不純物をチャネ
ル形成用不純物注入とは別に所望の領域に注入してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たCMOS型トランジスタ構造ではNチャネル型MOS
トランジスタでは短チャネル効果抑制のためにチャネル
領域不純物濃度を濃くすることにより、ソース及びドレ
イン領域の接合容量が増加する。また、埋め込みチャネ
ル構造となったPチャネル型MOSトランジスタでは、
特に短チャネル効果抑制用不純物注入を追加して選択的
に注入しなければならないため、チャネル領域の不純物
濃度分布の形成工程では必ずNチャネル型MOSトラン
ジスタ領域とPチャネル型MOSトランジスタ領域を選
択するためのフォトマスク工程を最低でも1回以上必要
とし、工程コストが増加するという問題点があった。
【0006】そこでこの問題点を解消するものとして、
特開平1−191478号公報には、ゲート電極直下の
チャネル領域のみに基板と異なる不純物濃度の拡散層を
形成して、ソース、ドレイン拡散層における接合容量を
抑制する方法が開示されている。
【0007】図4(a)から(f)までは、特開平1−
191478号公報に開示されている半導体装置の製造
方法を工程順に示す断面図である。
【0008】図4(a)に示すように、例えばP型シリ
コン基板21に通常のLOCOS工程により、フィール
ド酸化膜22を1.0μm形成して素子領域を画成し、
かつこの素子領域にはゲート酸化膜23を500オング
ストローム形成する。
【0009】次ぎに、図4(b)に示すように、全面に
多結晶シリコン層24を4000オングストローム、及
びシリコン窒化膜等の絶縁膜25を1000オングスト
ローム積層する。そして、その上には、ゲート電極を形
成する領域を開口したパターンにフォトレジスト26を
形成し、このフォトレジスト26をマスクにして前記シ
リコン基板21にP型不純物、たとえばボロンをイオン
注入する。これにより、シリコン基板21には選択的に
比較的高い濃度のP型不純物拡散層27が形成される。
【0010】それから、図4(c)に示すように、前記
フォトレジスト26をマスクにしてゲート電極を形成す
る領域のシリコン窒化膜25を除去し、フォトレジスト
26を除去した上で酸化を行って露呈された多結晶シリ
コン層24の表面をシリコン酸化膜28とする。更に、
図4(d)に示すように、前記シリコン窒化膜等の絶縁
膜25を全面除去する。その後、図4(e)に示すよう
に、前記シリコン酸化膜28をマスクにして多結晶シリ
コン層24をエッチングしてゲート電極を形成し、この
ゲート電極に対して自己整合的にN型不純物、例えばヒ
素をイオン注入し、N型のソース、ドレイン拡散層29
を形成する。
【0011】そして、図4(f)に示すように、PSG
等の層間絶縁膜30を5000オングストローム積層
し、これにコンタクトを開設し、アルミニウム等の金属
配線31を形成して半導体装置が完成する。
【0012】以上のようにして製造されるMOSトラン
ジスタは、ゲート電極の直下の領域のみシリコン基板2
1よりも高い不純物拡散層27を形成されるので、短チ
ャネル化によるパンチスルーを抑制する一方で、ソー
ス、ドレイン拡散層29における基板との接合容量を増
加することなくトランジスタの高速動作が可能となる。
しかしながら、上述した特開平1−191478号公報
に開示されている半導体装置の製造方法では、工程が複
雑となり、CMOS型に適用する場合にはフォトマスク
工程が増加するという問題点があった。
【0013】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたものであって、Nチャネル型MOSトラ
ンジスタのソース及びドレイン領域の接合容量を低下す
ると共にPチャネル型MOSトランジスタの短チャネル
効果を抑制する構造をフォトマスク工程を増加すること
なく実現し得る半導体装置を提供することを目的とする
ものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
みなされたものであり、この発明に係る半導体お酢値
は、Nチャネル型MOSトランジスタのソース及びドレ
イン領域の下側のP型不純物キャリア濃度を、P型ウェ
ル濃度よりも低く形成したことを特徴とするものであ
る。
【0015】また、この発明に係る半導体の製造方法
は、半導体基板上に素子分離領域を形成し、その後に半
導体基板のNチャネル型MOSトランジスタのソース及
びドレイン領域の直下の領域及びPチャネル型MOSト
ランジスタの短チャネル効果を起こす領域に同時にN型
不純物を注入することを特徴とするものである。
【0016】
【作用】上述構成に基づき、この発明における半導体装
置は、チャネル領域の不純物濃度分布形成工程におい
て、しきい値調整ようにホウ素または二弗化ホウ素を注
入エネルギーをおよそ20から150keV程度の浅い
位置にフォトマスクを用いずに注入し、かつ燐またはヒ
素を50から300keV程度の比較的深い領域にフォ
トマスクを用いずに注入し、Nチャネル型MOSトラン
ジスタのソース及びドレイン領域のPN接合近傍のウェ
ル側不純物濃度分布を低下し、Nチャネル型MOSトラ
ンジスタのソース及びドレイン領域の接合容量を低減す
ることができ、かつPチャネル型MOSトランジスタで
はチャネル領域下部においてN型不純物濃度が増加し、
ドレイン領域からの空乏層の拡がりを抑えられ、短チャ
ネル効果を抑制することができる。
【0017】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。
【0018】図1は、本発明に係る半導体装置、例えば
CMOS型トランジスタの構造を示す断面図であり、図
2(a)から図2(c)までは本発明に係る半導体装置
の製造方法を示す図である。
【0019】半導体基板1上に、公知の選択酸化技術に
より素子分離領域4を形成し、活性領域と素子分離領域
の分離を行う。その後、半導体基板1全面にホウ素また
は二弗化ホウ素等のP型不純物を、注入エネルギー20
から150keV程度で注入量1E12から1E14c
-2程度、半導体基板1が露出している活性領域にだけ
選択的にイオン注入法により注入する(図2(a)参
照)。更に、半導体基板1全面に燐やヒ素等のN型不純
物を、注入エネルギー50から300keV程度で注入
量1E13から1E14cm-2程度、半導体基板1が露
出している活性領域にだけ選択的にイオン注入法により
注入する(図2(b)参照)。すると、図2(c)に示
すように、半導体基板1の比較的浅い領域全面にP型不
純物が注入され、半導体基板1のP型不純物が位置する
位置より比較的深い領域全面にN型不純物が注入され
る。
【0020】図3(a)は、この際得られたPチャネル
型MOSトランジスタのそれぞれのチャネル領域の不純
物濃度分布を示す図であり、図3(b)は、Nチャネル
型MOSトランジスタのそれぞれのチャネル領域の不純
物濃度分布を示す図である。Pチャネル型MOSトラン
ジスタではチャネル領域より若干深く短チャネル効果の
起きやすい位置のN型不純物濃度が濃く、ドレイン領域
からの空乏層を抑えやすい構造になっている。更に、N
チャネル型MOSトランジスタではソース及びドレイン
領域のPN接合位置より若干深い位置のP型不純物濃度
が薄くなっており、ソース及びドレイン領域からの空乏
層幅が伸び、このソース及びドレイン領域の接合容量が
減少する。
【0021】そして、前述従来例と同様の公知の方法に
よりゲート酸化膜6、ゲート電極7領域を所望の位置に
形成し、更にフォトレジストマスク法により選択的にP
チャネル型MOSトランジスタ領域にP型のソース領域
10及びドレイン領域15を形成し、またNチャネル型
MOSトランジスタ領域にN型のソース領域11及びド
レイン領域12をそれぞれ形成する。それから、配線工
程を経て図1に示すようなCMOS型トランジスタを完
成する。なお、図中2はN型ウエル領域、3はP型ウエ
ル領域、9はP型低濃度不純物領域、13はN型低濃度
不純物領域である。
【0022】なお、上述実施例においては、活性領域に
注入する不純物の注入順序としてP型不純物を先に注入
したが、これに限らず、N型不純物を先に注入するよう
にしてもよい。
【0023】また、上述実施例においては、Nチャネル
型MOSトランジスタを備える半導体装置としてCMO
S型トランジスタを例にとり説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではない。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置によれば、ゲート電極直下のチャネル領域にN型
不純物を注入する際、同時にNチャネル型MOSトラン
ジスタ領域にも注入することによりPチャネル型MOS
トランジスタの短チャネル効果を抑制すると共に、Nチ
ャネル型MOSトランジスタ領域のソース及びドレイン
領域のPN接合近傍のP型不純物キャリア濃度を薄くし
て、接合容量を低減できる。更にN型不純物注入を全て
の素子領域に対して行って、フォトマスク工程を省略す
ることができ、工程の簡略化及び工程費用の削減を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCMOS型トランジスタの構造を
示す断面図である。
【図2】本発明に係る半導体装置の製造方法を示す図で
ある。
【図3】(a)はPチャネル型MOSトランジスタのそ
れぞれのチャネル領域の不純物濃度分布を示す図であ
り、(b)はNチャネル型MOSトランジスタのそれぞ
れのチャネル領域の不純物濃度分布を示す図である。
【図4】従来の半導体装置の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 4 素子分離領域 6 ゲート酸化膜 7 ゲート電極 9 P型低濃度不純物領域 10 P型ソース領域 11 N型ソース領域 12 N型ドレイン領域 13 N型低濃度不純物領域 15 P型ドレイン領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Nチャネル型MOSトランジスタを備え
    る半導体装置において、 Nチャネル型MOSトランジスタのソース及びドレイン
    領域となる不純物領域の下側の活性領域全面にN型不純
    物を注入することによりソース及びドレイン領域の下側
    のP型不純物キャリア濃度をP型ウエル濃度よりも低く
    形成したことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 Nチャネル型MOSトランジスタ及びP
    チャネル型MOSトランジスタを備える半導体装置を製
    造する方法において、 半導体基板上に素子分離領域を形成し、 Nチャネル型MOSトランジスタのソース及びドレイン
    領域の直下の領域及びPチャネル型MOSトランジスタ
    の短チャネル効果を起こす領域に同時にN型不純物を注
    入する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
JP4344066A 1992-12-24 1992-12-24 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH06196642A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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