JPH0621094A - 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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JPH0621094A
JPH0621094A JP4175380A JP17538092A JPH0621094A JP H0621094 A JPH0621094 A JP H0621094A JP 4175380 A JP4175380 A JP 4175380A JP 17538092 A JP17538092 A JP 17538092A JP H0621094 A JPH0621094 A JP H0621094A
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polysilicon
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Yasuki Sase
泰規 佐瀬
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Abstract

(57)【要約】 【目的】チャネルドープ層の不純物プロファイルを広げ
ないで、さらには、チャネルドープイオン注入後の洗浄
工程での汚染からゲート酸化膜を保護する半導体装置の
製造方法を提供する。 【構成】a)ゲート絶縁膜を形成する工程と、b)ゲー
ト電極とする為の第1のポリシリコン膜を形成する工程
と、c)MOS形トランジスタのしきい値電圧を調整す
るためのイオン注入をゲート電極膜を透過させてイオン
注入する工程と、d)第2のポリシリコン膜若しくはシ
リサイド膜を、第1のポリシリコン膜の上に形成する工
程と、e)フォトリソグフィー・エッチングによりゲー
ト電極膜を加工してゲート電極を形成する工程と、から
成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特にMIS
形半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、低消費電力という特徴を生かし
て、MIS形半導体装置、特にシリコンを半導体材料に
用いたMOS形半導体装置は単体の半導体素子や半導体
集積回路等様々な用途に用いれられている。このうち特
に半導体集積回路には、より一層の高集積化・高速化・
微細化が要求されている。
【0003】また、均一性良く半導体集積回路中の素子
を形成するために、そのしきい値電圧の制御はチャネル
ドープというイオン注入法を用いた導電型不純物の導入
法により行なわれている。
【0004】MOS形半導体素子のチャネルドープの方
法としては、従来はゲート酸化膜を形成後、イオン注入
法をもちいて導電型不純物を導入し表面不純物濃度を調
整し、ポリシリコン電極を形成するという手順で製造さ
れていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、半導体集積
回路に要求されるような高集積化・高速化・微細化に対
応しようとするとき、ゲート酸化膜は薄くすることを要
求されることとなる。ゲート酸化膜が薄くなってくる
と、ゲート酸化膜に印加される電界ストレスは大きくな
り、ゲート酸化膜の特性はゲート酸化膜の汚染に対して
敏感になる。従来の手順によりチャネルドープを行なっ
たとき、イオン注入後にイオン注入を打ち分けるために
用いたフォトレジストを硫酸等で除去することを行なう
と、洗浄液中に微量に含まれる重金属等によりゲート酸
化膜の汚染が起こり、ゲート膜の耐圧が落ちてしまう。
また、それを防ぐためにチャネルドープ後にゲート酸化
膜を形成する方法が考えられるが、チャネルドープを行
なった後で酸化を行なうとチャネルドープ層の不純物プ
ロファイルが広がってしまい微細な素子には対応できな
い。
【0006】従って、本発明はチャネルドープ層の不純
物プロファイルを広げないで、さらには、チャネルドー
プイオン注入後の洗浄工程での汚染からゲート酸化膜を
保護する半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】課題を解決するために本
発明の半導体装置の製造方法は、a)ゲート絶縁膜を形
成する工程と、b)ゲート電極とする為の第1のポリシ
リコン膜を形成する工程と、c)MOS形トランジスタ
のしきい値電圧を調整するためのイオン注入をゲート電
極膜を透過させてイオン注入する工程と、d)第2のポ
リシリコン膜若しくはシリサイド膜を、第1のポリシリ
コン膜の上に形成する工程と、e)フォトリソグフィー
・エッチングによりゲート電極膜を加工してゲート電極
を形成する工程と、から成ることを特徴とする。
【0008】
【実施例】本発明の第一の実施例について以下に説明す
る。本実施例では素子分離にLOCOS分離を用いたN
チャネルMOSトランジスタの製造方法について図1に
従って説明する。
【0009】はじめ、図1(A)に示すように、不純物
濃度5x1016cm-3のP形基板100にLOCOS素
子分離膜101形成後、ゲート酸化膜102を15nm
形成する。そして、第1のポリシリコン膜103をCV
D法により100nm形成する。この膜厚を厚くし過ぎ
ると、次に行なわれるチャネルドープイオン注入の不純
物プロファイルがブロードに成るために注意が必要であ
る。
【0010】つぎに図1(B)に示すように、加速エネ
ルギー120KeV、ドーズ量3.5x1012cm-2
条件でイオン注入することによりチャネルドープ層10
4を形成する。
【0011】さらに、図1(C)に示すように前記ポリ
シリコン膜上にCVD法により第2のポリシリコン膜1
05を400nmデポジションし、燐ガラスによるプレ
デポジションにより燐の拡散を行いシート抵抗で15Ω
/□とする。
【0012】最後に図1(D)に示すように、ゲート電
極をチャネル長1μmにエッチング加工し、ソース・ド
レイン拡散領域106を形成し、絶縁膜107を形成
後、アルミニュウム配線108を施すことで、しきい値
電圧0.8VのNチャネルMOSトランジスタが得られ
る。
【0013】つぎに、本発明の第二の実施例について以
下に説明する。本実施例に於いても素子分離にLOCO
S分離を用いたNチャネルMOSトランジスタの製造方
法について図2に従って説明する。
【0014】はじめ、図2(A)に示すように、不純物
濃度5x1016cm-3のP形基板200にLOCOS素
子分離膜201形成後、ゲート酸化膜202を15nm
形成する。そして、ポリシリコン膜203をCVD法に
より300nm形成し、燐ガラスによるプレデポジショ
ンにより燐の拡散を行いシート抵抗で50Ω/□とす
る。請求項1に従った実施例同様にこのポリシリコン膜
の膜厚には注意が必要である。
【0015】つぎに図2(B)に示すように、加速エネ
ルギー120KeV、ドーズ量3.5x1012cm-2
条件でイオン注入することによりチャネルドープ層20
4を形成する。
【0016】さらに、図2(C)に示すように前記ポリ
シリコン膜上にスパッタ法によりモリブデンシリサイド
膜205を150nmデポジションを行なう。尚、この
シリサイド層はモリブデンシリサイドである必要はな
く、タングステンシリサイド等の低抵抗のシリサイドな
らばどれを用いても効果は同様に得られる。
【0017】最後に図2(D)に示すように、ゲート電
極をチャネル長1μmにエッチング加工し、ソース・ド
レイン拡散領域206を形成し、絶縁膜207形成後、
アルミニュウム配線208を施すことで、しきい値電圧
0.8VのNチャネルMOSトランジスタが得られる。
この方法によれば、従来のポリサイドゲートを用いた半
導体装置の製造方法に比べて製造工程が増えることが無
い。
【0018】最後に本発明の第三の実施例について以下
に説明する。本実施例では素子分離にLOCOS分離を
用いたNチャネルMOSトランジスタの製造方法につい
て図3に従って説明する。
【0019】はじめ、図3(A)に示すように、不純物
濃度5x1016cm-3のP形基板300にLOCOS素
子分離膜301形成後、ゲート酸化膜302を15nm
形成する。そして、シート抵抗100Ω/□のN形の第
1のポリシリコン膜303をCVD法により100nm
形成する。前記2例同様に第1のポリシリコン膜厚は注
意が必要である。
【0020】つぎに図3(B)に示すように、加速エネ
ルギー120KeV、ドーズ量3.5x1012cm-2
条件でイオン注入することによりチャネルドープ層30
4を形成する。
【0021】イオン注入後、ウエハを硫酸にて洗浄する
ことにより図3(C)に示すように第1のポリシリコン
膜上に5nmの自然酸化膜305が形成される。
【0022】さらに、図3(D)に示すように前記自然
酸化膜上にCVD法によりポリシリコン膜306を40
0nmデポジションし、燐ガラスによるプレデポジショ
ンにより燐の拡散を行いシート抵抗で15Ω/□とす
る。このとき、自然酸化膜により燐の拡散がストップさ
れるために第1のポリシリコン中には燐は拡散されな
い。
【0023】最後に図3(E)に示すように、ゲート電
極をチャネル長1μmにエッチング加工し、ソース・ド
レイン拡散領域307を形成し、絶縁膜308形成後、
アルミニュウム配線309を施すことで、しきい値電圧
0.8VのNチャネルMOSトランジスタが得られる。
【0024】以上3つの実施例について示したが、これ
ら3例ともゲート電極のエッチング加工前にランプアニ
ール等のラピッドサーマルアニール法を用いて焼きなま
すことによりイオン注入によるダメージを回復できゲー
ト酸化膜の膜質の更なる向上が期待できる。
【0025】尚、本実施例に於いてはNチャネルMOS
トランジスタについてのみ説明を行なったが、Pチャネ
ルMOSトランジスタでも同様な効果が得られるのは云
うまでもない。
【0026】
【発明の効果】以上のような半導体装置の製造方法によ
れば、チャネルドープイオン注入後の洗浄時、洗浄液が
直接ゲート酸化膜に接触しないために、集積回路の製造
時に用いれば、高集積化・高速化・微細化の要求に従い
ゲート酸化膜が薄くなって行ってもゲート酸化膜質を悪
くしないため電界によるゲート酸化膜の破壊に対して強
い装置が得られる。また、イオン注入の透過膜は薄くで
きる為にチャネルドープの不純物分布がブロードに成る
ことがない。
【0027】また、本発明の第三の実施例に沿った半導
体装置の製造方法に依れば、プレデポジション法により
ポリシリコンへの不純物導入を行なっても、第1のポリ
シリコン層と第2のポリシリコン層の間の酸化膜により
不純物の拡散が抑えられるために、さらにゲート酸化膜
の膜質劣化が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を示す図。
【図2】本発明の第二の実施例を示す図。
【図3】本発明の第三の実施例を示す図。
【符号の説明】
100...P形基板 101...LOCOS素子分離膜 102...ゲート酸化膜 103...第1のポリシリコン膜 104...チャネルドープ層 105...第2のポリシリコン膜 106...ソース・ドレイン拡散領域 107...絶縁膜 108...アルミニュウム配線層 200...P形基板 201...LOCOS素子分離膜 202...ゲート酸化膜 203...ポリシリコン膜 204...チャネルドープ層 205...モリブデンシリサイド膜 206...ソース・ドレイン拡散領域 207...絶縁膜 208...アルミニュウム配線層 300...P形基板 301...LOCOS素子分離膜 302...ゲート酸化膜 303...第1のポリシリコン膜 304...チャネルドープ層 305...自然酸化膜 306...第2のポリシリコン層 307...ソース・ドレイン拡散領域 308...絶縁膜 309...アルミニュウム配線層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MOS形半導体装置の製造方法として、 a)ゲート絶縁膜を形成する工程と、 b)ゲート電極とする為の第1のポリシリコン膜を形成
    する工程と、 c)MOS形トランジスタのしきい値電圧を調整するた
    めのイオン注入をゲート電極膜を透過させてイオン注入
    する工程と、 d)第2のポリシリコン膜を、第1のポリシリコン膜の
    上に形成する工程と、 e)フォトリソグフィー・エッチングによりゲート電極
    膜を加工してゲート電極を形成する工程と、 から成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】MOS形半導体装置の製造方法として、 a)ゲート絶縁膜を形成する工程と、 b)ゲート電極とする為のポリシリコン膜を形成する工
    程と、 c)MOS形トランジスタのしきい値電圧を調整するた
    めのイオン注入をゲート電極膜を透過させてイオン注入
    する工程と、 d)シリサイド膜を、ポリシリコン膜の上に形成する工
    程と、 e)フォトリソグフィー・エッチングによりゲート電極
    膜を加工してゲート電極を形成する工程と、 から成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】MOS形半導体装置の製造方法として、 a)ゲート絶縁膜を形成する工程と、 b)第1のポリシリコンゲート電極膜を形成する工程
    と、 c)MOS形トランジスタのしきい値電圧を調整するた
    めのイオン注入を第1のポリシリコンゲート電極膜を透
    過させてイオン注入する工程と、 d)第1のポリシリコンゲート電極膜表面に酸化膜を形
    成する工程と、 e)第2のポリシリコンゲート電極膜を形成する工程
    と、 f)プレデポジションによりポリシリコンゲート電極膜
    に導電型不純物を導入する工程と、 から成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】第1のポリシリコンゲート電極膜の膜厚
    が、400nm以下であることを特徴とする請求項1ま
    たは請求項2もしくは請求項3記載の半導体装置の製造
    方法。
  5. 【請求項5】第1のポリシリコンゲート電極膜表面に形
    成する酸化膜の膜厚が10nm以下であることを特徴と
    する請求項3記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】しきい値電圧調整用イオン注入後、硫酸に
    依る洗浄を行なうことにより、第1のポリシリコンゲー
    ト電極膜表面に自然酸化膜を形成することを特徴とする
    請求項3記載の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5607868A (en) * 1994-06-15 1997-03-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of fabricating semiconductor device with channel ion implantation through a conductive layer
JP2002368126A (ja) * 2001-06-12 2002-12-20 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
JP2005236083A (ja) * 2004-02-20 2005-09-02 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

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