JPH0621369A - Mos集積回路の製造方法 - Google Patents
Mos集積回路の製造方法Info
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- JPH0621369A JPH0621369A JP4172222A JP17222292A JPH0621369A JP H0621369 A JPH0621369 A JP H0621369A JP 4172222 A JP4172222 A JP 4172222A JP 17222292 A JP17222292 A JP 17222292A JP H0621369 A JPH0621369 A JP H0621369A
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- polysilicon
- gate oxide
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ゲート酸化膜に起因するゲート耐圧不良やFE
Tの歩留り低下を起こすことなく、厚さの異なる2種類
のゲート酸化膜を有する集積回路を形成する。 【構成】シリコン基板1上にフィールド酸化膜2を形成
したのち、ゲート酸化膜および第1のN+ 型ポリシリコ
ン5を形成する。つぎに露出した第1のゲート酸化膜3
をエッチングしたのち、熱酸化して厚さ15nmの第2
のゲート酸化膜3aを形成する。同時に第1のポリシリ
コン5の表面に酸化シリコン膜6が形成される。つぎに
第2のN+ 型ポリシリコン7を堆積してから、第1のポ
リシリコン5の上に重なった第2のポリシリコン7を除
去したのち、弗酸で酸化シリコン膜6をエッチングす
る。つぎに第3のN+ 型ポリシリコン7を堆積する。つ
ぎに第1、第2、および第3のポリシリコン5,7,8
をエッチングしてゲート電極を形成する。
Tの歩留り低下を起こすことなく、厚さの異なる2種類
のゲート酸化膜を有する集積回路を形成する。 【構成】シリコン基板1上にフィールド酸化膜2を形成
したのち、ゲート酸化膜および第1のN+ 型ポリシリコ
ン5を形成する。つぎに露出した第1のゲート酸化膜3
をエッチングしたのち、熱酸化して厚さ15nmの第2
のゲート酸化膜3aを形成する。同時に第1のポリシリ
コン5の表面に酸化シリコン膜6が形成される。つぎに
第2のN+ 型ポリシリコン7を堆積してから、第1のポ
リシリコン5の上に重なった第2のポリシリコン7を除
去したのち、弗酸で酸化シリコン膜6をエッチングす
る。つぎに第3のN+ 型ポリシリコン7を堆積する。つ
ぎに第1、第2、および第3のポリシリコン5,7,8
をエッチングしてゲート電極を形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMOS集積回路の製造方
法に関し、特に互いに厚さの異なるゲート酸化膜を備え
た2種類のMOSFETを含むMOS集積回路の製造方
法に関するものである。
法に関し、特に互いに厚さの異なるゲート酸化膜を備え
た2種類のMOSFETを含むMOS集積回路の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】MOS集積回路の微細化は滞ることなく
進められている。スケーリング(比例縮小)則によれ
ば、MOSFETのゲート長を縮小するとそのほかのデ
バイスパラメータも変ってくる。
進められている。スケーリング(比例縮小)則によれ
ば、MOSFETのゲート長を縮小するとそのほかのデ
バイスパラメータも変ってくる。
【0003】ゲート酸化膜も年々薄膜化されており、例
えば、64MDRAMでは約10nm、256MDRA
Mでは約8nmまで薄くなると予測されている。ゲート
酸化膜が薄くなると標準的な5Vないし3Vの電源電圧
を用いる集積回路では、ゲート酸化膜破壊が生じるの
で、信頼性を確保するため電源電圧を下げなければなら
ない。
えば、64MDRAMでは約10nm、256MDRA
Mでは約8nmまで薄くなると予測されている。ゲート
酸化膜が薄くなると標準的な5Vないし3Vの電源電圧
を用いる集積回路では、ゲート酸化膜破壊が生じるの
で、信頼性を確保するため電源電圧を下げなければなら
ない。
【0004】このため回路設計が難しくなるうえ、FE
Tの駆動電流が制限されてスィッチング速度が低下す
る。この問題を回避するには高いゲート電圧を必要とす
るFETにのみ厚いゲート酸化膜を用いることが考えら
れる。
Tの駆動電流が制限されてスィッチング速度が低下す
る。この問題を回避するには高いゲート電圧を必要とす
るFETにのみ厚いゲート酸化膜を用いることが考えら
れる。
【0005】MOS集積回路に、互に厚さの異なるゲー
ト酸化膜を備えた2種類のMOSFETを形成するに
は、つぎのような方法が考えられる。厚い酸化膜を形
成したのち、レジストなどをマスクとしてエッチングし
一部のゲート酸化膜厚を薄くする。先に薄いゲート酸
化膜を形成してから、窒化膜をマスクとして選択的に酸
化して厚い酸化膜を得る。
ト酸化膜を備えた2種類のMOSFETを形成するに
は、つぎのような方法が考えられる。厚い酸化膜を形
成したのち、レジストなどをマスクとしてエッチングし
一部のゲート酸化膜厚を薄くする。先に薄いゲート酸
化膜を形成してから、窒化膜をマスクとして選択的に酸
化して厚い酸化膜を得る。
【0006】しかし前者ではエッチングにおける酸化膜
厚の不均一がFETのしきい値電圧のばらつきにつなが
り、後者では窒化膜を除去するときゲート酸化膜が損傷
してゲート耐圧不良を生じる。いずれにしても、ゲート
酸化膜を形成したあとゲート電極を形成するまでの工程
において、ゲート酸化膜が汚染を受け易く歩留りの低下
が避けられない。
厚の不均一がFETのしきい値電圧のばらつきにつなが
り、後者では窒化膜を除去するときゲート酸化膜が損傷
してゲート耐圧不良を生じる。いずれにしても、ゲート
酸化膜を形成したあとゲート電極を形成するまでの工程
において、ゲート酸化膜が汚染を受け易く歩留りの低下
が避けられない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来はゲート耐圧不良
やFETの歩留り低下を生じることなく、厚さの異なる
2種類のゲート酸化膜を形成することができなかった。
やFETの歩留り低下を生じることなく、厚さの異なる
2種類のゲート酸化膜を形成することができなかった。
【0008】本発明の目的は、異なる厚さのゲート酸化
膜を形成する優れた方法を提供することにある。
膜を形成する優れた方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のMOS集積回路
の製造方法は、シリコン基板の一主面に第1のゲート酸
化膜を形成したのち、第1の導電膜を堆積する工程と、
前記第1の導電膜および前記第1のゲート酸化膜の一部
をエッチングしたのち、露出した前記シリコン基板の一
主面に第2のゲート酸化膜を形成すると同時に残った前
記第1の導電膜の表面に酸化膜を形成する工程と、全面
に第2の導電膜を堆積したのち、前記第1の導電膜の上
に形成された前記第2の導電膜および前記酸化膜をエッ
チングする工程と、全面に第3の導電膜を堆積したの
ち、前記第1の導電膜、前記第2の導電膜、前記第3の
導電膜の一部をエッチングしてゲート電極を形成する工
程とを含むものである。
の製造方法は、シリコン基板の一主面に第1のゲート酸
化膜を形成したのち、第1の導電膜を堆積する工程と、
前記第1の導電膜および前記第1のゲート酸化膜の一部
をエッチングしたのち、露出した前記シリコン基板の一
主面に第2のゲート酸化膜を形成すると同時に残った前
記第1の導電膜の表面に酸化膜を形成する工程と、全面
に第2の導電膜を堆積したのち、前記第1の導電膜の上
に形成された前記第2の導電膜および前記酸化膜をエッ
チングする工程と、全面に第3の導電膜を堆積したの
ち、前記第1の導電膜、前記第2の導電膜、前記第3の
導電膜の一部をエッチングしてゲート電極を形成する工
程とを含むものである。
【0010】さらに第1の導電膜に砒素をドープするも
のである。
のである。
【0011】
【作用】シリコン基板表面に形成した第1のゲート酸化
膜の一部を第1のポリシリコンで覆ってから、露出した
第1のゲート酸化膜の一部をエッチングしたシリコン基
板表面に第2のゲート酸化膜を形成する。つぎに全面に
第2のポリシリコンを堆積したのち、第1の酸化シリコ
ン膜上の第2の酸化シリコン膜と、第1のポリシリコン
上に形成された酸化シリコン膜とをエッチングする。つ
ぎに全面に第3のポリシリコンを堆積してから、第1、
第2、第3のポリシリコンの一部をエッチングしてゲー
ト電極を形成する。
膜の一部を第1のポリシリコンで覆ってから、露出した
第1のゲート酸化膜の一部をエッチングしたシリコン基
板表面に第2のゲート酸化膜を形成する。つぎに全面に
第2のポリシリコンを堆積したのち、第1の酸化シリコ
ン膜上の第2の酸化シリコン膜と、第1のポリシリコン
上に形成された酸化シリコン膜とをエッチングする。つ
ぎに全面に第3のポリシリコンを堆積してから、第1、
第2、第3のポリシリコンの一部をエッチングしてゲー
ト電極を形成する。
【0012】第1のゲート酸化膜は第1のポリシリコン
で保護されているので損傷を受けることはなく、ゲート
酸化膜に起因するゲート耐圧不良やFETの歩留低下の
恐れはない。
で保護されているので損傷を受けることはなく、ゲート
酸化膜に起因するゲート耐圧不良やFETの歩留低下の
恐れはない。
【0013】さらに第1のポリシリコンを導電性とする
ためには、燐をドープするよりも砒素をドープした方が
FETのしきい値VT の変動を抑えることができる。ま
た第1、第2、第3のポリシリコンに砒素や燐をドープ
することにより、第1および第2のゲート酸化膜とのエ
ッチングレートの比を大きくすることができる。
ためには、燐をドープするよりも砒素をドープした方が
FETのしきい値VT の変動を抑えることができる。ま
た第1、第2、第3のポリシリコンに砒素や燐をドープ
することにより、第1および第2のゲート酸化膜とのエ
ッチングレートの比を大きくすることができる。
【0014】
【実施例】本発明の第1の実施例としてLOCOS分離
について、図1(a)〜(d)を参照して説明する。
について、図1(a)〜(d)を参照して説明する。
【0015】はじめに図1(a)に示すように、シリコ
ン基板1上にLOCOS法により素子間分離用の厚さ4
00nmのフィールド酸化膜2を形成する。つぎに熱酸
化して厚さ7.5nmのゲート酸化膜3を形成したの
ち、厚さ150nmの第1のN+ 型ポリシリコン5を形
成する。
ン基板1上にLOCOS法により素子間分離用の厚さ4
00nmのフィールド酸化膜2を形成する。つぎに熱酸
化して厚さ7.5nmのゲート酸化膜3を形成したの
ち、厚さ150nmの第1のN+ 型ポリシリコン5を形
成する。
【0016】ここでP(燐)を1×1020cm-3ドー
プしたポリシリコンを堆積するか、ノンドープポリシ
リコンを堆積したのち、表面濃度が1×1020cm-3に
なる条件で燐拡散を行なうか、As(砒素)を1×1
021cm-3ドープしたポリシリコンを堆積するか、ノ
ンドープポリシリコンを堆積したのち、75As+ を注入
量(ドース)3×1015cm-2イオン注入することによ
りN+ 型ポリシリコンを形成することができる。
プしたポリシリコンを堆積するか、ノンドープポリシ
リコンを堆積したのち、表面濃度が1×1020cm-3に
なる条件で燐拡散を行なうか、As(砒素)を1×1
021cm-3ドープしたポリシリコンを堆積するか、ノ
ンドープポリシリコンを堆積したのち、75As+ を注入
量(ドース)3×1015cm-2イオン注入することによ
りN+ 型ポリシリコンを形成することができる。
【0017】特にシリコン基板の不純物濃度が低いと
き、ポリシリコンへの不純物として燐を用いるとFET
のしきい値VT が変動するので、不純物には砒素を用い
るべきである。
き、ポリシリコンへの不純物として燐を用いるとFET
のしきい値VT が変動するので、不純物には砒素を用い
るべきである。
【0018】つぎにレジスト(図示せず)をマスクとし
て第1のポリシリコン5をドライエッチングしたのちレ
ジストを除去する。
て第1のポリシリコン5をドライエッチングしたのちレ
ジストを除去する。
【0019】つぎに図1(b)に示すように、弗酸を用
いて露出した第1のゲート酸化膜3をエッチングしたの
ち、熱酸化して厚さ15nmの第2のゲート酸化膜3a
を形成する。同時に第1のポリシリコン5の表面に酸化
シリコン膜6が形成されるが、第1のゲート酸化膜3は
第1のポリシリコン5で覆われているので変化しない。
つぎに厚さ150nmの第2のN+ 型ポリシリコン7を
堆積する。
いて露出した第1のゲート酸化膜3をエッチングしたの
ち、熱酸化して厚さ15nmの第2のゲート酸化膜3a
を形成する。同時に第1のポリシリコン5の表面に酸化
シリコン膜6が形成されるが、第1のゲート酸化膜3は
第1のポリシリコン5で覆われているので変化しない。
つぎに厚さ150nmの第2のN+ 型ポリシリコン7を
堆積する。
【0020】つぎに図1(c)に示すように、ドライエ
ッチングによりレジスト(図示せず)をマスクとして第
1のポリシリコン5の上に重なった第2のポリシリコン
7を除去したのち、弗酸で酸化シリコン膜6をエッチン
グする。つぎに第3のN+ 型ポリシリコン7を堆積す
る。
ッチングによりレジスト(図示せず)をマスクとして第
1のポリシリコン5の上に重なった第2のポリシリコン
7を除去したのち、弗酸で酸化シリコン膜6をエッチン
グする。つぎに第3のN+ 型ポリシリコン7を堆積す
る。
【0021】つぎに図1(d)に示すように、レジスト
(図示せず)をマスクとして第1、第2、および第3の
ポリシリコン5,7,8をエッチングして、第1、第
2、および第3のポリシリコン5,7,8からなるゲー
ト電極を形成する。
(図示せず)をマスクとして第1、第2、および第3の
ポリシリコン5,7,8をエッチングして、第1、第
2、および第3のポリシリコン5,7,8からなるゲー
ト電極を形成する。
【0022】このあと、ソース・ドレインおよび金属配
線を形成してMOS集積回路の素子部が完成する。
線を形成してMOS集積回路の素子部が完成する。
【0023】厚さ7.5nmの第1のゲート酸化膜3の
上には第1のポリシリコン5および第3のポリシリコン
8が形成されて、その下が第1のFETのチャネル部と
なっている。また、厚さ15nmの第2のゲート酸化膜
3aの上には第2のポリシリコン7および第3のポリシ
リコン8が形成されて、その下が第2のFETのチャネ
ル部となっている。
上には第1のポリシリコン5および第3のポリシリコン
8が形成されて、その下が第1のFETのチャネル部と
なっている。また、厚さ15nmの第2のゲート酸化膜
3aの上には第2のポリシリコン7および第3のポリシ
リコン8が形成されて、その下が第2のFETのチャネ
ル部となっている。
【0024】つぎに本発明の第2の実施例としてトレン
チ分離について、図2(a)〜(d)を参照して説明す
る。
チ分離について、図2(a)〜(d)を参照して説明す
る。
【0025】はじめに図2(a)に示すように、シリコ
ン基板1上に第1のゲート酸化膜3および第1のN+ 型
ポリシリコン5を形成する。
ン基板1上に第1のゲート酸化膜3および第1のN+ 型
ポリシリコン5を形成する。
【0026】つぎに図2(b)に示すように、レジスト
(図示せず)をマスクとして第1のポリシリコン、第1
のゲート酸化膜3およびシリコン基板1表面を順次エッ
チングしてトレンチを形成する。つぎにCVD法により
厚い酸化膜を堆積したのち、RIE法によりエッチバッ
クして平坦化し、トレンチに埋込酸化膜4を形成する。
(図示せず)をマスクとして第1のポリシリコン、第1
のゲート酸化膜3およびシリコン基板1表面を順次エッ
チングしてトレンチを形成する。つぎにCVD法により
厚い酸化膜を堆積したのち、RIE法によりエッチバッ
クして平坦化し、トレンチに埋込酸化膜4を形成する。
【0027】つぎに図2(c)に示すように、第1のポ
リシリコン5および第1のゲート酸化膜3の一部を除去
したのち、熱酸化して第2のゲート酸化膜3aを形成す
る。このとき第1のポリシリコン5のうえに酸化シリコ
ン膜6が形成される。つぎに第2のN+ 型ポリシリコン
7を堆積する。
リシリコン5および第1のゲート酸化膜3の一部を除去
したのち、熱酸化して第2のゲート酸化膜3aを形成す
る。このとき第1のポリシリコン5のうえに酸化シリコ
ン膜6が形成される。つぎに第2のN+ 型ポリシリコン
7を堆積する。
【0028】つぎに図2(d)に示すように、第1のポ
リシリコン5のうえの第2のポリシリコン7をドライエ
ッチングによって除去する。つぎに弗酸により酸化シリ
コン膜6をエッチングしたのち、第3のN+ 型ポリシリ
コン8を堆積する。
リシリコン5のうえの第2のポリシリコン7をドライエ
ッチングによって除去する。つぎに弗酸により酸化シリ
コン膜6をエッチングしたのち、第3のN+ 型ポリシリ
コン8を堆積する。
【0029】このあと、ソース・ドレインおよび金属配
線を形成してMOS集積回路の素子部が完成する。
線を形成してMOS集積回路の素子部が完成する。
【0030】以上、はじめに薄い第1のゲート酸化膜を
形成してから、つぎに厚い第2のゲート酸化膜を形成し
たが、逆に、はじめに厚い第1のゲート酸化膜を形成し
てから、つぎに薄い第2のゲート酸化膜を形成すること
もできる。
形成してから、つぎに厚い第2のゲート酸化膜を形成し
たが、逆に、はじめに厚い第1のゲート酸化膜を形成し
てから、つぎに薄い第2のゲート酸化膜を形成すること
もできる。
【0031】また第1、第2および第3の各ポリシリコ
ンの代りにシリコン、高融点金属シリサイド、高融点金
属のうちいずれか1つ以上を単層または多層にすること
もできる。
ンの代りにシリコン、高融点金属シリサイド、高融点金
属のうちいずれか1つ以上を単層または多層にすること
もできる。
【0032】素子間分離法については、LOCOS法、
トレンチ分離法など、あるいはこれらを回路毎に使い分
けても同様の結果を得ることができる。
トレンチ分離法など、あるいはこれらを回路毎に使い分
けても同様の結果を得ることができる。
【0033】
【発明の効果】はじめに形成した片方のゲート酸化膜を
ポリシリコンで覆って、他方のゲート酸化膜を形成した
のち、さらにポリシリコン堆積するので、ゲート酸化膜
に損傷や汚染を与える恐れがなくなった。
ポリシリコンで覆って、他方のゲート酸化膜を形成した
のち、さらにポリシリコン堆積するので、ゲート酸化膜
に損傷や汚染を与える恐れがなくなった。
【0034】ゲート耐圧不良やFETの歩留り低下を起
こすことなく、厚さの異なる2種類のゲート酸化膜を有
するMOS集積回路を形成することができる。さらに、
ゲート電極の不純物として砒素を用いることにより、ゲ
ート酸化膜を形成する工程でFETのしきい値が変動す
る恐れがなくなった。
こすことなく、厚さの異なる2種類のゲート酸化膜を有
するMOS集積回路を形成することができる。さらに、
ゲート電極の不純物として砒素を用いることにより、ゲ
ート酸化膜を形成する工程でFETのしきい値が変動す
る恐れがなくなった。
【図1】本発明の第1の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図2】本発明の第2の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
ある。
1 シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 第1のゲート酸化膜 3a 第2のゲート酸化膜 4 埋込酸化膜 5 第1のポリシリコン 6 酸化シリコン膜 7 第2のポリシリコン 8 第3のポリシリコン
Claims (2)
- 【請求項1】 シリコン基板の一主面に第1のゲート酸
化膜を形成したのち、第1の導電膜を堆積する工程と、
前記第1の導電膜および前記第1のゲート酸化膜の一部
をエッチングしたのち、露出した前記シリコン基板の一
主面に第2のゲート酸化膜を形成すると同時に残った前
記第1の導電膜の表面に酸化膜を形成する工程と、全面
に第2の導電膜を堆積したのち、前記第1の導電膜の上
に形成された前記第2の導電膜および前記酸化膜をエッ
チングする工程と、全面に第3の導電膜を堆積したの
ち、前記第1の導電膜、前記第2の導電膜、前記第3の
導電膜の一部をエッチングしてゲート電極を形成する工
程とを含むMOS集積回路の製造方法。 - 【請求項2】 第1の導電膜に砒素がドープされている
請求項1記載のMOS集積回路の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4172222A JPH0621369A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Mos集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4172222A JPH0621369A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Mos集積回路の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0621369A true JPH0621369A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=15937863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4172222A Pending JPH0621369A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Mos集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0621369A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5691217A (en) * | 1996-01-03 | 1997-11-25 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor processing method of forming a pair of field effect transistors having different thickness gate dielectric layers |
JP2003069024A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-03-07 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP2006024859A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
US7011980B1 (en) | 2005-05-09 | 2006-03-14 | International Business Machines Corporation | Method and structures for measuring gate tunneling leakage parameters of field effect transistors |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP4172222A patent/JPH0621369A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5691217A (en) * | 1996-01-03 | 1997-11-25 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor processing method of forming a pair of field effect transistors having different thickness gate dielectric layers |
US5989946A (en) * | 1996-01-03 | 1999-11-23 | Micron Technology, Inc. | Method of forming SRAM cells and pairs of field effect transistors |
JP2003069024A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-03-07 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP2006024859A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
US7011980B1 (en) | 2005-05-09 | 2006-03-14 | International Business Machines Corporation | Method and structures for measuring gate tunneling leakage parameters of field effect transistors |
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