JPH067557B2 - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPH067557B2
JPH067557B2 JP61221303A JP22130386A JPH067557B2 JP H067557 B2 JPH067557 B2 JP H067557B2 JP 61221303 A JP61221303 A JP 61221303A JP 22130386 A JP22130386 A JP 22130386A JP H067557 B2 JPH067557 B2 JP H067557B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路装置の製造方法に関し、特にM
IS型電界効果トランジスタのソース,ドレイン領域の
形成方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、LDD構造のMIS型電界効果トランジスタのソ
ース,ドレイン領域を形成するには多結晶シリコン・ゲ
ート電極と自己整合させて浅い低濃度拡散層をまずイオ
ン注入で形成し、ついでこの多結晶シリコン・ゲート電
極の側壁にシリコン酸化膜などから成るスペーサーを形
成しこれをマスクにして深い高濃度拡散層を同じくイオ
ン打込みで形成する手法が一般に行なわれる。
第3図(a)および(b)は従来のMIS型電界効果トランジ
スタにおけるソース,ドレイン領域の形成方法を示す部
分工程図で、ソースおよびドレインの各浅い低濃度拡散
層6および7は第3図(a)に示すように多結晶シリコン
・ゲート電極5と自己整合するイオン注入でそれぞれ形
成され、また、深い高濃度拡散層8および9は第3図
(b)が示すように多結晶シリコン・ゲート電極5の側壁
に形成されるスペーサ10および11をマスクとする同
じくイオン注入法でそれぞれ形成される。勿論、これら
拡散層を通常の熱拡散により形成してもよい(図示しな
い)が、何れにしても高濃度拡散層8,9はスペーサ1
0,11を介してそれぞれ形成される。
なお、ここで、1,2,3および4は半導体基板,半導
体基板1内のウェル領域,素子分離領域およびゲート絶
縁膜をそれぞれ示し、また、矢印はイオン注入される半
導体不純物を示すものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、この従来のソースドレイン領域の形成方法によ
るとスペーサ10,11はリン硅酸ガラス膜(PSG)
またはシリコン酸化膜の基板上への直接被着とその全面
エッチングとによって形成されるので他のシリコン酸化
膜、特に素子分離領域3に膜減りが生じ素子分離能力を
低下させる。また、イオン打込みに使い不要となったス
ペーサを他の膜を傷めることなく除去することが難しい
ので不純物がスペーサ内にトラップされることがあると
トランジスタのしきい値電圧(Vth)が変動し、高温
保管の場合などで特性が変動をおこす危険性をもつ。
また、ゲート電極が高融点金属のシリサイドまたはポリ
サイドから成る場合では、電極材そのものが酸化され易
い性質をもつので打込み不純物の押込みには特別な注意
が必要とされる。すなわち、不純物の押込み工程は露出
されたゲート電極材が直接大気に触れないように窒素等
の不活性ガスで包み込んだ状態で行なう必要が生じる。
通常の生産ラインではこの押込み工程はガス・フローの
不活性雰囲気内で行なわれるがゲート電極材の酸化によ
る不良の発生を絶無とすることは生産効率を考える限り
不可能である。
このように、基板上のシリコン酸化膜を直接介して不純
物を注入する従来のソース,ドレイン領域の形成方法で
は、素子分離領域その他の半導体膜を膜減りさせ、ま
た、ゲート・しきい値電圧を変動させるなど信頼性上好
ましからざる影響を与えるばかりでなく、ゲート電極に
高融点金属を用いた場合には製造工程を複雑化し且つ低
効率化する。
本発明の目的は、上記の情況に鑑み、スペーサの形成お
よび除去に伴なう素子分離領域その他の素子絶縁膜の過
剰エッチング問題および高融点金属ゲート電極の酸化に
よる不良発生問題を完全に解決し得るLDD構造のソー
ス,ドレイン領域形成工程を備えた半導体集積回路装置
の製造方法を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、半導体集積回路装置の製造方法は、半
導体基板上に素子分離領域を形成するパターニング工程
と、前記素子分離領域に取囲まれる島状の基板領域内に
ゲート絶縁膜およびシリコン酸化膜をそれぞれ形成する
工程と、前記ゲート絶縁膜にゲート電極を形成する工程
と、前記素子分離領域、シリコン酸化膜およびゲート電
極を含む基板全面にCVDシリコン窒化膜を成長せしめ
る工程と、前記シリコン酸化膜とCVDシリコン窒化膜
との複合膜を介し低濃度不純物を基板内にイオン注入す
る低濃度のソースおよびドレイン拡散層の各形成工程
と、前記CVDシリコン窒化膜で被覆される前記ゲート
電極の両側面にリン硅酸ガラスまたはシリコン酸化膜か
らなるスペーサをそれぞれ形成する工程と、前記スペー
サをマスクとしかつ前記シリコン酸化膜とCVDシリコ
ン窒化膜との前記複合膜を介し高濃度不純物を基板内に
イオン注入する高濃度のソースおよびドレイン拡散層の
各形成工程と、前記スペーサおよびCVDシリコン窒化
膜を基板およびゲート電極上より全て除去するエッチン
グ工程とを含む。ここで、ゲート電極は高融点金属のポ
リサイドまたはシリサイドから形成されていてもよく、
また、ゲート絶縁膜にシリコン窒化膜が用いられていて
もよい。
本発明によれば、イオン注入工程に先立って被着せしめ
たCVDシリコン窒化膜はスペーサの形成および除去を
他の素子絶縁膜を傷めることなく行なわせ、また、不純
物押込み工程で生じ易いポリサイドまたはシリサイド、
ゲート電極の酸化による不良発生を有効に防止し得る。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図(a)〜(c)は本発明の一実施例を示すソース,ドレ
イン領域の形成工程図である。本実施例によれば、LD
D構造のMIS型電界効果トランジスタのソース,ドレ
イン領域はつぎの数工程で形成される。すなわち、半導
体基板1にはウエル領域2,素子分離領域3,ゲート絶
縁膜4に等しい膜厚のシリコン酸化膜12および多結晶
シリコン・ゲート電極5が、第1図(a)に示すように公
知の技術によりそれぞれ形成され、ついでこの基板全面
にCVDシリコン窒化膜13が100〜400Åの膜厚
で成長された後、濃度1×1013〜1×1014cm-2の低濃度
不純物が矢印の如くイオン注入されて低濃度のソースお
よびドレイン拡散層6および7がそれぞれ形成される。
すなわち、本発明によれば、半導体不純物は従来のよう
にシリコン酸化膜12を直接にではなくこの上面を被覆
するCVDシリコン窒化膜13との複合膜を介してそれ
ぞれイオン注入される。〔第1図(a)参照〕。ついで多
結晶シリコン・ゲート電極5の両側面にはスペーサ10
および11が第1図(b)に示すようにCVDシリコン窒
化膜13を残したままの状態でそれぞれ形成され、これ
をマスクとする高濃度不純物(1×1015〜1×1016c
m-2)のイオン注入によって高濃度のソースおよびドレ
イン拡散層8および9がそれぞれ形成される。これらス
ペーサ10および11を形成するには、まず膜厚3000〜
7000Åのリン硅酸ガラス(PSG)膜またはシリコン酸
化膜(SiO2)をCVDシリコン窒化膜13上にCVD成
長させ、ついでエッチング工程を経て多結晶シリコン・
ゲート電極5の両側面に2000〜4000Åの幅長で残せばよ
い。このように高濃度のソースおよびドレイン拡散層8
および9はCVDシリコン窒化膜13上に形成されたス
ペーサ10および11をマスクとするイオン注入法によ
ってそれぞれ形成される。この際、半導体不純物は低濃
度拡散層の場合と同じようにシリコン酸化膜を直接介す
るのではなく、この上面を被覆するCVDシリコン窒化
膜13との複合膜を介してそれぞれイオン注入される。
ここで、スペーサ10,11およびCVDシリコン窒化
膜13をそれぞれ除去すれば第1図(c)に示す如きソー
ス,ドレイン領域を備える半導体装置を得る。この際、
スペーサ10,11とCVDシリコン窒化膜13をそれ
ぞれ個別に除去してもよいし、或いはリフト・リーフ法
を用いて同時に除去してもよい。
本発明によれば、基板全面に成長されたCVDシリコン
窒化膜13はスペーサ10および11を形成する際生じ
る素子分離領域3その他の素子絶縁膜の膜減りを防止
し、また、基板表面をイオン注入に伴なう損傷から保護
するよう機能する。更にスペーサ10,11を他の膜を
全く傷めることなく除去し得るのでスペーサ内にトラッ
プされた不純物によるしきい値電圧(Vth)の変動の
問題は完全に解決される。以上はゲート絶縁膜4がシリ
コン酸化膜の場合を説明したがシリコン窒化膜に代えて
実施することも容易である。
第2図(a)および(b)は本発明の他の実施例を示すソー
ス,ドレイン領域の形成工程図である。本実施例によれ
ば、ゲート電極は高融点金属のポリサイドで形成され
る。すなわち、ゲート電極14は多結晶シリコンと高融
点金属からなるポリサイド層からなる。ここで、第2図
(a),(b)は第1図(a),(b)に対応する工程でそれぞれ共
通符号が付されている。本実施例によれば、酸化され易
いポリサイド・ゲート電極14は不純物の押込み工程が
行なわれている間その全面をCVDシリコン窒化膜13
で保護されているので、従来のように不活性雰囲気を準
備せずとも酸化によるゲート電極不良を発生することが
ない。従って、すでに述べた3つの効果と相俟って生産
歩溜りを顕著に向上せしめ得る。以上はゲート電極がシ
リサイドから成る場合でも全く同等の効果を奏し得る。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば、素子分離
領域その他の素子絶縁膜に何等の影響を与えることなく
スペーサの形成および除去をそれぞれ必要な時期に行な
い得るので、これら素子絶縁膜の耐圧その他の特性劣化
およびゲートしきい値電圧変動を生じることなくソー
ス,ドレイン領域の各低濃度拡散層および高濃度拡散層
をそれぞれ容易に形成し得る。また、ゲート電極が高融
点金属のポリサイドまたはシリサイドから成る場合であ
ってもゲート電極の酸化による不良を確実に防止しつつ
ソース,ドレイン領域の形成を行ない得るのでCVD法
によるシリコン窒化膜の低温成長効果と相俟って生産歩
溜りを格段に向上することができる。すなわち、LDD
構造のMIS型電界効果トランジスタの信頼性および生
産歩溜りの向上に顕著なる効果をあげることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)は本発明の一実施例を示すソース,ドレ
イン領域の形成工程図、第2図(a)および(b)は本発明の
他の実施例を示すソース,ドレイン領域の形成工程図、
第3図(a)および(b)は従来のMIS型電界効果トランジ
スタにおけるソース,ドレイン領域の形成方法を示す部
分工程図である。 1……半導体基板、2……ウエル領域、3……素子分離
領域、4……ゲート絶縁膜、5……多結晶シリコン・ゲ
ート電極、6……低濃度ソース拡散層、7……低濃度ド
レイン拡散層、8……高濃度ソース拡散層、9……高濃
度ドレイン拡散層、10,11……スペーサ、12……
シリコン酸化膜、13……CVDシリコン窒化膜、14
……高融点金属ポリサイド・ゲート電極。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に素子分離領域を形成するパ
    ターニング工程と、前記素子分離領域に取囲まれる島状
    の基板領域内にゲート絶縁膜およびシリコン酸化膜をそ
    れぞれ形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電
    極を形成する工程と、前記素子分離領域、シリコン酸化
    膜およびゲート電極を含む基板全面にCVDシリコン窒
    化膜を成長せしめる工程と、前記シリコン酸化膜とCV
    Dシリコン窒化膜との複合膜を介し低濃度不純物を基板
    内にイオン注入する低濃度のソースおよびドレイン拡散
    層の各形成工程と、前記CVDシリコン窒化膜で被覆さ
    れる前記ゲート電極の両側面にリンケイ酸ガラスまたは
    シリコン酸化層からなるスペーサをそれぞれ形成する工
    程と、前記スペーサをマスクとしかつ前記シリコン酸化
    膜とCVDシリコン窒化膜との前記複合膜を介し高濃度
    不純物を基板内にイオン注入する高濃度のソースおよび
    ドレイン拡散層の各形成工程と、前記スペーサおよびC
    VDシリコン窒化膜を基板およびゲート電極上より全て
    除去するエッチング工程とを含むことを特徴とする半導
    体集積回路装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記ゲート電極が高融点金属のポリサイド
    またはシリサイドからなることを特徴とする特許請求の
    範囲第(1)項記載の半導体集積回路装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記ゲート絶縁膜がシリコン窒化膜からな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の半導
    体集積回路装置の製造方法。
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