JPH07120793B2 - 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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JPH07120793B2
JPH07120793B2 JP59081531A JP8153184A JPH07120793B2 JP H07120793 B2 JPH07120793 B2 JP H07120793B2 JP 59081531 A JP59081531 A JP 59081531A JP 8153184 A JP8153184 A JP 8153184A JP H07120793 B2 JPH07120793 B2 JP H07120793B2
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昇 工藤
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セイコー電子工業株式会社
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シリコンゲート型MISトランジスタを有する
半導体装置の製造方法に関し、詳しくは、LDD構造(Lig
ht−Doped−Drain−Source構造)を有するMISトランジ
スタを容易に製造する方法に関する。
近年、素子の微細化がすすみ、MISトランジスタの最小
L長は、量産レベルでは2〜3μm、試作レベルでは0.
5〜1.5μmになりつつある。このようにL長が短くなつ
た場合に、VTHが小さくなる、リーク電流がふえるなど
“短チヤネル効果”と呼ばれる問題が生じ、ソース・ド
レインの拡散深さを浅くする、深いチヤネルドープを行
うなどの対策が考えられている。ソース・ドレインの拡
散深さを浅くした場合には、横方向の拡散も小さく抑え
られるため短チヤネル効果が抑えられるが、一方で、拡
散層のRSが大きくなるため、コンタクト抵抗及びトラン
ジスタの直列抵抗が増大する、電極が浅い拡散層をつき
ぬけて基板とシヨートするという問題が生ずる。この問
題の解決のため考案された素子構造がLDD構造であり、
ソース・ドレイン領域中、ゲート電極に隣接する領域は
浅い拡散層、電極とコンタクトをとる領域は比較的深い
拡散層で形成することを特徴とする。
従来、NMOSに関してはLDD構造を形成するために次のよ
うな方法が用いられてきた。従来例について第1図
(a)〜(g)を用いて説明する。P型シリコン基板1
上にゲート酸化膜2及びフイールド酸化膜3を形成さ
せ、ゲート酸化膜2上に、多結晶シリコンからなるゲー
ト電極4をエツチング形成する(第1図(a)参照)。
次に、酸化膜エツチングを行い、ゲート酸化膜2のう
ち、ゲート電極4でマスクされていない領域を除去する
(第1図(b)参照)。次に、ヒ素などの投影飛程及び
拡散係数の小さいN型不純物のイオン注入により浅い拡
散層5を形成する(第1図(c))。次に、絶縁膜6を
積層形成(第1図(d)参照)した後、絶縁膜6を反応
性イオンエツチなどの異方性エツチングによりエツチン
グして、ゲート電極4の側壁に絶縁膜7を残し、拡散層
5上の絶縁膜を除去する(第1図(e)参照)。次に、
リンなどの投影飛程及び拡散係数の大きいN型不純物の
イオン注入により比較的深い拡散層8を形成する(第1
図(f)参照)。次に、中間絶縁膜9を積層形成(第1
図(g)参照)した後、コンタクト開口、電極及び配線
を形成してLDD構造を有するMISトランジスタがつくられ
る。ところが、PMOSの場合には通常ソース・ドレインの
形成に用いうる不純物であるボロンの投影飛程が大きい
ために、以上述べた従来方法では十分浅い拡散層がつく
れないため、最適なLDD構造を形成できないという欠点
があつた。
本発明は、以上述べた従来方法による欠点を除去し、PM
OSにおいても最適なLDD構造を形成するための新規な方
法を提供するものである。
以下、本発明について第2図(a)〜(g)を用いて詳
細に説明する。N型シリコン基板13上にゲート酸化膜2
及びフイールド酸化膜3を熱酸化により形成する。ゲー
ト酸化膜2、及びフイールド酸化膜3の膜厚は、それぞ
れ例えば900Å、及び10000Åとする。次に、前記ゲート
酸化膜2上、及びフイールド酸化膜3上に、CVD法など
により例えば膜厚6000Åの多結晶シリコン膜を形成した
後、CF4などのエツチングガスを用いたプラズマエツチ
ング法により前記多結晶シリコン膜をエツチングし、前
記多結晶シリコンからなるゲート電極4を形成する(第
2図(a)参照)。次に、弗酸と弗化アンモニウムの混
合溶液を用いるエツチングを行い、ゲート酸化膜2のう
ち、ゲート電極4でマスクされていない領域を除去しシ
リコン基板の開口部をつくる。次に、たとえばイオン注
入法により28Si+をエネルギー180KeV、ドーズ量1×10
15cm-2で打込み、前記開口部の表面をアモルフアス化す
る(第2図(b)参照)。次に、イオン注入法により、
P型不純物ボロンを、ゲート電極4及びフイールド酸化
膜3をマスクとして、アモルフアス領域12に拡散し、ソ
ース・ドレイン領域10を形成する(第2図(c)参
照)。11B+を用い、エネルギー20KeV、ドーズ量1×10
14〜1×1015cm-2とすると打込領域がアモルフアス化さ
れ、チヤンネリングがほとんど生じないため、従来法の
単結晶領域に打込む場合にくらべ約0.2μm接合を浅く
することができる。次に、酸化膜などの絶縁膜6をCVD
法などにより膜厚約1μmに形成する(第2図(d)参
照)。次に、絶縁膜6をCHF3などのガスを用いた反応性
イオンエツチングなどの異方性プラズマエツチング法に
よりエツチングし、ゲート電極4の側壁に絶縁膜7を残
し、拡散層10上の絶縁膜を除去する(第2図(e)参
照)。次にフイールド絶縁膜3,ゲート電極4及び絶縁膜
7をマスクにしてボロンを直接シリコン基板に打込み、
比較的深い拡散層11を形成する(第2図(f)参照)。
ボロンイオンを用い、エネルギー80KeV、ドーズ量5×1
015〜1×1016cm-2とすると、Rs=80〜100Ω、Xj=0.8
〜1.2μmの拡散層が形成できるため、コンタクト抵抗
及びトランジスタの直列抵抗を十分小さく抑えられ、ま
た、十分深い拡散層であるためAlがつきぬけて基板とシ
ヨートすることがない。次に、中間絶縁膜9をCVD法な
どにより積層形成(第2図(g)参照)した後、コンタ
クト開口、電極及び配線を形成してLDD構造を有するMIS
トランジスタがつくられる。
以上述べた本発明の方法によれば、従来困難だつたPMOS
におけるLDD最適構造の形成を半導体製造プロセスで一
般に用いられている装置、及び条件の組合せにより容易
に実現できるものである。このように本発明方法は、量
産プロセスにより適した形で素子の微細化に必要な素子
構造を形成する技術であり、半導体集積回路の微細化、
及び量産化に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】 第1図(a)〜(g)は、従来手段による半導体装置の
製造方法を説明するための工程順の断面図。 第2図(a)〜(g)は、本発明による半導体装置の製
造方法を説明するための工程順の断面図である。 1……P型シリコン基板、2……ゲート酸化膜 3……フイールド酸化膜、4……ゲート電極 5,10……浅い拡散層、6……絶縁膜 7……側壁絶縁膜 8,11……比較的深い拡散層 9……中間絶縁膜、12……アモルフアス領域 13……N型シリコン基板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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多結晶シリコン層を形成す
    る工程と、前記多結晶シリコン層をエッチングしてゲー
    ト電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとし
    て前記ゲート絶縁膜をエッチングして前記半導体基板の
    開口部をつくる工程と、前記半導体基板の開口部に前記
    半導体基板と同じ元素イオンをイオン打ち込みすること
    により、前記半導体基板の開口部をアモルファス化する
    工程と、前記アモルファス化された開口部に不純物イオ
    ンを注入し前記半導体基板の開口部にソース・ドレイン
    領域を形成する工程と、を有することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記半導体基板と同じ元素イオンは、シリ
    コンイオンであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記不純物イオンは、周期律表のIII族元
    素イオンであることを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】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多結晶シリコン層を形成す
    る工程と、前記多結晶シリコン層をエッチングしてゲー
    ト電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとし
    て前記ゲート絶縁膜をエッチングして前記半導体基板の
    開口部をつくる工程と、前記半導体基板の開口部に前記
    半導体基板と同じ元素イオンをイオン打ち込みすること
    により、前記半導体基板の開口部をアモルファス化する
    工程と、前記アモルファス化された開口部に不純物イオ
    ンを注入し前記半導体基板の開口部にソース・ドレイン
    領域を形成する工程と、前記ゲート電極及び前記ゲート
    絶縁膜上に絶縁膜を積層形成した後、異方性エッチング
    により前記ゲート電極側壁に絶縁膜を残して前記ソース
    ・ドレイン領域上の絶縁膜を除去する工程と、前記ゲー
    ト電極及び前記側壁絶縁膜をマスクとして前記不純物イ
    オンと同一導電型の不純物イオンを前記半導体基板に注
    入する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  5. 【請求項5】前記半導体基板と同じ元素イオンは、シリ
    コンイオンであることを特徴とする特許請求の範囲第4
    項記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】前記不純物イオンは、周期率表のIII族元
    素イオンであることを特徴とする特許請求の範囲第5項
    記載の半導体装置の製造方法。
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