JPH07161985A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
Sトランジスタであって、オン電流当たりの基板電流が
低減され、オン電流の経時変化が抑制された半導体装置
を製造できる方法を提供する。 【構成】 低濃度ドレイン領域(第1の低濃度N型領域
106、第2の低濃度N型領域107)をイオン注入に
よって形成するときに、イオン120,121を斜め方
向から入射させ、かつ、複数回に分けてイオン注入を行
なう。
Description
関し、特に基板電流またはゲート電流が抑制されたMO
SあるいはMIS型トランジスタを提供できる製造方法
に関する。
FET)の長期信頼性を評価する指標の一つとして、長
期間使用時のオン電流の経時変化量がある。ところで、
オン電流の経時変化量と、基板電流またはゲート電流の
大きさとは相関があることが知られており、オン電流の
経時変化を抑えるためには、基板電流あるいはゲート電
流が小さくなるように素子を作成することが有効であ
る。基板電流あるいはゲート電流を低くするためには、
ドレイン領域内に不純物濃度の低い領域を設けることが
行なわれる。このような構造はLDD(Lightly Doped
Drain)構造と呼ばれる。例えば特開昭61-14763号公報
には、イオンの加速電圧(注入エネルギー)とドーズ量
とを制御することにより、ドレイン領域内の電界の最大
値が高不純物領域と低不純物領域でほぼ等分されるよう
に不純物を注入する技術が開示されている。
造する従来の製造方法における各工程を示したものであ
る。この図は、MOSトランジスタのチャネル方向の断
面図として描かれている。以下、従来技術による製造方
法を説明する。
板301上にP型導電体領域302を形成したのち、ゲ
ート酸化膜303とゲート電極304を形成する。レジ
ストマスク310を設けたのち、ゲート電極304を自
己整合マスクとして、不純物のリン(P)のイオン注入を
行ない、図4(b)に示すように、低濃度N型層(n-層)
305を形成する。このときのイオンの入射角は、シリ
コン基板301の表面の法線方向に対してほぼ0゜であ
る。すなわち、シリコン基板301の表面に対してほぼ
垂直にイオンが入射する。
ト電極304の両脇にサイドウォール306と呼ばれる
絶縁層を形成し、ゲート電極304およびサイドウォー
ル306をマスクとして、リン(P)またはヒ素(As)の
イオン注入を行ない、高濃度N型層(n+層)307を
形成する。低濃度N型層305と高濃度N型層307と
は、ドレイン領域を構成している。ここでサイドウォー
ル306は、例えば、ゲート電極304に酸化膜を約2
00nmの厚さで成長させたのちに、異方性エッチング
を行なうことで形成される。また、高濃度N型層307
の形成のためのイオン注入も、シリコン基板301の表
面にほぼ垂直にイオンが入射するようにして行なわれ
る。最後に、図4(d)に示されるように、絶縁層309
と配線層308を設けることにより、MOSトランジス
タが完成する。
大きさはMOSトランジスタのオン電流自体にも相関が
あり、基板電流の低下を目的としてドレイン領域内に低
濃度不純物領域を設けた場合、オン電流も低下してしま
うという問題点がある。
となく基板電流をさらに低減させることができる半導体
装置を製造するための方法を提供することにある。
造方法は、第1の導電型の半導体基板と、前記半導体基
板上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上
に形成された電極と、前記半導体基板内であって前記電
極の脇にあたる部位に形成され前記第1の導電型とは異
なる導電型の領域であるドレイン領域とを有し、前記ド
レイン領域が低濃度ドレイン領域および高濃度ドレイン
領域とからなる半導体装置の製造方法において、前記半
導体基板の表面に関して斜めの方向からの、複数回のイ
オン注入によって、前記低濃度ドレイン領域を形成す
る。
ジスタを製造する場合に、半導体基板の表面に関して斜
めの方向からの複数回のイオン注入によって低濃度ドレ
イン領域を形成することにより、MOSトランジスタの
オン電流当たりの基板電流あるいはゲート電流を軽減で
きるという、新たな知見に基づいてなされたものであ
る。この場合、複数回のイオン注入で、注入エネルギー
を変化させることが好ましく、さらに、イオンの入射角
を変えるようにすることもできる。本発明においてイオ
ンの入射角は、半導体基板の表面の法線方向に対して3
0°〜40°の範囲にあるようにするのが好ましい。
する。図1(a)〜(c)および図2(a)〜(c)は、本発明の一
実施例の半導体装置の製造方法の工程を示す図である。
これらの図は、チャネル方向での断面図である。ここで
は、NチャネルMOSトランジスタを製造する場合を例
に挙げて説明する。
どからなるN型半導体基板101上に、周知の技術を用
いて選択的にP型領域102を形成する。次に、ゲート
酸化膜103とポリシリコン層104とを順次成長させ
(図1(b))、これらを選択的に除去することによりゲ
ート電極105を形成する(図1(c)) 続いて、レジストマスク108を設け、ゲート電極10
5を自己整合マスクとして、低濃度ドレイン領域である
低濃度N型領域を形成するためのイオン注入を2回に分
けて行なう。1回目として、図2(a)で実線の矢印で示
されるように、斜め方向から約70keVのエネルギー
で不純物のリン(P)のイオン120を2.5×10-13c
m-2のドーズ量で注入し、第1の低濃度N型領域106
を形成する。このとき、イオン120が基板表面の法線
方向に対して約30°の角をなして入射するようにし、
また、N型半導体基板101をその面内で回転させる。
その結果、第1の低濃度N型領域106は、深さ方向に
関して台形状に広がって形成されることとなり、ゲート
電極105の下にあたる部分にも食い込むようにオーバ
ーラップすることになる。
印で示されるように、1回目と同様に、斜め方向から約
60keVのエネルギーでリン(P)のイオン121を
1.5×10-13cm-2のドーズ量で注入する。このとき
の注入エネルギーは1回目よりも小さいので、イオン1
21は基板内のより表面に近い部分に分布することとな
り、第1の低濃度N型領域106のうちの表面側の部分
に第2の低濃度N型領域107が形成されることにな
る。この第2の低濃度N型領域107も深さ方向に台形
状に広がっている。
図2(b)に示されるように、ゲート電極105の両脇に
サイドウォール109と呼ばれる絶縁膜を形成し、約7
0keVのエネルギーでリン(P)を5×10-15cm-2
前後のドーズ量でイオン注入し、高濃度ドレイン領域で
ある高濃度N型領域110を形成する。高濃度N型領域
110を形成する場合、イオンは、図示実線の矢印で示
されるように、基板に対してほぼ垂直方向から入射する
ようにする。そして絶縁層111を設け、さらにアルミ
ニウムからなる配線層112によって高濃度N型領域1
10とゲート電極105に対して電気的接続を行なうこ
とにより、図2(c)に示されるように、MOSトランジ
スタが完成する。
造する場合を例に挙げて本発明を説明したが、Pチャネ
ルMOSトランジスタを製造する場合にも本発明が適用
できることは言うまでもない。また、注入角度を一定に
し注入エネルギーを変えて、低濃度ドレイン領域を形成
するための2回のイオン注入を行なっているが、注入角
度も変化させて低濃度ドレイン領域形成のための複数回
のイオン注入を行なうことによっても、同様の特性を有
するMOSトランジスタを製造することができる。
OSトランジスタと従来の方法によって製造されたMO
Sトランジスタを比較した結果について、図3のグラフ
を用いて説明する。図3は、チャネル幅Wを10μm、
チャネル長Lを0.56μmとした場合における、ドレ
イン電流Idおよび基板電流Isubのゲート電圧依存性を
示している。図中、○印は、従来の方法、すなわち基板
に対して垂直にイオンを入射させる1回のイオン注入で
低濃度ドレイン領域を形成した場合を示す。●印は、上
述の実施例によって形成されたMOSトランジスタを示
す。△印は、上述の実施例において2回目の注入エネル
ギーを50keVとした場合に得られたMOSトランジ
スタを示す。
によって得られたMOSトランジスタ(斜め注入を2回
行ったもの)は、従来法によるMOSトランジスタより
も、基板電流Isubが25〜30%も低減している。基
板電流Isubの大きさは、ドレイン電流Idの大きさとも
相関があるのでドレイン電流Idもあわせて示している
が、本発明の方法によるMOSトランジスタと従来の方
法によるMOSトランジスタのドレイン電流Idの差
は、ゲート電圧が5V(通常動作電圧)の場合に、1%
未満である。すなわち、本発明の方法によって、ドレイ
ン電流Idを低下させることなく基板電流Isubを減少さ
せることができることが示された。
板の表面に関して斜めの方向からの複数回のイオン注入
によって低濃度ドレイン領域を形成することにより、M
OSトランジスタのオン電流当たりの基板電流あるいは
ゲート電流が低減され、オン電流の経時変化が抑制され
た半導体装置を製造できるという効果がある。
製造方法における各工程を説明する断面図である。
製造方法における各工程を説明する断面図である。
性を示す特性図である。
明する図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 第1の導電型の半導体基板と、前記半導
体基板上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁
膜上に形成された電極と、前記半導体基板内であって前
記電極の脇にあたる部位に形成され前記第1の導電型と
は異なる導電型の領域であるドレイン領域とを有し、前
記ドレイン領域が低濃度ドレイン領域および高濃度ドレ
イン領域とからなる半導体装置の製造方法において、前
記半導体基板の表面に関して斜めの方向からの、複数回
のイオン注入によって、前記低濃度ドレイン領域を形成
することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記複数回のイオン注入が、注入エネル
ギーを変えて実行される請求項1に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項3】 前記複数回のイオン注入が、イオンの入
射角を変えて実行される請求項2に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項4】 イオンの入射角が、前記半導体基板の表
面の法線方向に対して30°〜40°の範囲にある請求
項1ないし3いずれか1項に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項5】 前記ドレイン領域が前記電極の両脇に設
けられている請求項1ないし4に記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項6】 前記半導体装置がMOSトランジスタで
あり、該MOSトランジスタのオン電流当たりの基板電
流が低減されるように前記ドレイン領域が形成される請
求項1ないし5いずれか1項に記載の半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (2)
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JP5305198A JPH07161985A (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | 半導体装置の製造方法 |
GB9424332A GB2284709A (en) | 1993-12-06 | 1994-12-01 | Manufacturing semiconductor devices using angled ion implantation process |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07161985A true JPH07161985A (ja) | 1995-06-23 |
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ID=17942236
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Country Status (2)
Country | Link |
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JP (1) | JPH07161985A (ja) |
GB (1) | GB2284709A (ja) |
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1993
- 1993-12-06 JP JP5305198A patent/JPH07161985A/ja active Pending
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1994
- 1994-12-01 GB GB9424332A patent/GB2284709A/en not_active Withdrawn
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