JPH07226499A - Mosトランジスタの製造方法 - Google Patents

Mosトランジスタの製造方法

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JPH07226499A
JPH07226499A JP28981893A JP28981893A JPH07226499A JP H07226499 A JPH07226499 A JP H07226499A JP 28981893 A JP28981893 A JP 28981893A JP 28981893 A JP28981893 A JP 28981893A JP H07226499 A JPH07226499 A JP H07226499A
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JP
Japan
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film
rno
gate
substrate
oxide film
Prior art date
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Pending
Application number
JP28981893A
Other languages
English (en)
Inventor
Hyun-Sang Hwang
ヒョン・サン・ヘン
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SK Hynix Inc
Original Assignee
LG Semicon Co Ltd
Goldstar Electron Co Ltd
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来より工程の単純化されたLDD MOS
トランジスタの製造方法を提供すること。 【構成】 第1導電型の半導体基板(31)上に酸化膜
とポリシリコン膜を蒸着しパターニングしてゲート絶縁
膜(33)およびゲート(35)を形成するステップ
と、N2O 雰囲気下において1回のアニーリング工程を
施してRNO膜(37)を基板全面に形成するステップ
と、ゲート(35)をマスクとして第2導電型の不純物
をイオン注入して低濃度のソース/ドレーン領域(3
9)を形成するステップと、基板全面に酸化膜を蒸着し
異方性エッチングしてRNO側壁(41)とスペーサ
(43)を形成するステップと、スペーサ(43)およ
びゲート(35)をマスクとして第2導電型の不純物を
イオン注入して高濃度のソース/ドレーン領域(45)
を形成するステップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOSトランジスタの
製造方法に関し、特にN2O 雰囲気において、1回のア
ニーリング工程を施してゲート側壁にRNO膜を形成す
ることができるLDD MOSトランジスタの製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】素子の大さの小型化にしたがってMOS
トランジスタのホットキャリヤ効果は大きい問題となっ
てきた。0.5μ以下(Sub−half micro
n)のMOSトランジスタのホットキャリヤ効果を低減
させるための一つの方法としてLDD構造のMOSトラ
ンジスタが提案された。
【0003】図1〜図4は従来のLDD構造を有するM
OSトランジスタの製造工程図である。従来のLDD構
造を有するMOSトランジスタの製造方法は、図1に示
すように、P型半導体基板11上にゲート酸化膜13を
形成するステップと、ゲート酸化膜13上にポリシリコ
ン膜を塗布しフォトエッチングしてゲート15を形成す
るステップと、図2に示すように、短い時間の間ゲート
用ポリシリコン膜15を再酸化させて酸化膜17を形成
するステップと、ゲート15をマスクとしてn型不純物
を基板11にイオン注入して低濃度のソース/ドレーン
領域19を形成するステップと、酸化膜を基板全面に蒸
着し異方性エッチングしてゲート15の側壁にスペーサ
21を形成するステップと、n型不純物を基板11にイ
オン注入して高濃度のソース/ドレーン領域23を形成
するステップとを含む。
【0004】従来のLDD構造MOSトランジスタは、
ポリシリコン膜をフォトエッチングしてゲート15を形
成した後、短時間の間再酸化工程を施してゲート15を
覆う酸化膜17を形成するが、これは損傷されたゲート
酸化膜13を元の状態に回復させて全体的に生産収率を
向上させるためである。再酸化工程により形成された酸
化膜17はスペーサ21を形成するための酸化膜の異方
性エッチング工程時、ゲート15の上方に形成されたも
のは除去されるが、側面のものはゲート15に側壁の形
態として残ることとなる。
【0005】上記した従来のLDD MOSトランジス
タは、ゲート絶縁膜13として用いられ、再酸化膜17
がゲート15の側壁で形成された構造である。LDD構
造において、ホットキャリヤによる損傷を最も多く受け
る領域はスペーサ領域である。したがって、図5に示す
ように、LDD MOSトランジスタのスペーサ領域に
ホットキャリヤによって損傷された領域25が生じるこ
ととなる。これにより、素子の信頼性が低下する問題点
があった。
【0006】このように、スペーサ下方にホットキャリ
ヤにより損傷された領域25が発生されることを防止す
るために、酸化膜の代わりにRNO(Reoxidiz
edNitrided Oxide)膜をゲート側壁と
して形成する技術が、IEDM 1991,P,649
−652に発表された。
【0007】図6〜図10は従来のホットキャリヤ効果
を防止するためのRNO膜となる側壁を有するLDD
MOSトランジスタの製造工程図を示すものである。図
6に示すように、p型半導体基板31上に酸化膜とポリ
シリコン膜を順次蒸着し、パターニングしてゲート絶縁
膜33およびゲート35を形成する。図7に示すよう
に、再酸化工程を施して再酸化された窒素添加酸化膜
(RNO)37を形成する。RNO膜は図12に示すよ
うに、ゲート35を形成した後、O2 雰囲気下でアニー
リングして基板全面に酸化膜を成長させ、NH3 雰囲気
下でアニーリングして前記酸化膜に窒素を添加させ、か
つ窒素の添加された酸化膜をO2 雰囲気下においてさら
にアニーリングする3段階の再酸化工程を施して形成す
る。このようなRNO膜37は主にSiO2 であり、こ
のSiO2 に約1〜10%の窒素が含まれている。
【0008】上述したような再酸化工程を、RNO膜3
7を形成した後、図8に示すように、n型不純物をゲー
ト35をマスクとして基板31にイオン注入して低濃度
のソース/ドレーン領域39を形成する。図9に示すよ
うに、基板全面に酸化膜を蒸着して異方性エッチングす
れば、RNO膜となる側壁41とスペーサ43とが形成
される。したがって、スペーサ下方、すなわちSi基板
31とSiO2 43との界面にRNO膜41が形成され
る。最終的に、図11に示すように、スペーサ43とゲ
ート35をマスクとしてn型不純物を基板31にイオン
注入して高濃度のソース/ドレーン領域45を形成す
る。
【0009】上述したような従来のRNO膜となる側壁
を有するLDD MOSトランジスタはシリコン基板3
1とスペーサ43との界面、すなわちSi/SiO2
面に、RNO膜41が形成されているので、図1〜図4
の酸化膜となる側壁を有するLDD MOSトランジス
タのSi/SiO2 界面とは異なってホットキャリヤに
よる損傷領域47は非常に微細となる。したがって、R
NO膜からなる側壁を有するLDD MOSトランジス
タは、素子の耐久性を向上して素子の優れた動作特性お
よび長い寿命を得られる利点がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
RNO膜を形成するための再酸化工程は3段階のアニー
リング工程を施さなければならないので工程が複雑にな
り、最適な工程条件を得るために各段階の温度、アニー
リング時間等を最適化しなければならない問題点があっ
た。特に各段階毎に最適な工程条件が満足されない場合
の生成されたRNO膜を有する素子は、図1〜図4の熱
酸化膜からなる側壁を有する素子より素子の信頼性がさ
らに悪化される問題点があった。本発明は上述した従来
技術の問題点を解消するためのもので、単に1回のアニ
ーリング工程によりRNO膜を形成することにより、従
来より工程が単純化されたLDD MOSトランジスタ
の製造方法を提供することにその目的がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、第1導電型の半導体基板上に酸
化膜とポリシリコン膜を蒸着し、パターニングしてゲー
ト絶縁膜およびゲートを形成するステップと、N2O 雰
囲気下において1回のアニーリング工程を施してRNO
膜を基板全面に形成するステップと、ゲートをマスクと
して第2導電型の不純物をイオン注入して低濃度のソー
ス/ドレーン領域を形成するステップと、基板全面に酸
化膜を蒸着し、異方性エッチングしてRNO側壁とスペ
ーサを形成するステップと、スペーサおよびゲートをマ
スクとして第2導電型の不純物をイオン注入して高濃度
のソース/ドレーン領域を形成するステップとを含むL
DD MOSトランジスタの製造方法を提供する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳述する。本発明のRNO膜からなる側壁を有するLD
D MOSトランジスタの製造工程は図6〜図10に示
した工程と同様である。しかし、従来の3段階の再酸化
工程を施してRNO膜を形成する代わりにN2O雰囲気
下において1回アニーリング工程を施してRNO膜を基
板全面に形成することである。図6に示すように、p型
半導体基板31上にゲート酸化膜33とゲート35を形
成し、図7に示すように、基板全面にRNO膜を形成す
る。
【0013】図12の従来の再酸化工程と図13の本発
明の再酸化工程との差異点は次の通りである。図12の
再酸化工程は、各々O2,NH3,O2, ガス雰囲気下に
おいてアニーリングする工程をそれぞれ行ってRNO膜
を形成する。すなわち3段階の工程を経てRNO膜を形
成することとなる。
【0014】しかし、図13の本発明の再酸化工程は、
2O 雰囲気下においてアニーリング工程を行う1段階
工程を経てRNO膜を形成する。この時、RTP(Ra
pid Thermal Process)でRNO膜
37を形成する場合には850〜1100℃の温度範囲
で数秒乃至数分の間アニーリング工程を施す。一方、爐
で行う場合には850〜1100℃の温度範囲で数分乃
至数十分の間施す。RNO膜37を形成した後図8に示
すように、低濃度のソース/ドレーン領域39を形成
し、図9に示すように、酸化膜を基板全面に蒸着し異方
性エッチングしてRNO側壁41とスペーサ43を各々
形成する。最終的に、図10に示すように、高濃度のソ
ース/ドレーン領域45を形成してLDD MOSトラ
ンジスタを得る。
【0015】
【発明の効果】前述したように従来の再酸化工程が各々
異なるガス雰囲気下で、3段階を施して最適な工程条件
を満足することが難しいということに比べて、本発明の
再酸化工程によれば、1回の段階で行うので最適な工程
条件を満足させることに有利であり、工程が単純化され
る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の酸化膜からなるゲート側壁を有するLD
D MOSトランジスタの製造工程図である。
【図2】従来の酸化膜からなるゲート側壁を有するLD
D MOSトランジスタの製造工程図である。
【図3】従来の酸化膜からなるゲート側壁を有するLD
D MOSトランジスタの製造工程図である。
【図4】従来の酸化膜からなるゲート側壁を有するLD
D MOSトランジスタの製造工程図である。
【図5】図1〜図4のLDD MOSトランジスタにお
けるホットキャリヤの影響を示す図である。
【図6】従来のRNO膜ゲート側壁を有するLDD M
OSトランジスタの製造工程図である。
【図7】従来のRNO膜ゲート側壁を有するLDD M
OSトランジスタの製造工程図である。
【図8】従来のRNO膜ゲート側壁を有するLDD M
OSトランジスタの製造工程図である。
【図9】従来のRNO膜ゲート側壁を有するLDD M
OSトランジスタの製造工程図である。
【図10】従来のRNO膜ゲート側壁を有するLDD
MOSトランジスタの製造工程図である。
【図11】図6〜図10のLDD MOSトランジスタ
におけるホットキャリヤの影響を示す図である。
【図12】図6〜図10の従来のLDD MOSトラン
ジスタの製造工程におけるRNO膜を形成する製造工程
図である。
【図13】本発明のLDD MOSトランジスタの製造
工程におけるRNO膜を形成する製造工程図である。
【符号の説明】
31 半導体基板 33 ゲート酸化膜 35 ゲート 37 RNO膜 39 低濃度のソース/ドレーン領域 41 RNO側壁 43 スペーサ 45 高濃度のソース/ドレーン領域

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板(31)上に酸
    化膜とポリシリコン膜を蒸着し、パターニングしてゲー
    ト絶縁膜(33)およびゲート(35)を形成するステ
    ップと、 N2O 雰囲気下において1回のアニーリング工程を施し
    てRNO膜(37)を基板全面に形成するステップと、 ゲート(35)をマスクとして第2導電型の不純物をイ
    オン注入して低濃度のソース/ドレーン領域(39)を
    形成するステップと、 基板全面に酸化膜を蒸着し、異方性エッチングしてRN
    O側壁(41)とスペーサ(43)を形成するステップ
    と、 スペーサ(43)およびゲート(35)をマスクとして
    第2導電型の不純物をイオン注入して高濃度のソース/
    ドレーン領域(45)を形成するステップと、を含むこ
    とを特徴とするMOSトランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 RTPでRNO膜(37)を形成する場
    合、850〜1100℃の温度範囲で数秒乃至数分の間
    アニーリング工程を施すことを特徴とする第1項記載の
    MOSトランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】 爐でRNO膜(37)を形成する場合、
    850〜1100℃の温度範囲で数分乃至数十分の間ア
    ニーリング工程を施すことを特徴とする第1項記載のM
    OSトランジスタの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6979658B2 (en) 1997-03-06 2005-12-27 Fujitsu Limited Method of fabricating a semiconductor device containing nitrogen in a gate oxide film

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6979658B2 (en) 1997-03-06 2005-12-27 Fujitsu Limited Method of fabricating a semiconductor device containing nitrogen in a gate oxide film
US7005393B2 (en) 1997-03-06 2006-02-28 Fujitsu Limited Method of fabricating a semiconductor device containing nitrogen in an oxide film

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