JPH07335884A - サイドウォールスペーサの形成方法 - Google Patents

サイドウォールスペーサの形成方法

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JPH07335884A
JPH07335884A JP15667094A JP15667094A JPH07335884A JP H07335884 A JPH07335884 A JP H07335884A JP 15667094 A JP15667094 A JP 15667094A JP 15667094 A JP15667094 A JP 15667094A JP H07335884 A JPH07335884 A JP H07335884A
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JP
Japan
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oxide film
side wall
spacer
heat treatment
sidewall
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Pending
Application number
JP15667094A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Tajima
和浩 田島
Tomoyuki Osada
智幸 長田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、サイドウォールスペーサを形成し
た後に行われる熱処理工程で、サイドウォールスペーサ
が熱収縮を起こさないようにして、その熱収縮にに起因
して発生する基体の欠陥を無くし、その基体に形成され
るデバイス特性の向上を図る。 【構成】 第1工程で、基体11上に形成したパターン
14を覆う状態に酸化膜21を堆積し、次いで第2工程
で、熱処理を行って酸化膜21を熱収縮させた後、第3
工程で、熱収縮した酸化膜21を異方性エッチングし
て、パターン14の側壁にエッチングで残した酸化膜2
1で、この第3工程後に熱処理を行っても熱収縮を起こ
さないサイドウォールスペーサ31を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サイドウォールスペー
サの形成方法に関し、例えばLDD(Lightly Doped
Drain )構造のMOS型トランジスタを製造する際に形
成するLDDスペーサに利用されるものである。
【0002】
【従来の技術】近年、MOS型トランジスタはパターン
の微細化が一層進み、これを用いたメモリは、64MD
RAM、256MDRAM、さらに大きな容量のメモリ
デバイスへと研究開発が進んでいる。そしてMOS型ト
ランジスタでは、そのソース−ドレイン間のホットエレ
クトロン耐性を向上させるため、LDD(Lightly Dop
ed Drain )構造のソース−ドレインが一般に採用され
ている。
【0003】LDD構造のMOS型トランジスタを製造
する際には、LDD拡散層とソース・ドレイン拡散層と
をそれぞれ選択的に形成する必要がある。そこで通常の
形成方法を、図4に示す従来のサイドウォールスペーサ
の形成工程図によって説明する。
【0004】図4の(1)に示すように、半導体基体1
11上にゲート絶縁膜112を介してゲート電極113
を形成する。続いて例えばイオン注入法によって、LD
D(Lightly Doped Drain )層用の不純物151を、
上記ゲート電極113をマスクにして半導体基体111
に導入する。その後、減圧CVD(Chemical VapourDe
position)法やプラズマCVD法等の成膜技術によっ
て、ゲート電極113を覆う状態に上記半導体基体11
1上に酸化膜121を堆積する。
【0005】次いで図4の(2)に示すように、異方性
エッチングを行って、酸化膜121の2点鎖線で示す部
分を除去し、ゲート電極113の側壁にLDD層形成用
のサイドウォールスペーサ131を形成する。
【0006】続いて図4の(3)に示すように、CVD
法によって、少なくとも半導体基体111の表面にスル
ー酸化膜141を形成する。そしてゲート電極113と
サイドウォールスペーサ131とをマスクにしたイオン
注入法によって、ソース・ドレイン用の不純物152を
LDD層用の不純物151よりも高濃度に、上記スルー
酸化膜141を通して半導体基体111に導入する。そ
の後、活性化アニール処理を行ってLDD構造のソース
・ドレイン層(図示省略)を形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記サ
イドウォールスペーサの形成方法では、サイドウォール
スペーサを形成する酸化膜をCVD法によって形成す
る。そのため、活性化アニール処理時にはサイドウォー
ルスペーサが熱収縮を起こす。
【0008】例えば、図5の(1)に示すように、酸化
膜をエッチングしてサイドウォールスペーサ131を形
成した直後のスペーサ幅wbeは146nmであった。そ
れが図5の(2)に示すように、活性化アニール処理後
のサイドウォールスペーサ131のスペーサ幅wafは1
30nmに収縮した。したがって、活性化アニール処理
の前後でスペーサ幅に16nmの差を生じたことにな
る。このようにサイドウォールスペーサ131が熱収縮
を起こすと、その時のストレスに起因した欠陥が半導体
基体111に発生する。この欠陥は、最終的には接合リ
ークとなってデバイスの消費電力を増大させることにな
る。
【0009】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、サイドウォールスペーサの熱収縮を抑制し
て、熱収縮による欠陥の発生を抑えるのに優れたサイド
ウォールスペーサの形成方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたサイドウォールスペーサの形成方
法である。すなわち、第1工程で、基体上に形成したパ
ターンを覆う状態に酸化膜を堆積する。次いで第2工程
で、熱処理を行って酸化膜を熱収縮させる。その後第3
工程で、酸化膜を異方性エッチングして、パターンの側
壁にエッチングで残した酸化膜でサイドウォールスペー
サを形成する。
【0011】
【作用】上記サイドウォールスペーサの形成方法では、
酸化膜を堆積した後に熱処理を行うことから、酸化膜は
熱収縮して、その密度は高くなる。そのような酸化膜を
エッチングしてサイドウォールスペーサを形成したこと
から、その後の熱処理ではサイドウォールスペーサはほ
とんど熱収縮を起こさない。
【0012】
【実施例】本発明の一実施例を図1の工程図によって説
明する。図1の(1)に示すように、基体11の上層に
は、素子形成領域12を区分する素子分離領域13が形
成されている。上記素子形成領域12の基体11上には
パターン14が形成されている。まず第1工程では、減
圧CVD法,常圧CVD法、またはECRプラズマCV
D法で代表されるCVD法によって、上記パターン14
を覆う状態にして上記基体11上に、酸化膜21をおよ
そ200nm〜400nmの厚さに堆積する。この酸化
膜21は、例えばシリコン酸化膜からなる。
【0013】次いで図1の(2)に示す第2工程を行
う。この工程では、熱処理(例えばデンシファイ)を行
って上記酸化膜21を熱収縮させる。上記熱処理方法に
は、以下の(ア)〜(ウ)に説明するいずれかの方法が
採用される。 (ア)電気炉を用いて、温度雰囲気を例えば900℃に
して、例えばおよそ10分間の加熱処理を行う。 (イ)酸化膜21の温度が、例えばおよそ1000℃で
5秒間保持されるようなRTA(Rapid thermal Annea
l)処理を行う。その処理装置としては、例えば、ハロ
ゲンランプアニール装置やアークランプアニール装置を
用いる。 (ウ)酸化膜21に大半が吸収されるような波長のレー
ザ光を照射すうレーザ加熱処理を行う。レーザ光として
は、例えばフッ素(F2 )レーザ(波長:150nm)
光のような、酸化膜21に吸収されるようなレーザ光が
好ましい。
【0014】その後、図1の(3)に示す第3工程を行
う。この工程では、異方性エッチングを行って、上記酸
化膜21を全面エッチバックする。そして、酸化膜21
の2点鎖線で示す部分を除去して、パターン14の側壁
に残した酸化膜(21)でサイドウォールスペーサ31
を形成する。上記エッチングでは、エッチングガスに例
えばテトラフロロメタン(CF4 )と酸素(O2 )とア
ルゴン(Ar)との混合ガスを用いる。
【0015】上記サイドウォールスペーサの形成方法で
は、酸化膜21を形成した後に熱処理を行っていること
から、その後にさらに熱処理工程が行われても、酸化膜
21はほとんど熱収縮が起こさない状態に高密度化され
る。したがって、このような酸化膜21を用いて形成し
たサイドウォールスペーサ31は、それを形成した後に
熱処理工程が行われても、ほとんど熱収縮が起こさな
い。しかも、サイドウォールスペーサのスペーサ幅は設
計値通りになる。
【0016】次に上記サイドウォールスペーサの形成方
法を、LDD構造のMOS型トランジスタの製造方法に
適用した一例を、図2の製造工程図によって説明する。
なお、上記図1と同様の構成部品には同一の符号を付し
て示す。
【0017】図2の(1)に示すように、基体11とし
て、シリコン系半導体基板の上層には、素子形成領域1
2を区分する素子分離領域13がLOCOS酸化膜によ
って形成されている。上記素子形成領域12の基体11
上の一部分には、ゲート絶縁膜41を介してゲート電極
42が形成されている。このゲート絶縁膜41とゲート
電極42とが、先に説明したパターン14になる。
【0018】さらに上記ゲート電極42をマスクにした
イオン注入法によって、ゲート電極42の両側における
基体11の上層には、LDD層を形成するための不純物
51が導入されている。この不純物51には、例えばヒ
素(As+ ),リン(P+ )またはアンチモン(S
+ )が用いられる。例えばヒ素やリンを導入するイオ
ン注入条件としては、40keV程度のエネルギーで1
13/cm2 〜1014/cm2 程度のドーズ量に設定さ
れる。
【0019】続いて、減圧CVD法,常圧CVD法,E
CRプラズマCVD法等のCVD法による成膜技術によ
って、上記パターン14を覆う状態に上記基体11上
に、酸化シリコンからなる酸化膜21を形成する。この
酸化膜21は、例えば200nm〜400nmの範囲の
厚さに形成される。
【0020】次いで図2の(2)に示すように、熱処理
(デンシファイ)によって、上記酸化膜21の密度を高
める。そして、高密度化した酸化膜21に熱処理工程を
行っても熱収縮をほとんど起こさない状態する。このと
き、不純物51が拡散してLDD層71,72を形成す
る。
【0021】その後、図2の(3)に示すように、異方
性エッチングを行って、上記酸化膜21を全面エッチバ
ックする。そして、酸化膜21の2点鎖線で示す部分を
除去して、パターン14の側壁に残した酸化膜(21)
でサイドウォールスペーサ31を形成する。上記エッチ
ングは、例えば図1によって説明したのと同様に行う。
【0022】次いで、図2の(4)に示すように、熱酸
化法またはCVD法によって、少なくとも基体11の表
面にスルー酸化膜61を例えば10nmの厚さに形成す
る。そして、例えばゲート電極42とサイドウォールス
ペーサ31とをマスクにしたイオン注入法によって、ソ
ース・ドレイン用の不純物52として、例えばヒ素(A
+ )を基体11中に導入する。ソース・ドレイン形成
用の不純物52を導入イオン注入条件としては、打ち込
みエネルギーを例えば20keV〜40keVの範囲に
設定し、ドーズ量をおよそ5×1015/cm2 に設定す
る。
【0023】その後、図2の(5)に示すように、活性
化アニールを行なう。このアニールはファーネスアニー
ルまたはRTA(Rapid Thermal Annealing )のいずれ
かの方法によって行う。すなわち、ファーネスアニール
は、電気炉を用いて800℃〜900℃の窒素雰囲気中
で10〜30分間程度の熱処理を行う方法である。また
RTAは、窒素雰囲気中で基体11の温度がおよそ10
00℃〜1100℃におよそ5秒〜10秒間保持される
ように熱処理する方法である。そして上記不純物(5
1,52)を基体11中に拡散させて、ゲート電極42
の両側における基体11の上層に、LDD層71,72
を介してソース・ドレイン73,74を形成する。
【0024】上記MOS型トランジスタの製造方法で
は、熱処理を行って、酸化膜21の密度を高めているの
で、その酸化膜21をエッチングして形成するサイドウ
ォールスペーサ31は、その形成後の熱処理(例えば活
性化アニール処理)によって、ほとんど収縮を起こさな
くなる。したがって、サイドウォールスペーサ31のス
ペーサ幅は、活性化アニール処理の前後でほとんど変化
がない。したがって、LDD層の幅が設計値通りに確保
される。また、サイドウォールスペーサ31の熱収縮に
よって発生していたストレスがほとんど発生しなくなる
ので、それに起因した欠陥が基体11に発生しなくな
る。したがって、MOS型トランジスタのソース・ドレ
イン73,74に発生していた接合リークが起きなくな
るので、その電気的特性の向上が図れる。
【0025】本発明のサイドウォールスペーサの形成方
法は、上記説明したLDD構造のMOS型トランジスタ
におけるLDD用のサイドウォールスペーサの形成方法
に限定されることはなく、パターンの側壁にサイドウォ
ールスペーサを形成する際には、全てに適用することが
可能である。
【0026】なお、上記説明したパターン14は、例え
ばゲートまたは配線からなる。しかしながら、上記パタ
ーン14はコンタクトホールのような孔パターンであっ
てもよい。例えば、図3に示すような多層配線構造にお
いて、下層配線81とこの下層配線81を突き抜けて設
けたコンタクトホール71内の上層配線(またはプラ
グ)82との絶縁性を確保するため、コンタクトホール
71の側壁には側壁絶縁膜72を形成する。この側壁絶
縁膜72は、薄く形成しすぎると絶縁性が劣化する。そ
のため、設計値通りの厚さを確保することが必要であ
る。そこで、上記側壁絶縁膜72を形成する場合に、上
記サイドウォールスペーサの形成方法を適用することが
可能である。すなわち、上記側壁絶縁膜72を上記説明
したサイドウォールスペーサで形成すればよい。上記側
壁絶縁膜71をサイドウォールスペーサの形成方法で形
成した場合には、設計値通りの厚さを確保することがで
きる。したがって、本発明のサイドウォールスペーサの
形成方法を適用することは効果的である。
【0027】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
酸化膜を堆積した後に熱処理を行うことから、酸化膜は
熱収縮を起こすので、酸化膜の密度を高めることができ
る。このように高密度化した酸化膜をエッチングしてサ
イドウォールスペーサを形成するので、形成したサイド
ウォールスペーサは、その後の熱処理ではほとんど熱収
縮を起こさない。したがって、サイドウォールスペーサ
をほぼ設計値どおりのスペーサ幅に形成することができ
る。また、サイドウォールスペーサの熱収縮に伴うスト
レスがほとんど発生しなくなるので、基体にはそのスト
レスに起因した欠陥が発生しなくなる。したがって、上
記サイドウォールスペーサを用いたデバイスの接合リー
クを無くすことができるので、デバイスの電気的性能の
向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明する工程図である。
【図2】本発明を適用したMOS型トランジスタの製造
工程図である。
【図3】本発明の適用例の説明図である。
【図4】従来のサイドウォールスペーサの形成工程図で
ある。
【図5】課題の説明図である。
【符号の説明】
11 基体 14 パターン 21 酸化膜 31 サイドウォールスペーサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体上に形成したパターンを覆う状態に
    酸化膜を堆積する第1工程と、 熱処理を行って前記酸化膜を熱収縮させる第2工程と、 前記酸化膜を異方性エッチングして、前記パターンの側
    壁に該酸化膜でサイドウォールスペーサを形成する第3
    工程とからなることを特徴とするサイドウォールスペー
    サの形成方法。
JP15667094A 1994-06-14 1994-06-14 サイドウォールスペーサの形成方法 Pending JPH07335884A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007274008A (ja) * 2007-06-22 2007-10-18 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
WO2010080789A3 (en) * 2009-01-07 2010-11-04 Brewer Science Inc. Spin-on spacer materials for double- and triple-patterning lithography

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