JPH0766296A - Mis型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Mis型半導体装置及びその製造方法

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JPH0766296A
JPH0766296A JP5215825A JP21582593A JPH0766296A JP H0766296 A JPH0766296 A JP H0766296A JP 5215825 A JP5215825 A JP 5215825A JP 21582593 A JP21582593 A JP 21582593A JP H0766296 A JPH0766296 A JP H0766296A
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JP
Japan
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region
mosfet
pmos
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nmos
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JP5215825A
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English (en)
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Takashi Yoshitomi
崇 吉富
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】Nチャネル型MOSFETとPチャネル型MO
SFETとを一体的に基板に形成した相補型MOSFE
Tにおいて、Pチャネル型MOSFETのゲート電極に
隣接して形成される絶縁物からなる側体の幅をNチャネ
ル型MOSFETのゲート電極に隣接して形成される絶
縁物からなる側体の幅を薄くしたMIS型半導体装置と
その製造方法。 【効果】本発明によれば、NMOSの電流駆動力を犠牲
にすることなく、PMOSの短チャネル効果を避けられ
る。また、方法では、光リソグラフィー工程を増すこと
なく、最適化された相補型MOSFETを製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微細化に有利なMIS型
半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】MISFETの微細化が進につれ短チャ
ネル効果によるソース−ドレインのパンチスルーの問題
が困難になる。この問題を解決すべく、従来、LDD
(lightly doped drain )構造が考案されている。この
LDD構造とは、例えば、Nチャネル型MOSFETを
考えた場合、ドレイン領域及びソース領域のフィールド
酸化膜側をN+層とし、同チャネル形成層側をN−層と
するように、ドレイン及びソースのチャネル側端部の不
純物濃度を相対的に低く設定することでドレイン電界を
緩和し、耐圧を上げ、短チャネル効果を防止しようとい
うものである。
【0003】図1はこのLDD構造を持つ相補型MOS
FET(NMOS領域120とPMOS領域130とか
らなる構造)の一般的な製造プロセスのうち、特にソー
ス及びドレイン領域となる拡散層の形成方法ならびにそ
のLDD素子構造を示すものである。サリサイド工程の
一般的な方法をNMOSの場合について示すものであ
る。
【0004】図1(a)に示すように、まずシリコン基
板101上にフィールド酸化膜による素子分離領域10
2、Nウェル領域103、Pウェル領域104、ゲート
酸化膜105、ゲートポリシリコン106、ゲートポリ
シリコン106上にSiO2107を形成する。次に、
図1(b)に示す様にNMOS領域にAsを20KeV
の加速で1×1014cm-2イオン注入し、またPMOS
領域にBF2 を20KeVの加速で1×1014cm-2
オン注入しLDD構造の低濃度イオン注入領域108、
109を形成する。その後、基板全面にSiO2 膜を1
00nm堆積した後、RIE法によりSiO2 膜を10
0nmエッチングする条件で行うことにより、ゲートポ
リシリコン106の両側側面にSiO2 側壁110を1
00nmの幅で形成される。更にNMOS領域にAsを
40KeVの加速で1×1015cm-2イオン注入し、ま
たPMOS領域にBF2 を30KeVの加速で1×10
15cm-2イオン注入しLDD構造の高濃度イオン注入領
域111、112を形成する。その後、RTA(Rapid
Thermal Anneal)法を1000℃、20秒行うことによ
りイオン注入法により導入した不純物を活性化させる。
【0005】このLDD構造による短チャネル効果の抑
制作用と電流駆動力は低濃度領域の幅、すなわちゲート
の両側に形成される側壁の幅に大きく依存する。側壁幅
が大きくなると短チャネル効果は抑制されるが、低濃度
領域の寄生抵抗により電流駆動力は減少する。よってL
DD構造を採用する場合には側壁は短チャネル効果の制
限を満たす最小の幅とすることが素子特性を考えると良
い。
【0006】また、NMOSのソース、ドレインにはA
sをイオン注入することにより形成される拡散層を用い
るが、この拡散層はPMOSのソース、ドレインに用い
られるBF2 をイオン注入することにより得られる拡散
層と比較すると、その拡散係数に起因して浅く形成する
ことが可能である。よって前述したように最良の素子特
性を得ることを考えるとNMOSの側壁幅はPMOSの
それに比べ薄くなる。
【0007】ところが、従来相補型MOSFETはNM
OSとPMOSにおいて同一の側壁幅を用いてきた。こ
の構造の微細化はPMOSの短チャネル効果により制限
され、またPMOSの短チャネル効果の問題を避けよう
とするとNMOSの電流駆動力を犠牲にしなければなら
ないといった問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上のことから、短チ
ャネル効果の抑制と駆動力の確保の二つの要求を同時に
満足させる新規な構造の相補型MOSFETを構成する
半導体装置と工程数の増加を伴わない製造方法を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のMIS型半導体
装置の構造は、ゲート電極に隣接して形成される絶縁物
からなる側体が、Nチャネル型MOSFETにおいてP
チャネル型MOSFETと比較して相対的に薄く形成さ
れている特徴を有している。
【0010】このような構造は次のような製造プロセス
によって形成することができる。第1の方法は、ゲート
ポリシリコンをRIE法を用いて形成したのち、基板全
面に絶縁膜を堆積し、RIE法によりエッチングするこ
とにより、PMOSとNMOSの双方に同一の幅の側壁
を形成する。その後PMOS領域のみ光リソグラフィー
によりマスクして、NMOS領域に側壁のみエッチング
することにより、所望の側壁幅を得ることができる。こ
の際のエッチングの手段はRIE法であっても、溶液に
よるものであってもよい。
【0011】第2の方法は、第1の方法と同様の方法で
まず双方に同一の幅の第1の側壁を形成したのち、この
側壁の外側にさらに異なった材料により第2の側壁を形
成し、その後、PMOS領域のみ光リソグラフィーによ
りマスクして、NMOS領域の第2の側壁を選択的に除
去する。この際のエッチングの手段はRIE法であって
も、溶液による方法であってもよいが、第1の側壁のエ
ッチング速度が遅いものである必要がある。
【0012】また本発明の製造方法を用いることによ
り、NMOS領域の側壁のエッチングはNMOSのソー
スおよびドレインへの不純物導入に先立ち行うことによ
り、特別に光リソグラフィー工程を追加する必要はなく
工程数はエッチング工程しか増えない。
【0013】
【作用】本発明の構造によれば、微細化はPMOSの短
チャネル効果により制限されず、NMOSの電流駆動力
を犠牲にすることなく、PMOSの短チャネル効果の問
題を避けることができ、短チャネル効果の抑制と駆動力
の確保の二つの要求を同時に満足させることが可能とな
る。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
発明による半導体装置は、図1に示すように、NMOS
領域220とPMOS領域230とが基板201に一体
に構成され、特に、NMOS領域220のゲートの側壁
210がPMOS領域230の側壁211より、その幅
を薄く形成している。
【0015】本発明による半導体装置の第一実施例を図
2を参照して説明する。図2(a)に示すように、まず
シリコン基板301上にフィールド酸化膜による素子分
離領域302、Nウェル領域303、Pウェル領域30
4、ゲート酸化膜305、ゲートポリシリコン306、
ゲートポリシリコン306上にSiO2307を形成す
る。次に図2(b)に示す様にNMOS領域320にA
sを20KeVの加速で1×1014cm-2イオン注入
し、またPMOS領域330にBF2 を20KeVの加
速で1×1014cm-2イオン注入しLDD構造の低濃度
イオン注入領域308、309を形成する。その後、基
板全面にSiO2 膜を200nm堆積した後、RIE法
によりSiO2 膜を200nmエッチングする条件で行
うことにより、ゲートポリシリコン306の両側側面に
SiO2 側壁310を200nmの幅で形成される。
【0016】次に図2(c)に示す様に、PMOS領域
を光リソグラフィーによりマスクしたのち、RIE法に
よりSiO2 膜を100nmエッチングする条件で追加
エッチングを行うことにより、SiO2 側壁310の幅
は100nmの側壁315と薄くなる。さらにこの時の
フォトレジスト314を除去せず、Asを40KeVの
加速で1×1015cm-2イオン注入することによりNM
OS領域のLDD構造の高濃度イオン注入領域311を
形成する。次に図2(d)に示す様に、レジスト314
を除去し、さらに光リソグラフィーによりNMOS領域
をマスクしたのち、BF2 を30KeVの加速で1×1
15cm-2イオン注入しPMOS領域のLDD構造の高
濃度イオン注入領域312を形成する。その後、RTA
法を1000℃、20秒行うことによりイオン注入法に
より導入した不純物を活性化させる。
【0017】上記実施例においてはNチャネル型電界効
果型トランジスタの側壁の追加エッチングはRIE法に
より行ったが、溶液によるエッチングを行ってもよい。
次に本発明による半導体装置の第二実施例を図3を参照
して説明する。
【0018】図3(a)に示すように、まずシリコン基
板401上にフィールド酸化膜による素子分離領域40
2、Nウェル領域403、Pウェル領域404、ゲート
酸化膜405、ゲートポリシリコン406、ゲートポリ
シリコン406上にSiO2407を形成する。次に図
3(b)に示す様にNMOS領域420にAsを20K
eVの加速で1×1014cm-2イオン注入し、またPM
OS領域430にBF2 を20KeVの加速で1×10
14cm-2イオン注入しLDD構造の低濃度イオン注入領
域408、409を形成する。
【0019】その後、基板全面にSiN膜を100nm
堆積した後、RIE法によりSiN膜を100nmエッ
チングする条件で行うことにより、ゲートポリシリコン
406の両側側面にSiN側壁410を100nmの幅
で形成される。次に図3(c)に示す様に、基板全面に
SiO2 膜を100nm堆積した後、RIE法によりS
iO2 膜を100nmエッチングする条件でエッチング
を行うことにより、SiN側壁410の外側に幅100
nmのSiO2 側壁411が形成される。次に図3
(d)に示す様に、PMOS領域を光リソグラフィーに
よりマスクしたのち、RIE法によりSiO2 膜を10
0nmエッチングする条件で追加エッチングを行うこと
により、NMOS領域のSiO2 側壁411は除去され
る。さらにこの時のフォトレジスト414を除去せず、
Asを40KeVの加速で1×1015cm-2イオン注入
することによりNMOS領域のLDD構造の高濃度イオ
ン注入領域412を形成する。
【0020】次に図3(e)に示す様に、レジスト41
4を除去し、さらに光リソグラフィーによりNMOS領
域をマスクしたのち、BF2 を30KeVの加速で1×
1015cm-2イオン注入しPMOS領域のLDD構造の
高濃度イオン注入領域413を形成する。その後、RT
A法を1000℃、20秒行うことによりイオン注入法
により導入した不純物を活性化させる。上記実施例にお
いてはNチャネル型電界効果型トランジスタのSiO2
側壁の除去はRIE法により行ったが、溶液によるエッ
チングを行ってもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、本
発明の構造によれば、NMOSの側壁幅をPMOSの側
壁幅より薄くすることにより、NMOSの電流駆動力を
犠牲にすることなく、PMOSの短チャネル効果の問題
を避けることができ、それぞれ最適化されたPMOSと
NMOSからなる相補型MOSFETを得ることができ
る。また本発明の製造方法によれば光リソグラフィー工
程を増やすことなく形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体装置を示す断面図。
【図2】 本発明のMOSFET製造プロセスの第1の
例を示す工程別概念図。
【図3】 本発明のMOSFET製造プロセスの第2の
例を示す工程別概念図。
【図4】 従来のMOSFETの製造工程の一例を示す
工程別断面図。
【符号の説明】
201…基板 210,211…側壁 220…NMO
S領域 230…PMOS領域 301,401…半導体基板 302,402…素子分離領域 303,403…Nウ
ェル 304,404…Pウェル 305,405…ゲート酸
化膜 306,406…多結晶シリコン 307,407…S
iO2 膜 308,408…N型低濃度不純物層 309,409
…P型低濃度不純物層 310,411…SiO2 側壁 311,412…N型
高濃度不純物層 312,413…P型高濃度不純物層 410…SiN
側壁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Nチャネル型MOSFETとPチャネル型
    MOSFETからなる相補型MOSFETについて、ゲ
    ート電極に隣接して形成される絶縁物からなる側体が、
    Pチャネル型MOSFETと比較して、Nチャネル型M
    OSFETにおいて相対的に薄く形成されることを特徴
    とするMIS型半導体装置。
  2. 【請求項2】Nチャネル型MOSFETとPチャネル型
    MOSFETからなる相補型MOSFETにおいて、前
    記Nチャネル型MOSFETと前記Pチャネル型MOS
    FETとのゲート電極の両側に、絶縁物からなる側体を
    同じ幅で形成した後、Nチャネル型MOSFETのソー
    スおよびドレイン領域への不純物の導入に先だって、エ
    ッチングを行うことにより、Nチャネル型MOSFET
    の前記側体の幅を薄くして形成することを特徴とするM
    IS型半導体装置の製造方法。
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