JPH0786579A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0786579A
JPH0786579A JP22836893A JP22836893A JPH0786579A JP H0786579 A JPH0786579 A JP H0786579A JP 22836893 A JP22836893 A JP 22836893A JP 22836893 A JP22836893 A JP 22836893A JP H0786579 A JPH0786579 A JP H0786579A
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JP
Japan
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source
epitaxial layer
gate
drain
gate electrode
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JP22836893A
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Hiroshi Iwai
洋 岩井
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 極浅拡散層を用いてもゲート側壁下のソー
ス,ドレインの抵抗を小さくすることができ、より微細
化に適した半導体装置を提供すること。 【構成】 半導体基板上にMOSトランジスタを形成し
た半導体記憶装置において、n型Si基板11上に素子
形成領域を囲むように形成された素子分離領域12と、
基板11上にゲート酸化膜13を介して形成されたゲー
ト電極14と、このゲート電極14のソース・ドレイン
形成側の基板11上に形成された硼素添加のSiエピタ
キシャル層15と、ゲート電極14の側部でSiエピタ
キシャル層15の上に形成された側壁絶縁膜16と、S
iエピタキシャル層15からの固相拡散により基板表面
に形成されたp型の極浅拡散層(ソース・ドレイン領
域)18とを具備してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に係わり、
特に半導体基板上にMOSトランジスタを形成した半導
体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、MOSトランジスタは益々微細化
され、この微細化に伴いソース,ドレイン拡散層の深さ
も浅くすることが要求されている。例えば、図5に示す
ように、PSGやBSG等のゲート側壁絶縁膜からの固
相拡散等により、接合深さが35nm程度の極浅ソー
ス,ドレインを有する微細ゲート超(例えばゲート長1
00nm)のMOSトランジスタを実現することが可能
となっている。
【0003】なお、図5において、1はn型シリコン基
板、3はゲート酸化膜、4はゲート電極、6は側壁絶縁
膜としてのBSG膜、8,9はn型拡散層(ソース・ド
レイン領域)である。
【0004】しかしながら、この種のMOSトランジス
タにあっては、次のような問題があった。即ち、図5を
見ても分かるように、側壁絶縁膜6からの固相拡散によ
る極浅拡散層部分8の抵抗が増大するため、ドレイン電
流が減少するという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、側壁
絶縁膜からの固相拡散等により極浅ソース,ドレインを
形成したMOSトランジスタにあっては、ゲート側壁下
の極浅拡散層部分の抵抗が増大し、ドレイン電流が減少
するという問題があった。
【0006】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、極浅拡散層を用いても
ゲート側壁下のソース,ドレインの抵抗を小さくするこ
とができ、より微細化に適した半導体装置を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、MOS
トランジスタのゲート側壁下部に基板から積み上げた半
導体層をソース,ドレインの一部として使用することに
ある。即ち本発明は、半導体基板上にMOSトランジス
タを形成した半導体記憶装置において、半導体基板上に
ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、このゲ
ート電極のソース・ドレイン形成側の基板上に形成され
た半導体層と、ゲート電極の側部で半導体層の上に形成
された側壁絶縁膜と、基板表面に形成されたソース・ド
レイン領域とを具備してなることを特徴とする。
【0008】また本発明は、半導体基板上にMOSトラ
ンジスタを形成した半導体記憶装置において、半導体基
板上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
このゲート電極の側部に形成された第1の側壁絶縁膜
と、ゲート電極のソース・ドレイン形成側の基板上に形
成された半導体層と、ゲート電極の側部で半導体層の上
に形成された第2の側壁絶縁膜と、基板表面に形成され
たソース・ドレイン領域とを具備してなることを特徴と
する。
【0009】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 半導体層はエピタキシャル成長層であること。 (2) 基板表面のソース・ドレイン領域は、エピタキシャ
ル層からの固相拡散により形成されたものであること。 (3) エピタキシャル層の露出した部分に、該エピタキシ
ャル層よりも膜厚の厚い第2のエピタキシャル層を形成
し、この第2のエピタキシャル層をソース,ドレインの
一部として使用すること。 (4) ゲート電極及び側壁絶縁膜をマスクとして基板中に
不純物をイオン注入し、固相拡散によるソース・ドレイ
ン領域よりも深い第2のソース・ドレイン領域を形成す
ること。
【0010】
【作用】本発明によれば、ゲート側壁下に半導体層を積
み上げ、これをソース,ドレインの一部として使用し、
ゲート側壁下のソース,ドレイン領域の実効的厚さを厚
くして、この部分の抵抗を下げることができる。従っ
て、極浅拡散層を用いてもゲート側壁下のソース,ドレ
インの抵抗を小さくすることができ、今後の微細化にも
十分対応することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 (実施例1)図1(a)は、本発明の第1の実施例に係
わるMOSトランジスタの素子構造を示す断面図であ
る。ここでは、pチャネルMOSトランジスタを例にと
り説明するが、不純物のタイプを変えるだけでnチャネ
ルMOSトランジスタにも適用することができる。
【0012】n型Si基板11上にフィールド酸化膜
(素子分離領域)12が形成され、フィールド酸化膜1
2で囲まれた素子形成領域には、ゲート酸化膜13を介
して多結晶シリコン電極(ゲート電極)14が形成され
ている。ゲート電極14が形成されていない基板表面に
は第1のSiエピタキシャル層15が形成され、ゲート
電極14の側壁にはCVD−SiO2 膜からなる側壁絶
縁膜16が形成されている。この側壁絶縁膜16はSi
エピタキシャル層15上に形成されている。
【0013】また、Siエピタキシャル層15上には第
2のSiエピタキシャル層17が形成されている。基板
表面のSiエピタキシャル層15の下部には、固相拡散
によるp型拡散層(極浅拡散層)18が形成されてお
り、この極浅拡散層18がソース・ドレイン領域をなす
ものとなっている。
【0014】次に、上記実施例のMOSトランジスタの
製造方法を、図2を参照して説明する。まず、図2
(a)に示すように、n型Si基板11上に素子分離領
域12を形成した後、熱酸化によるゲート酸化膜13及
び多結晶シリコン電極14を形成し、これらをゲートパ
ターンに加工する。
【0015】次いで、図2(b)に示すように、エピタ
キシャル成長法を用い、例えば硼素を添加しながら、ソ
ース・ドレイン形成領域に第1のSiエピタキシャル層
15を選択的に成長させる。このSiエピタキシャル層
15の厚さは50nm、硼素の濃度は1×1020cm-3
とした。
【0016】なお、Siエピタキシャル層15はSi表
面から成長するので、図2(a)のような構成であれば
格別にマスクを設けることなく、ソース・ドレイン形成
領域のみに選択的に成長させることができる。ゲート電
極14として多結晶シリコンを用いた場合、このゲート
電極14の表面にもSiエピタキシャル層が成長される
が、ゲート電極14側と基板側のSiエピタキシャル層
が接触しない限り問題とならない。また、ゲート電極1
4としてメタルを用いればゲート電極表面へのSiエピ
タキシャル層の成長を防止することができる。
【0017】次いで、図2(c)に示すように、一様に
例えばCVD−SiO2 膜を堆積した後、異方性エッチ
ングを用いてエッチバックすることにより、ゲート電極
14の側部に側壁絶縁膜としてのCVD−SiO2 膜1
6を(例えば膜厚80nm)を形成する。この側壁絶縁
膜16はBSGのように不純物を添加したものでもよい
し(nチャネルMOSトランジスタの場合はPSG,A
sSG)、SiN等でもよい。
【0018】次いで、再びエピタキシャル成長法を用
い、硼素を添加しながら、Siエピタキシャル層15上
にこれよりも膜厚の厚い第2のSiエピタキシャル層1
7を選択的に成長させ(例えば膜厚100nm、硼素の
濃度は5×1020cm-3)、メタルとのコンタクトを取
る厚いソース,ドレイン電極を形成する。さらに、熱工
程によりSiエピタキシャル層15から基板11に硼素
を固相拡散させて極浅拡散層(ソース・ドレイン領域)
18を形成することにより、前記図1(a)に示す構造
が得られる。
【0019】ここで、極浅ソース・ドレイン領域18を
形成する際には、ゲート電極端とソース,ドレインとの
間にオフセットが生じないようにする。このとき、拡散
層18の深さは例えば13nmである。ゲート側壁をB
SGで形成したときはBSGからも硼素が拡散して拡散
層18の深さを浅くしてもオフセットをより確実に防ぐ
ことができる。
【0020】なお、これ以降は、層間絶縁膜の堆積、ド
レインコンタクトホールの開口、金属配線の形成、さら
にパッシベーション膜の形成を行うことにより、MOS
トランジスタが完成する。
【0021】このように本実施例によれば、Siエピタ
キシャル層15からの固相拡散によりソース・ドレイン
領域18を形成しているので、ソース・ドレイン領域1
8を極浅に形成することができ、さらにSiエピタキシ
ャル層15の存在によりソース,ドレインの抵抗を十分
小さくすることができる。Siエピタキシャル層15上
にSiエピタキシャル層17を設けることにより、さら
にソース,ドレインの抵抗を小さくすることができる。
【0022】また、側壁絶縁膜16がSiエピタキシャ
ル層15の上に存在し、Siエピタキシャル層15はゲ
ート側壁部に接しているため、固相拡散による極浅のソ
ース・ドレイン領域18をゲートとセルフアラインで正
確に位置決め形成することができる。これは、MOSト
ランジスタの素子特性のバラツキ防止に極めて有効であ
る。
【0023】図1(b)は基本的には図1(a)と同様
の構成であるが、Siエピタキシャル層17を形成する
代わりに、基板側に深い拡散層19を形成している。こ
れは、前記図2(c)に示す工程の後、素子分離領域1
2,ゲート電極14及び側壁絶縁幕16をマスクに硼素
をイオン注入して、第1のソース・ドレイン領域18よ
りも深い第2のソース・ドレイン領域19を形成したも
のである。このような構成であっても、図1(a)のM
OSトランジスタと同様の効果が得られる。 (実施例2)図3(a)は、本発明の第2の実施例に係
わるMOSトランジスタの素子構造を示す断面図であ
る。なお、図1と同一部分には同一符号を付して、その
詳しい説明は省略する。
【0024】この実施例が先に説明した第1の実施例と
異なる点は、ゲート電極の上部に酸化膜や窒化膜等の絶
縁膜を形成し、さらにゲート電極の側部に薄いゲート側
壁を形成したものである。これ以外は第1の実施例と同
様である。
【0025】図4は、第2の実施例のMOSトランジス
タの製造工程を示す断面図である。この実施例では、前
記図2(a)に示す工程の後、図4(a)に示すよう
に、ゲート電極14の側部に第1の側壁絶縁膜31を形
成し、さらにゲート電極14の上に上部絶縁膜32を形
成する。
【0026】ここで、第1の側壁絶縁膜31の厚さは1
0nmと極めて薄くする。この側壁絶縁膜31はSiO
2 でもよいし、BSGのように不純物を添加したもので
もよいし(nチャネルMOSトランジスタの場合はPS
G,AsSG)、SiN等でもよい。上部絶縁膜32は
必ずしも必要ではなく、省略してもよい。
【0027】これ以降は、図4(b)(c)に示すよう
に第1の実施例と同様にして、第1のSiエピタキシャ
ル層15,第2の側壁絶縁膜16,第2のSiエピタキ
シャル層17を形成し、さらに固相拡散により極浅のソ
ース・ドレイン領域18を形成することにより、前記図
3(a)に示す構造が得られる。
【0028】このような構成であれば、第1の実施例と
同様の効果が得られるのは勿論のこと、Siエピタキシ
ャル層15を選択成長する際に、ゲート側壁に不要なエ
ピタキシャル層が形成されるのを未然に防止することが
できる。
【0029】図3(b)は基本的には図3(a)と同様
の構成であるが、Siエピタキシャル層17を形成する
代わりに、基板側に深い拡散層19を形成している。こ
れは、前記図4(c)に示す工程の後、素子分離領域1
2,ゲート電極14及び側壁絶縁幕16をマスクに硼素
をイオン注入して、第1のソース・ドレイン領域18よ
りも深い第2のソース・ドレイン領域19を形成したも
のである。このような構成であっても、図1(a)のM
OSトランジスタと同様の効果が得られる。
【0030】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、ソース・ドレイン領域
の抵抗をより小さくするために第2のエピタキシャル層
又は第2のソース・ドレイン拡散層を形成したが、第1
のソース・ドレイン領域及び第1のエピタキシャル層で
十分に抵抗が小さい場合は、第2のエピタキシャル層や
第2のソース・ドレイン拡散層を形成する必要はない。
【0031】本実施例では半導体層としてエピタキシャ
ル層を用いたが、これに限る必要はなく、用途に応じて
アモルファス層,多結晶層でもよい。また、ゲート近傍
のソース・ドレインの形成も半導体層からの固相拡散に
限定する必要はなく、半導体層形成以前にドーピングし
ておいてもよいし、半導体形成後に半導体層を通してイ
オン注入で形成してもよい。また、各部の材料,膜厚等
は仕様に応じて適宜変更可能である。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、M
OSトランジスタのゲート側壁下部に基板から積み上げ
た半導体層をソース,ドレインの一部として使用するこ
とにより、極浅拡散層を用いてもゲート側壁下のソー
ス,ドレインの抵抗を小さくすることができ、より微細
化に適した半導体装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例に係わるMOSトランジスタの素
子構造を示す断面図。
【図2】第1の実施例の製造工程を示す断面図。
【図3】第2の実施例に係わるMOSトランジスタの素
子構造を示す断面図。
【図4】第2の実施例の製造工程を示す断面図。
【図5】従来のMOSトランジスタの素子構造を示す断
面図。
【符号の説明】
11…シリコン基板(半導体基板) 12…素子分離酸化膜 13…ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜) 14…多結晶シリコン電極(ゲート電極) 15…第1のSiエピタキシャル層 16…第2の側壁絶縁膜 17…第2のSiエピタキシャル層 18…第1のソース・ドレイン領域(極浅拡散層) 19…第2のソース・ドレイン領域 31…第1の側壁絶縁膜 32…上部絶縁膜

Claims (2)

    【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介して形成
    されたゲート電極と、このゲート電極のソース・ドレイ
    ン形成側の基板上に形成された半導体層と、前記ゲート
    電極の側部で前記半導体層の上に形成された側壁絶縁膜
    と、前記基板表面に形成されたソース・ドレイン領域と
    を具備してなることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成
    されたゲート電極と、このゲート電極の側部に形成され
    た第1の側壁絶縁膜と、前記ゲート電極のソース・ドレ
    イン形成側の基板上に形成された半導体層と、前記ゲー
    ト電極の側部で前記半導体層の上に形成された第2の側
    壁絶縁膜と、前記基板表面に形成されたソース・ドレイ
    ン領域とを具備してなることを特徴とする半導体記憶装
    置。
JP22836893A 1993-09-14 1993-09-14 半導体装置 Pending JPH0786579A (ja)

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