JPH0786586A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0786586A
JPH0786586A JP5230689A JP23068993A JPH0786586A JP H0786586 A JPH0786586 A JP H0786586A JP 5230689 A JP5230689 A JP 5230689A JP 23068993 A JP23068993 A JP 23068993A JP H0786586 A JPH0786586 A JP H0786586A
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JP
Japan
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film
source
contact hole
semiconductor substrate
semiconductor
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JP5230689A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Hasebe
裕之 長谷部
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ソース及びドレイン領域8にそれぞれ凹部1
2が形成された半導体基板1と、前記凹部12に挾まれ
た半導体基板1上に形成されたゲート電極5と、前記半
導体基板1及び前記ゲート電極5上に設けられ、前記凹
部12へ通ずるコンタクトホールが開孔された層間絶縁
膜6と、前記凹部12及びコンタクトホール内に埋め込
まれ、導電型不純物が含有された不純物半導体膜9と、
前記層間絶縁膜6及び前記不純物半導体膜9上に形成さ
れた配線10とを有することを特徴とする半導体装置。 【効果】 コンタクトホールのアスペクト比と無関係に
低抵抗コンタクトを形成し、安定した電気特性を有した
半導体装置を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関するもので、特にMOSトランジスタのソー
ス・ドレイン及びコンタクト領域に用いられるものであ
る。
【0002】
【従来の技術】LSIの集積度の増大により、配線の微
細化、多層化が進み、コンタクトホールのアスペクト比
が増加する傾向にある。アスペクト比が増加すると上方
導電膜のステップカバレージ(半導体素子薄膜の表面に
おける微細段差部での膜の被覆状態)が悪くなる。特
に、コンタクト底部での膜のカバレージが悪くなり、薄
膜化すると高いコンタクト抵抗を示すだけでなく、極端
に薄い場合には断線する恐れがあり、信頼性の面で大き
な問題となっている。また、電極幅が微細化されると深
いソース・ドレイン領域を形成する場合、チャネルに向
かって深く不純物が拡散するため、トランジスタの制御
が困難になる。
【0003】ここで、従来の半導体装置及びその製造方
法について、図6乃至図10を用いて説明する。シリコ
ン基板1上に素子分離工程により、トランジスタ形成領
域2及びフィールド酸化膜3を形成する(図6
(a))。
【0004】次に、トランジスタ形成領域2に熱酸化技
術を用いてシリコン酸化膜4を形成する(図6
(b))。次に、ドープトポリシリコン膜5を全面に堆
積する(図7(a))。
【0005】そして、リソグラフィー技術を用いて、ゲ
ート電極領域をレジストパターンにより定義し、異方性
エッチング(RIE)技術を用いて、ドープトポリシリ
コン膜5をエッチングする。その後、ゲートパターンレ
ジスト膜を除去することにより、ドープトポリシリコン
電極を形成する。さらに、セルフアラインで低ドーズイ
オン注入を行い、熱処理を施し、注入層の活性化を行
い、トランジスタの高抵抗ソース・ドレイン領域13を
形成する(図7(b))。
【0006】そして、ゲート電極の側壁を形成するため
のシリコン窒化膜15を堆積し、RIE技術を用いてエ
ッチングを行い、ゲート電極の側壁を形成する。引き続
き、セルフアラインで高ドーズイオン注入を行い、熱処
理を施し、注入層の活性化を行い、トランジスタの低抵
抗ソース、ドレイン領域14を形成する(図8
(a))。
【0007】その上に、シリコン酸化膜6を堆積した
後、熱処理により平坦化を施す(図8(b))。次に、
ソース・ドレイン領域上にコンタクトホール7を開孔す
る(図9(a))。
【0008】さらに、アルミニウム膜10を形成し、こ
れを配線に加工してシンタ−処理を施す(図9
(b))。最後に、シリコン酸化膜11を堆積し、アル
ミニウム膜10上にパッドを開孔すると、MOSFET
が形成される(図10)。
【0009】上記従来技術では、シリコン基板にイオン
注入を行い、ソース・ドレイン領域を形成するときに、
不純物が基板深さ方向とともにチャネル方向にも拡散す
る。このため、電極幅が微細化されると深いソース・ド
レイン領域を形成する場合、チャネルに向かって深く不
純物が拡散するため、トランジスタの制御が困難なもの
となっている。したがって浅い接合しか形成できず、そ
の後のコンタクト開孔時のオーバーエッチングにより、
ソース・ドレイン領域がエッチングされPNジャンクシ
ョン部の電気特性を劣化させ、トランジスタ不良の原因
となっている。さらに、ソース・ドレイン領域の寄生抵
抗も大きく、トランジスタの電気特性に大きな影響を与
えている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このようにMOSFE
Tを形成する従来の技術では、配線の微細化、多層化が
進み、コンタクトホールのアスペクト比が増加する傾向
にある。アスペクト比が増加すると上方導電膜のステッ
プカバレージ(半導体素子薄膜の表面における微細段差
部での膜の被覆状態)が悪くなる。また、半導体基板に
イオン注入を行い、ソース・ドレイン領域を形成すると
きに、不純物が基板深さ方向とともにチャネル方向にも
拡散する。このため、電極幅が微細化されると深いソー
ス・ドレイン領域を形成する場合、チャネルに向かって
深く不純物が拡散するため、トランジスタの制御が行え
なくなるという問題があった。
【0011】本発明は前記実情を鑑みて為されたもので
あり、コンタクトホールのアスペクト比に無関係に低抵
抗コンタクトかつ安定したトランジスタの電気的特性及
び信頼性を与える半導体装置及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに本発明の第1においては、ソース及びドレイン領域
にそれぞれ凹部が形成された半導体基板と、前記凹部に
挾まれた半導体基板上に形成されたゲート電極と、前記
半導体基板及び前記ゲート電極上に設けられ、前記凹部
へ通ずるコンタクトホールが開孔された層間絶縁膜と、
前記凹部及びコンタクトホール内に埋め込まれ、導電型
不純物が含有された不純物半導体膜と、前記層間絶縁膜
及び前記不純物半導体膜上に形成された配線とを有する
半導体装置を提供する。
【0013】望ましくは、前記不純物半導体膜は、III
族またはV族の不純物元素が含まれた単結晶シリコン膜
であると良い。本発明の第2においては、半導体基板表
面の素子形成領域上にゲート電極を形成する工程と、前
記半導体基板及び前記ゲート電極を層間絶縁膜で被覆す
る工程と、異方性エッチングを用いて前記層間絶縁膜に
離間して前記半導体基板のソース・ドレイン形成予定領
域へ通ずるコンタクトホールを開孔し、前記半導体基板
を露出せしめる工程と、等方性エッチングを用いて前記
コンタクトホール底部に露出した前記半導体基板を加工
することにより、前記ソース・ドレイン形成予定領域に
凹部を形成する工程と、前記コンタクトホール及び凹部
に固相成長を用いて導電型不純物が含有された不純物半
導体膜を埋め込む工程と、前記層間絶縁膜及び前記不純
物半導体膜上に配線を形成する工程とを有する半導体装
置の製造方法を提供する。
【0014】
【作用】本発明は、異方性エッチングを用いて層間絶縁
膜に半導体基板のソース・ドレイン形成予定領域へ通ず
るコンタクトホールを開孔し、等方性エッチングを用い
て前記コンタクトホール底部に露出した前記半導体基板
を加工することにより、前記ソース・ドレイン形成予定
領域に前記コンタクトホール及び凹部内にエピタキシャ
ル成長を用いて不純物半導体膜を埋め込んでいる。
【0015】前記コンタクトホール及び凹部内の不純物
半導体膜は、下地基板よりエピタキシャル成長により形
成するため、寄生抵抗を小さくすることができる。ま
た、不純物半導体膜は、前記凹部内からコンタクトホー
ル上部まで形成されるため、コンタクトホールのアスペ
クト比が増加しても上方導電膜のステップカバレージは
良好である。さらに、ソ−ス・ドレインの形成をイオン
注入を用いず、下地基板より不純物半導体膜を固相成長
によりエピタキシャル成長させるため、ソース・ドレイ
ン領域を深く形成してもチャネルに向かって深く不純物
が拡散することを防止でき、ゲ−ト幅の縮小化にも適し
ている。
【0016】
【実施例】以下、本発明による半導体装置及びその製造
方法の一実施例について、図面を参照しながら詳細に説
明する。図1乃至図5は、本発明の一実施例の半導体装
置及びその製造方法を示す工程断面図である。
【0017】まず、シリコン基板1上に素子分離工程に
より、トランジスタ形成領域2、及びフィールド酸化膜
3を形成する(図1(a))。次に、トランジスタ形成
領域2に熱酸化技術を用いて、シリコン酸化膜4を形成
する(図1(b))。
【0018】次に、ドープトポリシリコン膜5を全面に
堆積する(図2(a))。そして、リソグラフィー技術
を用いて、ゲート電極領域をレジストパターンにより定
義し、RIE技術を用いて、ドープトポリシリコン膜5
をエッチングする。その後、レジストパターン膜を除去
することにより、ドープトポリシリコン電極(ゲート電
極)5を形成する(図2(b))。
【0019】さらに、シリコン酸化膜6を堆積し、熱処
理を施し平坦化する(図3(a))。その後、ソース・
ドレイン形成予定領域8上にRIE技術を用いて、コン
タクトホール7を開孔する(図3(b))。
【0020】引き続き、コンタクトホール7の底部にあ
るソース・ドレイン形成予定領域8のシリコン基板1を
等方性イオンエッチング(CDE)技術を用いることで
等方的にエッチングを行い、不純物領域となるソース・
ドレイン領域12を形成する(図4(a))。ここで
は、コンタクトホール7はゲート電極5の端部とフィー
ルド酸化膜3の端部の中間位置に開孔されるとともに、
等方性エッチングは、フィールド酸化膜3に達するまで
行っている。
【0021】その後、SiH2 Cl2 とH2 をそれぞれ
0.5l/分、200l/分のガス流量で、また、不純
物として例えばB26 またはPH3 等を1〜10pp
m含んだ雰囲気中で、固相成長により、不純物を含んだ
単結晶シリコン膜9をソース・ドレイン領域12及びコ
ンタクトホール7内にエピタキシャル成長させて、ソー
ス・ドレイン及びコンタクト領域に活性層を形成する
(図4(b))。この時、活性層を形成するために単結
晶シリコン膜9の形成は、例えば750℃で行う。な
お、固相成長の温度は、400℃乃至900℃が可能で
あるが特に、400℃乃至800℃が拡散層の拡がりを
抑える点で好ましい。
【0022】そして、アルミニウム膜10を形成し、こ
れを配線に加工してシンタ−処理を施す(図5
(a))。最後に、シリコン酸化膜11を堆積し、アル
ミニウム膜10上にパッドを開孔すると、MOSFET
が形成される(図5(b))。
【0023】このように本実施例で形成されたMOSF
ETは、ソース・ドレイン領域内の燐等を含んだ単結晶
シリコン膜9を下地基板より固相成長により、寄生抵抗
を小さくすることができる。また、前記単結晶シリコン
膜9は、ソース・ドレイン領域内からコンタクトホール
上部まで形成されるため、コンタクトホールのアスペク
ト比が増加してもアルミニウム膜10のステップカバレ
ージは良好である。さらに、ソ−ス・ドレインの形成を
イオン注入を用いず、下地基板より単結晶シリコン膜9
をエピタキシャル成長により形成するため、ソース・ド
レイン領域を深く形成してもチャネルに向かって深く不
純物が拡散することを防止でき、ゲ−ト幅の縮小化にも
適している。
【0024】本実施例では、半導体基板にシリコン基板
を用いたが、ガリウム・ヒ素等、他の半導体基板でも良
く、また、これらの半導体基板にMESFETを形成し
ても良い。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。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、コンタクトホールのア
スペクト比と無関係に低抵抗コンタクトを形成し、かつ
ソース・ドレイン領域の寄生抵抗を低減し、安定した電
気特性をもった半導体装置を形成することができる。ま
た、ソ−ス・ドレインの形成をイオン注入を用いず、下
地基板より不純物半導体膜を固相成長によりエピタキシ
ャル成長させるため、ソース・ドレイン領域を深く形成
してもチャネルに向かって深く不純物が拡散することを
防止でき、ゲ−ト幅の縮小化にも適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体装置及びその製造方法の一実
施例を示した工程断面図。
【図2】 本発明の半導体装置及びその製造方法の一実
施例を示した図1に続く工程断面図。
【図3】 本発明の半導体装置及びその製造方法の一実
施例を示した図2に続く工程断面図。
【図4】 本発明の半導体装置及びその製造方法の一実
施例を示した図3に続く工程断面図。
【図5】 本発明の半導体装置及びその製造方法の一実
施例を示した図4に続く工程断面図。
【図6】 従来技術による半導体装置及びその製造方法
を示した工程断面図。
【図7】 従来技術による半導体装置及びその製造方法
を示した図6に続く工程断面図。
【図8】 従来技術による半導体装置及びその製造方法
を示した図7に続く工程断面図。
【図9】 従来技術による半導体装置及びその製造方法
を示した図8に続く工程断面図。
【図10】 従来技術による半導体装置及びその製造方
法を示した図9に続く工程断面図。
【符号の説明】
1・・・シリコン基板 2・・・トランジスタ形成領域 3・・・フィールド酸化膜 4・・・シリコン酸化膜 5・・・ドープトポリシリコン膜 6・・・シリコン酸化膜 7・・・コンタクトホール 8・・・ソース・ドレイン形成予定領域 9・・・単結晶シリコン膜 10・・アルミニウム膜 11・・シリコン酸化膜 12・・ソース・ドレイン領域 13・・高抵抗ソース・ドレイン領域 14・・低抵抗ソース・ドレイン領域 15・・シリコン窒化膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソース及びドレイン領域にそれぞれ凹部
    が形成された半導体基板と、前記凹部に挾まれた半導体
    基板上に形成されたゲート電極と、前記半導体基板及び
    前記ゲート電極上に設けられ、前記凹部へ通ずるコンタ
    クトホールが開孔された層間絶縁膜と、前記凹部及びコ
    ンタクトホール内に埋め込まれ、導電型不純物が含有さ
    れた不純物半導体膜と、前記層間絶縁膜及び前記不純物
    半導体膜上に形成された配線とを有することを特徴とす
    る半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記不純物半導体膜は、III 族またはV
    族の不純物元素が含まれた単結晶シリコン膜であること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 半導体基板表面の素子形成領域上にゲー
    ト電極を形成する工程と、前記半導体基板及び前記ゲー
    ト電極を層間絶縁膜で被覆する工程と、異方性エッチン
    グを用いて前記層間絶縁膜に離間して前記半導体基板の
    ソース・ドレイン形成予定領域へ通ずるコンタクトホー
    ルを開孔し、前記半導体基板を露出せしめる工程と、等
    方性エッチングを用いて前記コンタクトホール底部に露
    出した前記半導体基板を加工することにより、前記ソー
    ス・ドレイン形成予定領域に凹部を形成する工程と、前
    記コンタクトホール及び凹部内に固相成長を用いて導電
    型不純物が含有された不純物半導体膜を埋め込む工程
    と、前記層間絶縁膜及び前記不純物半導体膜上に配線を
    形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
JP5230689A 1993-09-17 1993-09-17 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH0786586A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996030946A1 (fr) * 1995-03-29 1996-10-03 Hitachi, Ltd. Dispositif semi-conducteur et son procede de fabrication
KR100326248B1 (ko) * 1999-06-24 2002-03-08 박종섭 선택적 에피택셜 성장에 의한 플러그를 구비한 사선형 셀구조의반도체 메모리장치 제조방법
KR20030002519A (ko) * 2001-06-29 2003-01-09 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 트랜지스터 형성방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996030946A1 (fr) * 1995-03-29 1996-10-03 Hitachi, Ltd. Dispositif semi-conducteur et son procede de fabrication
KR100326248B1 (ko) * 1999-06-24 2002-03-08 박종섭 선택적 에피택셜 성장에 의한 플러그를 구비한 사선형 셀구조의반도체 메모리장치 제조방법
KR20030002519A (ko) * 2001-06-29 2003-01-09 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 트랜지스터 형성방법

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