JPH08116050A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法

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JPH08116050A
JPH08116050A JP25330794A JP25330794A JPH08116050A JP H08116050 A JPH08116050 A JP H08116050A JP 25330794 A JP25330794 A JP 25330794A JP 25330794 A JP25330794 A JP 25330794A JP H08116050 A JPH08116050 A JP H08116050A
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JP
Japan
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semiconductor device
film
insulating film
silicon insulating
gate electrode
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JP25330794A
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English (en)
Inventor
Hideo Aoki
英雄 青木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/266Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation using masks

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 1回のイオン注入によりLDD構造を形成す
ることができる半導体素子の製造方法を提供する。 【構成】 素子分離領域2およびゲート電極3が形成さ
れた半導体基板1を用意する工程と、前記半導体基板1
上にSOG膜4を形成する工程と、このSOG膜4をエ
ッチングしてゲート電極3の側面から素子分離領域2に
向かって延びる凹曲面状のサイドウォール6を形成する
工程と、Asイオンを注入して拡散層7を形成する工程
とを有するものである。これによれば、凹曲面状のサイ
ドウォール6によって、1回のイオン注入でLDD構造
を有する半導体素子を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造方法に
関し、特にLDD構造を有するMOSトランジスタの製
造に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】ゲート電圧により電流の制御を行うMO
Sトランジスタにおいては、ゲート電極近傍の高電界中
のホットエレクトロンによるVTH(しきい値電圧)の変
動や相互コンダクタンスの劣化などを防止して高信頼性
を有する半導体素子を得るために、電界を緩和させるこ
とが必要になる。電界が最大になる部位は、ゲート電極
近傍に位置する半導体基板とドレイン領域との接合面の
ところにあり、その値は、イオン注入された不純物の濃
度分布の変化が急峻なほど大きくなる。したがって、電
界を緩和するためには、ゲート電極付近の濃度が低くな
るように不純物を注入することが要求される。
【0003】そして、このような要求を満たすものとし
て、たとえば、オーム社発行、「LSIハンドブック」
(昭和59年11月30日発行)P400〜P401に
記載されているように、LDD(Lightly Doped Drain)
構造を有するMOSトランジスタが知られている。
【0004】ここで、従来のLDD構造のMOSトラン
ジスタの製造方法を図3に示す。この製造方法によれ
ば、図3(a)に示すように、先ず、素子分離領域22
やゲート電極23などが形成された、たとえばp形シリ
コン基板などの半導体基板21を用意し、この半導体基
板21にP(リン)などの低濃度イオンを注入してn-
拡散層27aを形成する(図3(b))。次に、CVD
技術によって半導体基板21上にシリコン酸化膜24を
形成し(図3(c))、異方性のエッチングによってゲ
ート電極23の側面にサイドウォール26を作る(図3
(d))。そして、As(ヒ素)などの高濃度イオンを
注入してn+ 拡散層27bを形成し、ゲート電極23に
近づくにしたがってイオン濃度が低くなったソース・ド
レイン領域25a,25bを作り上げる(図3(e))
というものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した技術
によれば、LDD構造を形成するためには、n- 拡散層
27aを形成するための低濃度イオンを注入する工程
と、n+ 拡散層27bを形成するための高濃度イオンを
注入する工程との、2つのイオン注入工程が必要にな
る。したがって、LDD構造の半導体素子を得るために
は、通常の半導体素子よりも工程数が増加するという問
題点がある。
【0006】そこで、本発明の目的は、1回のイオン注
入によりLDD構造を形成することができる半導体素子
の製造技術を提供することにある。
【0007】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通
りである。
【0009】すなわち、本発明による半導体素子の製造
方法は、素子分離領域およびゲート電極が形成された半
導体基板を用意する工程と、前記半導体基板上に流動性
を有するシリコン絶縁膜を形成する工程と、シリコン絶
縁膜をエッチングし、ゲート電極の側面から素子分離領
域に向かって延びる凹曲面状のサイドウォールを形成す
る工程と、所定のイオンを注入して拡散層を形成する工
程とを有するものである。
【0010】この場合、前記したシリコン絶縁膜は、S
i−O結合を含む有機溶液を前記半導体基板上に塗布
し、これに熱処理を施して形成されたSOG膜とするこ
とができる。
【0011】また、前記したシリコン絶縁膜は、たとえ
ばリンまたはホウ素の少なくともいずれか一つの元素が
含まれたドープドオキサイドを加えながら化学気相成長
法によって形成されたPSG膜、BSG膜またはBPS
G膜などとすることができる。
【0012】さらに、前記したシリコン絶縁膜は、オゾ
ンまたは水蒸気とTEOSとを減圧下で反応させ、これ
に熱処理を施して形成されたTEOS膜とすることがで
きる。
【0013】
【作用】上記した手段によれば、流動性を有するシリコ
ン絶縁膜を半導体基板上に形成してエッチングすること
で、ゲート電極の側面から素子分離領域に向かって延び
る凹曲面状のサイドウォールが形成される。そして、こ
れにイオンを注入することによって、形成される拡散層
の濃度分布は、ゲート電極に近づくにしたがってなだら
かに低くなったものになる。
【0014】したがって、1回のイオン注入によって形
成される拡散層によってLDD構造を有する半導体素子
を製造することが可能になり、低コストで高信頼性を有
する半導体素子を製造することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳
細に説明する。
【0016】(実施例1)図1は本発明の一実施例であ
る半導体素子の製造方法を示す説明図である。
【0017】本実施例による半導体素子は、たとえばp
形シリコン基板である半導体基板1上に形成されたLD
D構造を有するnMOSトランジスタである。なお、n
形シリコン基板上にpMOSトランジスタを形成するよ
うにしてもよい。
【0018】本実施例による半導体素子の製造方法は、
先ず、図1(a)に示すように、熱処理により生成され
たシリコン酸化膜からなる素子分離領域2が形成され、
HCl酸化により図示しないゲート酸化膜が形成され、
ゲート電極3を形成する多結晶シリコン3aとシリコン
酸化膜3bが形成された半導体基板1を用意するもので
ある。なお、図示されていないが、半導体基板1には、
ゲート電圧のVTH(しきい値)を制御するためにB(ホ
ウ素)のイオンが注入されている。
【0019】このような半導体基板1を用意した後、図
1(b)に示すように、たとえばSOG(Spin On Glas
s) 膜(シリコン絶縁膜)4を全面に形成する。すなわ
ち、Si−O結合を含む有機溶液を半導体基板1上に塗
布して熱処理を施すことにより、流動性を有する、換言
すれば、粘性の小さなSOG膜4を形成するものであ
る。したがって、このSOG膜4は、その表面は滑らか
な凹曲面であり、段差表面の凸部(たとえば、ゲート電
極3上や素子分離領域2上)には薄く、凹部(たとえ
ば、ソース・ドレイン領域5a,5b上)には厚く形成
されている。
【0020】図1(c)に示すように、次の工程におい
ては、図1(b)の工程において形成されたSOG膜4
を所定の部分が残るように等方的にエッチングする。前
記のように流動性を有するSOG膜4を等方的にエッチ
ングすると、図示するように、ゲート電極3の側面から
素子分離領域2に向かって延びる凹曲面状のサイドウォ
ール6が形成される。
【0021】そして、図1(d)に示すように、n形の
拡散層7を形成するために、たとえばAs(ヒ素)の高
濃度イオンを注入する。ここで、インプラスルー膜とし
てのサイドウォール6は前記のような凹曲面状となって
いるので、形成される拡散層7の濃度分布は、素子分離
領域2側が高くゲート電極3に近づくにしたがってなだ
らかに低くなったものになる。すなわち、1回のイオン
注入によって形成される拡散層7によってLDD構造を
有するnMOSトランジスタが製造されることになる。
【0022】このように、本実施例に示す半導体素子の
製造方法によれば、不純物の濃度分布をなだらかにして
ゲート電極3の近傍における電界を緩和するLDD構造
の半導体素子が1回のイオン注入工程で形成されるの
で、従来の方法に比べて工程数の削減が可能になる。
【0023】(実施例2)図2は本発明の他の実施例で
ある半導体素子の製造方法を示す説明図である。
【0024】本実施例による半導体素子は、ゲート電極
13が多結晶シリコン13aのみで形成されている点で
前記した実施例1の半導体素子と異なっている。その他
の点では実施例1に示すものと同一であり、したがっ
て、同一の部分には同一の符号が付されている。
【0025】このように、ゲート電極13が多結晶シリ
コン13aのみで形成された半導体基板1を用意して
(図2(a))、これにSOG膜(シリコン絶縁膜)4
を形成し(図2(b))、該SOG膜4を等方的にエッ
チングしてゲート電極13の側面から素子分離領域2に
向かって延びる凹曲面形状のサイドウォール6を形成し
(図2(c))、Asなどの高濃度イオンを注入してn
形の拡散層を形成することによっても(図2(d))、
LDD構造の半導体素子が1回のイオン注入工程で形成
されるので工程数の削減を図ることが可能になる。
【0026】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0027】たとえば、本実施例においては、シリコン
絶縁膜としてSOG膜4が形成されているが、これに限
定されるものではなく、流動性を有して表面が滑らかな
凹曲面になるものであれば、種々のシリコン絶縁膜を形
成することが可能である。
【0028】一例を示せば、所定のドープドオキサイド
を加えながら化学気相成長法によってシリコン絶縁膜を
形成することができる。この場合、リンまたはホウ素の
少なくともいずれか一つの元素が含まれたドープドオキ
サイドとすることができ、したがって、形成されたシリ
コン絶縁膜は、PSG(Phospho Silicate Glass)膜、B
SG(Boro Silicate Glass) 膜またはBPSG(Boro Ph
ospho Silicate Glass) 膜となる。他にも、オゾンまた
は水蒸気とTEOSとを減圧下で反応させ、これに熱処
理を施して形成されたTEOS(tetra-ethyl-ortho-sil
icate)膜をシリコン絶縁膜としてもよい。
【0029】また、ゲート電極3,13についても前記
実施例に限定されるものではなく、Al(アルミニウ
ム)などのような種々の金属で形成することも可能であ
る。
【0030】なお、注入されるイオンについても、前記
実施例に限定されるものではなく種々のものを用いるこ
とができる。たとえばnMOSトランジスタに対しては
Pなどを、pMOSトランジスタに対してはBやBF2
などを用いることが可能である。
【0031】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下の通りである。
【0032】(1).すなわち、本発明による半導体素子の
製造技術によれば、流動性を有するシリコン絶縁膜を半
導体基板上に形成し、これをエッチングすることによっ
て、ゲート電極の側面から素子分離領域に向かって延び
る凹曲面状のサイドウォールが形成される。そして、こ
のようにした半導体基板にイオン注入することによっ
て、形成される拡散層の濃度分布は、ゲート電極に近づ
くにしたがってなだらかに低くなったものになる。よっ
て、1回のイオン注入によって形成される拡散層によっ
てLDD構造を有する半導体素子を製造することが可能
になる。
【0033】(2).したがって、不純物の濃度分布をなだ
らかにしてゲート電極の近傍における電界を緩和するL
DD構造の半導体素子が1回のイオン注入工程で形成さ
れるので、従来の方法に比べて工程数の削減ができ、低
コストで高信頼性を有する半導体素子を製造することが
可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1による半導体素子の製造方法
を示す説明図であり、(a)は素子分離領域およびゲー
ト電極を形成する工程を、(b)がシリコン絶縁膜を形
成する工程を、(c)はサイドウォールを形成する工程
を、(d)は拡散層を形成する工程を、それぞれ示して
いる。
【図2】本発明の実施例2による半導体素子の製造方法
を示す説明図であり、(a)は素子分離領域およびゲー
ト電極を形成する工程を、(b)がシリコン絶縁膜を形
成する工程を、(c)はサイドウォールを形成する工程
を、(d)は拡散層を形成する工程を、それぞれ示して
いる。
【図3】従来の半導体素子の製造方法を示す説明図であ
り、(a)は素子分離領域およびゲート電極を形成する
工程を、(b)はn- 拡散層を形成する工程を、(c)
はシリコン酸化膜を形成する工程を、(d)はサイドウ
ォールを形成する工程を、(e)はn+ 拡散層を形成す
る工程を、それぞれ示している。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 素子分離領域 3 ゲート電極 3a 多結晶シリコン 3b シリコン酸化膜 4 SOG膜(シリコン絶縁膜) 5a ソース領域 5b ドレイン領域 6 サイドウォール 7 拡散層 13 ゲート電極 13a 多結晶シリコン 21 半導体基板 22 素子分離領域 23 ゲート電極 24 シリコン酸化膜 25a ソース領域 25b ドレイン領域 26 サイドウォール 27a n- 拡散層 27b n+ 拡散層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素子分離領域およびゲート電極が形成さ
    れた半導体基板を用意する工程と、 前記半導体基板上に流動性を有するシリコン絶縁膜を形
    成する工程と、 前記シリコン絶縁膜をエッチングし、前記ゲート電極の
    側面から前記素子分離領域に向かって延びる凹曲面状の
    サイドウォールを形成する工程と、 所定のイオンを注入して拡散層を形成する工程とを有す
    ることを特徴とする半導体素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記シリコン絶縁膜は、Si−O結合を
    含む有機溶液を前記半導体基板上に塗布し、これに熱処
    理を施して形成されたSOG膜であることを特徴とする
    請求項1記載の半導体素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記シリコン絶縁膜は、所定のドープド
    オキサイドを加えながら化学気相成長法によって形成さ
    れたシリコン絶縁膜であることを特徴とする請求項1記
    載の半導体素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記シリコン絶縁膜は、リンまたはホウ
    素の少なくともいずれか一つの元素が含まれた前記ドー
    プドオキサイドによって形成されたPSG膜、BSG膜
    またはBPSG膜であることを特徴とする請求項3記載
    の半導体素子の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記シリコン絶縁膜は、オゾンまたは水
    蒸気とTEOSとを減圧下で反応させ、これに熱処理を
    施して形成されたTEOS膜であることを特徴とする請
    求項1記載の半導体素子の製造方法。
JP25330794A 1994-10-19 1994-10-19 半導体素子の製造方法 Pending JPH08116050A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116705596A (zh) * 2023-08-01 2023-09-05 通威微电子有限公司 一种半导体器件及其制作方法
CN116705596B (zh) * 2023-08-01 2023-11-10 通威微电子有限公司 一种半导体器件及其制作方法

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