JPH08186082A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPH08186082A
JPH08186082A JP32757594A JP32757594A JPH08186082A JP H08186082 A JPH08186082 A JP H08186082A JP 32757594 A JP32757594 A JP 32757594A JP 32757594 A JP32757594 A JP 32757594A JP H08186082 A JPH08186082 A JP H08186082A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide film
impurities
film
substrate
drain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32757594A
Other languages
English (en)
Inventor
Akiko Kameyama
明子 亀山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP32757594A priority Critical patent/JPH08186082A/ja
Publication of JPH08186082A publication Critical patent/JPH08186082A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体基板に再現性、制御性よく浅い不純物拡
散領域を形成する。 【構成】通常の製造方法でSi基板1上にゲート電極4
まで形成後、自然酸化膜除去あるいは一定の厚さの酸化
膜を堆積し、次でPSG膜5を堆積する。エッチバック
してサイドウォール5Aを形成後、基板温度300〜4
00℃でプラズマ水素化処理してから650〜750℃
でアニール、あるいは基板温度600〜700℃程度に
してプラズマ水素化処理することによりソース7、ドレ
イン8を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に浅い不純物拡散層の形成方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の集積度を上げるために
その素子の寸法は徐々に小さくなってきているが、これ
に伴い問題も起こってきている。通常のMOSトランジ
スタにおいて、チャネルの長さを短くすると、しきい値
電圧の低下やソース・ドレイン間耐圧の低下、パンチス
ルー現象などのいわゆる短チャネル効果が生じる。ソー
ス・ドレイン拡散層の深さを深くしてしまうと、チャネ
ル領域またはソース・ドレイン領域の欠乏層幅が広がる
ため、しきい値電圧の低下幅は大きくなる。この為、ソ
ース・ドレイン拡散層の深さを浅くすることが必要であ
る。
【0003】不純物拡散層の形成方法として現在最もよ
く用いられている方法は、真空状態で不純物をイオン化
して電界により加速して打ち込む、イオン注入法が一般
的である。この方法はLSIの製造工程の中で最も制御
性がよいという長所があるが、注入の深さがイオンの質
量にほぼ反比例するため、浅い接合形成には原理的な限
界を持っている。そこで例えばp+ 層形成においてB+
のかわりにBF2 + を注入する方法がとられている。以
下図3を用いてこの方法について説明する。
【0004】まず図3(a)に示すように、Si基板1
上に素子分離のためのフィールド酸化膜2を形成する。
次でゲート酸化膜3、続いてポリシリコンを堆積しゲー
ト電極4をパターン化する。次に全面に薄い酸化膜15
を約20nmの厚さに形成する。次に図3(b)に示す
ように、ドーズ量5×1015cm-2のBF2 + 6を50
keVで注入し、続いてN2 雰囲気中で850℃30分
熱処理を行ってソース7及びドレイン8を形成する。こ
の時、接合の深さXjは150nm程度である。
【0005】しかしながらこの方法ではBF2 + を打ち
込むことから、同時にフッ素イオンも注入されることに
なり、これがデバイスの信頼性に影響したり欠陥を誘発
したりする可能性がある。また打ち込むイオンの種類に
関わらず起こる問題として、不純物を活性化するための
熱処理で不純物が拡散することが考えられ、接合深さの
ずれ、特に深い方へのずれが生じるという問題がある。
接合深さは浅いことが要求されていること、深さの制御
に不確定性が生じることなどからこれは望ましくない。
【0006】そのため熱拡散のみを行う方法としてBS
Gからの固相拡散法が試みられている(例えばM.Sa
ito et al.,IEDM,p.897(199
2)。以下図4を用いて説明する。
【0007】まず図4(a)に示すように、Si基板1
上に素子分離のためのフィールド酸化膜2を形成する。
次でゲート酸化膜3、続いてポリシリコンを堆積しゲー
ト電極4をパターン化する。次に自然酸化膜除去後、例
えばB濃度4×1021cm-3 のBSG膜10を100n
m堆積したのち、エッチバックを行い、図4(b)に示
すように、BSG膜からなるサイドウォール10Aを形
成する。この時このサイドウォールの厚さは100nm
である。続いて1000℃で15秒の熱処理を行い、ソ
ース7及びドレイン8を形成する。接合の深さXjは3
4nm程度である。
【0008】又、より浅い拡散層を形成する為に、10
%程度の水素を含む窒素雰囲気中で堆積したBSG膜を
900℃で熱処理し、深さ0.15μm程の不純物の拡
散層を形成する方法が、例えば特開平3−68133号
公報に記載されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
サイドウォールを用いる熱拡散法は再現性、制御性に乏
しいという欠点がある。また水素を含む窒素雰囲気中で
熱処理する方法では、熱処理温度が高く、低温プロセス
に適用できないという欠点がある。
【0010】PSG膜やBSG膜などから不純物を熱に
よって固相拡散する方法が再現性、制御性に乏しいの
は、基板上の場所によって厚さのばらついた自然酸化膜
が存在しているためである。
【0011】すなわち、Si基板1上には自然酸化膜が
厚さがばらついており、ウェットエッチングによる酸化
膜除去処理を行っても完全には除去しきれず、自然酸化
膜は不均一に残っている。この上に不純物を含んだシリ
コン酸化膜(PSG膜やBSG膜)を堆積すると、自然
酸化膜の薄いところはSi基板表面に不純物拡散層が形
成されるが、厚いところはSi基板まで不純物が拡散し
ないことから拡散層は形成されない。又、不純物拡散層
の形成された部分も自然酸化膜の厚みによって濃度にば
らつきを生じる。
【0012】これは自然酸化膜の厚みのばらつきが、拡
散長ひいては拡散速度に比べて大きいことに原因があ
る。不純物の拡散速度を充分大きくすることができれば
自然酸化膜の厚みのばらつきによる影響を充分小さくす
ることができる。
【0013】本発明の目的は、MOSトランジスタの浅
いソース及びドレインをより低温で再現性及び制御性よ
く形成できる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体装置
の製造方法は、シリコン基板上に不純物を含む酸化膜を
選択的に形成する工程と、前記シリコン基板に水素プラ
ズマ処理と熱処理とを施し前記酸化膜から不純物を拡散
させる工程とを含むことを特徴とするものである。
【0015】第2の発明の半導体装置の製造方法は、シ
リコン基板上に一定の厚さの酸化膜を形成したのち不純
物を含む酸化膜を選択的に形成する工程と、前記シリコ
ン基板に水素プラズマ処理と熱処理とを施し前記酸化膜
から不純物を拡散させる工程とを含むことを特徴とする
ものである。
【0016】
【作用】前述のように、PSG膜やBSG膜などから不
純物を熱によって固相拡散する方法が再現性や制御性に
乏しいのは、場所によって厚さのばらついた自然酸化膜
が存在しているためである。そしてこれは、自然酸化膜
の厚みのばらつきが、拡散長ひいては拡散速度に比べて
大きいことに原因がある。
【0017】不純物を水素プラズマに曝すと、ラジカル
のH+ が不純物のPやBと結合しPHn n+やBHn n+
どの分子ラジカルになる。ラジカルは一般的に大きな運
動エネルギーを持ち化学的に非常に不安定であることか
ら、酸化膜中のSi−O結合部分のOと反応し、P−O
HやB−OHのような拡散速度の大きい種としてSi中
に拡散していくと考えられる。
【0018】また、水素プラズマ処理を行うことは活性
種の個数そのものを増やすことに対応するため、拡散速
度の増大に寄与している。また、プラズマ過程は化学的
平衡にはないことから、通常の固体における固溶限界以
上の濃度で不純物を固溶させることが可能であるため、
接合部の濃度を高めたいという要求にもこたえられる。
【0019】このように水素プラズマ処理を行うことに
より、600〜700℃程度の低温でも充分に不純物を
拡散させ、かつ高濃度に不純物層を浅い領域に形成する
ことができる。
【0020】更に、PSG膜やBSG膜などの不純物を
含んだシリコン酸化膜を堆積する前に、Si基板上にあ
らかじめ一定の厚さの酸化膜を堆積しておけば、不純物
の拡散深さを制御することができる。
【0021】
【実施例】次に本発明を図面を参照して説明する。図1
(a)〜(c)は本発明の第1の実施例を説明する為の
半導体チップの断面図である。
【0022】まず図1(a)に示すように、Si基板1
上に素子分離のためのフィールド酸化膜2を形成する。
次でゲート酸化膜3、続いてポリシリコンを堆積しゲー
ト電極4をパターン化する。次に自然酸化膜をHF系溶
液で除去後、例えばP濃度5×1021cm-3のPSG膜
5を150nm堆積する。
【0023】次に図1(b)に示すように、PSG膜5
をエッチバックしゲート電極4の側壁にサイドウォール
5Aとして残るようにする。この時このサイドウォール
5Aの厚さは約150nmである。続いて基板温度を3
00〜400℃程度にし、H2 ガスの流量を100SC
CM,パワー350W,電力密度0.21W/cm2
周波数13.56MHzの条件で1時間プラズマ水素化
処理と熱処理を行い、次で650〜750℃で数10秒
〜30分アニール(あるいは基板温度を600〜700
℃程度にして350W出力で1時間プラズマ水素化処理
を行う)することにより、サイドウォール5AよりPを
拡散し接合深さ20nm程度のソース7及びドレイン8
を形成した。
【0024】このソース・ドレインの拡散の部分が非常
に浅くコンタクトがとれない場合には、ゲート酸化膜
3、ゲート電極4及びサイドウォール5Aをマスクとし
てイオン注入などで図1(c)に示すように、深い接合
部分、すなわちソースコンタクト領域9A及びドレイン
コンタクト領域9Bを形成してもよい。
【0025】第2の実施例としては第1の実施例と同様
の方法でフィールド酸化膜2、ゲート酸化膜3、ゲート
電極4の形成までを行う。この後、自然酸化膜をHF系
溶液で除去してから、あらかじめ一定の厚さ(30〜5
0nm)のシリコン酸化膜を堆積する。次でPSG膜5
を形成したのちサイドウォール5Aを形成し、以下第1
の実施例と同様の工程を実施して不純物を拡散させる。
【0026】この第2の実施例では、自然酸化膜を除去
したのち一定の厚さのシリコン酸化膜を形成している
為、接合の深さを制御できるという利点が付加される。
【0027】又、ゲート電極と不純物拡散層とのチャネ
ル極性が同一であって、かつ不純物がゲート電極に拡散
しても差し支えなければ、図1(a)において、PSG
膜5をエッチバックせずに、すぐにプラズマ水素化処理
及び熱処理により不純物拡散を行ってもよい。この場合
においても第2の実施例と同様に、自然酸化膜をHFで
除去してから、あらかじめ一定の厚さのシリコン酸化膜
を堆積し、次でPSG膜5の形成工程以降を実施しても
よい。尚、上記実施例ではPSG膜を不純物の拡散源と
したが、BSG膜を用いても同様に実施できる。
【0028】図2(a)〜(c)は本発明の第3の実施
例を説明する為の半導体チップの断面図であり、本発明
をCMOSトランジスタに適用した場合を示す。
【0029】まず図2(a)に示すように、Si基板1
に不純物をイオン注入しNウェル11及びPウェル12
を形成したのちフィールド酸化膜2を形成する。次で各
チャネルのゲート酸化膜3及びポリシリコンからなるゲ
ート電極4を形成したのち全面にCVD法によりSi3
4 膜を形成し、エッチバックしてゲート電極の側面に
厚さ3〜5nmのサイドウォール13を形成する。
【0030】次に図2(b)に示すように、自然酸化膜
をHF系溶液で除去したのち、例えばP濃度5×1021
cm-3のPSG膜5を約150nmの厚さに堆積する。
次でPウェル領域上のPSG膜をマスクし、HF系溶液
でエッチングしてNウェル領域上のPSG膜5を除去す
る。次でマスクを除去したのち、基板温度300〜40
0℃,350W出力で1時間の水素プラズマ処理を施
し、次で650〜750℃で5〜30分間アニール(又
は基板温度600〜700℃,350W出力で1時間の
水素プラズマ処理)し、Pウェル内にソース7及びドレ
イン8を形成する。
【0031】次に図2(c)に示すように、B濃度7×
1021cm-3のBSG膜10を全面に約100nmの厚
さに堆積する。次で基板温度300〜400℃,350
W出力で1時間の水素プラズマ処理を施し、次で650
〜750℃で5〜30分間熱処理し、Nウェル内にソー
ス7A及びドレイン8Aを形成する。次でこれらのBP
SG膜10及びPSG膜5はHF系溶液で除去する。
【0032】このようにして形成されるソース及びドレ
インの接合の深さXjは約20nmである。ソース及び
ドレインの拡散層が浅すぎてコンタクト電極が形成でき
ない場合は、ソース,ドレインの一部をイオン注入によ
り深くしてもよい。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体基
板上に不純物を含む酸化膜を選択的に形成したのち、水
素プラズマ処理と熱処理とを施すことにより、低温で再
現性及び制御性よくMOSトランジスタの浅い領域に不
純物を拡散させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明する為の半導体チ
ップの断面図。
【図2】本発明の第3の実施例を説明する為の半導体チ
ップの断面図。
【図3】従来例を説明する為の半導体チップの断面図。
【図4】他の従来例を説明する為の半導体チップの断面
図。
【符号の説明】
1 Si基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5 PSG膜 5A サイドウォール 6 BF2 + 7,7A ソース 8,8A ドレイン 9A ソースコンタクト領域 9B ドレインコンタクト領域 10 BSG膜 10A サイドウォール 11 Nウエル 12 Pウエル 13 サイドウォール

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板上に不純物を含む酸化膜を
    選択的に形成する工程と、前記シリコン基板に水素プラ
    ズマ処理と熱処理とを施し前記酸化膜から不純物を拡散
    させる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 シリコン基板上に一定の厚さの酸化膜を
    形成したのち不純物を含む酸化膜を選択的に形成する工
    程と、前記シリコン基板に水素プラズマ処理と熱処理と
    を施し前記酸化膜から不純物を拡散させる工程とを含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 不純物を含む酸化膜はPSG膜又はBS
    G膜である請求項1又は請求項2記載の半導体装置の製
    造方法。
JP32757594A 1994-12-28 1994-12-28 半導体装置の製造方法 Pending JPH08186082A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32757594A JPH08186082A (ja) 1994-12-28 1994-12-28 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32757594A JPH08186082A (ja) 1994-12-28 1994-12-28 半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08186082A true JPH08186082A (ja) 1996-07-16

Family

ID=18200596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32757594A Pending JPH08186082A (ja) 1994-12-28 1994-12-28 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08186082A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0926716A1 (en) * 1997-12-17 1999-06-30 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method and apparatus for plasma processing
KR20030049590A (ko) * 2001-12-15 2003-06-25 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법
KR100511907B1 (ko) * 1999-12-22 2005-09-02 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 제조방법
WO2012042856A1 (ja) * 2010-09-28 2012-04-05 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0524977A (ja) * 1991-07-25 1993-02-02 Canon Inc 半導体のドーピング方法及び装置
JPH06333869A (ja) * 1993-05-24 1994-12-02 Sony Corp 半導体装置の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0524977A (ja) * 1991-07-25 1993-02-02 Canon Inc 半導体のドーピング方法及び装置
JPH06333869A (ja) * 1993-05-24 1994-12-02 Sony Corp 半導体装置の製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0926716A1 (en) * 1997-12-17 1999-06-30 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method and apparatus for plasma processing
KR100511907B1 (ko) * 1999-12-22 2005-09-02 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 제조방법
KR20030049590A (ko) * 2001-12-15 2003-06-25 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 트랜지스터 형성 방법
WO2012042856A1 (ja) * 2010-09-28 2012-04-05 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法
JPWO2012042856A1 (ja) * 2010-09-28 2014-02-06 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP5716750B2 (ja) * 2010-09-28 2015-05-13 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20010023697A (ko) 엔/피채널 트랜지스터 성능을 독립적으로 최적화하기위하여 제거 가능한 사이드월 스페이서를 적용한 씨모스제조방법
US5185279A (en) Method of manufacturing insulated-gate type field effect transistor
EP0459398B1 (en) Manufacturing method of a channel in MOS semiconductor devices
JPH09232445A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2001291679A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH08186082A (ja) 半導体装置の製造方法
US5612247A (en) Method for fabricating isolation region for a semiconductor device
JPH09167804A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US5747378A (en) Method of damage free doping for forming a dram memory cell
JP3438395B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100187680B1 (ko) 반도체 소자의 제조방법
JPH0927620A (ja) 半導体素子の形成方法およびその方法により形成されたmisfet
JP3311082B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS60200572A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0590254A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3371600B2 (ja) Misトランジスタの製造方法
JP2748854B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR940007663B1 (ko) 모스 트랜지스터의 제조방법
JPH1131814A (ja) 半導体装置の製造方法
JP4541582B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS60134472A (ja) 半導体装置製造方法
JP3244066B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH11274491A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH1032333A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH02181963A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19970311