JPH08222736A - Mos型トランジスタの製造方法 - Google Patents

Mos型トランジスタの製造方法

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JPH08222736A
JPH08222736A JP4496395A JP4496395A JPH08222736A JP H08222736 A JPH08222736 A JP H08222736A JP 4496395 A JP4496395 A JP 4496395A JP 4496395 A JP4496395 A JP 4496395A JP H08222736 A JPH08222736 A JP H08222736A
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JP
Japan
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film
gate electrode
manufacturing
mos transistor
gate
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JP4496395A
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English (en)
Inventor
Junichi Konishi
淳一 小西
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 作動特性ムラがない、ゲートドレインオーバ
ーラップLDD構造のMOS型トランジスタを、工程数
の少ないプロセスにより提供する。 【構成】 シリコン基板1上にゲート酸化膜2とポリシ
リコン3aを積層した後、リソグラフィー工程およびエ
ッチング工程を経てゲート電極3を形成する。ゲート電
極3をマスクにしてn- 領域を形成するための不純物を
イオン注入する〔図1(a)〕。選択CVD法により、
ゲート電極3の周辺にのみタングステン膜6を形成した
後、ゲート電極3およびタングステン膜6をマスクとし
て、n+領域を形成するための不純物をイオン注入し
〔図1(b)〕、さらに、不純物イオン活性化のための
熱処理を施し、所望のLDD構造を得る〔図1
(c)〕。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOS型半導体装置の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、MOS型トランジスタの構造とし
て、LDD構造が多く用いられてきた。ところが、トラ
ンジスタの微細化が進むにつれて、n- 層の直列抵抗の
影響がますます顕著になり、素子性能が大幅に低下した
り、ホットキャリア耐性が低下したりする問題があっ
た。そこで近年、ゲートドレインオーバーラップLDD
構造が提案されている。
【0003】例えば、Inverse T gate−
LDD(以下、IT−LDD)と呼ばれているものの断
面構造は図3に示すとおりで、ソース/ドレイン
(n+ )層とゲート電極とがオーバーラップした構造を
有している。図3において、101はシリコン基板、1
02はゲート酸化膜、103はゲート電極、105aは
サイドウォールスペーサ(側壁スペーサ)である。
【0004】IT−LDD構造では、逆T字形のゲート
電極の薄い部分を通してのリン打ち込みによりn- 層が
形成される。n+ 層は逆T字形のゲート電極の側面に形
成したサイドウォールスペーサ105aをマスクとし
て、ヒ素イオン打ち込みにより形成される。そのため、
IT−LDD構造ではn- 層が常にゲート電極で覆われ
た形となり、ゲート電圧によってn- 層表面の抵抗を減
少させることができるので、従来のLDD構造で見られ
たようなn- 層の直列抵抗による素子性能の低下が避け
られる利点がある。
【0005】また、LDD構造で見られたようなn-
上のシリコン−酸化膜界面、またはその近傍の酸化膜中
に発生した負電荷による素子特性の劣化も、IT−LD
D構造ではゲート電圧によってn- 層表面に誘起された
電子で遮蔽されるため現れにくくなる。さらに、n-
上のゲート酸化膜は常にゲート電極で覆われているた
め、サイドウォールスペーサ形成中の損傷も少なくな
り、膜質が低下することもない。そのため、ホットキャ
リア耐性も著しく改善される。このように、IT−LD
D構造は0.5μm以下のゲート長をもつMOS型トラ
ンジスタの構造として非常に有望であり、多くの研究者
によって精力的に研究されている。
【0006】ここで、IT−LDD構造の製造プロセス
を、図4(a)〜(d)に基づいて説明する。 シリコン基板101上に、ゲート酸化膜(ゲート絶縁
膜)102およびポリシリコン(ポリシリコン膜)10
3aを形成し、リソグラフィー工程によりゲート電極形
成のためのレジスト104を形成する〔図4(a)〕。 レジスト104をマスクにして、ポリシリコン103
aをドライエッチング法によりエッチングし、適当な膜
厚のポリシリコン103aを残してエッチングを終了さ
せる。その後、n- 領域を形成する不純物(例えばリ
ン)をイオン注入する〔図4(b)〕。 サイドウォールスペーサ形成のため、レジスト104
を除去した後、CVD法によりシリコン酸化膜105を
形成する〔図4(c)〕。 ドライエッチング法により、シリコン酸化膜105を
エッチバックし、サイドウォールスペーサ(側壁スペー
サ)105aを形成する。また、これをマスクにしてポ
リシリコン103aの残りと、ゲート酸化膜102をエ
ッチングし、逆T字形ゲート電極103を形成する。こ
の電極103をマスクにしてn+ 領域を形成する不純物
(例えばヒ素)をイオン注入する〔図4(d)〕。
【0007】なお、LDD構造の半導体装置に関する技
術としては、例えば以下の特許公報に開示されたものが
ある。 (1)特開昭61−241974号公報:通常のLDD
構造の半導体装置の製造において、サイドウォールスペ
ーサを高融点金属で形成する。 (2)特開平2−260540号公報:ゲート電極形成
後、高融点金属を全面デポし、アニールすることによ
り、ゲート電極の上面および側面に高融点金属シリサイ
ド層を形成してサイドウォールとする。なお、未反応部
分は選択除去する。 (3)特開平3−147334号公報:ゲート電極形成
後、導電膜、絶縁膜を順次デポし、絶縁膜をエッチバッ
クしてサイドウォールを形成し、これをマスクにして導
電膜をエッチングする。 (4)特開平3−234028号公報:上記(2)と類
似したもの。なお、最初のゲート電極を2層構造とす
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4の
製造方法では、逆T字形ゲート電極103を形成する工
程のうち、適当な膜厚を残してポリシリコン103aの
エッチングを終了させる〔図4(b)〕ための制御が難
しいという問題があった。このため、残留するポリシリ
コンの膜厚バラツキとエッチングのムラの影響で、ドレ
インとオーバーラップする部分のポリシリコン膜厚にバ
ラツキが発生し、トランジスタ特性のムラが大きくなる
問題があった。また、製造工程が多く、工期が長くなる
という不具合もあった。
【0009】したがって、本発明の目的は、このような
バラツキのないゲートドレインオーバーラップLDD構
造を、工程数を大幅に削減したプロセスにより提供する
ことである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載のMOS
型トランジスタの製造方法は、(A)半導体基板上にゲ
ート絶縁膜を形成し、その上に多結晶半導体膜を形成
し、該多結晶半導体膜をパターニングする工程と、
(B)導電体上に選択成長が可能な金属膜を、前記多結
晶半導体膜上に選択成長させる工程と、(C)前記選択
成長させた金属膜と前記多結晶半導体膜をマスクとし
て、高濃度不純物のイオン注入を行う工程とを含むこと
を特徴とする以下の工程を含むことを特徴とする。
【0011】請求項2に記載のMOS型トランジスタの
製造方法は、請求項1において、前記導電体上に選択成
長が可能な金属として、タングステンを用いることを特
徴とする。
【0012】請求項3に記載のMOS型トランジスタの
製造方法は、請求項1の前記(A)工程と(B)工程の
間に、低濃度不純物のイオン注入を行う工程を含むこと
を特徴とする。
【0013】請求項4に記載のMOS型トランジスタの
製造方法は、請求項1の前記(A)工程において、前記
多結晶半導体膜上に絶縁膜を形成し、これら多結晶半導
体膜と絶縁膜を同時にパターニングすることを特徴とす
る。
【0014】請求項5に記載のMOS型トランジスタの
製造方法は、請求項4の前記(B)工程において、前記
金属膜の選択成長後に、前記絶縁膜を除去することを特
徴とする。
【0015】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。 実施例1〔図1(a)〜(c)を参照〕 従来法と同様に、シリコン基板1上にゲート酸化膜2
を形成し、その上にポリシリコン(ポリシリコン膜)3
aをデポした後、リソグラフィー工程およびエッチング
工程を経てゲート電極3を形成する。前記ゲート酸化膜
2の膜厚は例えば10〜15nm、ゲート電極3の膜厚
は例えば300〜500nmとする。続いて、ゲート電
極3をマスクにしてn- 領域を形成するための不純物、
例えばリンを60〜100keV、1〜5×1013at
oms/cm2 の条件でイオン注入する〔図1
(a)〕。
【0016】選択CVD法(WF6 ガスを用いて、S
iによる還元反応によってSi露出部にのみ、タングス
テンのデポを行う)により、ゲート電極3の周辺にのみ
タングステン膜6を、厚さ100〜300nmで形成す
る。続いて、ゲート電極3およびタングステン膜6をマ
スクとして、n+ 領域を形成するための不純物、例えば
ヒ素を30〜80keV、1〜8×1015atoms/
cm2 の条件でイオン注入する〔図1(b)〕。
【0017】不純物イオンの活性化のための熱処理
(例えば900℃・30分)を施し、所望のLDD構造
を得る〔図1(c)〕。
【0018】実施例2〔図2(a)〜(c)を参照〕 従来法と同様に、シリコン基板1上にゲート酸化膜2
を形成し、その上にポリシリコン3aをデポした後、こ
のポリシリコン3a上に絶縁膜、例えばCVDSiO2
膜7を100〜300nmの厚さで形成し、CVDSi
2 膜7とポリシリコン3aを同時にパターニングして
積層構造を形成する。この積層構造をマスクにして、n
- 領域形成用の不純物をイオン注入する〔図2
(a)〕。 選択CVD法によりゲート電極3の側壁にのみ、タン
グステン膜のサイドウォールスペーサ6aを形成する。
続いて、これをマスクにしてn+ 領域を形成するための
不純物をイオン注入する〔図2(b)〕。 ゲート電極(ポリシリコン電極)3上の酸化膜7を選
択エッチングにより除去する〔図1(c)〕。 以上のプロセスにより、図1(c)に示す構造に比べて
ゲート電極の高さが低くなり、後段の配線工程における
絶縁膜被覆特性も向上する。
【0019】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば以下の効果が得られる。 (1)ドレインにオーバーラップするゲート電極部分
が、選択CVD法でデポされたタングステン等による金
属膜で構成されるので、トランジスタ特性のバラツキ発
生の要因は、前記金属膜の膜厚バラツキのみとなる(I
T−LDD構造におけるバラツキ発生の原因には、ポリ
シリコンの膜厚バラツキとエッチング量のバラツキとが
あった)。すなわち、本発明によれば、IT−LDD構
造に比べてバラツキの少ないトランジスタ特性が得られ
る。 (2)エッチバック工程が不要であるため、工程数が削
減でき、したがって工期が短縮できる。 (3)金属をゲート電極に用いることにより、ゲート電
極の低抵抗化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の工程説明図である。
【図2】別の実施例の工程説明図である。
【図3】IT−LDD構造を示す断面図である。
【図4】図3の構造を作製する工程の説明図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜) 3 ゲート電極(ポリシリコン電極) 3a ポリシリコン(ポリシリコン膜) 6 タングステン膜 6a サイドウォールスペーサ 7 CVDSiO2 膜 101 シリコン基板 102 ゲート酸化膜 103 ゲート電極 103a ポリシリコン(ポリシリコン膜) 104 レジスト 105 シリコン酸化膜 105a サイドウォールスペーサ(側壁スペーサ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)半導体基板上にゲート絶縁膜を形
    成し、その上に多結晶半導体膜を形成し、該多結晶半導
    体膜をパターニングする工程と、(B)導電体上に選択
    成長が可能な金属膜を、前記多結晶半導体膜上に選択成
    長させる工程と、(C)前記選択成長させた金属膜と前
    記多結晶半導体膜をマスクとして、高濃度不純物のイオ
    ン注入を行う工程とを含むことを特徴とするMOS型ト
    ランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記導電体上に選択成長が可能な金属と
    して、タングステンを用いることを特徴とする請求項1
    に記載のMOS型トランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記(A)工程と(B)工程の間に、低
    濃度不純物のイオン注入を行う工程を含むことを特徴と
    する請求項1に記載のMOS型トランジスタの製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記(A)工程において、前記多結晶半
    導体膜上に絶縁膜を形成し、これら多結晶半導体膜と絶
    縁膜を同時にパターニングすることを特徴とする請求項
    1に記載のMOS型トランジスタの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記(B)工程において、前記金属膜の
    選択成長後に、前記絶縁膜を除去することを特徴とする
    請求項4に記載のMOS型トランジスタの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6235558B1 (en) 1999-04-02 2001-05-22 Sharp Kabushiki Kaisha Method for fabricating semiconductor device
US6784456B2 (en) 2001-08-01 2004-08-31 Nec Corporation Field effect transistor as well as liquid crystal display using the same
CN100459168C (zh) * 2004-04-21 2009-02-04 三菱电机株式会社 半导体器件

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