JPH08274329A - Ldd構造のmos型トランジスタとその製造方法 - Google Patents

Ldd構造のmos型トランジスタとその製造方法

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JPH08274329A
JPH08274329A JP10294195A JP10294195A JPH08274329A JP H08274329 A JPH08274329 A JP H08274329A JP 10294195 A JP10294195 A JP 10294195A JP 10294195 A JP10294195 A JP 10294195A JP H08274329 A JPH08274329 A JP H08274329A
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JP
Japan
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gate electrode
gate
sidewall spacer
substrate
side wall
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JP10294195A
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English (en)
Inventor
Junichi Konishi
淳一 小西
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 LDD構造のMOSFETで、ショートチャ
ネル効果やホットキャリア耐性は上記の種々の構造と同
様に実現しながら、ゲート遅延時間の増大を防ぐ。 【構成】 P型シリコン基板2上にゲート酸化膜4が形
成され、ゲート酸化膜4上にはポリシリコンゲート電極
6が形成されている。LDD構造を構成するN-層8の
真上にはゲート電極6の側壁に接する高融点金属のタン
グステンにてなる第1の側壁スペーサ30が設けられ、
第1の側壁スペーサ30の外側には第1の側壁スペーサ
30に接する絶縁物のシリコン酸化膜にてなる第2の側
壁スペーサ32が設けられている。基板2にはN-層8
のチャネル方向の外側にN+層10が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は第1導電型の半導体基板
上に設けられたゲート絶縁膜と、そのゲート絶縁膜上に
設けられたゲート電極と、ゲート電極の両側の基板表面
に形成された第2導電型の高濃度拡散領域と、ゲート電
極の両側の基板表面で前記高濃度拡散領域よりもチャネ
ル側で高濃度拡散領域にそれぞれ接して形成された第2
導電型の低濃度拡散領域とを備えたLDD(Lightly dop
ed drain)構造のMOSFETとその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】LDD構造を有するMOSFETで、ゲ
ート長さが0.5μm以下になってくると、LDD構造
を用いても良好なホットキャリア耐性を得ることが困難
となり、また、低濃度拡散領域(N-層)の直列抵抗の
影響が顕著となり、デバイス特性が低下する。これを改
善するために、現在までに様々な改良LDD構造が提案
されている。
【0003】例えば、ゲート電極とソース及びドレイン
拡散層の低濃度拡散領域とのオーバーラップ構造をもつ
MOSFETがある。その一例として、IT−LDD
(Inverse T gate-LDD)構造と呼ばれる図1(A)の構
造が提案されている(Tech. Dig. Int. Electron Devic
es Meet., p.742 (1986) 参照)。IT−LDD構造で
は、シリコン基板2上のゲート酸化膜4上に形成された
逆T字型のゲート電極6の両側の薄い部分6aを通して
低濃度拡散領域(N-層)8を形成し、ゲート電極6の
側面に形成した側壁スペーサ7をマスクとして高濃度拡
散領域(N+層)10を形成している。
【0004】このように、N-層8が常にゲート電極部
分6aで被われた形となり、ゲート電極によりN-層表
面の抵抗を減少させることが可能となり、N-層の直列
抵抗によるデバイス性能の低下を防ぐことができる。し
かし、IT−LDD構造ではゲート電極とN-層8との
オーバーラップ部分が長くなり、しかもN+層10の一
部もゲート電極部分6a下に入り込んでオーバーラップ
するので、ゲート電極−ドレイン間の寄生容量が増大
し、ゲート遅延時間が大きくなる欠点がある。
【0005】IT−LDD構造と類似のものとして、図
1(B)に示されるように、ゲート電極6の側壁に第2
の電極部分12を形成することによりIT−LDDと同
様にゲート電極の両側に薄い電極部分を形成し、その薄
い電極部分12を通してN-層8を形成し、電極部分1
2上に形成した側壁7をマスクとして高濃度拡散領域1
0を形成している(特開平3−147334号公報参
照)。図1(B)の構造でも同様に、ゲート電極6,1
2とN-層8とのオーバーラップ部分が長くなって寄生
容量が増大し、ゲート遅延時間が大きくなる。
【0006】他の構造として、図1(C)に示されるよ
うに、ゲート電極6を形成した後、ウエハを大きく傾け
た状態で面内で回転させながらイオン注入することによ
り、ゲート電極6の下側に潜り込んだN-層8を形成し
たLATID(Large-tilt-angle-implanted-drain)構
造が提案されている(Proc. 1988 Symp. VLSITechnolog
y p.15 (1988) 参照)。
【0007】しかし、図1(C)に示されるLATID
構造では、ウエハを大きく傾けてイオン注入するため、
2つのゲート電極間隔はゲート電極の高さとイオン注入
角度により制約を受け、ゲート電極の高さが高くなるほ
ど、また注入角度が大きくなるほどゲート電極間隔を大
きくしなければならなくなり、集積度を向上させる上で
障害となる。
【0008】図2(A)はさらに他の手法によるゲート
オーバーラップ構造を形成したものである。図2(A)
では、基板2上にゲート酸化膜4を形成し、その上にゲ
ート電極6を形成した後、ゲート電極表面及び基板表面
を酸化した後、ゲート電極をマスクとして基板にN-
8をイオン注入により形成する。その後、ゲート電極の
側面にポリシリコンサイドウォール14を形成し、さら
にポリシリコンサイドウォール14の側面にシリコン酸
化膜のサイドウォール16を形成した後、ゲート電極
6、サイドウォール14,16をマスクとしてN+層1
0をイオン注入により形成する。最後に、ゲート電極6
とサイドウォール14をポリシリコン膜18で接続する
(特開平4−186733号公報参照)。図2(A)の
構造は、多数の工程を必要とし、構造も複雑になってい
る。したがって、この構造の歩留まりの低下やコスト高
が懸念される。
【0009】図2(B)はさらに他のゲートオーバーラ
ップ構造を示したものである。ゲート酸化膜4上にゲー
ト電極6を形成し、N-層8をイオン注入により形成し
た後、ゲート電極6の側面にポリシリコンからなるサイ
ドウォール20を形成し、ゲート電極6とサイドウォー
ル20をマスクとしてN+層10を形成する(特開平4
−234131号公報参照)。
【0010】図2(B)の構造では、ポリシリコンサイ
ドウォール20を形成する際のエッチバックではオーバ
ーエッチングによりゲート電極6のポリシリコンも同時
にエッチングされ、ゲート電極6の高さが低くなる。そ
の結果、ゲート電極の配線としての抵抗値が高くなる問
題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明はLDD構造の
MOSFETで、ショートチャネル効果やホットキャリ
ア耐性は上記の種々の構造と同様に実現しながら、ゲー
ト遅延時間の増大を防ぐことを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のLDD構造のM
OSFETは、LDD構造を構成する低濃度拡散領域の
真上にはゲート電極の側壁に接する高融点金属からなる
第1の側壁スペーサが設けられ、第1の側壁スペーサの
外側には第1の側壁スペーサに接する絶縁物の第2の側
壁スペーサが設けられている。
【0013】そのようなLDD構造のMOSFETを製
造する本発明の製造方法は次の工程(A)から(F)を
含んでいる。(A)第1導電型の半導体基板上にゲート
絶縁膜を形成する工程、(B)ゲート絶縁膜上にゲート
電極を形成する工程、(C)ゲート電極をマスクにして
前記基板に第2導電型の不純物を低濃度にイオン注入す
る工程、(D)ゲート電極の側面に高融点金属からなる
第1の側壁スペーサを形成する工程、(E)第1の側壁
スペーサの側面に絶縁物の第2の側壁スペーサを形成す
る工程、(F)ゲート電極、第1の側壁スペーサ及び第
2の側壁スペーサをマスクにして基板に第2導電型の不
純物を高濃度にイオン注入する工程。
【0014】
【実施例】図3は一実施例を表わす。比抵抗が20Ω・
cmのP型シリコン基板2上に膜厚が約10nmのゲー
ト酸化膜4が形成され、ゲート酸化膜4上には膜厚が約
300nmのポリシリコンゲート電極6が形成されてい
る。LDD構造を構成する低濃度拡散領域(N-層)8
の真上にはゲート電極6の側壁に接する高融点金属のタ
ングステンにてなる第1の側壁スペーサ30が設けら
れ、第1の側壁スペーサ30の外側には第1の側壁スペ
ーサ30に接する絶縁物のシリコン酸化膜にてなる第2
の側壁スペーサ32が設けられている。基板2にはN-
層8のチャネル方向の外側に高濃度拡散領域(N+層)
10が形成されている。N+層10上には第2の側壁ス
ペーサ32が位置し、N+層10はゲート電極6にも第
1の側壁スペーサ30にもオーバーラップしていない。
【0015】第1の側壁スペーサ30を構成する高融点
金属は、タングステン、モリブデン、タンタルもしくは
チタン、又はそれらの合金が適する。N-層8のチャネ
ル方向の長さLは第1の側壁スペーサ30と第2の側壁
スペーサ32の膜厚により調整することができる。例え
ば、第1の側壁スペーサ30の膜厚を約100nm、第
2の側壁スペーサ32の膜厚を約200nmとすると、
Lは約0.3μmとなる。第2側壁スペーサ32の材質
はCVD法で形成されるシリコン酸化膜の他、他の絶縁
膜、例えばシリコン窒化膜などを用いることができる。
本発明は実施例のN型MOSFETに限らず、P型MO
SFETゃCMOSデバイスにも同様に適用することが
できる。このMOSFETでは、ゲート電極6と側壁サ
イドウォール30とが1つの電極を構成し、1種のゲー
トドレイン・オーバーラップ構造となっている。
【0016】次に、図4により図3の実施例を製造する
方法を説明する。 (A)P型シリコン基板2上に膜厚が約10nmのゲー
ト酸化膜4を形成し、その上に膜厚が約300nmのポ
リシリコン膜を形成した後、フォトリソグラフィー工程
とエッチング工程を経てゲート電極6を形成する。ゲー
ト電極6を形成する際のエッチングでは、ゲート電極6
の外側の領域(将来、拡散領域になるところ)のゲート
酸化膜4は残しておく。
【0017】(B)ゲート電極6をマスクにして基板に
N型不純物イオンとして例えばリンを低濃度でイオン注
入する。注入条件は、例えばエネルギー30KeV、ド
ーズ量は約1.0×1013/cm2である。これによりN
-層8を形成する。
【0018】(C)ゲート電極6上から全面にタングス
テン膜を堆積し、エッチバックを施すことによりゲート
電極6の側面にタングステンの第1の側壁スペーサ30
を形成する。このとき、第1の側壁スペーサ30をマス
クにして第1の側壁スペーサ30より外側のゲート酸化
膜4をエッチング除去してもよく、残しておいてもよ
い。図では外側のゲート酸化膜4を除去した例を示して
いる。
【0019】(D)CVD法によりシリコン酸化膜をゲ
ート電極上から全面に堆積し、エッチバックすることに
より第1の側壁スペーサ30の外側にシリコン酸化膜の
第2の側壁スペーサ32を形成する。その後、N型不純
物として例えば砒素を高濃度でイオン注入する。注入条
件は、例えばエネルギー30KeV、ドーズ量約1.0
×1015/cm2である。これにより基板にN+層10を
形成する。その後、従来の方法により層間絶縁膜を堆積
し、コンタクトホールを設け、電極を形成する。
【0020】
【発明の効果】本発明の構造は、N+層10がゲート電
極にオーバーラップしていないので、IT−LDDより
もオーバーラップ容量を小さくすることができるので、
IT−LDD構造よりも遅延時間が短かくなる。また、
LATID構造ではゲート電極間隔がゲート電極の高さ
と注入角度により制限されるが、本発明はゲート電極の
技術的な限界、例えばリソグラフィー工程のレジスト解
像度やエッチング特性などにより制限されるだけであ
り、LATID構造よりも高集積化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)から(C)はそれぞれ従来のゲートオー
バーラップLDD構造を示す断面図である。
【図2】(A)から(C)もそれぞれ従来のゲートオー
バーラップLDD構造を示す断面図である。
【図3】一実施例を示す断面図である。
【図4】同実施例の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
2 シリコン基板 4 ゲート酸化膜 6 ゲート電極 8 低濃度不純物領域 10 高濃度不純物領域 30 タングステンの第1の側壁スペーサ 32 シリコン酸化膜の第2の側壁スペーサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板上に設けられた
    ゲート絶縁膜と、そのゲート絶縁膜上に設けられたゲー
    ト電極と、ゲート電極の両側の基板表面に形成された第
    2導電型の高濃度拡散領域と、ゲート電極の両側の基板
    表面で前記高濃度拡散領域よりもチャネル側で高濃度拡
    散領域にそれぞれ接して形成された第2導電型の低濃度
    拡散領域とを備えたMOS型トランジスタにおいて、 前記低濃度拡散領域の真上には前記ゲート電極の側壁に
    接する高融点金属からなる第1の側壁スペーサが設けら
    れ、第1の側壁スペーサの外側には第1の側壁スペーサ
    に接する絶縁物の第2の側壁スペーサが設けられている
    ことを特徴とするLDD構造のMOS型トランジスタ。
  2. 【請求項2】 次の工程(A)から(F)を含むLDD
    構造のMOS型トランジスタの製造方法。 (A)第1導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜を形成
    する工程、(B)ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成す
    る工程、(C)ゲート電極をマスクにして前記基板に第
    2導電型の不純物を低濃度にイオン注入する工程、
    (D)ゲート電極の側面に高融点金属からなる第1の側
    壁スペーサを形成する工程、(E)第1の側壁スペーサ
    の側面に絶縁物の第2の側壁スペーサを形成する工程、
    (F)ゲート電極、第1の側壁スペーサ及び第2の側壁
    スペーサをマスクにして前記基板に第2導電型の不純物
    を高濃度にイオン注入する工程。
JP10294195A 1995-04-03 1995-04-03 Ldd構造のmos型トランジスタとその製造方法 Pending JPH08274329A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100567047B1 (ko) * 1999-06-28 2006-04-04 주식회사 하이닉스반도체 모스 트랜지스터 제조방법
JP2007273675A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体素子の製造方法

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