JPH09153556A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH09153556A
JPH09153556A JP7312921A JP31292195A JPH09153556A JP H09153556 A JPH09153556 A JP H09153556A JP 7312921 A JP7312921 A JP 7312921A JP 31292195 A JP31292195 A JP 31292195A JP H09153556 A JPH09153556 A JP H09153556A
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JP
Japan
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photoresist
forming
concentration impurity
oxide film
mask
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JP7312921A
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English (en)
Inventor
充浩 ▲高▼樋
Mitsuhiro Takahi
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリシリコンからなるソース/ドレイン領域
形成用マスク材を用いた場合、マスク材のパターニング
スる際に、オーバーエッチングにより、半導体基板が損
傷を受け、素子特性の劣化が起こるという問題がある。 【課題解決手段】 シリコン基板1上にフォトレジスト
を塗布し、所定の形状にパターニングした後、該パター
ニングされたフォトレジスト6をマスクにイオン注入
し、低濃度不純物領域7を形成する。次に、酸素プラズ
マを照射し、フォトレジスト6表面を酸素置換し、液相
成長法によって全面にシリコン酸化膜8を形成し、シリ
コン酸化膜8をエッチバックし、フォトレジスト6側壁
にサイドウォール9を形成する。次に、フォトレジスト
6及びサイドウォール9をマスクにイオン注入し、高濃
度不純物領域10を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LDD(Ligh
tly Doped Drain)構造を有する半導体
装置の製造方法に関するものであり、特に、ソース/ド
レイン領域を形成した後、ゲート電極を形成する、例え
ば、フラット構造メモリセルからなる、マスクROMに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、各種プログラム情報を書き込んで
利用するマスクROMは、集積度向上のため、メモリセ
ルトランジスタ構造にフラットセル構造を用いている。
半導体装置の微細化が進むにつれて、ホットキャリアに
よる素子特性の劣化に対する信頼性向上を図るため、ト
ランジスタのソース/ドレイン領域をLDD構造にする
必要がある。
【0003】フラットセル構造のメモリセルは、フラッ
トセル構造のメモリセルの平面図である図2に示すよう
に、メモリセルトランジスタのビット線としてのソース
/ドレイン領域1をフォトリソグラフィによるレジスト
パターンをマスクに不純物を導入することで形成した
後、レジストパターンを除去し、ワード線2を薄いゲー
ト酸化膜を介して上記ソース/ドレイン領域1と交差し
て複数個形成することで構成されている。
【0004】このフラットセル構造のメモリセルトラン
ジスタのように、ソース/ドレイン領域1がワード線2
に対して、自己整合的に形成されない場合、トランジス
タをLDD構造とするには、ソース/ドレイン領域形成
用マスク材を用いて低濃度不純物領域を形成し、その
後、このマスク材にサイドウォールを形成し、マスク材
とサイドウォールとをマスクに高濃度不純物領域を形成
する。
【0005】以下、従来の工程として、特開平4−10
653号公報に示す具体例を図4を用いて説明する。
【0006】まず、半導体基板11に熱酸化膜12を形
成し、ソース/ドレイン領域形成用マスクとして用いる
ポリシリコン膜13をCVD法により堆積させる。その
後、フォトリソグラフィによりレジストパターン19を
形成する(図4(a))。
【0007】次に、レジストパターン19をマスクにポ
リシリコン膜13をエッチングによりパターニングし、
このパターニングされたポリシリコン膜13をマスクに
イオン注入により、低濃度不純物領域14を形成する
(図4(b))。
【0008】次に、CVD法によりポリシリコン膜を全
面に堆積させ、エッチバックし、パターニングされたポ
リシリコン膜13の側壁にポリシリコンから成るサイド
ウォール15を形成し(図4(c))、イオン注入によ
り、高濃度不純物領域16を形成する(図4(d))。
【0009】次に、ポリシリコン膜13及びサイドウォ
ール15除去した後、熱酸化によりゲート絶縁膜17を
形成し、その後、ポリシリコン膜18からなるワード線
を、ソース/ドレイン領域を構成する低濃度不純物領域
14及び高濃度不純物領域16と交差して形成し(図4
(e))、メモリセルトランジスタ間の素子分離とし
て、半導体基板11と同じ導電型不純物を導入すること
で、フラットセル型メモリセルトランジスタをLDD構
造とすることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示すような、従来技術によるLDD構造のフラットセル
型メモリセルトランジスタでは、ポリシリコンからなる
ソース/ドレイン領域形成用マスク材をエッチングにて
パターニングする必要がある。このエッチングにより生
じる寸法誤差により、トランジスタのチャネル長が変動
し、素子の特性劣化が起こるため、メモリセルの微細化
を図る上で問題となる。また、エッチングによるソース
/ドレイン領域形成用マスク材のパターニングの際や、
マスク材やサイドウォールを除去する際に、オーバーエ
ッチングにより、半導体基板が損傷を受け、素子特性の
劣化が起こるという問題がある。
【0011】本発明は、パターニングされたフォトレジ
スト側壁に、イオン注入に際のマスクとして作用するサ
イドウォールを形成し、LDD構造のトランジスタを有
する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする
ものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に、低濃度不純物領域及
び高濃度不純物領域を有するソース/ドレイン領域を形
成した後、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する半導
体装置の製造方法において、上記半導体基板上にフォト
レジストを塗布し、所定の形状にパターニングした後、
該パターニングされたフォトレジストをマスクにイオン
注入し、上記低濃度不純物領域を形成する工程と、酸素
プラズマを照射し、上記フォトレジスト表面を酸素置換
する工程と、液相成長法によって全面に絶縁膜を形成す
る工程と、上記絶縁膜をエッチバックし、上記フォトレ
ジスト側壁にサイドウォールを形成する工程と、上記フ
ォトレジスト及び上記サイドウォールをマスクにイオン
注入し、上記高濃度不純物領域を形成する工程とを有す
ることを特徴とするものである。
【0013】また、請求項2記載の半導体装置の製造方
法は、半導体基板上に、低濃度不純物領域及び高濃度不
純物領域を有するソース/ドレイン領域を形成した後、
ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する半導体装置の製
造方法において、イオン注入のチャネリング防止膜とし
て第1のシリコン酸化膜が形成された上記半導体基板上
にフォトレジストを塗布し、所定の形状にパターニング
した後、該パターニングされたフォトレジストをマスク
にイオン注入し、上記低濃度不純物領域を形成する工程
と、酸素プラズマを照射し、上記フォトレジスト表面を
酸素置換する工程と、液相成長法によって全面に第2の
シリコン酸化膜を形成する工程と、上記絶縁膜をエッチ
バックし、上記フォトレジスト側壁に上記第2のシリコ
ン酸化膜から成るサイドウォールを形成する工程と、上
記フォトレジスト及び上記サイドウォールをマスクにイ
オン注入し、上記高濃度不純物領域を形成する工程と、
上記第1のシリコン酸化膜及び第2のシリコン酸化膜を
同時に除去した後、上記ゲート絶縁膜及び上記ゲート電
極を形成する工程とを有することを特徴とするものであ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態に基づい
て本発明について詳細に説明する。
【0015】図1は本発明の一の実施の形態の半導体装
置の、図2におけるA−A断面についての製造工程図で
あり、図3は液相成長法によって半導体基板上に絶縁膜
を形成する装置の概要を示す図である。図1及び図3に
おいて、1はビット線(ソース/ドレイン領域)、2は
ワード線(ゲート電極)、3はp型シリコン基板、4は
p型不純物ウエル領域、5a、5bは熱酸化膜、6はレ
ジストパターン、7はソース/ドレイン領域を成すn型
低濃度不純物領域、8はシリコン酸化膜、9はサイドウ
ォール、10はソース/ドレイン領域を成すn型高濃度
不純物領域、21はウエハ処理槽、22はウエハ、23
はケイフッ化水素酸水溶液を循環させるポンプ、24は
温調器、25はフィルタ、26はAl(アルミニウム)
板、27はAl溶解槽を示している。
【0016】次に、図1及び図3を用いて本発明の一の
実施の形態の半導体装置の製造工程を説明する。
【0017】まず、半導体基板として、例えばp型シリ
コン基板3にp型不純物ウエル領域4を形成した後、p
型シリコン基板3上に熱酸化により、イオン注入に対す
るチャネリング防止膜として薄い熱酸化膜(シリコン酸
化膜)5aを形成し、しきい値電圧制御のためのイオン
注入を行う。その後、p型シリコン基板3上に、フォト
レジストを塗布し、ビット線形成用のレジストパターン
6を形成する(図1(a))。
【0018】次に、レジストパターン6をマスクにし
て、例えば、リン等のn型不純物を、ドーズ量を1×1
13〜1×1014cm-2としてイオン注入し、n型低濃
度不純物領域7を形成する(図1(b))。
【0019】次に、p型シリコン基板3表面を、酸素流
量が500SCCM、圧力が0.5Torr、パワーが
700Wの酸素プラズマ処理を数分間行うことにより、
レジストパターン6の表面を酸素で置換する。その後、
液相成長法によって、二酸化シリコン(SiO2)を飽
和させたケイフッ化水素酸水溶液の入ったウエハ処理槽
21内にウエハ22を浸漬させ、反応促進剤のAlを添
加することで、約100nm程度の膜厚のシリコン酸化
膜8の成膜を行う(図1(c))。尚、反応促進剤とし
て、Alを用いたが、ホウ酸等をもちいてもよい。この
とき、シリコン酸化膜8はCVD法を用いた場合に比
べ、レジストパターン6の側壁にも均一に所望の膜厚に
成膜される。
【0020】次に、シリコン酸化膜8をエッチバック
し、レジストパターン6の側壁にサイドウォール9を形
成する。この際、シリコン基板3表面がオーバーエッチ
されることはないよう、シリコン酸化膜とシリコン基板
とのエッチングの選択比が十分とれるエッチング条件を
設定する。その後、レジストパターン6及びサイドウォ
ール9をマスクに、例えばヒ素等のn型不純物を1×1
15〜1×1016cm-2としてイオン注入し、n型高濃
度不純物領域10を形成する(図1(d))。これによ
り、先の工程で形成されたn型低濃度不純物領域7をそ
の両端部に有するLDD構造のソース/ドレイン領域1
を所定の間隔で複数個違いに平行に形成できる。
【0021】次に、プラズマアッシングにより、レジス
トパターン6を除去した後、フッ化水素酸水溶液によ
り、薄い熱酸化膜5aを除去する。その際、サイドウォ
ール9も同時に除去される。その後、熱酸化により、熱
酸化膜(ゲート酸化膜)5bを形成し、例えば、ポリサ
イドから成るワード線2をソース/ドレイン領域1と交
差して、所定の間隔で複数個互いに平行に形成する(図
1(e))。
【0022】その後、メモリトランジスタ間の素子分離
として例えば、ボロン等のp型不純物をイオン注入し、
プログラム情報の書き込みとして、フォトレジストをパ
ターニングして、所定のメモリトランジスタに、例え
ば、ボロン等のp型不純物をイオン注入し、しきい値を
変化させ、データを書き込むことで、マスクROMを形
成する。
【0023】以上、本発明の一の実施の形態について説
明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の技術的思想に基づく各種変形が可能
である。例えば、p型シリコン基板に、p型不純物ウエ
ル領域を形成せず、p型シリコン基板に直接メモリセル
トランジスタを形成してもよい。また、マスクROMに
限らず、LDD構造のソース/ドレイン領域を形成した
後、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成するものであれ
ば適用可能である。
【0024】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明を
用い、ソース/ドレイン領域形成用マスク材として、フ
ォトリソグラフィによるレジストパターン及びこのレジ
ストパターンに形成された絶縁膜から成るサイドウォー
ルを用いることにより、LDD構造のトランジスタを形
成でき、エッチングによるマスク材のパターニング工程
や除去工程を必要としないことから、エッチングによる
寸法誤差が生じず、半導体基板が損傷を受けることも避
けられる。また、直接レジストパターンにサイドウォー
ルを形成することができるので、別途マスク材を形成す
る工程が不要となる。
【0025】また、請求項2記載の本発明を用いること
により、保護膜としてのシリコン酸化膜除去と同時に、
サイドウォールを成すシリコン酸化膜を除去するので、
工程数の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一の実施の形態の半導体メモリ素子の
製造工程図である。
【図2】フラットセル構造のメモリセルの平面図であ
る。
【図3】液相成長法によって半導体基板上に絶縁膜を形
成する装置の概要を示す図である。
【図4】従来の半導体装置の製造工程図である。
【符号の説明】
1 ビット線(ソース/ドレイン領域) 2 ワード線(ゲート電極) 3 p型シリコン基板 4 p型不純物ウエル領域 5a、5b 熱酸化膜 6 レジストパターン 7 n型低濃度不純物領域 8 シリコン酸化膜 9 サイドウォール 10 n型高濃度不純物領域 21 ウエハ処理槽 22 ウエハ 23 ケイフッ化水素酸水溶液を循環させるポンプ 24 温調器 25 フィルタ 26 Al板 27 Al溶解槽

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に、低濃度不純物領域及び
    高濃度不純物領域を有するソース/ドレイン領域を形成
    した後、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する半導体
    装置の製造方法において、 上記半導体基板上にフォトレジストを塗布し、所定の形
    状にパターニングした後、該パターニングされたフォト
    レジストをマスクにイオン注入し、上記低濃度不純物領
    域を形成する工程と、 酸素プラズマを照射し、上記フォトレジスト表面を酸素
    置換する工程と、 液相成長法によって全面に絶縁膜を形成する工程と、 上記絶縁膜をエッチバックし、上記フォトレジスト側壁
    にサイドウォールを形成する工程と、 上記フォトレジスト及び上記サイドウォールをマスクに
    イオン注入し、上記高濃度不純物領域を形成する工程と
    を有することを特徴とする、半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に、低濃度不純物領域及び
    高濃度不純物領域を有するソース/ドレイン領域を形成
    した後、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する半導体
    装置の製造方法において、 イオン注入のチャネリング防止膜として第1のシリコン
    酸化膜が形成された上記半導体基板上にフォトレジスト
    を塗布し、所定の形状にパターニングした後、該パター
    ニングされたフォトレジストをマスクにイオン注入し、
    上記低濃度不純物領域を形成する工程と、 酸素プラズマを照射し、上記フォトレジスト表面を酸素
    置換する工程と、 液相成長法によって全面に第2のシリコン酸化膜を形成
    する工程と、 上記絶縁膜をエッチバックし、上記フォトレジスト側壁
    に上記第2のシリコン酸化膜から成るサイドウォールを
    形成する工程と、 上記フォトレジスト及び上記サイドウォールをマスクに
    イオン注入し、上記高濃度不純物領域を形成する工程
    と、 上記第1のシリコン酸化膜及び第2のシリコン酸化膜を
    同時に除去した後、上記ゲート絶縁膜及び上記ゲート電
    極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。
JP7312921A 1995-11-30 1995-11-30 半導体装置の製造方法 Pending JPH09153556A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100313543B1 (ko) * 1999-12-30 2001-11-07 박종섭 플랫 롬 제조방법

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