JPH09162174A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH09162174A JPH09162174A JP7324450A JP32445095A JPH09162174A JP H09162174 A JPH09162174 A JP H09162174A JP 7324450 A JP7324450 A JP 7324450A JP 32445095 A JP32445095 A JP 32445095A JP H09162174 A JPH09162174 A JP H09162174A
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- semiconductor device
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 固相拡散源の多結晶シリコン膜を除去する際
のエッチング終点を正確に検出でき、浅い接合を形成す
ることのできる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板表面に選択的にフィールド
酸化膜2を形成し、これによって分離された素子形成領
域上にゲート絶縁膜3を介して側面に窒化膜サイドウォ
ールを有するゲート電極を形成した後、全面にSiGe
膜6を形成する工程(図1(a))と、SiGe膜6中
にBF2 イオンを注入する工程(図1(b))と、Si
Ge膜6該膜の所定のガスの雰囲気内におけるプラズマ
中での特有の発光スペクトルをモニタしながらドライエ
ッチングしてゲート電極4側面にサイドウォール8を形
成する工程(図1(c))と、素子形成領域に対してB
F2イオンを注入し、熱処理を施してシリコン基板1表
面側に拡散層を形成する工程(図1(d))とを有す
る。
のエッチング終点を正確に検出でき、浅い接合を形成す
ることのできる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板表面に選択的にフィールド
酸化膜2を形成し、これによって分離された素子形成領
域上にゲート絶縁膜3を介して側面に窒化膜サイドウォ
ールを有するゲート電極を形成した後、全面にSiGe
膜6を形成する工程(図1(a))と、SiGe膜6中
にBF2 イオンを注入する工程(図1(b))と、Si
Ge膜6該膜の所定のガスの雰囲気内におけるプラズマ
中での特有の発光スペクトルをモニタしながらドライエ
ッチングしてゲート電極4側面にサイドウォール8を形
成する工程(図1(c))と、素子形成領域に対してB
F2イオンを注入し、熱処理を施してシリコン基板1表
面側に拡散層を形成する工程(図1(d))とを有す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、MOSLSIとし
てメモリ系、ロジック系デバイスに用いられる半導体装
置の製造方法に関する。
てメモリ系、ロジック系デバイスに用いられる半導体装
置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、MOSFETの高集積化および微
細化が進み、デバイスサイズの縮小化のためにもp/n
接合設計条件は、微細化のスケーリングに合わせていく
必要がある。このスケーリング則に適合するために、M
OS型素子のソース、ドレインなどの拡散層p/n接合
を浅くしていく技術やチャネル濃度の制御、不純物の打
ち返し技術、さらにはソース、ドレイン部などのせり上
げ技術などさまざまな技術が提案されている。
細化が進み、デバイスサイズの縮小化のためにもp/n
接合設計条件は、微細化のスケーリングに合わせていく
必要がある。このスケーリング則に適合するために、M
OS型素子のソース、ドレインなどの拡散層p/n接合
を浅くしていく技術やチャネル濃度の制御、不純物の打
ち返し技術、さらにはソース、ドレイン部などのせり上
げ技術などさまざまな技術が提案されている。
【0003】例えば、「アイ・イー・ディ・エム・プロ
シーディングス」(IEDM proceedings,119-122,1993 )
には、ゲート電極側壁サイドウォールにリンがドープさ
れた酸化膜であるPSG膜を用い、これを熱処理するこ
とにより該PSG膜から半導体基板表面側にリンを拡散
させてp/n接合を形成する方法が開示されている。ま
た、「VLSI・シンポジウム・プロシーディングス」
(VLSI symposium,1994)には、半導体基板上にシリコ
ン酸化膜と多結晶シリコン膜を堆積した後、多結晶シリ
コン膜中にBF2 イオンを注入し、熱処理を施して半導
体基板表面にボロンを拡散させ、さらに堆積していた多
結晶シリコン膜を除去してp/n接合を形成する技術が
開示されている。しかし、これら技術には次のような問
題点がある。前者においては、浅い拡散層を形成するた
めのゲート電極側壁のPSG膜のリン濃度の制御性に欠
け、さらにはCMOS構造を作製する場合には逆導電型
の不純物を含む酸化膜を堆積してサイドウォール形成の
ためのエッチバックを行う必要があり、工程数が増加し
てしまうなどの問題点がある。後者においては、浅い拡
散層形成に対してシリコン酸化膜および多結晶シリコン
膜の2層を介してのBの固相拡散を利用しており、導入
量の再現性および拡散深さの制御性が難しくなるという
問題点がある。
シーディングス」(IEDM proceedings,119-122,1993 )
には、ゲート電極側壁サイドウォールにリンがドープさ
れた酸化膜であるPSG膜を用い、これを熱処理するこ
とにより該PSG膜から半導体基板表面側にリンを拡散
させてp/n接合を形成する方法が開示されている。ま
た、「VLSI・シンポジウム・プロシーディングス」
(VLSI symposium,1994)には、半導体基板上にシリコ
ン酸化膜と多結晶シリコン膜を堆積した後、多結晶シリ
コン膜中にBF2 イオンを注入し、熱処理を施して半導
体基板表面にボロンを拡散させ、さらに堆積していた多
結晶シリコン膜を除去してp/n接合を形成する技術が
開示されている。しかし、これら技術には次のような問
題点がある。前者においては、浅い拡散層を形成するた
めのゲート電極側壁のPSG膜のリン濃度の制御性に欠
け、さらにはCMOS構造を作製する場合には逆導電型
の不純物を含む酸化膜を堆積してサイドウォール形成の
ためのエッチバックを行う必要があり、工程数が増加し
てしまうなどの問題点がある。後者においては、浅い拡
散層形成に対してシリコン酸化膜および多結晶シリコン
膜の2層を介してのBの固相拡散を利用しており、導入
量の再現性および拡散深さの制御性が難しくなるという
問題点がある。
【0004】そこで、上述の各問題を解決する方法とし
て、特開平4-188632号公報には以下のような方法が開示
されている。
て、特開平4-188632号公報には以下のような方法が開示
されている。
【0005】図4は上記公報に開示された製造方法によ
り製造された半導体装置の断面図である。
り製造された半導体装置の断面図である。
【0006】まず、p型半導体基板100中にN型ウェ
ル101およびフィールド酸化膜102を形成し、さら
にゲート酸化膜103を介してゲート電極104および
シリコン酸化膜サイドウォール105を形成する。その
後、全面に多結晶シリコン膜106を堆積し、次いでフ
ォトレジストをマスクとしてヒ素,ボロンを多結晶シリ
コン膜中に注入し、熱処理を行うことにより該多結晶シ
リコン膜よりシリコン基板表面側へBを固相拡散させて
高濃度のn型拡散層107およびp型拡散層108を形
成する。さらに、被覆性の悪い条件で高融点金属をマス
クとして、ゲート電極104側壁の多結晶シリコン膜1
06を除去し、ゲート−ソース、ドレイン間短絡を防
ぐ。このようにして作製すれば、多結晶シリコン膜を介
した不純物の固相拡散により、浅い拡散層を形成するこ
とができる。
ル101およびフィールド酸化膜102を形成し、さら
にゲート酸化膜103を介してゲート電極104および
シリコン酸化膜サイドウォール105を形成する。その
後、全面に多結晶シリコン膜106を堆積し、次いでフ
ォトレジストをマスクとしてヒ素,ボロンを多結晶シリ
コン膜中に注入し、熱処理を行うことにより該多結晶シ
リコン膜よりシリコン基板表面側へBを固相拡散させて
高濃度のn型拡散層107およびp型拡散層108を形
成する。さらに、被覆性の悪い条件で高融点金属をマス
クとして、ゲート電極104側壁の多結晶シリコン膜1
06を除去し、ゲート−ソース、ドレイン間短絡を防
ぐ。このようにして作製すれば、多結晶シリコン膜を介
した不純物の固相拡散により、浅い拡散層を形成するこ
とができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平4-188632号公報に記載された半導体装置の製造
方法においては、多結晶シリコン膜を介した不純物の固
相拡散により、浅い拡散層を形成できるものの、以下の
ような問題がある。
た特開平4-188632号公報に記載された半導体装置の製造
方法においては、多結晶シリコン膜を介した不純物の固
相拡散により、浅い拡散層を形成できるものの、以下の
ような問題がある。
【0008】固相拡散源の多結晶シリコン膜は全面に堆
積されており、固相拡散後の多結晶シリコン膜は被覆性
の悪い条件で堆積された高融点金属をマスクとしてその
一部が除去されるものの、他の部分は残されてしまい、
現在のデバイス微細化にはそぐわないという問題点があ
る。さらには、被覆性の悪い条件で堆積させた高融点金
属をマスクとするため、制御性に欠けるという問題点が
ある。
積されており、固相拡散後の多結晶シリコン膜は被覆性
の悪い条件で堆積された高融点金属をマスクとしてその
一部が除去されるものの、他の部分は残されてしまい、
現在のデバイス微細化にはそぐわないという問題点があ
る。さらには、被覆性の悪い条件で堆積させた高融点金
属をマスクとするため、制御性に欠けるという問題点が
ある。
【0009】なお、全面に堆積していた多結晶シリコン
膜はエッチングにより除去することが可能である。しか
し、従来の反応性イオンエッチングでは、膜のエッチン
グ終点検出は、シリコンではプラズマ励起されたSiま
たはSiXをモニタしており、Xにはエッチングに使用
されるガスによってClやBrなどが用いられている。
このため、エッチングの際に多結晶シリコン膜とシリコ
ン基板との境界が判別できず、多結晶シリコン膜だけを
除去することは困難であり、精度良く多結晶シリコン膜
を除去してゲート電極−ソース、ドレイン間短絡を防
ぎ、かつ浅い接合を形成することは困難である。
膜はエッチングにより除去することが可能である。しか
し、従来の反応性イオンエッチングでは、膜のエッチン
グ終点検出は、シリコンではプラズマ励起されたSiま
たはSiXをモニタしており、Xにはエッチングに使用
されるガスによってClやBrなどが用いられている。
このため、エッチングの際に多結晶シリコン膜とシリコ
ン基板との境界が判別できず、多結晶シリコン膜だけを
除去することは困難であり、精度良く多結晶シリコン膜
を除去してゲート電極−ソース、ドレイン間短絡を防
ぎ、かつ浅い接合を形成することは困難である。
【0010】本発明の目的は、上記各問題を解決し、シ
リコン基板表面に堆積された固相拡散源の多結晶シリコ
ン膜をエッチングによって除去する際のエッチング終点
を正確に検出でき、かつ、浅い接合を形成することので
きる半導体装置の製造方法を提供することにある。
リコン基板表面に堆積された固相拡散源の多結晶シリコ
ン膜をエッチングによって除去する際のエッチング終点
を正確に検出でき、かつ、浅い接合を形成することので
きる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、シリコン基板表面に選択的に絶縁層を形成
し、該絶縁層によって分離された素子形成領域上にゲー
ト絶縁膜を介して側面に絶縁層よりなる第1のサイドウ
ォールが設けられたゲート電極を形成した後、全面に固
相拡散源となる層を形成して前記シリコン基板表面側に
固相拡散により拡散層を形成する半導体装置の製造方法
において、前記固相拡散源となる層を、所定のガスの雰
囲気内におけるプラズマ中での発光スペクトルが前記シ
リコン基板に関する発光スペクトルと異なるシリコン膜
系の層より構成し、拡散層形成前または形成後において
前記シリコン膜系の層の一部もしくは全部を、該層の所
定のガスの雰囲気内におけるプラズマ中での特有の発光
スペクトルをモニタしながらドライエッチングして除去
する工程を含むことを特徴とする。
造方法は、シリコン基板表面に選択的に絶縁層を形成
し、該絶縁層によって分離された素子形成領域上にゲー
ト絶縁膜を介して側面に絶縁層よりなる第1のサイドウ
ォールが設けられたゲート電極を形成した後、全面に固
相拡散源となる層を形成して前記シリコン基板表面側に
固相拡散により拡散層を形成する半導体装置の製造方法
において、前記固相拡散源となる層を、所定のガスの雰
囲気内におけるプラズマ中での発光スペクトルが前記シ
リコン基板に関する発光スペクトルと異なるシリコン膜
系の層より構成し、拡散層形成前または形成後において
前記シリコン膜系の層の一部もしくは全部を、該層の所
定のガスの雰囲気内におけるプラズマ中での特有の発光
スペクトルをモニタしながらドライエッチングして除去
する工程を含むことを特徴とする。
【0012】上記半導体装置の製造方法は、前記シリコ
ン膜系の層を、SiGe膜もしくはa−SiGe膜また
はGe膜もしくはa−Ge膜を堆積することにより形成
する第1の工程と、前記堆積されたSiGe膜もしくは
a−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge膜を、該
膜の所定のガスの雰囲気内におけるプラズマ中での特有
の発光スペクトルをモニタしながらドライエッチングし
て前記ゲート電極側面に第2のサイドウォールを形成す
る第2の工程と、前記素子形成領域に対してキャリアと
なる所定の不純物イオンを注入し、熱処理を施して前記
シリコン基板表面側に拡散層を形成する第3の工程と、
を含む製造方法であってもよい。
ン膜系の層を、SiGe膜もしくはa−SiGe膜また
はGe膜もしくはa−Ge膜を堆積することにより形成
する第1の工程と、前記堆積されたSiGe膜もしくは
a−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge膜を、該
膜の所定のガスの雰囲気内におけるプラズマ中での特有
の発光スペクトルをモニタしながらドライエッチングし
て前記ゲート電極側面に第2のサイドウォールを形成す
る第2の工程と、前記素子形成領域に対してキャリアと
なる所定の不純物イオンを注入し、熱処理を施して前記
シリコン基板表面側に拡散層を形成する第3の工程と、
を含む製造方法であってもよい。
【0013】この場合、前記第1の工程にてSiGe膜
もしくはa−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge
膜が堆積された後に、該膜中に投影飛程を設定してキャ
リアとなる所定の不純物イオンを注入する工程を含む製
造方法であってもよい。さらに、前記第2の工程にてゲ
ート電極側面に第2のサイドウォールを形成した後に、
全面にチャネリング抑制のためのシリコン酸化膜を形成
する工程を含む製造方法であってもよい。
もしくはa−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge
膜が堆積された後に、該膜中に投影飛程を設定してキャ
リアとなる所定の不純物イオンを注入する工程を含む製
造方法であってもよい。さらに、前記第2の工程にてゲ
ート電極側面に第2のサイドウォールを形成した後に、
全面にチャネリング抑制のためのシリコン酸化膜を形成
する工程を含む製造方法であってもよい。
【0014】また、上記半導体装置の製造方法は、前記
シリコン膜系の層をSiGe膜もしくはa−SiGe膜
またはGe膜もしくはa−Ge膜を堆積することにより
形成し、さらに、その膜中にキャリアとなる所定の不純
物イオンを注入し、拡散層形成後に、前記SiGe膜も
しくはa−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge膜
を、該膜の所定のガスの雰囲気内におけるプラズマ中で
の特有の発光スペクトルをモニタしながらドライエッチ
ングして除去する工程を含む製造方法であってもよい。
シリコン膜系の層をSiGe膜もしくはa−SiGe膜
またはGe膜もしくはa−Ge膜を堆積することにより
形成し、さらに、その膜中にキャリアとなる所定の不純
物イオンを注入し、拡散層形成後に、前記SiGe膜も
しくはa−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge膜
を、該膜の所定のガスの雰囲気内におけるプラズマ中で
の特有の発光スペクトルをモニタしながらドライエッチ
ングして除去する工程を含む製造方法であってもよい。
【0015】<作用>本発明によれば、固相拡散源とな
る層としてシリコン基板上にはSiGe膜もしくはa−
SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge膜が形成され
る。いずれの膜も所定のガスの雰囲気内におけるプラズ
マ中で特有の発光スペクトルを有しており、この発光ス
ペクトルの波長はシリコンにおけるそれとは異なるもの
となっている。したがって、その特有の発光スペクトル
をモニタしながらドライエッチングすれば、シリコン基
板との境界が判別可能となり、エッチング終点を正確に
検出できるので、シリコン基板がオーバーエッチングさ
れることはない。
る層としてシリコン基板上にはSiGe膜もしくはa−
SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge膜が形成され
る。いずれの膜も所定のガスの雰囲気内におけるプラズ
マ中で特有の発光スペクトルを有しており、この発光ス
ペクトルの波長はシリコンにおけるそれとは異なるもの
となっている。したがって、その特有の発光スペクトル
をモニタしながらドライエッチングすれば、シリコン基
板との境界が判別可能となり、エッチング終点を正確に
検出できるので、シリコン基板がオーバーエッチングさ
れることはない。
【0016】また、シリコン基板表面側に形成される拡
散層は、第2のサイドウォールの膜下においては固相拡
散により形成されるので、その深さは浅いものとなる。
他方、第2のサイドウォール以外の部分においては、第
2のサイドウォールの膜下に形成される拡散層より深い
ものとなる。この深く形成された拡散層上にコンタクト
孔が形成されることから、本発明では、コンタクト孔形
成の際に孔が拡散層を突き抜けることはない。
散層は、第2のサイドウォールの膜下においては固相拡
散により形成されるので、その深さは浅いものとなる。
他方、第2のサイドウォール以外の部分においては、第
2のサイドウォールの膜下に形成される拡散層より深い
ものとなる。この深く形成された拡散層上にコンタクト
孔が形成されることから、本発明では、コンタクト孔形
成の際に孔が拡散層を突き抜けることはない。
【0017】本発明のうち、第2の工程にてSiGe膜
もしくはa−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge
膜が堆積された後に、該膜中に投影飛程を設定してキャ
リアとなる所定の不純物イオンを注入する方法において
は、固相拡散源となるこれら層におけるキャリア濃度を
制御できるので、シリコン基板表面に固相拡散される領
域の深さおよびキャリア濃度の制御が可能となってい
る。
もしくはa−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge
膜が堆積された後に、該膜中に投影飛程を設定してキャ
リアとなる所定の不純物イオンを注入する方法において
は、固相拡散源となるこれら層におけるキャリア濃度を
制御できるので、シリコン基板表面に固相拡散される領
域の深さおよびキャリア濃度の制御が可能となってい
る。
【0018】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【0019】<第1実施例>図1は本発明の第1実施例
の半導体装置の製造方法の各工程を説明するための図
で、(a)〜(d)は各工程の工程断面図である。
の半導体装置の製造方法の各工程を説明するための図
で、(a)〜(d)は各工程の工程断面図である。
【0020】まず、シリコン基板1上に十分に厚いフィ
ールド酸化膜2および膜厚8nmのゲート酸化膜3を形
成し、その上にゲート電極用の多結晶シリコン膜をLP
CVD(low pressure CVD)法で150nm厚堆積す
る。このフィールド酸化膜2により分離された領域が素
子形成領域である。次いで、リン拡散によりその多結晶
シリコン膜に不純物をドーピングした後、これをドライ
エッチングしてゲート電極4を形成する。そして、ゲー
ト電極4保護のため、10nm厚の窒化膜を堆積した後
これをエッチバックしてゲート電極保護用の窒化膜サイ
ドウォール5を形成する。次いで、超高真空CVD(U
HV−CVD)装置でSixGe1-x(x=0.8 )を膜厚1
00nmで堆積してSiGe膜6を形成し、図1(a)
に示すような断面構造とする。
ールド酸化膜2および膜厚8nmのゲート酸化膜3を形
成し、その上にゲート電極用の多結晶シリコン膜をLP
CVD(low pressure CVD)法で150nm厚堆積す
る。このフィールド酸化膜2により分離された領域が素
子形成領域である。次いで、リン拡散によりその多結晶
シリコン膜に不純物をドーピングした後、これをドライ
エッチングしてゲート電極4を形成する。そして、ゲー
ト電極4保護のため、10nm厚の窒化膜を堆積した後
これをエッチバックしてゲート電極保護用の窒化膜サイ
ドウォール5を形成する。次いで、超高真空CVD(U
HV−CVD)装置でSixGe1-x(x=0.8 )を膜厚1
00nmで堆積してSiGe膜6を形成し、図1(a)
に示すような断面構造とする。
【0021】SiGe膜6が形成されると、続いて、そ
のSiGe膜6中に投影飛程(イオン注入の深さ方向の
分布(ガウス分布)中心の基板表面からの距離)を設定
してBF2 イオン注入を加速電圧12KeV、ドース3
×1015 cm-2で行う(図1(b)参照)。その後、
SiGe膜6に対して、プラズマエッチング装置でガス
にCl2 およびO2 を用いてドライエッチングを行う。
このエッチングの際、エッチング終点検出はGeCl2
の620.8nm、606.6nmの波長の発光スペク
トルをモニタすることにより行う。通常、このようなガ
スでのSiに対するエッチングでは、Si2 の406n
mの波長や394.2nmの波長の発光スペクトルをモ
ニタすることが多く、特にGeClの波長はSiのエッ
チング時にはほとんど特有の強いピーク値は観測されな
い領域であるために、Si基板のエッチングと分離して
SiGeのエッチングの終点を検出できる。よって、G
eCl2 の波長をモニタしながらエッチングすることに
より、Si基板をほとんどオーバーエッチングすること
なくSiGe膜6をエッチバックできる。なお、GeC
l2 のCl2 およびO2 のガスの雰囲気内におけるプラ
ズマ中での発光スペクトルには、上記の波長の他に592.
8,5851,572.4,・・・,424.2,425.1(nm)の複数の波長がある
が、ここでは、Siで用いられる波長と重なりにくいも
のを選択してある。このエッチングの際に、ゲート電極
側壁にBF2 イオンが注入されたSiGe膜のサイドウ
ォール8が形成される(図1(c)参照)。
のSiGe膜6中に投影飛程(イオン注入の深さ方向の
分布(ガウス分布)中心の基板表面からの距離)を設定
してBF2 イオン注入を加速電圧12KeV、ドース3
×1015 cm-2で行う(図1(b)参照)。その後、
SiGe膜6に対して、プラズマエッチング装置でガス
にCl2 およびO2 を用いてドライエッチングを行う。
このエッチングの際、エッチング終点検出はGeCl2
の620.8nm、606.6nmの波長の発光スペク
トルをモニタすることにより行う。通常、このようなガ
スでのSiに対するエッチングでは、Si2 の406n
mの波長や394.2nmの波長の発光スペクトルをモ
ニタすることが多く、特にGeClの波長はSiのエッ
チング時にはほとんど特有の強いピーク値は観測されな
い領域であるために、Si基板のエッチングと分離して
SiGeのエッチングの終点を検出できる。よって、G
eCl2 の波長をモニタしながらエッチングすることに
より、Si基板をほとんどオーバーエッチングすること
なくSiGe膜6をエッチバックできる。なお、GeC
l2 のCl2 およびO2 のガスの雰囲気内におけるプラ
ズマ中での発光スペクトルには、上記の波長の他に592.
8,5851,572.4,・・・,424.2,425.1(nm)の複数の波長がある
が、ここでは、Siで用いられる波長と重なりにくいも
のを選択してある。このエッチングの際に、ゲート電極
側壁にBF2 イオンが注入されたSiGe膜のサイドウ
ォール8が形成される(図1(c)参照)。
【0022】このサイドウォール8をセルフアラインと
してBF2 イオンを5KeV、ドース3×1015cm-2
で注入し、ランプ加熱装置を用いて窒素雰囲気中で10
00℃、10秒の熱処理を行う。これにより、サイドウ
ォール8の膜下のシリコン基板表面側では固相拡散によ
って深さ50nm以下の浅い拡散層10が形成され、該
拡散層10とフィールド酸化膜2の間のシリコン基板表
面側では、イオン注入と熱処理により少し深めの、接合
深さ80nmの拡散層11が形成される(図1(d)参
照)。この後、層間膜を形成しコンタクト孔を開けた
後、アルミ配線を行って素子基板構造を完成させる。
してBF2 イオンを5KeV、ドース3×1015cm-2
で注入し、ランプ加熱装置を用いて窒素雰囲気中で10
00℃、10秒の熱処理を行う。これにより、サイドウ
ォール8の膜下のシリコン基板表面側では固相拡散によ
って深さ50nm以下の浅い拡散層10が形成され、該
拡散層10とフィールド酸化膜2の間のシリコン基板表
面側では、イオン注入と熱処理により少し深めの、接合
深さ80nmの拡散層11が形成される(図1(d)参
照)。この後、層間膜を形成しコンタクト孔を開けた
後、アルミ配線を行って素子基板構造を完成させる。
【0023】本実施例では、拡散層のコンタクト孔が形
成される位置には接合11が設けられているので、コン
タクト孔を開ける際に孔が拡散層を突き抜けることはな
い。また、サイドウォール8の膜下のp型拡散層10の
固相拡散源はSiGe膜6であり、このSiGe膜6中
に投影飛程を設定してBF2 イオン注入が行われている
ので、SiGe膜6中に注入される不純物の濃度の制御
性に優れ、拡散層10の接合深さおよびキャリア濃度の
制御性に優れている。なお、固相拡散源はSiGe膜に
限定されるものではなく、プラズマエッチング装置でエ
ッチングを行う際に、特定の波長の発光スペクトルを有
し、Si基板のエッチングと分離して固相拡散源のエッ
チングの終点を検出できるものであればよい。例えば、
固相拡散源をGe膜やa−Ge膜で構成してもよい。
成される位置には接合11が設けられているので、コン
タクト孔を開ける際に孔が拡散層を突き抜けることはな
い。また、サイドウォール8の膜下のp型拡散層10の
固相拡散源はSiGe膜6であり、このSiGe膜6中
に投影飛程を設定してBF2 イオン注入が行われている
ので、SiGe膜6中に注入される不純物の濃度の制御
性に優れ、拡散層10の接合深さおよびキャリア濃度の
制御性に優れている。なお、固相拡散源はSiGe膜に
限定されるものではなく、プラズマエッチング装置でエ
ッチングを行う際に、特定の波長の発光スペクトルを有
し、Si基板のエッチングと分離して固相拡散源のエッ
チングの終点を検出できるものであればよい。例えば、
固相拡散源をGe膜やa−Ge膜で構成してもよい。
【0024】<第2実施例>図2は本発明の第2の実施
例の半導体装置の製造方法の各工程を説明するための図
で、(a)〜(d)は各工程における半導体装置の工程
断面図である。図中、図1と同じ部分には同じ符号を付
してある。
例の半導体装置の製造方法の各工程を説明するための図
で、(a)〜(d)は各工程における半導体装置の工程
断面図である。図中、図1と同じ部分には同じ符号を付
してある。
【0025】まず、シリコン基板1上にフィールド酸化
膜2を形成し、ゲート酸化膜3を8nm厚に形成し、さ
らにゲート電極用の多結晶シリコン膜をLPCVD法で
150nm厚堆積する。続いて、リン拡散によりゲート
多結晶シリコン膜に不純物をドーピングした後、ドライ
エッチングによりゲート電極4を形成する。さらに、ゲ
ート電極4保護のため、10nm厚の窒化膜を堆積した
後これをエッチバックしてゲート電極保護用の窒化膜サ
イドウォール5を形成する。次いで、LPCVD装置で
その上にドープトa−SixGe1-x (X=0.8)を膜厚10
0nmで堆積してa−SiGe膜(アモルファスSiG
e膜)12を形成し、図2(a)に示すような断面構造
とする。
膜2を形成し、ゲート酸化膜3を8nm厚に形成し、さ
らにゲート電極用の多結晶シリコン膜をLPCVD法で
150nm厚堆積する。続いて、リン拡散によりゲート
多結晶シリコン膜に不純物をドーピングした後、ドライ
エッチングによりゲート電極4を形成する。さらに、ゲ
ート電極4保護のため、10nm厚の窒化膜を堆積した
後これをエッチバックしてゲート電極保護用の窒化膜サ
イドウォール5を形成する。次いで、LPCVD装置で
その上にドープトa−SixGe1-x (X=0.8)を膜厚10
0nmで堆積してa−SiGe膜(アモルファスSiG
e膜)12を形成し、図2(a)に示すような断面構造
とする。
【0026】次いで、上記a−SiGe膜12に対し
て、プラズマエッチング装置でガスにCl2 およびO2
を用いてプラズマエッチングを行う。このエッチングの
際のa−SiGe膜のエッチング終点検出も上述の第1
の実施例の場合と同様に、プラズマ中でのGeCl2 の
620.8nm、606.6nmの波長をモニタするこ
とにより行われる。このSiGeのエッチング終点検出
により、Si基板をほとんどオーバーエッチングするこ
となくa−SiGe膜12をエッチバックできる。この
エッチングのよって、ゲート電極側壁にa−SiGe膜
のサイドウォール13が形成される。
て、プラズマエッチング装置でガスにCl2 およびO2
を用いてプラズマエッチングを行う。このエッチングの
際のa−SiGe膜のエッチング終点検出も上述の第1
の実施例の場合と同様に、プラズマ中でのGeCl2 の
620.8nm、606.6nmの波長をモニタするこ
とにより行われる。このSiGeのエッチング終点検出
により、Si基板をほとんどオーバーエッチングするこ
となくa−SiGe膜12をエッチバックできる。この
エッチングのよって、ゲート電極側壁にa−SiGe膜
のサイドウォール13が形成される。
【0027】サイドウォール13が形成されると、続い
て、チャネリング抑制のために、全面にシリコン酸化膜
14を低温CVD装置で膜厚10nmに堆積した後、サ
イドウォール13をセルフアラインとしてBF2 イオン
注入を加速電圧10KeV、ドース3×1015 cm-2
で行う。この後、ランプ加熱装置を用いて窒素雰囲気中
で1000℃、10秒の熱処理を行うことにより、サイ
ドウォール13の膜下のシリコン基板表面側に接合深さ
50nm以下の浅い拡散層16(p型拡散層)とこれよ
りも外側に接合深さ80nmの拡散層17を形成してソ
ース・ドレイン領域を形成する。この後、層間膜を形成
しコンタクト孔を開けた後、アルミ配線を行って素子基
板構造を完成させる。
て、チャネリング抑制のために、全面にシリコン酸化膜
14を低温CVD装置で膜厚10nmに堆積した後、サ
イドウォール13をセルフアラインとしてBF2 イオン
注入を加速電圧10KeV、ドース3×1015 cm-2
で行う。この後、ランプ加熱装置を用いて窒素雰囲気中
で1000℃、10秒の熱処理を行うことにより、サイ
ドウォール13の膜下のシリコン基板表面側に接合深さ
50nm以下の浅い拡散層16(p型拡散層)とこれよ
りも外側に接合深さ80nmの拡散層17を形成してソ
ース・ドレイン領域を形成する。この後、層間膜を形成
しコンタクト孔を開けた後、アルミ配線を行って素子基
板構造を完成させる。
【0028】なお、本実施例では、a−SiGe膜12
をエッチバックした後にイオン注入が行われているが、
上述の第1の実施例の場合の様に、エッチバックする前
にa−SiGe膜12中に投影飛程を設定してBF2 イ
オン注入を行う処理を加えてもよい。このようなBF2
イオン注入の手順の違いは、製造される半導体装置の設
計条件(ソース・ドレイン領域の条件)により異なる。
をエッチバックした後にイオン注入が行われているが、
上述の第1の実施例の場合の様に、エッチバックする前
にa−SiGe膜12中に投影飛程を設定してBF2 イ
オン注入を行う処理を加えてもよい。このようなBF2
イオン注入の手順の違いは、製造される半導体装置の設
計条件(ソース・ドレイン領域の条件)により異なる。
【0029】<第3実施例>上述した第1および第2の
実施例では、固相拡散源とされるSiGe膜もしくはa
−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge膜をエッチ
ングしてサイドウォール8,13を形成した後に熱処理
を施してシリコン基板表面側に拡散層を形成している
が、以下のような工程とすることもできる。
実施例では、固相拡散源とされるSiGe膜もしくはa
−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge膜をエッチ
ングしてサイドウォール8,13を形成した後に熱処理
を施してシリコン基板表面側に拡散層を形成している
が、以下のような工程とすることもできる。
【0030】図3は本発明の第3の実施例の半導体装置
の製造方法の各工程を説明するための図で、(a)〜
(d)は各工程における半導体装置の工程断面図であ
る。図中、図1と同じ部分には同じ符号を付してある。
の製造方法の各工程を説明するための図で、(a)〜
(d)は各工程における半導体装置の工程断面図であ
る。図中、図1と同じ部分には同じ符号を付してある。
【0031】まず、シリコン基板1上にフィールド酸化
膜2を形成し、ゲート酸化膜3を8nm厚に形成し、さ
らにゲート電極用の多結晶シリコン膜をLPCVD法で
150nm厚堆積する。続いて、リン拡散によりゲート
多結晶シリコン膜に不純物をドーピングした後、ドライ
エッチングによりゲート電極4を形成する。さらに、ゲ
ート電極4保護のため、10nm厚の窒化膜を堆積した
後これをエッチバックしてゲート電極保護用の窒化膜サ
イドウォール5を形成する。次いで、LPCVD装置で
その上に膜厚50nmのSiGe膜20および膜厚20
nmのa−Si膜21を順次堆積して図3(a)に示す
ような断面構造とする。
膜2を形成し、ゲート酸化膜3を8nm厚に形成し、さ
らにゲート電極用の多結晶シリコン膜をLPCVD法で
150nm厚堆積する。続いて、リン拡散によりゲート
多結晶シリコン膜に不純物をドーピングした後、ドライ
エッチングによりゲート電極4を形成する。さらに、ゲ
ート電極4保護のため、10nm厚の窒化膜を堆積した
後これをエッチバックしてゲート電極保護用の窒化膜サ
イドウォール5を形成する。次いで、LPCVD装置で
その上に膜厚50nmのSiGe膜20および膜厚20
nmのa−Si膜21を順次堆積して図3(a)に示す
ような断面構造とする。
【0032】次いで、BF2 イオンまたはBイオン注入
を加速電圧20KeV、ドース3×1015 cm-2で行
い、さらに、ランプ加熱装置を用いて窒素雰囲気中で1
000℃、10秒の熱処理を行うことによりシリコン基
板1表面側に浅い不純物プロファイルである拡散層22
を形成する(図3(b)参照)。
を加速電圧20KeV、ドース3×1015 cm-2で行
い、さらに、ランプ加熱装置を用いて窒素雰囲気中で1
000℃、10秒の熱処理を行うことによりシリコン基
板1表面側に浅い不純物プロファイルである拡散層22
を形成する(図3(b)参照)。
【0033】不純物プロファイルが形成されると、続い
て、a−Si膜21のみを選択的にウェットエッチング
により除去する。続いて、SiGe膜20に対して、プ
ラズマエッチング装置でガスにCl2 およびO2 を用い
てドライエッチングを行う。このエッチングの際のエッ
チング終点検出も上述の第1の実施例の場合と同様に、
プラズマ中でのGeCl2 の620.8nm、606.
6nmの波長をモニタすることにより行われる。このエ
ッチング終点検出により、Si基板をほとんどオーバー
エッチングすることなくSiGe膜20をエッチバック
でき、ゲート電極4側壁にSiGe膜のサイドウォール
23が形成される(図3(c)参照)。
て、a−Si膜21のみを選択的にウェットエッチング
により除去する。続いて、SiGe膜20に対して、プ
ラズマエッチング装置でガスにCl2 およびO2 を用い
てドライエッチングを行う。このエッチングの際のエッ
チング終点検出も上述の第1の実施例の場合と同様に、
プラズマ中でのGeCl2 の620.8nm、606.
6nmの波長をモニタすることにより行われる。このエ
ッチング終点検出により、Si基板をほとんどオーバー
エッチングすることなくSiGe膜20をエッチバック
でき、ゲート電極4側壁にSiGe膜のサイドウォール
23が形成される(図3(c)参照)。
【0034】次いで、チャネリング抑制のために、シリ
コン酸化膜24を低温CVD装置で膜厚10nmに堆積
した後、サイドウォール23をセルフアラインとしてB
F2イオン注入を加速電圧10KeV、ドース3×10
15 cm-2で行う。この後、ランプ加熱装置を用いて窒
素雰囲気中で1000℃、10秒の熱処理を行うことに
より、上記シリコン基板1表面側に上記拡散層22より
深い拡散層25を形成する。この後、層間膜を形成しコ
ンタクト孔を開けた後、アルミ配線を行って素子基板構
造を完成させる。
コン酸化膜24を低温CVD装置で膜厚10nmに堆積
した後、サイドウォール23をセルフアラインとしてB
F2イオン注入を加速電圧10KeV、ドース3×10
15 cm-2で行う。この後、ランプ加熱装置を用いて窒
素雰囲気中で1000℃、10秒の熱処理を行うことに
より、上記シリコン基板1表面側に上記拡散層22より
深い拡散層25を形成する。この後、層間膜を形成しコ
ンタクト孔を開けた後、アルミ配線を行って素子基板構
造を完成させる。
【0035】なお、本実施例においても上述の第1およ
び第2の実施例の場合と同様、固相拡散源はSiGe膜
に限定されるものではなく、プラズマエッチング装置で
エッチングを行う際に特定の波長の発光スペクトルを有
し、Si基板のエッチングと分離して固相拡散源のエッ
チングの終点を検出できるものであればよい。例えば、
固相拡散源をGe膜やa−Ge膜で構成してもよい。
び第2の実施例の場合と同様、固相拡散源はSiGe膜
に限定されるものではなく、プラズマエッチング装置で
エッチングを行う際に特定の波長の発光スペクトルを有
し、Si基板のエッチングと分離して固相拡散源のエッ
チングの終点を検出できるものであればよい。例えば、
固相拡散源をGe膜やa−Ge膜で構成してもよい。
【0036】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【0037】(1)固相拡散源としてSiGe膜もしく
はa−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge膜を用
い、この膜を特有の発光スペクトルをモニタしながらド
ライエッチングして除去することにより、正確にエッチ
ング終点を検出できるので、シリコン基板のオーバーエ
ッチングを防止でき、精度良くシリコン系薄膜を除去し
てゲート電極−ソース、ドレイン間短絡を防ぐことがで
きるという効果がある。
はa−SiGe膜またはGe膜もしくはa−Ge膜を用
い、この膜を特有の発光スペクトルをモニタしながらド
ライエッチングして除去することにより、正確にエッチ
ング終点を検出できるので、シリコン基板のオーバーエ
ッチングを防止でき、精度良くシリコン系薄膜を除去し
てゲート電極−ソース、ドレイン間短絡を防ぐことがで
きるという効果がある。
【0038】(2)コンタクト孔形成時のプロセスマー
ジンを広くできるので、特性や歩留りを向上させなが
ら、浅い拡散層を形成できるという効果がある。
ジンを広くできるので、特性や歩留りを向上させなが
ら、浅い拡散層を形成できるという効果がある。
【図1】本発明の第1実施例の半導体装置の製造方法の
各工程を説明するための図で、(a)〜(d)は各工程
の工程断面図である。
各工程を説明するための図で、(a)〜(d)は各工程
の工程断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法
の各工程を説明するための図で、(a)〜(d)は各工
程における半導体装置の工程断面図である。
の各工程を説明するための図で、(a)〜(d)は各工
程における半導体装置の工程断面図である。
【図3】本発明の第3の実施例の半導体装置の製造方法
の各工程を説明するための図で、(a)〜(d)は各工
程における半導体装置の工程断面図である。
の各工程を説明するための図で、(a)〜(d)は各工
程における半導体装置の工程断面図である。
【図4】特開平4-188632号公報に開示された製造方法に
より製造される半導体装置の断面図である。
より製造される半導体装置の断面図である。
1 シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5 窒化膜サイドウォール 6,20 SiGe膜 8,13,23 サイドウォール 10,11,16,17,18,22,25 拡散層 12 a−SiGe膜 14,24 シリコン酸化膜 21 a−Si膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/336
Claims (5)
- 【請求項1】 シリコン基板表面に選択的に絶縁層を形
成し、該絶縁層によって分離された素子形成領域上にゲ
ート絶縁膜を介して側面に絶縁層よりなる第1のサイド
ウォールが設けられたゲート電極を形成した後、全面に
固相拡散源となる層を形成して前記シリコン基板表面側
に固相拡散により拡散層を形成する半導体装置の製造方
法において、 前記固相拡散源となる層を、所定のガスの雰囲気内にお
けるプラズマ中での発光スペクトルが前記シリコン基板
に関する発光スペクトルと異なるシリコン膜系の層より
構成し、 拡散層形成前または形成後において前記シリコン膜系の
層の一部もしくは全部を、該層の所定のガスの雰囲気内
におけるプラズマ中での特有の発光スペクトルをモニタ
しながらドライエッチングして除去する工程を含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記シリコン膜系の層を、SiGe膜もしくはa−Si
Ge膜またはGe膜もしくはa−Ge膜を堆積すること
により形成する第1の工程と、 前記堆積されたSiGe膜もしくはa−SiGe膜また
はGe膜もしくはa−Ge膜を、該膜の所定のガスの雰
囲気内におけるプラズマ中での特有の発光スペクトルを
モニタしながらドライエッチングして前記ゲート電極側
面に第2のサイドウォールを形成する第2の工程と、 前記素子形成領域に対してキャリアとなる所定の不純物
イオンを注入し、熱処理を施して前記シリコン基板表面
側に拡散層を形成する第3の工程と、を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第1の工程にてSiGe膜もしくはa−SiGe膜
またはGe膜もしくはa−Ge膜が堆積された後に、該
膜中に投影飛程を設定してキャリアとなる所定の不純物
イオンを注入する工程を含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項4】 請求項2または請求項3に記載の半導体
装置の製造方法において、 前記第2の工程にてゲート電極側面に第2のサイドウォ
ールを形成した後に、全面にチャネリング抑制のための
シリコン酸化膜を形成する工程を含むことを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記シリコン酸化膜系の層をSiGe膜もしくはa−S
iGe膜またはGe膜もしくはa−Ge膜を堆積するこ
とにより形成し、さらに、その膜中にキャリアとなる所
定の不純物イオンを注入し、拡散層形成後に、前記Si
Ge膜もしくはa−SiGe膜またはGe膜もしくはa
−Ge膜を、該膜の所定のガスの雰囲気内におけるプラ
ズマ中での特有の発光スペクトルをモニタしながらドラ
イエッチングして除去する工程を含むことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7324450A JP2743894B2 (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7324450A JP2743894B2 (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09162174A true JPH09162174A (ja) | 1997-06-20 |
JP2743894B2 JP2743894B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=18165954
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7324450A Expired - Fee Related JP2743894B2 (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2743894B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001011668A1 (fr) * | 1999-08-06 | 2001-02-15 | Hitachi, Ltd. | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur |
KR100582365B1 (ko) * | 2005-01-17 | 2006-05-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 듀얼 폴리실리콘 게이트 전극 형성방법 |
-
1995
- 1995-12-13 JP JP7324450A patent/JP2743894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001011668A1 (fr) * | 1999-08-06 | 2001-02-15 | Hitachi, Ltd. | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur |
KR100582365B1 (ko) * | 2005-01-17 | 2006-05-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 듀얼 폴리실리콘 게이트 전극 형성방법 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2743894B2 (ja) | 1998-04-22 |
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---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |