JPH0927620A - 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 - Google Patents

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

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JPH0927620A
JPH0927620A JP17699395A JP17699395A JPH0927620A JP H0927620 A JPH0927620 A JP H0927620A JP 17699395 A JP17699395 A JP 17699395A JP 17699395 A JP17699395 A JP 17699395A JP H0927620 A JPH0927620 A JP H0927620A
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JP
Japan
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forming
gate electrode
polymer
mask
layer
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JP17699395A
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English (en)
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Hisafumi Sato
尚史 佐藤
Sukehito Bandou
祐人 板東
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Hitachi Ltd
Renesas Semiconductor Package and Test Solutions Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Hokkai Semiconductor Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 SiO2 膜の側壁スペーサを形成することな
くLDD構造の半導体素子を形成できる技術を提供す
る。 【構成】 所定の半導体領域とゲート絶縁膜とが形成さ
れた半導体基板を用意する第1の工程S1 と、ゲート絶
縁膜上に電極層を形成する第2の工程S2 と、この電極
層にレジストを塗布する第3の工程S3 と、ポリマー形
成用ガスの添加されたエッチングガスでエッチング処理
を施してゲート電極を形成するとともにこのゲート電極
の側面に所定の厚さのサイドポリマーを形成する第4の
工程S4 と、ゲート電極とサイドポリマーとをマスクに
して高濃度の拡散層を形成する第5の工程S5 と、サイ
ドポリマーを除去する第6の工程S6 と、ゲート電極を
マスクにして低濃度の拡散層を形成する第7の工程S7
とを含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の形成方法に
関し、特にLDD(Lightly Doped Drain) 構造を有する
MISFET(Metal Insulator Semiconductor FET) の
形成に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ゲート電圧により電流の制御を行うMI
SFETにおいては、ゲート電極近傍の高電界中のホッ
トエレクトロンによるVTH(しきい値)の変動や相互コ
ンダクタンスの劣化などを防止するために電界を緩和さ
せることが必要になる。電界が最大になる部位は、ゲー
ト電極近傍に位置する半導体基板とドレイン領域との接
合面のところにあり、その値は、イオン注入された不純
物の濃度分布の変化が急峻なほど大きくなる。したがっ
て、電界を緩和するためには、ゲート電極付近の濃度が
低くなるように不純物を注入することが要求される。
【0003】そして、このような要求を満たすものとし
て、たとえば、オーム社発行、「LSIハンドブック」
(昭和59年11月30日発行)、P400〜P401に記載さ
れているように、LDD構造を有するMISFETが知
られている。
【0004】ここで、該刊行物に記載されているところ
によれば、LDD構造のMISFETは次のようなプロ
セスによって形成される。先ず、たとえばp形半導体領
域に対してVTHを調整するためのイオン注入が行われて
素子分離酸化膜が形成された半導体基板に多結晶Siを
堆積し、レジストをマスクにしてこの多結晶Siを異方
的にエッチングしてゲート電極を形成する。次に、ゲー
ト電極上のレジストをアッシングし、該ゲート電極をマ
スクとしてたとえばP+ のイオン注入を行いソースおよ
びドレインとなるN- の拡散層を形成する。その後、た
とえばCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成
長) 法によってSiO2 膜を堆積後、これを異方的にエ
ッチングしてゲート電極の両端にSiO2 膜よりなる側
壁スペーサを形成する。そして、この側壁スペーサおよ
びゲート電極をマスクとしてたとえばAs+ のイオン注
入を行ってN+ の拡散層を形成し、ゲート電極に近づく
にしたがってイオン濃度が低くなるソース・ドレイン領
域、つまりLDD構造とするものである。なお、この工
程は、インプラマスク(レジストパターン)を形成しな
いで行うセルフアライメント(自己整合)方式である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した技術
によれば、SiO2 膜による側壁スペーサを形成する際
のドライエッチング時に素子分離膜、特にその端部が過
剰にエッチングされたり、あるいはダメージが入ったり
するという問題がある。
【0006】また、前記した技術では、LDD構造のプ
ロセスにおいて、側壁スペーサを形成するためのSiO
2 膜のデポジションおよびエッチング工程が必要にな
る。
【0007】そこで、本発明の目的は、SiO2 膜の側
壁スペーサを形成することなくLDD構造の半導体素子
を形成することができる技術を提供することにある。
【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通
りである。
【0010】すなわち、本発明による半導体素子の形成
方法は、所定の半導体領域とゲート絶縁膜とが形成され
た半導体基板を用意する工程と、ゲート絶縁膜上に電極
層を形成する工程と、この電極層にレジストを塗布する
工程と、ポリマー形成用ガスの添加されたエッチングガ
スでエッチング処理を施してゲート電極を形成するとと
もにこのゲート電極の側面に所定の厚さのサイドポリマ
ーを形成する工程と、ゲート電極とサイドポリマーとを
マスクにして高濃度の拡散層を形成する工程と、サイド
ポリマーを除去する工程と、ゲート電極をマスクにして
低濃度の拡散層を形成する工程とを含むことを特徴とす
るものである。この場合において、ポリマー形成用ガス
には、CFまたはCF2 を含むものを用いることができ
る。
【0011】また、本発明によるMISFETは、前記
した半導体素子の形成方法により形成されたものであ
る。
【0012】
【作用】上記した手段によれば、ポリマー形成用ガスの
添加されたエッチングガスでエッチング処理を施してゲ
ート電極の形成時に同時にサイドポリマーを形成し、こ
のサイドポリマーを利用して高濃度の拡散層7と低濃度
の拡散層とを形成するようにしたので、SiO2 膜から
なる側壁スペーサを形成することなくLDD構造の半導
体素子を形成することが可能になる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【0014】図1は本発明の一実施例である半導体素子
の形成方法を示すフローチャート、図2〜図6は本発明
の一実施例である半導体素子の形成方法を連続して示す
説明図である。
【0015】本実施例による半導体素子の形成方法で
は、たとえばP−WELL(p形半導体領域)1の形成
された半導体基板2上にn形のMOSFET(Metal Oxi
de Semiconductor FET)(以下「nMOS」という。)が
形成されるものである。なお、半導体基板2には、ゲー
ト電圧のVTHを制御するためにB+ がイオン注入されて
いる。
【0016】本実施例による半導体素子の形成方法は、
P−WELL1に熱酸化によりゲート絶縁膜3の形成さ
れた半導体基板2を用意し(第1の工程S1)、第2の工
程S2 として、このゲート絶縁膜3上に多結晶SiをC
VD法により堆積させて電極層を形成する。そして、こ
の電極層にレジスト4を塗布する(第3の工程S3)。
【0017】次に、感光マスクを用いて所定のパターン
をパターニングし、ドライエッチングによりゲート電極
5を形成する。このとき用いられるエッチングガスは、
たとえばCFあるいはCF2 などの炭素化合物を含むポ
リマー形成用のガスが添加されたCHCl2,CHCl3,
CHF3 等のフロン又は塩素系ののエッチングガスが用
いられる。このようなエッチングガスでエッチング処理
を施すと、図2に示すように、ゲート電極5が形成され
るとともに、ゲート電極5の側面には所定の厚さのポリ
マーつまりサイドポリマー6が形成される(第4の工程
4)。このとき、エッチング時間、圧力、出力などを調
整して、サイドポリマー6を所望の厚さとする。なお、
前記したCF、CF2 などモノマーはエッチングそのも
のから解離生成されたり、レジスト4のエッチングによ
り生成される。
【0018】サイドポリマー6を形成した後、図3に示
すように、このサイドポリマー6とゲート電極5とをマ
スクとして、たとえばAs+ のイオン注入を行い、ソー
スおよびドレインであるN+ 拡散層(高濃度の拡散層)
7を形成する(第5の工程S5)。図示するように、この
工程においては、サイドポリマー6のためにゲート電極
5の近傍ではAs+ イオンは注入されず、したがって、
+ 拡散層7はゲート電極5からサイドポリマー6の厚
み分だけ距離をあけて形成される。
【0019】次に、第6の工程S6 に移行して、図4に
示すように、アッシング処理により、サイドポリマー6
およびゲート電極5上に残留しているレジスト4を除去
する。
【0020】そして、図5に示すように、ゲート電極5
をマスクとしてP+ をP−WELL1にイオン注入する
ことにより、図6に示すように、サイドポリマー6でマ
スクされていた部分にN- 拡散層(低濃度の拡散層)8
を形成し(第7の工程S7)、これによってLDD構造の
nMOSを形成する。
【0021】このように、本実施例に示す半導体素子の
形成方法によれば、エッチングガスにポリマー形成用ガ
スを添加することにより、ゲート電極5の形成時に、同
時にサイドポリマー6を形成し、このサイドポリマー6
を利用してN+ 拡散層7とN- 拡散層8とを形成するよ
うにしたので、SiO2 膜からなる側壁スペーサを形成
することなくLDD構造のnMOSつまり半導体素子を
形成することが可能になる。
【0022】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0023】たとえば、本実施例においてはnMOSの
LDD構造が示されているが、pMOSのLDD構造と
することもできる。
【0024】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下の通りである。
【0025】(1).すなわち、本発明による半導体素子の
形成方法によれば、エッチングガスにポリマー形成用ガ
スを添加することにより、ゲート電極の形成時にサイド
ポリマーを同時形成し、このサイドポリマーを利用して
高濃度の拡散層と低濃度の拡散層とを形成するようにし
たので、あらためてSiO2 膜により側壁スペーサを形
成することなくLDD構造の半導体素子を形成すること
が可能になる。
【0026】(2).これにより、SiO2 膜による側壁ス
ペーサ形成時における素子分離膜のエッチングやダメー
ジを防止することができる。
【0027】(3).また、SiO2 膜による側壁スペーサ
を形成する必要がなくなるため、SiO2 膜のデポジシ
ョン工程およびエッチング工程を省略することができ、
スループットの向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である半導体素子の形成方法
を示すフローチャートである。
【図2】本発明の一実施例である半導体素子の形成方法
の一部を示す説明図である。
【図3】本発明の一実施例である半導体素子の形成方法
の図2に続く説明図である。
【図4】本発明の一実施例である半導体素子の形成方法
の図3に続く説明図である。
【図5】本発明の一実施例である半導体素子の形成方法
の図4に続く説明図である。
【図6】本発明の一実施例である半導体素子の形成方法
の図5に続く説明図である。
【符号の説明】
1 P−WELL(p形半導体領域) 2 半導体基板 3 ゲート絶縁膜 4 レジスト 5 ゲート電極 6 サイドポリマー 7 N+ 拡散層(高濃度の拡散層) 8 N- 拡散層(低濃度の拡散層) S1 第1の工程 S2 第2の工程 S3 第3の工程 S4 第4の工程 S5 第5の工程 S6 第6の工程 S7 第7の工程
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 29/43 H01L 29/78 301L

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の半導体領域とゲート絶縁膜とが形
    成された半導体基板を用意する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に電極層を形成する工程と、 前記電極層にレジストを塗布する工程と、 ポリマー形成用ガスの添加されたエッチングガスでエッ
    チング処理を施してゲート電極を形成するとともにこの
    ゲート電極の側面に所定の厚さのサイドポリマーを形成
    する工程と、 前記ゲート電極と前記サイドポリマーとをマスクにして
    高濃度の拡散層を形成する工程と、 前記サイドポリマーを除去する工程と、 前記ゲート電極をマスクにして低濃度の拡散層を形成す
    る工程とを含むことを特徴とする半導体素子の形成方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体素子の形成方法に
    おいて、前記ポリマー形成用ガスは、CFまたはCF2
    を含むものであることを特徴とする半導体素子の形成方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体素子の形
    成方法により形成されたことを特徴とするMISFE
    T。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6399485B1 (en) 1999-07-28 2002-06-04 Nec Corporation Semiconductor device with silicide layers and method of forming the same
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