JPH09331022A - 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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JPH09331022A
JPH09331022A JP15193696A JP15193696A JPH09331022A JP H09331022 A JPH09331022 A JP H09331022A JP 15193696 A JP15193696 A JP 15193696A JP 15193696 A JP15193696 A JP 15193696A JP H09331022 A JPH09331022 A JP H09331022A
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JP
Japan
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region
film
element forming
forming film
manufacturing
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JP15193696A
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English (en)
Inventor
Mamoru Shinohara
衛 篠原
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一膜に異なる導電型および濃度の不純物を
導入して、その膜でMOSゲートと抵抗とを形成する
と、ゲートには物理的ダメージが入り、それを回避しよ
うとすると、工程数の増加、抵抗値の設定自由度の低下
を来す。 【解決手段】 基板11上に素子形成膜14を成膜する工
程、基板11表面の第1領域21上の素子形成膜14上に第1
不純物を含む拡散源パターン16を形成する工程、基板11
表面の第2領域22上の素子形成膜14に拡散源パターン16
をマスクにして第2不純物を導入する工程、および熱処
理によって拡散源パターン16から素子形成膜14に第1不
純物を拡散するとともに素子形成膜14に導入した第2不
純物を活性化する工程を備えた製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属−酸化膜−シリコン電界効果トラン
ジスタ(以下MOSFETという、MOSFET:Meta
l-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor )と
抵抗とを搭載する半導体装置の製造方法を、従来の第1
製造方法として以下に説明する。
【0003】まず、半導体基板上に素子分離絶縁膜やゲ
ート酸化膜を形成した後、それらを覆う状態に多結晶シ
リコン膜を成膜する。続いてオキシ塩化リン(POCl
3 )蒸気を含む雰囲気中で熱処理を施して多結晶シリコ
ン膜にリンを拡散する。次いで多結晶シリコン膜をパタ
ーニングしてゲート酸化膜上にゲート電極を形成し、素
子分離絶縁膜上に抵抗を形成する。その後、ソース・ド
レイン領域、層間絶縁膜、配線等を形成する。
【0004】また、任意の抵抗値を有する抵抗をMOS
FETのゲート電極と同一の膜で形成する製造方法を、
従来の第2製造方法をして以下に説明する。
【0005】まず、半導体基板上に素子分離絶縁膜やゲ
ート酸化膜を形成した後、それらを覆う状態に多結晶シ
リコン膜を成膜する。続いてイオン注入法によって多結
晶シリコン膜にホウ素を注入する。次いでMOSFET
のゲート領域となる多結晶シリコン膜にリンをイオン注
入する。その後多結晶シリコン膜をパターニングしてゲ
ート酸化膜上にゲート電極を形成し、素子分離絶縁膜上
に抵抗を形成する。その後、ソース・ドレイン領域、層
間絶縁膜、配線等を形成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の第1製造方
法によって形成された抵抗は、MOSFETのゲートと
同一の抵抗値になる。そのため、抵抗には設計上の自由
度が無い。すなわち、MOSFETのゲート電極は、寄
生の(ゲート)配線抵抗を低減するため、低抵抗とする
必要があるが、そのとき、抵抗も抵抗値が小さくなるた
め、抵抗としての機能を果たさなくなる。逆に、抵抗の
抵抗値の要求からゲート電極を構成する多結晶シリコン
に対するリンの拡散量を少なくすると、MOSFETの
ゲート電極の抵抗値もともに高くなるため、MOSFE
Tの動作速度が低下する。
【0007】上記従来の第2製造方法によって形成され
た抵抗は、MOSFETのゲート電極(例えば数十Ω/
□)とは独立の抵抗値(例えば数kΩ/□)とすること
が可能である。しかしながら、薄いゲート酸化膜上の多
結晶シリコンに高濃度のイオン注入を行うことは以下の
ような問題を発生する。上記問題とは、イオン注入に
よって注入されたリンの濃度分布は注入方向に沿った分
布を有し、テール部分がゲート酸化膜やその下部のMO
SFETのチャネル部分に到達するため、MOSFET
特性を変動させる原因になる。イオン注入によって注
入されたリンの一部分が多結晶シリコンの粒界を通り抜
けてゲート酸化膜やその下部のMOSFETのチャネル
部分に到達するため、MOSFET特性を変動させる原
因になる。リンがMOSFET領域にイオン注入され
ることによる物理的ダメージによりMOSFETのチャ
ネル部分に結晶欠陥を発生するため、電流リークの発
生、信頼性の低下を来す。そのため、MOSFETの特
性や信頼性を劣化させることになる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置の製造方法である。す
なわち、基板上に素子形成膜を成膜した後、この基板表
面の第1領域上の素子形成膜上に第1不純物を含む拡散
源パターンを形成する。続いて基板表面の第2領域上の
素子形成膜に第2不純物を導入する。さらに熱処理によ
って拡散源パターンから素子形成膜に第1不純物を拡散
するとともに素子形成膜に導入した第2不純物を活性化
するという工程を備えた製造方法である。
【0009】上記半導体装置の製造方法では、第1領域
の素子形成膜上に第1不純物を含む拡散源パターンを形
成し、続いて第2領域上の素子形成膜に第2不純物を導
入(例えばイオン注入)した後、拡散源パターンから素
子形成膜に第1不純物を拡散(例えば固相拡散)するこ
とから、第1領域の素子形成膜には高濃度に不純物を導
入することが可能になる。一方、第2領域の素子形成膜
には、低濃度に不純物を導入することが可能になる。そ
のため、第1領域の素子形成膜においては不純物の突き
抜けの問題や物理的ダメージの問題が発生することな
く、高濃度不純物注入が実現される。一方、第1領域と
同一の素子形成膜を利用して同時に形成される第2領域
の素子形成膜は、第1領域の素子形成膜の抵抗値とは独
立に所望の抵抗値に精度良く制御することが可能にな
る。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に係わる実施形態の一例
を、図1および図2の製造工程図によって説明する。
【0011】図1の(1)に示すように、局所酸化法
〔例えば、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)
法〕によって、基板(例えば半導体基板)11の表面に
LOCOS酸化膜12を、例えば400nmの厚さに形
成する。さらに熱酸化法によって、半導体基板11の表
面にゲート酸化膜13を例えば20nmの厚さに形成す
る。続いて多結晶シリコンからなる素子形成膜14を例
えば化学的気相成長法によって200nm〜400nm
の厚さに形成する。その後上記素子形成膜14の表面に
比較的高濃度(例えば10重量%〜20重量%程度)の
リンを含むリンシリケート酸化膜(以下、PSG膜とい
う)15を、例えば化学的気相成長法によって堆積す
る。このPSG膜15の膜厚は、次の工程で行うイオン
注入の際にイオン注入する不純物が下地(素子形成膜1
4)に突き抜けることがないような厚さとする。ここで
は、例えば400nmの厚さとする。
【0012】次いで図1の(2)に示すように、リソグ
ラフィー技術(例えば、レジスト塗布によるレジスト膜
の形成、露光、現像、ベーキング等の処理)によって第
1領域21となるMOSFETのゲート電極の形成領域
上にレジストパターン(図示省略)を形成した後、この
レジストパターンをエッチングマスクに用いて上記PS
G膜15をエッチングする。そしてPSG膜15で拡散
源パターン16を形成する。上記エッチングは、例えば
フッ酸溶液中に浸漬することによって行う。なお、上記
エッチングをドライエッチングによって行ってもよい。
その後、上記レジストパターンを除去する。
【0013】次いでイオン注入法によって、上記第1領
域21を除きかつ少なくとも抵抗の形成領域となる第2
領域22上の素子形成膜14にホウ素をイオン注入す
る。このときの注入量によって、抵抗素子の抵抗値を制
御する。例えば二フッ化ホウ素イオン(BF2 + )を4
0keVのエネルギーで1×1014個/cm2 のドーズ
量でイオン注入する。このとき第1領域21では、イオ
ン注入されるホウ素は拡散源パターン16中に留まり、
第1領域21(MOSFETのゲート領域)の素子形成
膜14には注入されない。
【0014】続いて図1の(3)に示すように、熱処理
を施すことによって、第1領域21上の拡散源パターン
16から素子形成膜14中にリンを固相拡散させる。こ
のときの熱処理条件としては、熱処理温度を950℃、
熱処理時間を30分に設定した。上記熱処理では、リン
を固相拡散するとともに、前記イオン注入によって素子
形成膜14中に注入したホウ素を活性化させる。なお、
上記熱処理においては、第1領域21上の拡散源パター
ン16中に注入されたホウ素が素子形成膜14中に拡散
されるが、その量は、固相拡散されるリンの拡散量と比
較して極わずかであるので無視することができる。
【0015】次いで図1の(4)に示すように、リソグ
ラフィー技術によって第1領域21上にゲート電極を形
成するためのマスクとなるレジストパターン(図示省
略)および第2領域22上に抵抗を形成するためのマス
クとなるレジストパターン(図示省略)を形成する。次
いで各レジストパターンをエッチングマスクに用いて上
記素子形成膜14をエッチングし、ゲート電極17と抵
抗18とを形成する。その後、上記各レジストパターン
を除去する。
【0016】その後、図2の(1)に示すように、イオ
ン注入法によって、上記ゲート電極17の両側の半導体
基板11に不純物を導入して、ソース・ドレイン領域1
9,20を形成する。さらに上記ゲート電極17および
抵抗18を覆う状態に上記半導体基板11上に絶縁膜3
1を形成する。この絶縁膜31は、例えばCVD法によ
ってリンシリケートガラス(PSG)で形成する。
【0017】次いで図2の(2)に示すように、通常の
リソグラフィック技術およびエッチング技術によって、
上記絶縁膜31にコンタクトホール32〜35を形成す
る。さらに通常の配線形成技術を用いて、コンタクトホ
ール32〜35に通じる配線36〜39を形成する。
【0018】上記実施形態で説明した製造方法によって
作製されるMOSFETのゲート電極17は、拡散源パ
ターン16からの固相拡散によって素子形成膜14にリ
ンが注入されるので、十分に高濃度のリンを含む低抵抗
なゲート電極17となる。また、MOSFETのゲート
電極17と同一層の素子形成膜14を利用して形成され
た抵抗18は、イオン注入によるホウ素のドーズ量を制
御することによって抵抗値を所望の値に制御することが
可能になる。そのため、抵抗設計上の自由度が増す。し
かもイオン注入工程では、MOSFETが形成される素
子形成膜14の第1領域21は拡散源パターン16で保
護されているので、イオン注入領域を特定するためのレ
ジストマスクを形成するリソグラフィック工程が不要に
なる。そのため、工程数が削減できる。それとともに、
イオン注入工程で危惧される物理的ダメージによるMO
SFET特性や信頼性の劣化がない。
【0019】なお、上記実施形態では、MOSFETの
ゲート電極17と抵抗18とを形成する製造方法を、一
例として説明したが、それに限定されることはなく、素
子形成膜(上記実施形態では素子形成膜14に相当)の
第1領域21に固相拡散で不純物を拡散した領域を形成
する工程と、固相拡散の拡散源となる膜(上記実施形態
では拡散源パターン16に相当)をマスクにしてイオン
注入した不純物を活性化する工程とを同時に行うもので
あればよい。したがって、バイポーラトランジスタのエ
ミッタやベースの取り出し電極と抵抗の同時形成、MI
S(Metal Insulator semiconductor )容量電極との同
時形成等も、本発明の製造方法によって形成することが
可能である。
【0020】また、上記実施形態の説明では、拡散源パ
ターン16をPSG膜で形成したが、素子形成膜14に
拡散する不純物によって、ヒ素シリケート酸化膜、アン
チモンシリケート酸化膜またはホウ素シリケート酸化膜
で形成することも可能である。さらに上記実施形態で示
した各種プロセス条件は一例であって、その値に限定さ
れることはなく、本発明を達成できる値であればいかな
る値であっても差し支えはない。
【0021】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
第1領域の素子形成膜上に第1不純物を含む拡散源パタ
ーンを形成し、続いて第2領域上の素子形成膜に第2不
純物を導入した後、拡散源パターンから素子形成膜に第
1不純物を拡散するので、第1領域上の素子形成膜には
高濃度に不純物を導入できる。一方、第2領域上の素子
形成膜には低濃度に不純物を導入できる。よって、同一
層からなる素子形成膜を利用して、十分に低抵抗な領域
と、抵抗値を自由に制御できる領域とを、形成すること
が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる実施形態を説明する製造工程図
である。
【図2】実施形態を説明する製造工程図(続き)であ
る。
【符号の説明】
11 基板 14 素子形成膜 16 拡散源パタ
ーン 21 第1領域 22 第2領域

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に素子形成膜を成膜する工程と、 前記基板表面の第1領域上の前記素子形成膜上に第1不
    純物を含む拡散源パターンを形成する工程と、 前記基板表面の第2領域上の前記素子形成膜に第2不純
    物を導入する工程と、 熱処理によって前記拡散源パターンから前記素子形成膜
    に第1不純物を拡散するとともに前記素子形成膜に導入
    した第2不純物を活性化する工程とを備えたことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記基板表面の第2領域上の前記素子形成膜に第2不純
    物を導入する際に、前記拡散源パターンをマスクにして
    該第2不純物を導入することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記素子形成膜は多結晶シリコンからなることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記素子形成膜は多結晶シリコンからなることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記拡散源膜は、リンシリケート酸化膜、ヒ素シリケー
    ト酸化膜、アンチモンシリケート酸化膜またはホウ素シ
    リケート酸化膜からなることを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項2記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記拡散源膜は、リンシリケート酸化膜、ヒ素シリケー
    ト酸化膜、アンチモンシリケート酸化膜またはホウ素シ
    リケート酸化膜からなることを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
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