JPH1012871A - 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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JPH1012871A
JPH1012871A JP16177696A JP16177696A JPH1012871A JP H1012871 A JPH1012871 A JP H1012871A JP 16177696 A JP16177696 A JP 16177696A JP 16177696 A JP16177696 A JP 16177696A JP H1012871 A JPH1012871 A JP H1012871A
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JP
Japan
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film
gate electrode
forming
insulating film
gate
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Application number
JP16177696A
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English (en)
Inventor
Hironari Yokoyama
裕也 横山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP16177696A priority Critical patent/JPH1012871A/ja
Publication of JPH1012871A publication Critical patent/JPH1012871A/ja
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 MOSトランジスタにおいて、ゲート電極に
側壁を形成して自己整合的にLDD領域を形成する場
合、ソース側にもLDD領域が形成され、トランジスタ
の高速動作を妨げる。 【解決手段】 ゲート電極10を第1の膜8の側壁とし
て形成し、ゲート電極10と自己整合的にLDD領域5
を形成する。さらにゲート電極10のドレイン側にのみ
側壁12を形成し、自己整合的にソース・ドレイン領域
6を形成する。その結果、ドレイン側にのみLDD領域
5が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、MOSトランジス
タ等の半導体装置の製造方法に関し、特にドレイン側に
のみLDD領域を形成する製造方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】MOSトランジスタにおいて、ゲート長
を短くすると、ショートチャネル効果が生じ、DC特性
が劣化する。ショートチャネル効果を抑制するため、ド
レイン側に低濃度層を形成する、いわゆるLDD(Ligh
tly-Doped Drain )構造がよく用いられている。図5
は、LDD構造を有するMOSトランジスタの一例を示
す。こうしたMOSトランジスタを形成するには、基板
1上にゲート絶縁膜2を形成し、ゲート絶縁膜2上にゲ
ート電極材料3を堆積し、ゲート電極材料をパターニン
グしエッチングしてゲート電極3を形成する。その後、
ゲート電極3をマスクにしてイオン注入を行い、基板1
と異なる導電型を有する低濃度のLDD領域5を形成す
る。その後、レジスト4を塗布し、ソース・ドレイン領
域を開口するようにパターニングし、イオン注入を行っ
て基板1と異なる導電型のソース・ドレイン領域6を形
成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の方法では、ゲー
ト長がさらに短くなると、ソース・ドレイン領域を形成
するためのマスクをレジストに露光する際、合わせ余裕
がなくなってくる。その結果、図6に示すように合わせ
ずれによりレジスト4が所定の位置よりずれ、LDD5
長がばらついてしまい、精度良くLDD領域を形成でき
なくなる。
【0004】この問題を解決するため、図7に示すよう
に、ゲート電極3に側壁7を形成し、自己整合的にLD
D領域を形成することが行われる。この場合、マスク合
わせの問題はなくなるが、ソース側にも低濃度層5が形
成されるため、ソース部分での寄生抵抗が大きくなり、
トランジスタの動作速度が低下してしまう。本発明は、
上記課題に鑑みてなされたもので、ゲート長が短くなっ
てもドレイン側にのみ精度よく低濃度層を形成すること
を目的とする。
【0005】
【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、第1導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜
を形成する工程と、ゲート絶縁膜上に第1の膜を堆積
し、パターニングを行ってエッチングする工程と、ゲー
ト絶縁膜及び第1の膜上に第1の膜に対してエッチング
選択性を有するゲート電極材料を堆積し、異方性エッチ
ング技術を用いてゲート電極材料をエッチングし第1の
膜の側面に側壁を形成する工程と、第1の膜を除去し、
側壁であるゲート電極を形成する工程と、ゲート電極を
マスクとして自己整合的に第2導電型の領域を形成する
工程と、ゲート電極上に第2の絶縁膜を堆積し、異方性
エッチング技術を用いて第2の絶縁膜をエッチングし第
1の膜と接していたゲート電極の側面に側壁を形成する
工程と、側壁がついたゲート電極をマスクとして自己整
合的に第2導電型のソース領域及びドレイン領域を形成
する工程とを具備する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。図1及び図2は、本発明の半導体装
置の製造工程を説明する図である。まず、基板1上に例
えばSiO2 であるゲート絶縁膜2を形成する。その
後、ゲート絶縁膜2上に、第1の膜を形成する。第1の
膜として、例えばSiNやポリシリコン、SiO2 など
が用いられる。さらに、第1の膜8上にレジストを塗布
し、パターニングする。第1の膜8を除去しゲート絶縁
膜2を除去しないエッチャントを用いて第1の膜をエッ
チングし、ドレインとなる領域上に第1の膜8を形成す
る。図2(a)は、この段階での半導体装置の断面図を
示す。
【0007】次に、ゲート絶縁膜2上及び第1の膜8上
に不純物をドープしたポリシリコンあるいは例えばA
l、WSi、Mo等の金属であるゲート電極材料9を堆
積する。図2(b)は、この段階における半導体装置の
断面を示す。
【0008】その後、ゲート電極材料9を除去し第1の
膜8を除去しないエッチャントを用いたRIE(Reacti
ve Ion Etching)等の異方性エッチング技術によりゲー
ト電極材料9をエッチングし、第1の膜8の側部にのみ
ゲート電極材料が残るようにする。その後、第1の膜8
をエッチングにより除去する。その結果、ドレイン側が
垂直であり、ソース側が曲線状の断面形状を有するゲー
ト電極10が形成される。図2(c)は、この段階にお
ける半導体装置の断面を示す。
【0009】また、第1の膜8を除去した直後に、等方
性エッチング技術を用いてゲート電極10をわずかにエ
ッチングすると、図3(a)に示すように、エッチング
前のゲート電極10と相似的な形状を有し、より微小な
ゲート電極10’を形成することができる。この場合、
ドレイン側のゲート電極端は移動してしまう。
【0010】また同様に、異方性エッチング技術により
ゲート電極材料をエッチングした直後に、等方性エッチ
ング技術を用いてゲート電極10をわずかにエッチング
すると、図3(b)に示すように、エッチング前のゲー
ト電極10と相似的な形状を有し、それよりも微小なゲ
ート電極10’’をドレイン側のゲート電極端を移動さ
せることなく形成することができる。
【0011】その後、ゲート電極10をマスクにして、
自己整合的にイオン注入を行い、LDD領域5を形成す
る。図2(d)は、この段階における半導体装置の断面
を示す。
【0012】次に、全面にSiO2 やSiN等の絶縁膜
11を堆積する。図1(a)は、この段階における半導
体装置の断面を示す。続いて、RIE等の異方性エッチ
ング技術を用いて、絶縁膜11をエッチングし、ゲート
電極10の側部に側壁12を形成する。図1(b)は、
この段階における半導体装置の断面を示す。前述したよ
うにゲート電極のドレイン側の側面は垂直であり、ソー
ス側の側面は緩やかに湾曲した斜面であるため、側壁1
2はソース側には形成されず、ドレイン側にのみ形成さ
れる。
【0013】側壁12がソース側には形成されずドレイ
ン側にのみ形成されるためには、ゲート電極10のアス
ペクト比は1以下であることが望ましい。ゲート電極1
0の高さは第1の膜8の膜厚に依存し、ゲート長はゲー
ト電極材料9の膜厚に依存する。よって、ゲート電極1
0のアスペクト比を1以下にするためには、ゲート電極
材料9の膜厚が第1の膜8の膜厚よりも大きいことが望
ましい。また、ゲート電極材料9の膜厚が第1の膜8の
膜厚の例えば2倍以上になると、ゲート電極材料9の表
面は平坦に近くなる。その結果、異方性エッチングによ
りゲート電極となる側壁を形成することが難しくなる。
従って、ゲート電極材料9の膜厚は、第1の膜8の膜厚
の1倍から2倍までの間にあることが望ましいと考えら
れる。
【0014】また、絶縁膜11を堆積した直後、あるい
は側壁12を形成した直後に、等方性エッチング技術を
用いて絶縁膜11あるいは側壁12をわずかにエッチン
グすることも可能である。その場合、より微細なLDD
領域を形成することが可能となる。
【0015】その後、ゲート電極10及び側壁12をマ
スクにして、自己整合的にイオン注入を行い、ソース領
域及びドレイン領域6を形成する。図1(c)は、この
段階における半導体装置の断面を示す。
【0016】最後に、図示せぬ絶縁膜を堆積し、その絶
縁膜に図示せぬコンタクトを開口し、図示せぬ配線を形
成する。このように、本実施例のMOSトランジスタで
は、自己整合的にLDD領域を形成するので、ゲート長
が短くなってもLDD長がばらつくことなくLDD領域
を形成することができる。
【0017】また、ドレイン側にのみLDD領域が形成
され、ソース側には低濃度層が形成されないため、ソー
ス部分の寄生抵抗を増加させることはない。なお、前述
の実施例では、基板上に酸化膜を形成し、酸化膜上に第
1の膜を堆積し、第1の膜の一部をエッチングするが、
それに限られるものではない。基板上に第1の膜を堆積
し、フォトリソグラフィ技術を用いて第1の膜の一部を
エッチング除去して基板表面を露出させた後に、基板上
に酸化膜を形成してもよい。
【0018】さらに、前述の実施例において、ドレイン
となる領域上に第1の膜8を形成した後、図4(a)に
示すように、この膜8をマスクにして、チャネルイオン
注入を行い、チャネル領域13を形成する工程を追加す
ることも可能である。チャネルイオン注入をした後、チ
ャネルイオンの活性化のためアニール工程を施す。その
後、前述の実施例と同様の工程を経て、MOSトランジ
スタが形成される。図4(b)は、こうして形成された
MOSトランジスタの断面を示す。
【0019】この場合、チャネル領域13、ゲート電極
10、LDD領域5、ソース・ドレイン領域6の4領域
が、マスク合わせを要せず、自己整合的に形成すること
ができる。よって、合わせずれを小さくし、より微細な
トランジスタを形成することが可能になる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マスク合わせをすることなく、自己整合的にLDD領域
を形成することができるので、ゲート長が短くなっても
LDD長がばらつくことなく、LDD領域を形成するこ
とができる。
【0021】さらに、ドレイン側にのみLDD領域が形
成され、ソース側には低濃度層が形成されないため、ソ
ース部分の寄生抵抗を増加させてトランジスタの動作が
遅くなることはない。さらに、ゲート電極は側壁として
形成されるため、ゲート電極の幅をより微細にすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図。
【図2】本発明の実施例を示す図。
【図3】本発明の実施例を示す図。
【図4】本発明の他の実施例を示す図。
【図5】従来の技術を示す図。
【図6】従来の技術を示す図。
【図7】従来の技術を示す図。
【符号の説明】
1…基板、 2…ゲート絶縁膜、 5…LDD領域、 6…ソース・ドレイン領域、 8…第1の膜、 9…ゲート電極材料、 10…ゲート電極、 11…絶縁膜、 12…側壁、 13…チャネル領域。

Claims (5)

    【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ゲート絶縁
    膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に第1の膜を堆積し、パターニング
    を行って前記第1の膜をエッチングする工程と、 前記ゲート絶縁膜及び前記第1の膜上に前記第1の膜に
    対してエッチング選択性を有するゲート電極材料を堆積
    し、前記ゲート電極材料を異方性エッチング技術により
    エッチングし、前記第1の膜の側面にゲート電極となる
    側壁を形成する工程と前記第1の膜を除去する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして自己整合的にイオン注入
    を行い、前記半導体基板の表面に第2導電型のLDD領
    域を形成する工程と、 前記ゲート電極上に第2の絶縁膜を堆積し、異方性エッ
    チング技術を用いて前記第2の絶縁膜をエッチングし、
    前記第1の膜と接していた前記ゲート電極の側面に前記
    第2の絶縁膜よりなる側壁を形成する工程と、 前記側壁がついたゲート電極をマスクとして自己整合的
    に第2導電型のソース領域及びドレイン領域を形成する
    工程とを具備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】 前記ゲート電極材料の厚さは、前記第1
    の膜の厚さより厚く前記第1の膜の厚さの2倍より薄い
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記第1の膜の側面にゲート電極となる
    側壁を形成した後に、前記側壁を等方性エッチング技術
    によりエッチングして縮小させることを特徴とする請求
    項1記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の膜を除去した後に、前記側壁
    を等方性エッチング技術によりエッチングして縮小させ
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 前記第1の膜をパターニングしてエッチ
    ングした後に、前記第1の膜をマスクとして自己整合的
    にイオン注入してチャネル領域を形成することを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP16177696A 1996-06-21 1996-06-21 半導体装置の製造方法 Pending JPH1012871A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002299609A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
US6562547B2 (en) 1999-12-03 2003-05-13 Austria Mikro Systeme International Aktiengesellschaft Method for producing structure in chips
US11498869B2 (en) 2017-03-28 2022-11-15 Etex Services Nv Pale-colored fiber cement products and methods for the production thereof

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