JPH11345964A - Mosfetおよびその製造方法 - Google Patents

Mosfetおよびその製造方法

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JPH11345964A
JPH11345964A JP10149989A JP14998998A JPH11345964A JP H11345964 A JPH11345964 A JP H11345964A JP 10149989 A JP10149989 A JP 10149989A JP 14998998 A JP14998998 A JP 14998998A JP H11345964 A JPH11345964 A JP H11345964A
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gate electrode
nitride film
mosfet
film
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Takayuki Kito
孝之 鬼頭
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ゲート電極22とゲート酸化膜18との間に
介挿された窒化膜20の膜構造が緻密なため、フッ素イ
オンやナトリウムイオンが窒化膜20中に入ることはな
い。したがって、たとえばゲート電極22に注入される
フッ素イオンの注入エネルギーが大き過ぎる場合でも、
そのフッ素イオンが窒化膜20を貫通してチャネル領域
に入ることはない。また、製造工程またはその後の使用
環境においてナトリウムイオンが窒化膜20を貫通して
チャネル領域に入ることもない。 【効果】 フッ素イオンまたはナトリウムイオンがチャ
ネル領域に混入するのを防止でき、MOSFETの特性
変動を確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はMOSFETおよびそ
の製造方法に関し、特にたとえば、スイッチング電源,
ACアダプタ,バッテリチャージャ,モータ制御回路,
インバータ照明またはDC/DCコンバータ等に適用さ
れる、MOSFETおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来のMOSFETの一例が特
開平7−183510号に開示されている。この従来技
術は、P型ポリシリコンゲート電極にフッ素(F)イオ
ンを注入して電極中の水素(H)をトラップし、それに
よって、水素の影響によるMOSFETの特性劣化、す
なわち界面準位の増大およびそれに伴うゲート閾値電圧
の変動を防止するようにしたものである。そして、この
MOSFETを形成する際には、半導体基板の上にゲー
ト酸化膜を介してP型ポリシリコンゲート電極を形成し
た後、ゲート電極にフッ素イオンを所定条件で注入する
ようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、MOSFET
では、ゲート電極の直下の半導体基板にチャネル領域が
形成され、チャネル領域の不純物濃度を調整することに
よってその電気的特性が決定される。したがって、チャ
ネル領域の不純物濃度は、常に一定に保持されなければ
ならない。しかしながら、上述の従来技術では、フッ素
イオンの注入条件(注入エネルギー,ドーズ量,温度お
よび圧力等)を厳密に制御するのが困難なため、ゲート
電極に注入すべきフッ素イオンがゲート酸化膜を貫通し
てチャネル領域にまで達する恐れがあった。また、P型
ポリシリコンゲート電極に含まれるボロン(B)にはナ
トリウム(Na)イオンをトラップする機能がないた
め、製造工程またはその後の使用環境においてナトリウ
ムイオンがゲート電極およびゲート酸化膜を通してチャ
ネル領域に混入される恐れがあった。したがって、従来
技術では、MOSFETの特性変動を防止することがで
きなかった。
【0004】それゆえに、この発明の主たる目的は、フ
ッ素イオンまたはナトリウムイオンの影響による電気的
特性の変動を確実に防止できるMOSFETを提供する
ことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、ゲート酸
化膜の上のゲート電極にフッ素イオンを注入したMOS
FETにおいて、ゲート電極とゲート酸化膜との間に窒
化膜を介挿したことを特徴とする、MOSFETであ
る。第2の発明は、基板の上にゲート酸化膜を形成し、
ゲート酸化膜の上に窒化膜を形成し、窒化膜の上にゲー
ト電極を形成し、ゲート電極における窒化膜との界面近
傍にフッ素イオンを注入する、MOSFETの製造方法
である。
【0006】
【作用】ゲート電極とゲート酸化膜との間に介挿された
窒化膜の膜構造が緻密なため、フッ素イオンやナトリウ
ムイオンが窒化膜中に入ることは物理的に不可能であ
る。したがって、たとえばゲート電極に注入されるフッ
素イオンの注入エネルギーが大き過ぎる場合でも、その
フッ素イオンが窒化膜を貫通してチャネル領域に入るこ
とはない。また、製造工程またはその後の使用環境にお
いてナトリウムイオンが窒化膜を貫通してチャネル領域
に入ることもない。
【0007】
【発明の効果】この発明によれば、フッ素イオンまたは
ナトリウムイオンを窒化膜により遮断できるので、これ
らのイオンがチャネル領域に混入するのを防止でき、こ
れらのイオンの影響による電気的特性の変動を確実に防
止できる。この発明の上述の目的,その他の目的,特徴
および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細
な説明から一層明らかとなろう。
【0008】
【実施例】図1に示すこの実施例のMOSFET10
は、第1導電型(以下、「p型」という。)の本体部1
2aとp- 型のエピタキシャル層12bとを有する半導
体基板12を含み、半導体基板12の下面にはドレイン
電極14が形成され、半導体基板12の上部には第2導
電型(以下、「n型」という。)の主拡散領域16が形
成される。また、半導体基板12の上面にはゲート酸化
膜18および窒化膜20を介して、少なくとも一つの窓
22aを有するゲート電極22が形成される。ゲート電
極22には、これを所定の電気抵抗値でp型化するため
のボロン(B)イオンが混入され、また、ゲート電極2
2における窒化膜20との界面近傍には、水素(H)を
トラップするためのフッ素(F)イオンが注入される。
そして、半導体基板12の上部には窓22aの周縁部に
おけるゲート電極22に関連してn- 型チャネル拡散領
域24およびn型ソース拡散領域26が形成され、ゲー
ト電極22の上には絶縁膜28が形成され、絶縁膜28
の上にはコンタクトホール30を通してソース拡散領域
26に導通する金属配線層(ソース電極)32が形成さ
れる。
【0009】なお、図1はMOSFET10を構成する
最小単位を図示したものであり、実際には、この構造が
水平方向に連続して形成され、ゲート電極22が素子全
体に連続して形成される。以下には、図2〜図4に従っ
て、MOSFET10の製造方法を説明する。まず、図
2(A)に示すように、シリコン(Si)からなるp型
本体部12aの上にp- 型エピタキシャル層12bをC
VD法により形成し、その上に酸化膜34を熱酸化法に
より形成し、酸化膜34の一部をエッチングにより除去
して窓36を形成する。そして、この窓36から半導体
基板12の上部にリン(P)イオンを注入する。続い
て、図2(B)に示すように、リンを熱拡散させて主拡
散領域16を形成する。そして、半導体基板12の上面
の不要な熱酸化膜38をエッチングにより除去した後、
図2(C)に示すように、半導体基板12の上面に厚さ
300〜1000Å程度の酸化膜(SiO2 )18を熱
酸化法により形成し、その上に厚さ500〜700Å程
度の窒化膜(SiN)20をCVD法により形成し、さ
らにその上に厚さ3000〜10000Å程度のポリシ
リコン膜(poly−Si)40をCVD法により形成
する。
【0010】そして、図3(D)に示すように、ポリシ
リコン膜40にボロン(B)イオンを所定条件で注入す
るとともにボロンを熱拡散させることによって、所定の
電気抵抗を有するp型ポリシリコンゲート電極22を形
成する。続いて、図3(E)に示すように、ゲート電極
22における窒化膜20との界面近傍にフッ素(F)イ
オンを所定条件(たとえば、加速エネルギー:50〜1
00KeV、ドーズ量:1×1013〜1×1015atoms/
cm2 )で注入する。このとき、加速エネルギーが大き過
ぎた場合でも、膜構造が緻密な窒化膜20によってフッ
素イオンが物理的に遮断されるので、フッ素イオンが半
導体基板12に混入することはない。そして、図3
(F)に示すように、ゲート電極22の一部をエッチン
グにより除去して窓22aを形成し、この窓22aから
半導体基板12の上部にリン(P)イオンを所定条件で
注入する。
【0011】その後、図4(G)に示すように、リンを
熱拡散させてチャネル拡散領域24を形成する。この工
程では、ゲート電極22の表面に不要な熱酸化膜42が
形成されるため、次工程では、この熱酸化膜42をエッ
チングにより除去する。なお、チャネル拡散領域24の
一部がチャネル領域となるため、チャネル拡散領域24
の不純物濃度はMOSFET10(図1)の電気的特性
を決定する重要な要因となる。したがって、チャネル拡
散領域24を形成する工程では、チャネル領域の不純物
濃度を厳密に調整する必要がある。そして、図4(H)
に示すように、窒化膜20およびゲート電極22の上に
酸化膜44を形成し、続いて、図4(I)に示すよう
に、酸化膜44をエッチングして窓22aの中央にマス
ク44aを形成し、ゲート電極22とマスク44aとの
間から半導体基板12の上部にボロン(B)イオンを所
定条件で注入する。
【0012】続いて、図5(J)に示すように、ボロン
を熱拡散させてソース拡散領域26を形成する。そし
て、マスク44aをエッチングにより除去した後、図5
(K)に示すように、窒化膜20およびゲート電極22
の上にリン含有酸化シリコン(PSG)からなる絶縁膜
28を形成し、絶縁膜28,窒化膜20および酸化膜1
8の一部をエッチングにより除去してコンタクトホール
30を形成する。そして、図1に示すように、絶縁膜2
8の上にソース拡散領域26に導通する金属配線層32
をアルミニウム(Al)を主成分とする金属のスパッタ
リングによって形成し、半導体基板12の下面にドレイ
ン電極14をアルミニウム(Al)を主成分とする金属
のスパッタリングによって形成する。
【0013】この実施例によれば、膜構造が緻密な窒化
膜20によってフッ素イオンやナトリウムイオンを物理
的に遮断できる。したがって、製造工程やその後の使用
環境において、これらのイオンがゲート電極22側から
窒化膜20を通ってチャネル領域に浸入するのを防止で
き、MOSFET10の特性変動を防止できる。また、
ゲート電極22に注入したフッ素イオンによってゲート
電極22中の水素をトラップできるので、水素の影響に
よるMOSFET10の特性劣化(ゲート閾値電圧の変
動等)を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す図解図である。
【図2】図1実施例の製造方法を示す工程図である。
【図3】図1実施例の製造方法を示す工程図である。
【図4】図1実施例の製造方法を示す工程図である。
【図5】図1実施例の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
10 …MOSFET 12 …半導体基板 14 …ドレイン電極 16 …主拡散領域 18 …ゲート酸化膜 20 …窒化膜 22 …ゲート電極 24 …チャネル拡散領域 26 …ソース拡散領域 28 …絶縁膜 32 …金属配線層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゲート酸化膜の上のゲート電極にフッ素イ
    オンを注入したMOSFETにおいて、 前記ゲート電極と前記ゲート酸化膜との間に窒化膜を介
    挿したことを特徴とする、MOSFET。
  2. 【請求項2】前記窒化膜は500Å以上の膜厚を有す
    る、請求項1記載のMOSFET。
  3. 【請求項3】基板の上にゲート酸化膜を形成し、 前記ゲート酸化膜の上に窒化膜を形成し、 前記窒化膜の上にゲート電極を形成し、 前記ゲート電極における前記窒化膜との界面近傍にフッ
    素イオンを注入する、MOSFETの製造方法。
JP10149989A 1998-05-29 1998-05-29 Mosfetおよびその製造方法 Withdrawn JPH11345964A (ja)

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