JPS5892266A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高集積（ＬＳＩ：　Ｌａｒｇｅ　５ｃａｌｅ　
Ｉｎｔｅｇｒａ−ｔｌｏｎ）化する半導体装置に係り、
特に電極或いは配線として多結晶シリコン（ポリｓｉ）
層を用いた半導体装置の製造方法に関する。

近年ＬＢ工技術の進歩には目ざましいものがあり、特に
ＭＯＳ　（Ｍｅｔａｘ−ｏｘｉａｅ−ｓｅｍｉｃｏｎａ
ｕｃｔｏｒ）型電界効果トランジスタ（ＦＦＸＴ）のＬ
ＳＩではポリｓ１をゲート電極として用い、セル７アラ
インでソース及びドレインを形成するいわゆる８１ゲー
ト技術が大きな役割を果している。

しかし、さらに高集積化を進めることを考えると、従来
の８１ゲート技術では、いくつかの問題点があり、これ
らを解決することが是非とも必要であった。

そこで、従来のＬＢ日工したｎチャネルＭＯ８ＦＥＴの
製造方法を例にと！０、ｉ１図（ａ）〜（ｆ）を参照し
て上記問題点を説明する。

まずｐｍｓ１４板（１）を用意し、このｐ型８１基板表
面を選択的に酸化して１μｍ位の酸化Ｓｉ　（Ｓｉｎ２
）ｒ！５（２）を形成するＣＭ１図（ａ））。この酸化
工程は素子間を分離する為の工程であり、この酸化膜（
２）を通常フィールド酸化膜という。また、このフィー
ルド酸化膜（２）の形成は、通常選択的に窒化シリコン
（ｓｔｏＮｔ）膜を形成し、これをマスクとして前記基
板を熱酸化して行われる。

次にフィールド酸化膜（２）の形成されていない基板（
１１表面、いわゆる露出した基板表面を酸化して、後に
ゲート酸化膜となる７００Ａ位の薄い５ｉｎｓ膜（３）
を形成し、この８１０ｇ膜（３）上の全面にポリＳ１層
（４）を例えば気相成長により３Ｃ１００Ａ位形成する
（第１図（ｂ））。

しかる後、ポリ５ｉｆｉ（４１全面に例えば三塩化燐酸
（Ｐｏｏｌ！Ｓ）を拡散源として、約１０００℃で約１
０分間リンを拡散する（第１図（Ｃ））。このようにし
て拡散されたポリＳｉ層（４つは比較的低抵抗となり、
ゲート電極として用いることが可能となる。

この後、不純物（弱をドープしたポリＳｉ層（向上に選
択的に７オトレジス）　膜［５３を形成し、例えば７レ
オンプラズマを用いてポリＳｉ層（４つをプラズマエツ
チングしてパターニングし、後にゲート電極及び配線と
なるポリＳ１層（４りを残す（第１図（ｄ））。

次いで前記フＯＯＡ位の薄い８１０ｇ膜（３）のソース
及びドレイン領域となる部分を除去し、また上記レジス
ト膜（５Ｊを除去し、例えばＡθイオン１５０Ｋｅｖで
ｌ　Ｘ　１０１０／ｃｍ２位イオン注入し、さらに約１
０００℃のＮｌ雰囲気中で約１時間アニールしてｎ型の
ソース領域（６）及びドレイン領域（７３を形成する（
第１図（ｅＩ）。

しかる後、比較的厚い例えば１μｍ位の５ｉｎｓ　！Ｉ
Ｉ（８」を全面に気相成長により形成し、この８１０．
膜（８）に電気的接触を取る為のコンタクトホールをあ
け、Ａｔ層（９）を選択的に形成し、この上から例えば
リンがドープされた酸化膜いわゆるＰＥＧ膜叫を形成し
、このＰＥＧ膜四に電極取り出し部を開口（１０ａ）　
ｌ、て完了する（第１図（ｆ））。

このようにしてＭｏ５ｓ！’ＥＴを製造した場合、ゲー
ト電極及び配線となるポリＳｉ層（４つの抵抗は約２０
０Ａ３である。この抵抗値は不純物（リン）の拡散時間
によって変化し、第２図に実線で示した様になる。この
第２図から明らかな様に、拡散時間の増加とともに抵抗
は下がるが約２００／＆以下には下がらない。これは、
ポリＳｉ層中のリン濃度が固溶度以上に増えない為であ
ると考えられる。

ところで、このＳ１層はＬ８工では信号を伝える配線と
して多く用いられており、その抵抗は、素子の動作スピ
ードを下げる為少しでも低減させることが要求される。

このための一つとして、ポリＳｉ層の厚さを厚くするこ
とが考えられる。例えば厚さを２倍（約６００ＯＡ）に
すると、抵抗は約半分になるが、厚さがますと、パター
ニングの際に正確なパターニングが困難となり、特に微
細なパター７を形成する工程には用いることができない
。

本発明は上記した点に鑑みなされたもので、ポリＳｉ層
の抵抗を厚くせずに下げて、ポリＳ１層のパターニング
も問題せず、素子の動作スピードを向上せしめる半導体
装置の製造方法を提供するものである。

以下本発明を実施例に基づき、図面を参照して説明する
。

第３図（ａ）〜（２）は本発明の一実施例を示す工程別
断面図であり、Ｌ８工化したｎチャネルＭＯ８ＩＦＥＴ
の製造方法に適用した場合の例である。第３図（、）〜
（＋３）までは前記従来とほぼ同じシリコンゲートＭＯ
８製造プロセスである。第３図（ａ）ではシリコン基板
（川にフィールド酸化膜０匂が約１μｍの厚みで形成さ
れる。続いて、第３図（１））ではゲート酸化膜となる
７０ＯＡ位の薄いＳｉｅｇｅ（１３１を形成し、さらに
この上に全面にポリシリコン層Ｈを、例えば気相成長に
よりリンを同時に含ませながら３０００Ａ程度形成する
。このリンのドープはポリシリコン１（１４の形成□後
でもよい。この・ようにして得られたドーグトボリシリ
コン層０４はこの後の適当な熱処理によって、２０ｎ／
’ｏ程贋の抵抗値になる。第３図（ｃ）ではこのポリシ
リコン層を写真製版し、例えば３μｍのゲート長に仕上
げた後、ソースドレインを砒素のイオン注入で形成し、
酸化ふん囲気にさらし念ところを示している。ＩｌＧは
ソース・ドレインの拡散層υ５）はポリシリコン層の表
面に形成され比熱酸化膜である。次に＠３図（ａ）では
気相成長によりリンを多量に含んだガラス０ηを形成し
ている。これを熱処理により角部の段差を改善する方法
は通常のプロセスである。さらに、第３図（ｅ）では写
真製版によってコンタクト穴があけられて、ここからア
ルミが拡散層０１をつきぬけてシリコンと反応するのを
防ぐためリン拡散が行われる。０ηはどのリン拡散され
た部分を示す。

次に、第３図（ｆ）でこの発明の特徴であるレーザ照射
が行われる。レーザは連続発振のＡｒレーザを用い、５
ｗ［度の出力光を２０μｍｌ程度にしぼり、基板を４５
０℃に保持して２５ｃＴＶ／ｓｅａ捏度の速度で走査し
ながら照射する。ポリシリコン層ＩはリンガラスＧηに
よっておおわれている九め、レーザ光を吸収して温度上
昇しても多少の変化に対しては保獲される。このレーザ
パワーのレベルではポリシリコンは浴融せず、固相での
アニールである。但し、アニール時間は約１ｍｓと短い
ものの一度は１４００℃程度まで上昇するため多量の不
活性のリンがポリシリコン内で活性化し、ゲート電極の
シート抵抗は８〜１２Ω４まで低下させることができる
。

ＭＯ８ＦＥＴ製造工程ではこの後の熱処理は（ｇ）でア
ルミ配線後の４５Ｃｆｃ程度のシンターとさらに低温で
の裏面の金等のオーミック用金属のシンターを残すのみ
であり、上述の低抵抗はこれらにより不安定番こなるこ
とはない。

なお、レーザ光の走査はレーザ光自身を走査する方法、
ウェハーを動かして走査する方法のいずれによっても可
能である。

上記実施例においては、光、源としてレーザを用いたが
、特殊なヒーターまたはフラッシュランプ等を短時間照
射しても同じ効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は従来の半導体装置の一つである
ｎチャネルＭＯ８ＦＥＴの製造工程を示す工程断面図、
第２ｔｌＡはポリ８１層へのリン拡赦時における抵抗の
変化を従来のものと本発明の一実施例゛のものとを比較
して示した曲線図、＃１３図（ａ）〜（ｇ）は本発明の
一実施例としてｎチャネルＭＯ８ＩＰＫＴの製造工程に
適用した場合の工程断面図である。 図中、］ＩｌＧ・・ｐ型基板、（２）・・・フィールド
酸化膜、（３）−・・ゲート酸化膜、（４）・・・ポリ
シリコン層、（５）・・・フォトレジスト、（６）・・
・ソース領域、（７）・・・ドレイン領域、（８］・・
・気相成長によるＥＩｉＯ黛膜、（９）・・・Ａｔ層、
叫・・・表面保護膜、（ｌＯａ）・・・＊極取り出し口
、（川・・・ｐ型基板、α２・・・フィールド酸化膜、
Ｉ・・・ゲート酸化膜、０４・・・リンドープトポリシ
リコン、００・・・熱酸化膜、（１＠−・ｎ型拡散層、
０η・・・気相成長による５１０ｇ膜、（ｌ１ｍ・・・
コンタクトホール、■・・・レーザ光、■υ・・・Ａｔ
層、（４）−・表面保護膜である。 代理人　葛　野、信　− 第１図 第２図 嗜 第３図 （ｆｆｉ） 第３図 （子） 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 １、事件の表示　　　　特願昭１＠−１９１１４７号２
、発明の名称 半導体装置の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
名　称（６０１）　　　三菱電機株式会社代表者片山仁
八部 ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書の第４頁第１２行に「１ｘｌＯＩＯＡ」と
あるのをｒｌｘｌＯ＋ｓ殉」と訂正する。 （２）明細書の第７頁第４行に「形成し、酸化ふん囲気
に」とあるのを「形成し、さらに酸化ふん囲気に」と訂
正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１電極或いは配線となる多結晶シリコン層を用いて
   半導体装置を製造するに際し、前記多結晶シリコン層を
   形成時に該多結晶シリコン層に不純物がドーピングされ
   ており、かつこの多結晶シリコ／層をバクー二ングした
   後にレーザ光または電子ビーム等エネルギー線を照射す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 （２）　　前記多結晶シリコン層へのドーピングを多結
   晶シリコン層の形成後に行うことを特徴とする特許請求
   の範囲５ｇ１項記載の半導体装置の製造方法。 “（３）　　前記多結晶シリコン層が熱酸化、またはＣ
   ＶＤ等の方法で被＃ｔさせられた＃ｌＩ４体層におおわ
   れた後レーザ光または電子ビーム等のエネルギー線を照
   射することを特徴とする特＃！Ｆ請求の範囲第１項記載
   の半導体装置の製造方法。 （４）　　レーザ光としては大出力で連続発振するもの
   を用い、ミラーを用いて走査するかあるいはウェハーを
   動かして全面を走査することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の半導体装置の製造方法。