JPS59110169A - 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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JPS59110169A
JPS59110169A JP21961282A JP21961282A JPS59110169A JP S59110169 A JPS59110169 A JP S59110169A JP 21961282 A JP21961282 A JP 21961282A JP 21961282 A JP21961282 A JP 21961282A JP S59110169 A JPS59110169 A JP S59110169A
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JP
Japan
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forming
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Pending
Application number
JP21961282A
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English (en)
Inventor
Shunji Yokogawa
横川 俊次
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

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】 し発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に高信頼性を
要求されるNチャネルMO8半導体装置の製造に使用さ
れるものである。
〔発明の技術的背景とその問題点3 従来のNチャネルMOSトランジスタを第1図に示す。
図中IはP型シリコン基板であシ、このP型シリコン基
板Iには互いに電気的に分離されたN型ソース、ドレイ
ン領域2,3が形成されている。これらソース、ドレイ
領域2゜3間のチャネル領域上にはダート酸化膜4を介
して例えば多結晶シリコンからなる。ダート電極5が形
成されている。
上述した従来のNチャネルMo8 )ランソスタにおい
ては、微細化が進んでチャネル長が短かくなると、ドレ
イン領域3近傍のチャネル領域の電界強度が著しく増加
してホットエレクトロンが発生し、このホットエレクト
ロンがダート酸化膜4へ注入されてしきい値賦圧が変動
するという欠点がある。こうした現象は例えばJ、J、
A、P、、 15 (1976) 、 1127に紹介
されている。このため微細化されたMo8 )ランリス
タでは通常用いられている5■のVDD電源が使用でき
なくなる可能性がある。
また、相補型MO8半導体装置においても微細化が進む
とホットエレクトロンの発生に起因する基板電流が引き
金となってラッチアップが起こるという欠点がある。
そこで、上述したホットキャリアの発生に起因する信頼
性低下に対する改善策として、例えばIBEE、 Tr
ans、 Electron device、 Vol
、 ED−27、1359〜1367、1980に示さ
れるLightlyDoped Drain構造(以下
、LDD構造と略称する)のMo8 )ランノスタが提
案されている。このLDD構造のMOSトランソスタは
ドレイン領域が従来と同程度の不純物濃度の不純物領域
と、この領域に隣接してチャネル領域側に形成され、こ
の領域より1〜3桁低濃度の不純物領域とから構成され
ている。このように低濃度の不純物領域を設けることに
よシ、ドレイン領域近傍のチャネル領域での高電界を緩
和し、ホットキャリアの発生を防止しようとするもので
ある。
ところで、従来上述したLDD構造の□□□Sトランジ
スタは例えば第2図(a)〜(d)に示す如き方法によ
り製造されている。
まず、例えばP型シリコン基板11に通常の方法によシ
フイールド酸化膜12、ダート酸化膜13及びケ゛ニド
電極14f形成した後、全面にCVD −S t O2
)g l 5 f堆積する(第2図(a)図示)。
次に、反応性イオンエツチング(RIE )により前記
ダート電極14の端部に残存CVD−8t02膜15’
を形成した後、ケ゛−ト電極I4及び残存CVD−8i
n274 t 5′@マスクとして利用し、N型不純物
を高ドーズ量でイオン注入する(同図(b)図示)。つ
ついて、前記残存CVD−8in2膜15′全エツチン
グした後、ケゞ−ト電極14 kマスクとして利用し、
N型不純物を低ドーズ量でイオン注入する(同図(c1
図示)。つづいて、熱処理して前記2回のN型不純物イ
オン注入層を活性化してチャネル領域近傍のN″′型不
純物領域16a。
77aとこれらの領域に隣接するN+型不純物領域16
 b 、 l ;’bとからなるソース、ドレイン領域
r6.rv2形成する(同図(d)図示)。次いで、通
常の手法により配線等を形成し、NチャネルMOSトラ
ンジスタを製造する。
しかしながら、上述した方法では第2図(b)図示の工
程でN型不純物を高ドーズ量でイオン注入する際、ダー
ト電極I4の端部に形成された残存CVD −6102
膜15’はその周辺部が薄く々っているため不純物イオ
ンが透過してしまう。このため、同図(dJ図示の工程
でイオン注入層を活性化するための熱処理を行なうと、
N−型不純物領域16a、17a”f形成しようとする
領域が高濃度になり易い。したがって、N−型不純物領
域16a、17af制御性よく形成することが困難であ
り、ホットエレクトロンの発生を防止するという所期の
目的が達成できないという欠点がある。こうした欠点は
微細化が進むほど著しくなる。
し発明の目的」 本発明は上記欠点全解消するためになされたものであり
、LDD構造を制御性よく形成することによシホットキ
ャリアの発生全有効に防止し、微細化に対応し得る半導
体装置の製造方法全提供しようとするものである。
〔発明の概要」 本発明の半導体装置の製造方法は、まず、第1導電型の
素子領域表面にダート″′酸化膜となる熱酸化膜を形成
した後、全面に多結晶シリコン膜を堆積し、史に鑞気メ
ッキ電極となる金属層を蒸着する。欠に、ケ゛−ト電極
形成予定部上に対応する箇所だけが開口したホトレジス
トパターンを形成した後、電気メツキ法によシ該開ロ部
から露出した金属層上に開口部周辺のホトレノストパタ
ーン上でひさし状に延出して最終的なダート電極よ9幅
の広い電気メツキ層を形成する。つついて、前記ホトレ
ジストパターンを除去した後、前記祇気メッキ層をマス
クとして前記金属層をエツチングして、最終的なダート
電極と同一幅の金属層パターンを形成する。つづいて、
前記メッキ層全マスクとして異方性エツチングにより前
記多結晶シリコン膜をエツチングして最終的なデート電
極よ9幅の広い多結晶シリコンパターン全形成した後、
この多結晶シリコンパターンをマスクとして利用し、第
2導電型の不純物を高ドーズ量でイオン注入する。
つづいて、前記金属メッキ層を除去した後、前記金属層
パターンをマスクとして異方性エツチングによシ前記多
結晶ンリコンパターン全エツチングしてダート電極を形
成し、更に、このダート電極をマスクとして利用し、第
2導′屯型の不純物を低ドーズ量でイオン注入する。つ
づいて、前記金属層を除去した後、熱処理して前記2回
の不純物イオン注入層を活性化してLDD構造を形成す
る。
上記方法によれば第2導電型の不純物を高ドーズ量でイ
オン注入する際、多結晶ンリコンバターンがマスクとし
て利用されているため、不純物イオンが透過することな
く従来の方法のようにLDD構造の低濃度不純物領域が
高濃度となることはない。しかも、この低濃度不純物領
域の幅は電気メツキ層のひさし部の幅によって決定され
るので制御性がよい。
〔発明の実施例」 以下、本発明の実施例全第3図(a)〜(g) ’r参
照して説明する。
まず、P型ンリコン基板2Iに通常の選択酸化法に従い
、フィールド酸化膜22を形成した後、このフィールド
酸化膜22によって囲まれた島状の素子領域表面にダー
ト酸化膜となる熱酸化膜23全形成した。次に、全面に
CVD法によシ多結晶シリコン膜24を堆積した後、P
oct3を用いてこの多結晶シリコン膜24にリンを拡
赦させた。つついて、全面に蒸着法によp電気メッキ用
成極となるTi J曽25及びPd層26を順次形成し
た(第3図(a)図示)。
次いで、ダート准極形成予定部に開口部27aが形成さ
れたホトレグストパター72y k 形成した後、電気
メツキ法にょシ該開ロ部27aがら露出したPd426
上に前記ホトレジストパターン27よりも厚< Au膜
28を析出させた。こノ際、Au7g2Bは前記ホトレ
ノストパターン27の膜厚全越えると、厚さ方向のみな
らず横方向にも析出しはじめ、開ロ部27a周辺のホト
レジストパターン27上にひさし状の部分が形成され、
最終的なダート電極より幅が広くなる。この横方向に析
出する幅はホトレグストパターン27を越えて析出する
厚さの約80係であることが確認されている。例えば、
横方向の析出幅を約Q、3#Iにしたい場合には、Au
膜28をホトレジストパターン27の膜厚より約0.3
6μm厚く析出させれはよい(同図(b)図示)。
次いで、前記ホトレジストパターン27を除去した後、
前記Au膜28をマスクとして塩化第2鉄系のエツチン
グ液を用いて前記Pd層26を選択的にエツチングして
最終的なダート電極と同一幅のPd層パターン26′を
形成し、更に弗酸系のエツチング液を用いて前記Ti層
25を選択的にエツチングして11層パターン25′ヲ
形成した(同図(c)図示)。
次いで、前記Au膜28をマスクとして反応性イオンエ
ツチング(RIE )によシ前記多結晶シリコン膜24
をエツチングして最終的なケ゛−ト電極より幅の広い多
結晶シリコン膜パターン24′全形成した。つづいて、
前記Au膜28及び多結晶シリコン膜パターン24′の
端部をマスクとして砒素’(zloc−m  以上のド
ーズ量でイオン注入した(同図(d)図示)。
次いで、前記Au j摸28全強アルカリ液を用いて除
去した。この際、前記26層パターン26′も同時に除
去される。つついて、前記Ti層パターン25′全マス
クとして前記多結晶シリコン膜パターン24′ヲ再びR
IEによシエッチングしてデート電極29を形成しブζ
。この際、前記熱酸化tm 23もエツチングされてケ
9−ト酸化膜3oが形成された。つづいて、前記T1層
パターン25′及びダート電極29をマスクとして砒素
全1()12〜. Oj 4.−2のドーズ量でイオン
注入した(同図(e)図示)。
次いで、前記Ti層パターン25′を弗酸系のエツチン
グ液でエツチングした。つづいて、熱処理を行ない前記
2回のN型不純物のイオン注入により形成されたイオン
注入層を活性化して、チャネル領域近傍の低濃度のN−
型不純物領域3Ia、32a及びこれらの領域に隣接す
る高濃度のN+型不純物領域31b、32bからなるソ
ース、ドレイン領域31.32f形成した(同図(f)
図示)。
次いで、全面にCvD−sto2v莫33を堆積した後
・コンタクトホール34,34f開孔した。つづいて、
全面に虹膜を蒸着した後、バターニングして配線35.
35f形成し、LDD構造のNチャネルMOSトランジ
スタを製造した(同図(g)図示)。
しかして、上記方法によれば第3図(d)図ボの工程で
砒素を高ドーズ量でイオン注入する際、最終的なケ゛−
ト電極よシ幅の広い多結晶シリコンパターン24′の端
部がマスクとして利用されているので、砒素イオンが透
過して後にN−型不純物領域が形成される領域に達する
ことはない。
したがって、第3図(f)図示の工程で形成されるドレ
イン領域32のN−型不純物領域32aが高濃度となる
ことはなく、素子が微細化してもこの領域近傍のチャネ
ル領域が高電界となってホットエレクトロンが発生する
のti効に防止することができる。このため、しきい値
電圧の変動や、CMO3に用いた時のラッチアップ全防
止することができ、微細化に対応できる。
また、N−型不純物領域31a、32aの幅は第3図(
b)図示の工程で形成される負Au、142 Bがホト
レノストパターン27上で横方向に析出して形成される
ひさし部の幅によって決定されるので制御性がよい。
なお、上記実施例では電気メツキ用電極となる金属層と
してTi層及びPd層の二層構造、電気メツキ層として
Au膜を用いたが、これに限らず他の金属を用いてもよ
い。また、金属層としては電気メツキ層及び多結晶シリ
コンに対して選択エツチング性全有し、かつ電気メツキ
層を有効に析出させるに十分な導電性を有していれば、
一層でもよいし二層以上の多層構造としてもよい。
丑だ、本発明方法はPチャネルMO8半導体装置、相補
型MO8半導体装置等にも同様に適用できることは勿論
である。
〔発明の効果」 以上詳述した如く、本発明によればLDD構造を制御性
よく形成することによジホットキャリアの発生を有効に
防止し、微細化に対応し得る半導体装置の製造方法を提
供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のNチャネルMO8トランジスタの断面図
、第2図(a)〜(d) U従来のLDD構造のNチャ
ネルMO3トランジスタの製造工程を示す断面図、第3
図(a)〜(g)は本発明の実施例におけるLDD 構
造のNチャネルIvllO3)ランノスタの製造工程を
示す断面図である。 2I・・・P型シリコン基板、22・・フィール゛ド酸
化膜、23・・・熱酸化膜、24・・多結晶シリコン)
g、24’・・多結晶シリコンバクーン、25・・Ti
層、25′・・・Ti層パターン、26・・pd層、2
6′・・・26層パターン、27・・・ホトレノストパ
ターン、27a・・開口部、28・Au膜、29・・グ
ー1電極、30・・ケゝ−ト虚化膜、31.32 ・・
ソース。 ドレイン領域、31a、32a・・N−型不純物領域、
31b、32b・・炉型不純物領域、33・・CVD 
−S iO2膜、34・・・コンタクトホール、35・
・・配線。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 !2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導成型の半導体基板に形成された島状の素子領域表
    面にケ゛−ト酸化膜となる熱酸化膜を形成した後、全面
    に多結晶ンリコン膜全堆積し、更に、電気メッキ゛電極
    となる金属層全蒸着する工程と、該金属層上にダート電
    極形成予定部が開口されたホトレジストパターンを形成
    する工程と、電気メツキ法によシ該開ロ部から露出した
    金縞層上に開口部周辺のホトレジストパターン上でひさ
    し状に延出するように前記金属層に対して選択エツチン
    グ性を有する金属メッキ層を形成する工程と、前記ホト
    レジストパターンを除去した後、前記金属メッキ層全マ
    スクとして前記金属層をエツチングして金属層パターン
    全形成する工程と、前記金属メッキ層をマスクとして異
    方性エツチングにより前記多結晶シリコン膜をエツチン
    グして多結晶ンリコンパターンを形成する工程と、該多
    結晶ンリコンパターンをマスクとして利用し、第2導電
    型の不純物を高ドーズ量でイオン注入する工程と、前記
    金属メッキ層を除去した後、前記金属層パターンをマス
    クとして再び異方性エツチングによシ前記多結晶シリコ
    ンパターンをエツチングしてダート電極を形成する工程
    と、該r−)電極をマスクとして利用し、第2導電型の
    不純物を低ドース量でイオン注入する工程と、前記金属
    層全除去した後、熱処理して前記2回の不純物イオン注
    入層を活性化して、チャネル領域近傍で低濃度、チャネ
    ル領域から離れた部分で高濃度の第2導電型ソース、ド
    レイン領域を形成する工程とを具備したことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP21961282A 1982-12-15 1982-12-15 半導体装置の製造方法 Pending JPS59110169A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4978626A (en) * 1988-09-02 1990-12-18 Motorola, Inc. LDD transistor process having doping sensitive endpoint etching
US5310699A (en) * 1984-08-28 1994-05-10 Sharp Kabushiki Kaisha Method of manufacturing a bump electrode
US5354697A (en) * 1991-09-23 1994-10-11 U.S. Philips Corporation Implantation method having improved material purity

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