JPS59207662A - 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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JPS59207662A
JPS59207662A JP8087483A JP8087483A JPS59207662A JP S59207662 A JPS59207662 A JP S59207662A JP 8087483 A JP8087483 A JP 8087483A JP 8087483 A JP8087483 A JP 8087483A JP S59207662 A JPS59207662 A JP S59207662A
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JP
Japan
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semiconductor
insulating film
electrode
film
gate electrode
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Pending
Application number
JP8087483A
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English (en)
Inventor
Shuji Ikeda
修二 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59207662A publication Critical patent/JPS59207662A/ja
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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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (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】
本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ〔月下、
Mより F W T (Metal 工nsulato
rsemtconauctnr FieldBffec
t Tranaletor)という〕などを備え九半導
体装置の製造方法の改良に関するものである。 MISFT!Tなどからなる半導体素子を半導体チップ
上に集積することによって構成される半導体装置は、近
来その高集化を目指す一途にある。 この種のMI8’FF!Tにおいては、ソーヌ領竣およ
びドレイン領域(以下、半導体領域という)土部の絶#
膜に形成したコンタクトホールとゲート電極との間には
、マヌク合ゼ(Ma、sk Allgnm6−nt) 
 のズレを考慮した余裕度がおる。この余裕度が、半導
体装置の高集私度の向上にあた如防げとなるという欠点
があった。 サラに、コンタクトホール形成のための前記余裕度に対
応し、て、半導体領域も拡大しなくてはならなかった。 このために、半導体領域と半導体チップ、半導体領域と
その上部層等に発生する不蚤な寄生容量が増大してしま
った。この寄生容量のために、半導体装置の高速化が防
げられるという欠点があった。 本発明の目的は、前記欠点を除去し、半導体集子の半導
体チップでの集積it向まし、がっ、寄生容量を低減し
て高速化を*iした半導体装置の製造方法を祈供するこ
とKある。 月下、−実診例とともに、本発明を訂細KN!57明す
る。本実語例は、L O00B (LOOal OXl
+1−Btton Or Si’1iC1’)n )技
術を用いてMISFInTを構成した平台に本発明を適
用したものである。 なお、全図において、同様の機能を有するものは同一記
号を伺け、そのくり返しの説明は省略する。 第1図(A) 、 03)は、本発明の−$飾例ty明
するための半導体装置の俯1成を示す概要図であり、第
1図(A)は半導体装置の要部断面図、第1図φ)4−
1第1図(A)の上面図でを)る。なお、第1図(A)
は第1図(J3)のX−Xにおける断面を示すものであ
る。 第1図(A) 、 (B’lにおいて、1けp型の不純
物を有する半導体基板である。4は中央部分にeけた半
i#体素子と他の半導体素子間を霜、カ的に分離するた
めの絶縁膜(フィールド絶縁膜)であり、例えば二酸化
シリコン(SiOz)k半導体基鈑1嵌面部分に般けた
ことからなっている。5は前記絶縁膜4下部に設けられ
たp 型のチャンネルスト、。 パ領謔であ抄、半導体素子間をより完全に分離するため
のものである。6けゲート電極7Aと半導体基板1との
間に設けられた絶縁膜(ゲート絶縁膜)である。8Aは
ゲート電極7Aの上部に般けられた絶縁膜、12はゲー
ト電極7Aの両1111部に般けられた絶縁膜である。 これらの絶縁膜6゜8A、12によって、ゲート電極7
Aは仙と絶縁している。11はゲート電極7Aの両端と
絶縁膜6を介して重るように(機能を有するならば重ら
なくてもよい)半導体基板1表面部に設けられたn+型
の半導体領域(ソーヌ領琥およびドレイン領域)であり
、2#電性を有している。13は半導体領域11と電極
14とを接続するために設けられたコンタクトホールで
あり、マスク合セ(Ma−sk Alignment 
)  l!しのための余裕度を必禦としないようになっ
ている。15は比較的土層部に設けられるリンクリケー
ドガラス(PsG )であり、上層部との絶縁膜である
とともに半導体装置の特性に影v’を与えるナトリウム
(Na)イオンを捕獲するようになっている。16は絶
縁膜15に設けられたその土部の配#17と電極14と
を接続するためのフルーホールである。 次に、前記−実誇例の製造方法を説明するつ第2図:〜
第15図は、本発明の一実施例の製造方法を説明するた
めの各8!!造工程における半導体装置の壁部断面図で
ある。 まず、第2図に示すように、シリコン岸結晶からな9、
かつ、5X1011原子個/−程変のボロン(B)の不
純物を有するpWの半導体基板1を用意する。 この後、第3図に示すように、1000℃程度の熱酸化
処理を誇し、半導体基板1上に二酸化シリコン(slo
l)からなる絶縁#2を形成する。この絶縁膜2の膜摩
は、400A稈度あればよい。 第3図に示す工程の後に、絶縁9120表面の全面にシ
リコンナイトライド(813m4)膜をデボジシlンし
、第4図に示すようにホトレジスト3′ヲ形成し、ホト
レジヌト技術會用いて、半導体素子が形成されるべき領
MK選折的に、このナイトライド膜が残るようにする。 これによって、第4図に示すように、耐酸化マスク3と
して形成する。 第4図に示す工程の後に、前記マスク3およびマスク3
を形成するときに用いたホトレジスト3′を用いて、チ
ャンネルヌトッパ領謔形成のタメノp十型の不純物を、
イオン注入法によって打込む。 このイオン注入法は、例えば3X10’JJ子個/dの
ボロンイオンを、60[KeV]のエネルギで打込めば
よい。さらに、ホトレジヌト膜3’?除去した徒、耐酸
化用マスク3を用い、1000℃程度の熱処理によって
半導体基板を酸化することによって、半導体素子間ヲ分
離するための二酸化シリコンの絶縁膜(フィールド絶縁
膜)4を形成する。 これとほぼ同時に、前記打込首れた不純物を引き伸し拡
散して、半導体素子間をより完全に’y3離するための
p生型のチャンネルスト、パ1915’&形成する。こ
の徒、マスク3を除去すると、第5図に示すようになる
。前記絶縁膜4の膜厚は、例えば、0.6μm程変6れ
ばよい。 、第5図に示す工程の彼に、第6図に示すように、半導
体素子形成部の薄い絶縁膜2を除去するように、半濤体
基枦1表面全面的にエツチングを誇す。 第6図に示す工程の後に、第7図に示すように、半導体
素子形成部に50nλ程度の二酸化シリコンからなるゲ
ート絶縁膜用の絶縁膜6が形成されるように、1000
℃程度の熱酸化処理を施す。 第7図に示す工程の後に、ゲート電極となるポリシリコ
ン7を全面にデポジションし、is性’を荀るためにリ
ン(P)イオンの不純物全拡散(リン処1!!りL、て
n型にする。前記ポリシリコン7のamは、3500A
程度テよイ。コノ後、100O℃程度の熱酸化処理を施
し、ポリシリコン7上に1000A程度の膜厚を有する
二酸化シリコンからなる絶縁膜8を形成する。さらに、
この上部に耐酸化および耐エツチングのだめの保護膜9
′f:形成すると、第8図に示すようになる。この保護
膜9の月相としては、例えはシリコンナイトライド(8
13N4)のような熱処理に適するものが使用される。 シリコンナイトライドの場合、その膜〜は、例えば、1
(100A程度にされる。 第8図に示す工程の後に、全面にホトレジストを形成し
、ゲート電極形成部対外のホトレジストを除去して、耐
エツチングおよび耐イオン打込みのためのマスク10を
形成する。この後、第9図に示すように、マスク10を
用いて保護膜9.絶縁膜8およびポリシリコン7にエラ
チングラ施し、保護膜9A、絶縁膜8Aおよびゲート電
極7Aを形成する。このためのエツチングは、例えば、
)、素糸の異方性のあるドライ(ary)エツチングで
よい。 第9図に示す工程の後に、保護膜9Aおよび絶縁M4’
にマスクとして半導体基板1表面近傍に半導体額縁(ソ
ーヌ額縁およびドレイ/額塚)形成のためのn生型の不
純物’tM!!縁膜6′t−介して打込む。この打込み
は、lXl0”i子細/−のヒ素(Aθ)イオン’1i
=80[KeV]のエネルギで、イオン注入法を用いれ
ばよい。この後、第10図に示すように、ゲート電極7
Aの両側部に絶縁膜12が0.2μm程度の膜りとなる
ように、全面に1000℃程度の熱酸化処理を施す。こ
のときヒ素が拡散されて、n 型の半導体領謔11が同
時に形成される。この半導体領域11の深さは0.3μ
m稈匿2なる。これによって、絶縁膜12の膜厚のほぼ
半分が保MI膜9A下部に、その残ねが保li膜9A下
部外に形成される。これは、ゲートJWL極7Aの増殖
酸化作用により、体積が大きくなるためである。このと
き、ゲート電極7Aは保護膜9Aの幅よりも小さくなり
、ゲート電極7Aと半導体額縁11との絶縁膜6を介し
ての重なり合が著しく縮小する。従って、この間で生ず
る寄生容量を著しく低減することができる。すなわち、
ソー7およびドレイン領謔となる半導体額縁11とゲー
ト電極7Aとの間の寄生容量を著しく低減することがで
きる。 このように、ゲート電極材料としては、熱酸化処理によ
って、ゲート電極表面に酸化膜を形成することが可能彦
金属や、そのシリサイド(シリコンとの化合物)が用い
られる。 第10図に示す工程の後に、第11図に示すように、保
S膜9A下部外の絶縁膜12および保護膜9A下部夕(
の絶縁膜6を除去するように、全面に異方性のドライエ
ツチングを旋すと、半導体基板1に形成された半導体領
謔11の表面部が露出
【、て、コンタクトホール13が
形成される。従って、コンタクトホール13は、ff1
t膜9Aによって自己整合(5e1f A’lignm
ent )で形成されたことに表る。 第11図に示す]二相の後に、保n膜9Aを除去する(
除去しなくてもよい)。この後、第12図に示すように
、コンタクトホール13を介1て半導体!謔11に接続
するように電極141i−形成する。この電極14は、
全面に3500^程度のポリシリコンをデポジションし
、パターンニア011f6せばよい。この電極14の材
料としては、アルミニウム(A7)などの低抵扮材料で
もよい。 第12図に示す工程の彼に、全面に6000A程劇のリ
ンクリケードガラスからなる絶縁M15i形成し、熱処
理(グラヌフロー)を施す。この後、第13図に示すよ
うに、電極14と後の工程にょっ七形成される上部配線
との接続部分の絶縁展15を除去して、ヌル−ホール1
6を形成する。前記絶縁膜15け、半導体基板上に複V
の層を積み重ねることによって成長する起伏部を低減し
、起伏部でのf19などのカバV、vf’を向上させる
ことができる。また、半導体装置の特性に影響を与える
ナトリウム(Na)イオンを捕獲するようになっている
。 第13図に示す工程の後に、第14図に示すように、ヌ
ル−ホール16を介して電極14に接続するように配線
17を形成する。 これら一連の工程によって、本寮施例の半導体装置は完
成する。なお、この後に保獲等の処理を診してもよい。 第15図および第16図は、本発明の仙の実施例を曲明
するための半導体装置の要部断面図であり、第15図は
11界集中効果によるMISFETの特性劣化を低減す
るためのものであり、第16図は灼チャンネル効果によ
るMISFETの特性劣化全低減するためのものである
。 第15図ニオイテ、18はゲー)[極7AriJ端下部
の半導体基板1内に設けられ六〇−型の半導体細球であ
り、ゲート電IFIj 7 A下部の半導体基板1表面
部のドレイ/領域側(D)に生する1N界集中効果によ
るMISFETの特性劣化を低減することができる。い
わゆる、オフセットゲート構造を形成している。19は
半導体領域】8と接続するように設けられたD+型の半
湧体細球である。 第15図に示すよりな実施例の半導体装置の製造方法は
、前記一実施例の半導体装置の!!途方法を適用すれば
よい。 前記−実施例の半渦付装簡の1B途方法においで、第9
図に示す工程の後に、例えばヒ素イオンを80KeVで
1×1014m′−2イオ/杓込みを行ない、半導体装
tJ111よりも低濃度のn型半導体領域18を形成す
る。そして、熱処理によりゲート都椿の側面に酸化膜音
形成したのちに、高#しのnへりの不純物を導入し、n
生型の半導体領域19會形成すればよい。このn型不純
物の導入は、例えば、ヒ素不純物を80KeVのニオ・
ルキーでlXl0”crn−2のドーズii’iJ−,
1つてイオン打込みすることによって形成できる。 第16図において、20けケート電極7A両端下部の半
導体基板】内に半導体細球19と接続するように般けら
れたp中型の半導体額縁であり、この部分と半導体装k
119とのpH接合による空乏層の伸びを抑制して、ゲ
ート電極7Aが制御すべき空乏層を拡張するようになっ
ている。これによって 短チャンネル効果によるMIS
FETの ゛しきい値電圧の低下を低減することができ
る。このときは半導体基板1の濃度を低下させることが
でき、寄生容量の低下と、電流容量の増大を寮現するこ
とができる。 第16図に示すような実施例の半導体装置の製造方才、
は、前も[′、第15図に示す一実施例の半導体装置の
製造方法を適用すればよい。 前記一実施例の半導体装置の!!l造方法において、第
9図に示す工程の彼に、半導体基板1と同−導II型で
、かつその不純物!1度が半導体基41ii1より本高
いn型不純物を高濃1にイオン打込みし、これを熱酸化
してゲート電極側面に酸化膜を形成した稜に、n+型の
不純物を導入することによって、n′+型の半導体細球
19を形成すればよい。 なお、本発明は、前記実施例に限定されること力く、そ
の要旨を変更しかい範囲において枠々変更し得ることは
勿論である。例えば、前記実施例は、LOOO8技術に
よってM工5FET全桐成したが、プレーナ(PLAN
AR)技術によって構成し、てもよい。 輝士詐明したように、本発明によれば、半導体装置の製
造工程において、M工8F1nTの半滴体額縁と電極と
の接続のためのコンタクトホールが、ゲート電極上sK
殻けられた保診膜によって自己整合で形成される。従っ
て、前記フンタクトホールのマスク合せズレを考慮すべ
き余裕度は不要となり、半導体装置の集積度向上するこ
とがてきる。 また、本発明によれば、コンタクトホールのマスク合せ
ズレを考慮すべき余裕度が不要となるために、半導体額
縁を縮小することができる。従って、半導体細球と他の
部分との接合部に発生する不要な寄生容iを低減するこ
とができ、半導体装置の高速度を同士することができる
。 また、自己整合によって設けられた半導体額縁とゲート
電極間に発生する不要な笥生容量は、ゲ−)ii楠の両
側部を絶縁膜とすることによυゲート電極長を縮小し1
、ゲート電極と半訓体細球との重り合km小することに
よって低減することができる。従って、半導体装置の高
速化を実現することができろう
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は、本発明に従う半導体装置の要部断面図
、 第1図03)は、第1図(A)の平面図、第2図〜第1
4図は、本発明の一央飾例のV進方法を説明するための
各製造工程における半導体装置の要部断面図、 第15図および第16図は、本発明の他の寮旋例金曲明
するための半導体装置の要部断面図である。 図中、1・・・半導体基桧、2.4.6,8.8A。 12.15・・・絶縁膜、3.10・・・マスク、5・
・・チャ:y:Jル:x ) −!l ハ領V、7・・
・ポリシリコン、  7A、・・ゲート電、I4.9.
9A・・・保W!に膜、11.18゜19.20・・・
半導体細球、13・・・コンタクトホール、14・・・
11L  16・・・ヌル−ホール、17・・・配線で
ある。 代理人 弁理士 高 橋 明 夫 ・パ〜 2

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板の主表面の所定部に第1の絶縁膜を形成
    する工程と、前記第1の絶縁膜土の所定軸塚に酸化可能
    な導体層および該導体層士を櫟う耐酸化マヌクとの多重
    層を所定の形状に形成する工程と、前記多重層から露出
    された前記半導体基板の主表面の他の領域を通して前記
    半導体チップに不純物を導入して、前記導体層に自己整
    合した半導体領域を形成する工程と、前記耐酸化マスク
    を用いて前記導体層の側部を酸化し、その側部において
    、酸化膜を形成する工程と、前記耐酸化マスクを用いて
    、前記側部の酸化膜を除去する工程とを含むことを特徴
    とする半導体装置のV進方法。
JP8087483A 1983-05-11 1983-05-11 半導体装置の製造方法 Pending JPS59207662A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6373667A (ja) * 1986-09-17 1988-04-04 Sanyo Electric Co Ltd Mos半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6373667A (ja) * 1986-09-17 1988-04-04 Sanyo Electric Co Ltd Mos半導体装置の製造方法

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