JPS597228B2 - ゼツエンゲ−トハンドウタイソウチノ セイゾウホウホウ - Google Patents

ゼツエンゲ−トハンドウタイソウチノ セイゾウホウホウ

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JPS597228B2
JPS597228B2 JP49134488A JP13448874A JPS597228B2 JP S597228 B2 JPS597228 B2 JP S597228B2 JP 49134488 A JP49134488 A JP 49134488A JP 13448874 A JP13448874 A JP 13448874A JP S597228 B2 JPS597228 B2 JP S597228B2
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JP
Japan
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gate
oxide film
film
polycrystalline silicon
etching
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JP49134488A
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Inventor
晶彦 安岡
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、絶縁ゲート半導体装置の製造方法、特にシリ
コンゲートMOS形半導体装置の製造方法に関する。
第1図〜第4図に、従来の方法によるPチャンネルシリ
コンゲートMOSトランジスタの簡単な製造工程順を示
す。
第1図は、N形シリコン基板1の上に、フィールド酸化
膜2を形成し、その一部に通常の写真製版技術を用いて
穴をあけ、ゲート酸化膜3、多結晶シリコン膜4を形成
した状態を示す。第2図は多結晶シリコン膜4の上に、
フォトレジスト膜5を塗布し、通常の写真製版技術を用
いて、ゲート領域、配線に用いる領域等必要部分以外の
領域の多結晶シリコン膜4をエッチオフした状態を示す
。第2図において3aはゲート酸化膜3の第1部分を示
し、また3bは上記第1部分3aを除く残るゲート酸化
膜3の第2部分を示す。次に、通常の熱拡散法を用いて
、ソース・ドレイン領域を形成する場合、ソース・ドレ
イン領域上のゲート酸化膜3の第1部分3aを、不純物
熱拡散前に除去しておかねばならない。この時、シリコ
ンゲートMOSトランジスタは通常自己整合ゲート方式
を用いているので、ゲート領域は、ゲート多結晶シリコ
ン4がエッチングのマスクとして用いられる。ゲート多
結晶シリコン膜4をマスクにして、ゲート酸化膜3の第
1部分3aのエッチングを行つた時、ゲート多結晶シリ
コン膜4の周縁部で、ゲート酸化膜3bがアンダーカッ
トされ、第3図に示すように、多結晶シリコン膜4が゛
ひさし状’’に突出した形になり、空洞部6が生じる。
次に通常の熱拡散法を用いて、ボロン等のP形不純物を
拡散し、ソース・ドレイン領域7を形成した後、全面に
酸化膜層8を形成し、写真製版技術を用いて、コンタク
トホーールをあけ、Al(アルミニウム)配線9を行つ
てMOSトランジスタとする。この状態を第4図に示す
。上述した従来の方法でシリコンゲートMOSトランジ
スタを製作した時、第3図および第4図に示すように、
ゲート多結晶シリコン膜4の周縁部直下はおいてゲート
酸化膜3bがアンダーカットされて空洞部6が生じるの
は、さけられない。このような空洞部6が生じると、そ
の後の化学処理工程において、水分・化学薬品その他の
汚染物質がそこに蓄積されやすく、一度蓄積されると完
全に除去するのが非常に困難である。空洞部6に汚染物
質があると、例えばゲート多結晶シリコン膜4とソース
・ドレイン領域7の間のリーク電流の増大、耐圧の劣化
、ゲート酸化膜3b中への汚染物質の侵入によるMOS
トランジスタの特性変化等、素子特性への悪影響、ある
いは信頼性の低下等の問題が生じる。また、空洞部6が
生じているような状態で、その上に酸化膜層8を気相成
長法を用いてデボジツトした場合、多結晶シリコン膜4
の周縁部で酸化膜8の被覆が不充分になる。多結晶シリ
コン膜4の周縁部でその上に形成した酸化膜8の被覆が
悪いと、更にその上にAl配線9を行つた時、その部分
でAlが薄くなつたり、場合によつては断線を生じたり
する。素子特性に悪影響を与える空洞部6を除去あるい
は小さくするために、例えば次のような方法がある。
ソース・ドレイン領域7を形成した後、その領域表面を
熱酸化法で酸化し、空洞部6を酸化膜で埋める。この方
法により、空洞部6の大部分を埋めてしまうことは可能
であり、実際ゲート耐圧等も改善される。しかし、熱酸
化膜形成時に多結晶シリコン4中のボロンなどの不純物
がその下のゲート酸化膜3bを貫通して、シ、リコン基
板1の表面まで拡散し、素子特性を変えたりするような
悪影響がある。また、ゲート酸化膜3bのエツチング後
(第3図)、多結晶シリコン膜4の“ひさし状゛部分を
多結晶シリコン膜4のライトエツチにより除去する方法
がある。
この方法でも、空洞部6を除去することは可能であるが
、多結晶シリコンライトエツチの際、基板シリコン1も
ソース・ドレイン領域の表面が少しエツチングされ、素
子特性に悪影響を及ぼすときがある。本発明は、素子特
性に悪影響を与えることなく、上記空洞部6が全く生じ
ないようなシリコンゲートMOSトランジスタの製潰方
法を提供するものである。
以下図面に従つて本発明方法を詳細に説明する。
第1図、第2図および第5図〜第9図はこの発明方法を
絶縁ゲートトランジスタを例にとつて工程順に示した断
面図である。なお、多結晶シリコンからなるゲート層を
形成するまでは従来方法と同じであるため、第1図およ
び第2図を用いて説明する。第1図において、1はたと
えばN形シリコンからなる半導体基体で、2は上記基体
1上に形成されたフイールド酸化膜である。
3は上記フイールド酸化膜2の所定部に通常の写真製版
技術を用いて穴をあけたのち、上記基体1にあらたに形
成した絶縁膜である。
この絶縁膜3は第2図に示すように2つの第1部分3a
と、この第1部分3a間に位置して、この第1部分に接
合する第2部分3bからなつているものである。4は多
結晶シリコン層で、これは上記絶縁膜3を有する上記基
体1上に形成されたものである。
次いで第2図に示すように上記絶縁膜3上の第1部分3
aを除く第2部分3bすなわち将来ゲート領域となる部
分3bの多結晶シリコjン層を残すため、上記多結晶シ
リコン層4上にフオトレジスト膜5を塗布し、通常の写
真製版技術を用いて上記多結晶シリコン層4を除去して
ゲート層4を形成する。
次にイオン注入法を用いてリンを全面に注入した状態を
第5図に示す。
第5図の矢印はイオンが注入されることをあられす。こ
の時、ゲート多結晶シリコン膜4の上にフオトレジスト
膜5を残しておけば、多結晶シリコン膜4には、リンが
注入されないようにできる。注入エネルギーを適当に制
御して、注入イオンの大部分がソース・ドレインが形成
される領域となる酸化膜3の第1部分3a中に存在する
ようにする。この際、ゲート多結晶シリコン膜4直下の
ゲート酸化膜3b中への注入イオンのまわり込みはあま
り大きくない。シリコン酸化膜3の第1部分3a中に高
濃度のリンを注入して、酸素雰囲気中で熱処理すると、
リンイオンを含む酸化膜3aがリンガラス化する。リン
ガラス化したシリコン酸化膜3の第1部分3aは、沸酸
系統のエツチン夛゛液に対して、純粋な酸化膜すなわち
リンイオンを含まない酸化膜3の第2部分3bに比べて
、エツチング速度が大きい。リンの濃度を高くすること
により、10倍以上のエツチング速度を得るのも容易で
ある。このようにして、酸化膜3の第1部分3aのエツ
チング速度を酸化膜3の第2部分3bに比べて、非常に
大きくすることができる。次に、ゲート多結晶シリコン
膜4を適当な量エツチングする。
即ち上記ゲート多結晶シリコン膜4の両側面4a,4b
が、上記酸化膜3の第1部分3aと第2部分3bの隣接
部3Aから離間するようにエツチングすると第6図に示
すように、多結晶シリコン膜4のエツヂを、エツチング
速度のあまり大きくないゲート酸化膜3bの上にもつて
くることができる。次にこのような酸化膜3のエツチン
グを行うと、エツチング速度の大きい酸化膜3の第1部
分3aがまずエツチオフされる。
この時エツチングをやめれば、ゲート酸化膜3bのエツ
チング量は比較的少い。したがつて、第7図のような形
状にすることは容易であり、第3図に示した空洞部6は
全く生じない。むしろ、ゲート酸化膜3bの方/)べ突
出した形になるように、上記多結晶シリコン膜4のエツ
チング条件を定めることができる。次に通常の熱拡散法
を用いて、ボロン等のP型不純物を拡散し、ソース・ド
レイン領域7を形成する。
この状態を第8図に示す。ソース・ドレイン領域7の拡
散深さは、通常0.5μ以上はあるので、横方向拡散も
0.5μ以上あり、第7図に示すよう′ごゲート酸化膜
3bが多結晶シリコン膜4のエツヂから突出しても、ソ
ース・ドレイン領域7と、ゲート多結晶シリコン膜4が
オーバラツプしなくなる恐れは全くない。次に全面に酸
化膜8を形成し、写真製版技術を用いてコンタクトホー
ルをあけ、Al配線9を行つてMOSトランジスタとす
る。
この状態を第9図に示す。このMOSトランジスタは、
第4図に示す従来の方法によるMOSトランジスタのよ
うに、ゲート多結晶シリコン周縁部直下に、空洞部6を
全く生じていないので、前述したこの空洞部6に起因す
る特性劣化がなく、ゲート耐圧・信頼性等の面で優れて
いる。なお、上記説明は、単体のPチヤンネルシリコン
ゲートMOSトランジスタについて行つたが、Nチヤン
ネルシリコンゲートトランジスタ、およびそれらを用い
た集積回路に適用できることは、いうまでもない。
また、シリコンゲートMOSだけでなく、他の自己整合
ゲート方式の半導体装置に適用できることもいうまでも
ない。また、ソース・ドレインが形成される領域の酸化
膜3aのエツチング速度を、ゲート直下のゲート酸化膜
3bのエツチング速度より大きくする方法として、高濃
度リンイオンをイオン注入法を用いて注入し、熱処理に
よりリンガラス化する方法を述べたが、単に適当なイオ
ンを酸化膜6のみに注入して、Jダメージを与え、J−
ツチング速度を大きくする方法を用いてもよい。
以上のように、この発明は絶縁膜の第1部分にイオン注
入した後、この部分をエツチングするようにしたので、
絶縁膜の第2部分がエツチングされるのを防止すること
ができる。
またゲート電極用膜部材をエツチングしてその両側面を
上記第1部分と第2部分との隣接部から離間させた後、
上記第1部分をエツチングするにうにQたので、第1部
分のエツチング時に第2部分が多少エツチングされても
空洞部の発生を確実に防止することができると共に、上
記膜部材のエツチング時に基板表面がエツチングされる
のを防止することができ、素子特性の良好な半導体裟置
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は、従来の方法1rよるシリコンゲート
MOSトランジスタの製造工程順を簡単に示すための、
断面図である。 第5図〜第9図は、本発明による方法を説明するたみの
従来の方法と異る製造工程部分を示す断面図である。図
中1は半導体基体、3は絶縁膜で3aはこの絶縁膜3の
第1部分、3bは上記絶縁膜3の上記第1部分3aを除
く第2部分、3Aは上記絶縁膜3の第1部分3aと第2
部分3bの隣接部、4はゲート層、4a,4bは上記ゲ
ート層4の両側面、7はソース領域、ドレイン領域を示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 少なくとも2つの第1部分と、この第1部分間に位
    置してこの第1部分に接合する第2部分とを有する絶縁
    膜を半導体基体の主面上に形成する工程、上記第2部分
    上にゲート電極となるべき膜部材を形成する工程、上記
    第1部分にイオンを注入する工程、上記膜部材をエッチ
    ングし、その両側面を上記第1部分と第2部分との隣接
    部から離間させる工程、上記イオンの注入された上記絶
    縁膜の第1部分をエッチング除去して上記半導体基体を
    露出する工程、および上記露出した部分を通して上記半
    導体基体に不純物を拡散してソース領域とドレイン領域
    を形成する工程を含む絶縁ゲート半導体装置の製造方法
JP49134488A 1974-11-22 1974-11-22 ゼツエンゲ−トハンドウタイソウチノ セイゾウホウホウ Expired JPS597228B2 (ja)

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JPS597228B2 true JPS597228B2 (ja) 1984-02-17

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