JPS60128668A - 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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JPS60128668A
JPS60128668A JP23684883A JP23684883A JPS60128668A JP S60128668 A JPS60128668 A JP S60128668A JP 23684883 A JP23684883 A JP 23684883A JP 23684883 A JP23684883 A JP 23684883A JP S60128668 A JPS60128668 A JP S60128668A
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JP
Japan
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region
silicon layer
section
channel region
oxide film
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Pending
Application number
JP23684883A
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English (en)
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Minoru Kimura
実 木村
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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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)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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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】 本発明は半導体装置の製造方法例関し、特に絶縁基板上
の半導体層にMIS )ランジスタ等の素子が形成され
た半導体装置の製造方法に係る。
〔発明の技術的背景〕
近年、半導体装置における素子の微細化は目覚しく、S
OS ( Silicon On Sapphire 
)構造についても同様である。こうした素子の微細化に
伴なって、例えばMOS )ランジスタの場合、デート
長さはよυ短か(、r−1絶縁膜の厚さはよ多薄くなる
傾向にある。これらは、MOS )ランジスタの電気的
特性に影響を与え、例えばしきい値電圧(■th)をよ
如小さくする。従って、MOS )ランジスタの特性を
変化させずに、トランジスタの微細化を達成するには、
ノ一ス,ドレイン領域間のチャンネル領域の不純物湿度
をデート長及びダート絶縁膜のスケーリングに見合った
分だけ高くする必要がある。しかし、チャンネル領域中
の不純物濃度を高くすることは必然的にチャンネル領域
内にできる空乏層幅を減少させる。
一方、SOS構造のMOS l−ランジスタにおいては
、絶縁基板上にシリコン層をエビタキ7ヤル成長させる
が、その厚さを薄くすると、キャリアモビリティが著し
く低下するため、シリコン層の厚さは制限される。した
がって、SOS構造のMOS )ランジスタを微細化し
ようとすると、チャンネル領域の空乏層は絶縁基板とシ
リコン層の界面近傍にまで充分に延びない事態が生じる
。また、シリコン層の薄層化が制限されることによシ、
いわゆるスケーリング則が適用されない部分としてソー
ス、ドレイン領域の拡散深さがある。即ち、スケーリン
グ則によれば、ダート長、r−1絶縁膜がスケーリング
されれば、ソース、ドレイン領域の拡散深さも同じ割合
だけ短かくスケーリングされる必要がある。しかし、S
O8構造ではソース、ドレイン領域が絶縁基板表面まで
達していないと、チャンネル領域とソース、ドレイン領
域との接合面積が急激に増し、その間で容量が増大する
ため、SO8の長所の一つである高速性が損なわれる。
また、SO8構造のMOS l−ランノスタが微細化さ
れると、それに伴なって、ソース、ドレイン領域間のパ
ンチスルー現象が生じる。パンチスルー現象は微細化を
図りつつ電源電圧を規制せずに動作させようとするため
に起こる問題である。SO8構造のMOS )ランジス
タにおいては、既述の如くソース、ドレイン領域の不純
物拡散長がスケーリング則による場合に比べて長くなる
ため、そのパンチスルーの程度は大きくなる。更に、S
O8構造のMOS )ランジスタの固有な問題として、
絶縁基板とシリコン層の界面に存在する固有電荷のため
に界面付近のシリコン層が反転し、ここを通してソース
、ドレイン領域間に電流カニ流れる、いわゆるバックチ
ャンネル電流が存在するO このようなことから、従来よ5 sos構造の半導体層
に素子分離領域を形成し、この素子分離領域で分離され
た半導体層の島状領域のチャンネル領域予定部にしきい
値制御用、・ぐンチスルー耐圧防止用及び・々ツクチャ
ンネル防止用として例えばnチャンネルMOS )ラン
ノスタであればばロンを夫々適宜な深さにピーク値を持
つようにイオン注入する方法が行なわれている。しかし
、こうした多重のポロンイオンの注入を行なうと、半導
体層の濃度が高くなシ、SOS構造のMOS )ランジ
スタ特有な現象であるキンク現象が顕在化したシ、しき
い値電圧の制御性も低下する問題が発生する。
〔発明の目的〕
本発明は素子の微細化、特にチャンネル領域のショート
化に伴なうバックチャンネル電流の発生、パンチスルー
耐圧の低下を防止し、更にしきい値の制御を容易にして
高信頼性、高速動作化を達成した半導体装置を簡単に製
造し得る方法を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明は絶縁基板上の半導体層に素子分離領域を形成し
、この素子分離領域で分離された半導体層の島状領域の
チャンネル領域予定部に適宜な深さ部分にピークを持つ
ようにシリコンをイオン注入して該予定部の半導体層部
分の結晶性を乱し、つづいてしきい値制御用としての不
純物、例えばボロンを同チャンネル領域予定部にイオン
注入し、しかる後、熱処理を施すことによって、半導体
層の濃度をあまシ高くすることなく、ノヤンチスルー耐
圧やバックチャンネル電流を防止するような部分のみ不
純物濃度を高めること全可能にして、既述した効果を有
する半導体装置を製造することを骨子とするものである
−〔発明の実施例〕 次に、本発明をnチャンネルMOSトランジスタの製造
に適用した例について第1図〜第6図を参照して説明す
る。
(1) まず、第1図に示す如くサファイア基板1上に
厚さ0.6μmのシリコン層2をエピタキシャル成長さ
せたSO8基板を用意した。つづいて、“シリコン層2
を選択酸化法等によシフイールド酸化膜(素子分離領域
)3を形成した後、熱酸化処理を施してフィールド酸化
膜3で分離されたシリコン層2の島状領域(集子領域)
4表面に例えば厚さ300〜500Xの熱酸化膜5を形
成しfc (第2図図示)。
(11) 次いで、写真蝕刻法によシチャンネル領域予
定部が開口されたレジストツクターン6を形成した彼、
該レノストパターン6をマスクドじてシリコンをサファ
イア基板lとチャンネル領域予定部のシリコン層部分と
の界面近傍にピーク71に持つように例えば加速電圧3
00〜400keV 、ドーズ量10”/cnl〜10
16/dの条件で島状領域4に選択的にイオン注入した
。更に、同レジストパターンをマスクとしてシリコンを
チャンネル領域予定部のシリコン層部分の中間にピーク
72をもつように例えば加速電圧150〜250keV
1 ドーズfit 101’/cm 〜1016/C7
1ノ条件で島状領域4に選択的にイオン注入した(第3
図図示)。つづいて、同レジストパターン6をマスクと
して導電性を与える不純物、例えばポロンをチャンネル
領域予定部のシリコン層部分の表面付近にピーク8をも
つように例えば加速電圧40〜200 keV、ドーズ
量1011Z嘘〜10 ”/cntの条件で島状領域4
に選択的にイオン注入した(第4図図示)。
(11D 次いで、レジストパターン6を除去し、更に
熱酸化膜5を除去した後、再度、熱酸化処理を施して島
状領域4表面に厚さ300〜500Xのダート酸化膜9
を形成した。つづいて、全面に例えば砒素ドーゾ多結晶
シリコン膜を堆私し、これをパターニングしてダート電
極1Oを形成した後、該ダート電極10及びフィールド
酸化膜3をマスクとしてn型不純物、例えば砒素を島状
領域4に選択的にイオン注入し、更に活性化してn+型
のソース、ドレインfJJ域11a12を形成した(第
5図図示)。ひきつづき、全面にCVD S i O2
膜13及びポロンリン硅化ガラス膜(BPSG膜)14
を順次堆桜した後、コンタクトホール15−・・の開孔
、ソー憑、ドレインの取出しAA配線16.17の形成
を行なってnチャンネルMOS )ランソスタを製造し
た(第6図図示)。
しかして、本発明方法によればシリコンのイオン注入に
よってチャンネル領域予定部のシリコン層部分のサファ
イア基板1の界面近傍、中間部分の結晶性を悪化させる
ので、しきい値制御のためのポロンのイオン注入を1回
行なうだけで、島状領域4の表面付近の他に前記結晶性
が悪化された部位にポロンの不純物濃度を部分的に高め
ることができ、シリコン層全体(島状領域4全体)の濃
度が高くなるのを防止できる。
このように、サファイア基板1とシリコン層の界面近傍
にポロンイオン注入による不純物濃度の−一り値が得ら
れることによυ、該界面の固定チャージによるシリコン
層の反転を防止でき、チャンネル領域のパックチャンネ
ル電流の発生を防止できる。また、シリコン層のチャン
ネル領域中間にも、同様にポロンイオン注入による不純
物のピーク値が得られるため、ドレイン電圧を印加した
際に生じる空乏層の存在範囲に高C浪度層を形成でき、
パンチスルー耐圧を向上できる。したかつて、シリコン
層濃度の上昇によるSO8特有のキンク現象を防止しつ
つ、チャンネル長のショート化によるパックチャンネル
電流の発生を防止し、ノヤンチスルー耐圧を向上でき、
更にしきい値電圧の制御を容易にできるため、高信頼性
、高速動作性及び高集積屓のMOSトランノスタを得る
ことができる。
なお、上記実施例では絶縁基板としてサファイアを用い
たが、これに限定されず、例えばスピネル、5i02等
の絶縁基板、或いは5i02−多結晶シリコンなどの多
層構造の絶縁基板を用いてもよい。
本発明はnチャンネルMOS )ランジスクの製造のみ
に限らず、pチャンネルMO8l−ランジスタ、相補型
MOS )ラン・ノスタの製造等にも同様に適用できる
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によれば素子の微細化、特に
チャンネル領域のンヨート化に伴なうパックチャンネル
電流の発生を防止し、かつパンチスルー耐圧を向上し、
更にしきい値の制御を容易にした高信頼性、高速動作化
、高集積度を達成したMOS トランジスタ等の半導体
装置を簡単に製造し得る方法を提供できるっ
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図は本発明の実施例におけるn−チャンネ
ルMO8)ランノスタの製造工程を示す断面図である。 1・・・サファイア基板、2・・・シリコン層、3・フ
ィールド酸化膜、4・・・島状領域、9・・・r−1酸
化膜、1O・・・r−)電極、11・・・n++ソース
領域、12・・・n+型トドレイン領域1(r、17・
・At配線。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 絶縁基板上の半導体−に素子分離領域を形成する工程と
    、素子分離領域で分離された半導体層の島状領域表面に
    絶縁膜を形成する工程と、前記島状領域のチャンネル領
    域予定部にシリコン全選定的にイオン注入する工程と、
    同チャンネル領域予定部に導電性を与える不純物をイオ
    ン注入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。
JP23684883A 1983-12-15 1983-12-15 半導体装置の製造方法 Pending JPS60128668A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5156990A (en) * 1986-07-23 1992-10-20 Texas Instruments Incorporated Floating-gate memory cell with tailored doping profile
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