JPS60217666A - 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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JPS60217666A
JPS60217666A JP7345484A JP7345484A JPS60217666A JP S60217666 A JPS60217666 A JP S60217666A JP 7345484 A JP7345484 A JP 7345484A JP 7345484 A JP7345484 A JP 7345484A JP S60217666 A JPS60217666 A JP S60217666A
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JP
Japan
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insulating film
film
diffusion layer
polysilicon
heat
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JP7345484A
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Inventor
Masakatsu Yoshida
吉田 正勝
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2254Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
    • H01L21/2255Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer comprising oxides only, e.g. P2O5, PSG, H3BO3, doped oxides
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    • 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)
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  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • 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】 産業上の利用分野 本発明は、微細化構造を有するMO8形半導体装置の製
造方法に関する。
従来例の構成とその問題点 高速度で高集積度の性能を得るための微細構造を持つM
O8形半導体集積回路の製造方法において、ゲート酸化
膜の薄膜化、ソース・ドレイン接合深さの浅薄化によっ
て、ドレイン近傍に高電界が加えられホット・エレクト
ロンが発生し、チャネル領域でゲート酸化膜へのホット
エレクトロン注入によ5MO8)ランシスターの閾値を
変化させるいわゆるホットエレクトロン効果が大きな問
題となっている。
このホット・エレクトロン効果を防止するためドレイン
近傍の電界を弱めるべくソース・ドレイン領域を低濃度
の深い拡散層と高#度の浅い拡散層の二重拡散層により
形成し、不純物の深さ方向分布を変えて電界強度を緩和
する方法が提案されている。従来の二重拡散構造を形成
する製造方法について第1図〜第4図に示すMosトラ
ンジスターの工程順断面図を用いて説明する。
第1図に示すp形シリコン基板1の表面に、MO8形ト
ランジスタの素子分離領域を形成する。
フィールド酸化膜3とゲート酸化膜2を選択的に形成す
る。次に第2図に示すポリシリコンゲート電極4を、減
圧CVD法によシボリシリコン膜を堆積させ、さらに減
圧CVD法によシリコン窒化膜6を堆積させ、シリコン
窒化膜およびポリシリコン膜をパターンニングして形成
する。ゲート電極のパターンニングを行った後、ソース
・ドレインとなる領域に、ポリシリコンゲート電極4を
選択マスクとして用いたセルフ−アライン法を用いて燐
(P)イオンを100 KeVのエネルギーで1×10
個/ cA注入して低濃度で深い1 拡散層eを形成す
る。次に第3図に示すポリシリコンゲート電極を酸化す
ることによって側面にのみ酸化膜7を形成する。この際
ポリシリコンゲート電極4の上の面はシリコン窒化膜6
に覆われており酸化膜は形成されない。この後第4図に
示すように、ソース・ドレイン領域上の薄い酸化膜を除
去し、シリコン窒化膜5を除去し、砒素(A8)イオン
を40KeVのエネルギーで3×165個/Cシ注入を
行い高濃度で浅い♂拡散層dを形成する。
以後アニールを行って注入された不純物を活性化させる
ことによって二重拡散層より成るン〜ス・ドレイン領域
が形成される。以降層間膜・配線を形成してMOSトラ
ンジスターよ、り成る半導体集積回路装置が形成される
この方法においては1低濃度拡散層eおよび♂高濃度拡
散層6′を形成するため、イオン注入マスクとなるポリ
シリコンゲート電極4の大きさを変える必要があり、ま
た、ポリシリコンゲート電極4の上部表面に酸化を防止
するだめのシリコン窒化膜6を必要とする。またポリシ
リコンを酸化してゲート電極の側面に厚い酸化膜を形成
するため、高温の熱処理を必要とし、この熱処理のため
、ソース・ドレイン領域の不純物が再拡散してソース・
ドレインの接合深さが深くなり過ぎる。
またポリシリコンの酸化処理によってポリシリコンゲー
ト電極の側面の酸化膜を厚く、ソース・ドレイン領域上
に成長する酸化膜の厚さを薄く干るため、ポリシリコン
膜に多量の燐をドープして酸化の速度を高めなければな
らない。しかしこの場合多量の燐をドープしたポリシリ
コンゲート電極は熱処理によってゲート酸化膜を燐が拡
散してチャンネル領域の濃度を変えることによってトラ
ンジスタの閾値を変化させる不都合を生ずる問題があっ
た。
発明の目的 本発明の目的はMO8形トランジスタのソース・ドレイ
ン領域をn−低濃度拡散層と♂高濃度拡散層の二重拡散
層により形成して、ホットエレクトロンの発生を緩和す
る方法において、不純物を含む耐熱性絶縁膜を塗布し、
高温加熱処理により不純物を絶縁膜より拡散させ1低濃
度拡散層を形成し、塗布した絶縁膜の全面を均一にエツ
チングしてポリシリコンゲート電極のドーピングマスク
の大きさを変化させた後n高濃度拡散層を形成する方法
により、高温長時間の熱処理およびポリシリコンの高濃
度燐ドープを必要としなくて容易に実現できる半導体装
置の製造方法を提供するものである。
発明の構成 本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板表面に選
択的に厚い絶縁膜と薄いゲート絶縁膜を形成した後、ゲ
ート絶縁膜上にゲート電極を形成し、不純物を含む耐熱
性絶縁膜を塗布して、ポリシリコン電極の両側面に厚く
、上面およびソース・ドレインとなる領域上に薄く形成
した後、熱処理によシ耐熱性絶縁膜中から不純物をソー
ス・ドレインとなる領域に拡散させ、n−低濃度拡散層
を形成し、全面を均一にエツチングすることによって、
ゲート電極の両側面に塗布された耐熱性絶縁膜を残した
後、♂高濃度の拡散層を形成し、二重拡散のソース・ド
レイン領域を形成する方法である。塗布する耐熱性絶縁
膜は有機系おるいは無機系の耐熱膜例えばシラノール等
に不純物として燐あるいはボロン等を含んだ材料を有機
溶剤に溶かし、回転塗布法で形成する。また耐熱性絶縁
膜の均一なエツチングはプラズマエツチング法等ヲ用い
て行う。
また二重拡散層を形成した後、高融点金属あるいはその
シリサイド膜を選択的に露出されたソース・ドレイン領
域およびゲート電極の表面に選択的に堆積させる工程を
加えても良い。
実施例の説明 以下に図面を参照して、本発明の製造方法について詳し
く説明する。
第5図〜第9図は本発明の製造方法の一実施例ヲ示スた
めのnMO8)ランジスタの工程順断面図である。
第6図はp形シリコン基板10表面にフィールド酸化膜
3を厚さ0.8μm、ゲート酸化膜2を厚さ65 nm
に通常のLOOO8法を用いて形成した。nMO8集積
回路の製造工程を示している。
第6図にゲート電極4を形成するため減圧(3VDを用
いて燐をドーピングしたポリシリコン膜を厚さ0.4μ
mに形成した後、フォトエツチング法を用いてパターン
ニングを行った。エツチングはフォトレジストマスクを
用いて、ポリシリコン膜およびソース・ドレインとなる
領域6の表面の薄い酸化膜のエツチングを行う。次に全
面に絶縁膜9を形成する。絶縁膜は800℃〜900℃
程度以上の高温に耐える膜が必要で例えば、シラノール
を有機溶剤に溶かした粘度約20 apの液を約400
Orpm回転でウェーッ・を回転させ、液を滴下する方
法によって塗布し、2oO℃〜400℃のベーキングを
行い有機溶剤を蒸発させ、さらに900℃でガラス化を
行って形成した。この絶縁膜は有機系あるいは無機系い
ずれでもよく、電気的に絶縁特性を有し、約800℃〜
900℃以上の高温熱処理に耐える膜を必要とする。ま
た耐熱性絶縁膜中には不純物として燐、砒素あるいはポ
ロンをシラノールに混合させて形成しておく。例えば燐
としてP2O5を8モルチ含むシラノールより形成する
。塗布によってゲート電極の表面では薄く約80 nm
 、側面では厚く約、80nm〜300 nm形成され
る。この後約900℃〜1050℃で30分間熱処理を
行い表面濃度I X 10”/s! 、深さ約0.3μ
程度のn−拡散層6を形成する。この後全面をドライエ
ツチング法を用いて、塗布した絶縁膜を均一に約80n
m〜90nmの厚さエツチングにより除去する。この工
程によシポリシリコンゲートの上部表面およびソース・
ドレイン領域の表面の一部を露出させ、かつポリシリコ
ンゲートの側面に塗布絶縁膜9が残る。次にポリシリコ
ンおよび塗布絶縁膜をマスクとして、ム8イオンを40
 KeVのエネルギーで3 X 10 / ca個/d
r (7)注入を行い、8oO℃〜900℃30分間程
度のアニールを行って、高濃度で浅いn 拡散層dを形
成する。この方法によって第8図に示すようにn−拡散
層6とn+拡散層6′より成る二重拡散層のソース・ド
レインが形成される。この構造によってドレイン領域の
電界強度を緩和し、ホットエレクトロンの発生を防止し
、ゲート酸化膜への注入を減少させMOSトランジスタ
ーの閾値の変動を防止できた。また第9図に示すごとく
、二重拡散によシンース・ドレインを形成した後、タン
グステンシリサイド(wstz)膜を選択CVD法を用
いてSl上にのみ約0.2μm)厚さに形成する。選択
CVDは例えばWF6ガスにH2ガスを350’Cで反
応させることによって形成できる。選択成長膜は高触点
金属あるいはそのシリサイドを用いる。この工程により
、ゲート電極の抵抗およびソース・ドレイン領域の抵抗
を減少させ高速度の特性が得られる。
発明の効果 本発明によればポリシリコンゲート電極の側面に酸化膜
を形成する場合、90C)C以上で長時間の高温熱処理
を必要としなくて形成することによって、ソース・ドレ
イン拡散層の再分布を少く、かつポリシリコンゲート電
極中の燐濃度を高くドープすることによって基板atと
ポリシリコンの酸化速度比を高くとる必要はなく、低濃
度のドープでも可能である。またソース・ドレイン領域
の表面を酸化することによって、ソース・ドレイン領域
の不純物が再分布および偏析によシ濃度変化が生ずる弊
害を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は従来の方法によってn形MOSトラン
ジスタを含む半導体集積回路を形成する方法を示す工程
順断面図、第6図〜第9図は本発明による製造方法の一
例によるn形MOI9 )ランジスタを含む半導体集積
回路を形成する方法を示す工程順断面図である。 1・・・・・・p形シリコン基板、2・・・・・・ゲー
ト酸化膜、3・・・・・・フィールド酸化膜、4・・・
・・・ポリシリコンゲート電極、6・・・・・シリコン
窒化膜、θ・・・・・n−ソース・ドレイン領域、e;
・・・・・・n ソース・ドレイン領域、7・・・・・
・酸化膜、8・・・・・・シリサイド膜、9・・・・・
・塗布絶縁膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板表面に選択的に厚い絶縁膜と薄い絶縁膜とを
    形成した後、前記薄い絶縁膜上に導電性の電極を形成す
    る工程、前記電極をマスクとして前記薄い絶縁膜の一部
    を除去してシリコン表面に窓を開孔する工程、表面に不
    純物を含む耐熱性絶縁膜を塗布する工程、加熱処理を行
    って前記耐熱性絶縁膜から前記半導体基板に不純物を拡
    散させ低濃度の深い拡散層を形成する工程、その後前記
    耐熱性絶縁膜を均一にエツチングを行って選択的に前記
    電極の上部表面および前記半導体基板の前記深い拡散層
    の表面を露出させた後、前記耐熱性絶縁膜をマスクとし
    て不純物のドーピングを行い高濃度の浅い拡散層を形成
    する工程をそなえた半導体装置の製造方法。
JP7345484A 1984-04-12 1984-04-12 半導体装置の製造方法 Pending JPS60217666A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000060634A (ko) * 1999-03-18 2000-10-16 윤종용 반도체 소자의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000060634A (ko) * 1999-03-18 2000-10-16 윤종용 반도체 소자의 제조방법

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