JPS60227474A - Mosトランジスタの製造方法 - Google Patents

Mosトランジスタの製造方法

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JPS60227474A
JPS60227474A JP59084584A JP8458484A JPS60227474A JP S60227474 A JPS60227474 A JP S60227474A JP 59084584 A JP59084584 A JP 59084584A JP 8458484 A JP8458484 A JP 8458484A JP S60227474 A JPS60227474 A JP S60227474A
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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】 (産業上の利用分野) 本発明はチャネル不純物濃度の分布を制御することによ
って絶縁耐圧特性をある水準に保ちつつしきい1直電圧
を制御しうる構造のMOS )ランジスタの城、遣方法
に関するものである。
(従来技術とその問題点) MOS )ランジスタの絶縁耐圧特性を低下させないた
めには、ドレイン近傍における電流経路に沿った方向の
電界強度がある程度以上強くならないように注意する必
要がある。そのためにはげレイン近傍における基板不純
物の製置を低い水準に保つことが必要である。一方、し
きい値電圧を所定の値に効果的に設定するには、少なく
ともチャネル領域のソース近傍に基板と同じ伝導形の不
純物を浅く存在せしめることが有効である。この両方の
要請を都合よく満たすためには、チャネル領域の基板と
同じ伝導形の不純物の分布において、ソース側でより高
く、ドレイン側でよシ低くなるような、チャネル方向に
沿った分布を形成することが必要となる。このような構
造として、現在では第1図に示すよりなりMO8構造(
または別名DSA構造)を用いるかまたは第2図に示す
ようなりIMO8構造を用いることが従来より行なわれ
ている。第1図において、4は低不純物濃度のシリコン
基板、1はソース領域、2はドレイン領域、3は基板4
と同一伝導形の不純物高濃度領域、6はダートポリシリ
コン電極である。以下の図において同−構酸部分には同
一番号を付して説明する。また、第2図において、7は
ランプ形状をなすゲートポリシリコン電極を示している
。これらの構造を用いることによって耐圧劣化やなだれ
現象、S10□膜へのホットキャリア注入を抑制するこ
とができるが、DMO8構造の場合、しきい値電圧を大
きく左右する基板不純物の濃度のピーク値及びピーク値
をなすチャネル方向の位置が横方向拡散によって決まる
ため、変動が大きく、従ってしきい値電圧の変動が大き
く、制御性が悪い。また、DIMO8構造の場合、チャ
ネル方向の不純物分布はゲートポリシリコンのサイドの
チー・平形状に大きく依存しておシ、テーパ形状の制御
性が悪いためにしきい値電圧の制御性が悪い。また、チ
ー・平形状を形成するための製造工程は、ダートポリシ
リコン膜にヒ素をイオン注入する等の工程を要するため
一般に複雑である。これらの理由によシ、耐圧特性を保
ちつつ、しきい値電圧を設定する従来の不純物のチャネ
ル方向の不均一分布形成方法には制御性の点において欠
点があった。
(発明の目的) 本発明の目的は、このような従来の欠点を除去し、制御
性のよいチャネル方向の不純物分布を形成スるMOS 
)ランジスタの製造方法を提供することにある。
(発明の構成) 本発明によるMOS )ランジスタの製造方法は、MO
3)ランジスタのダート酸化膜領域に相当する領域にお
いて、ソース領域に相当する領域からドレイン領域に相
当する領域に向かう方向に沿って不均一な強度分布をな
す光照射を伴いつつ形成された熱酸化膜を通してチャネ
ル不純物をイオン注入することによって、不均一なチャ
ネル不純物分布を有する構造を形成することを特徴とし
ている。
(構成の詳細な説明) 本発明は上述の方法を採ることによシ従来技術の問題点
を解決した。
まず、本発明のMOS )ランジスタの製造方法の原理
について説明する。本発明の特徴的な製造工程はチャネ
ルドープ工程である。チャネルドープはダート酸化膜を
介したイオン注入によって行なう。分布を有するチャネ
ルドープを実現するために、チャネルイオン注入時のダ
ート酸化膜厚を不均一にしておく。これは以下のような
原理によって実現可能である。即ち、ゲート酸化膜形成
時の熱酸化工程を、光吸収マスクを介する等の手段によ
って空間的に不均一化した光照射を伴って行なう。この
ようにすれば、照射された光量に応じて空間的に異なっ
た厚さの酸化膜が形成される。この効果は例えば8.A
、5chafer 、らによる、Journa 1of
 Vacuum 5cience and Techn
ology誌1981年第19巻494頁に掲載の論文
によって証明されている。この効果によりてダート酸化
膜厚にソースドレイン方向に沿った分布を与えることが
できる。
従って、このダート酸化膜を介してチャネルドープを行
なうことによって、一般的に酸化膜厚のよシ薄い部分の
チャネル部へはよシ深くかつよシ高ドーズのチャネルド
ープを実現することができる。
基板と同じ伝導形の不純物をチャネルドープする場合に
は、ソース側がよシ薄く、ドレイ/側がよシ厚くなるよ
うなe−)酸化膜の厚さ分布を採用することによって、
第3図に示すようにソース1側がよシ高濃度、ドレイン
2側がよシ低濃度となるようなチャネル不純物分布を実
現することができ、ドレイン近傍の耐圧特性やなだれ現
象を良好に保つことができる。第3図中8はチャネルド
ーグ領域、9はLOCU874−ルド酸化膜である。
また、チャネル方向の不純物分布の形及びドーズ量が光
照射分布及び酸化条件イオン注入条件で決定され、これ
らの製造工程の制御性が良好であるために、しきい値電
圧を再現性よく制御することが可能である。
基板と異なる伝導形の不純物をチャネルドープする場合
にはソースからドレインへ向が9方向ノ酸化膜厚の分布
の特性を逆にすることによって基板と同じ伝導形の不純
物をチャネルドープする場合と同等の効果が得られる。
チャネル長が短い場合、ダート酸化膜形成時の光照射強
度分布を急峻にすることによって目合わせ精度が多少悪
い場合でもしきい値電圧の制御性は依然保つことができ
る。
(実施例) 以下、第4図(&)〜(f)の一連の工程図を用いて本
発明のMOS )ランソスタ製造方法の典型的な一実施
例について説明する。以下の説明で杜説明の便宜上、N
チャネルMO8)ランジスタについて述べるが、pチャ
ネルMO8)ランジスタの場合でも、本質的に同じであ
り、これも当然本発明に含まれる。
第4図(、)は不純物濃度1×10/llIのp形基板
4上に通常のLOCO8法によシ、フィールド酸化膜9
を形成した状態を示す。第4図(b)はダート酸化膜形
成のための熱酸化時に同時に照射される光の相対的な強
度の分布10を示す。?−)酸化工程はドライ酸化法で
950°Cにおいて100分間行ない、その際の光照射
量紘アルゴンレーザ60W/crdlである。第4図(
−)はダート酸化膜形成後の形状を示す。
ダート酸化膜5の膜厚はソース側(第4図(e)の左方
)で約400X、ドレイン側(第4図(、)の右方)で
約800Xである。次にがロンを加速電圧20keV。
ドーズ量5 X 10” 、/y++2の条件でチャネ
ルイオン注入する。この状態が第4図(d)である。こ
のイオン注入によってチャキルド−1層8が形成される
ソース側ではゲート酸化膜厚がイオンの飛程に比較して
充分薄いのでチャネルイオンドープ層8が形成されるが
ドレイン側ではダート酸化膜5が充分厚いのでイオンは
はt”l’−)酸化膜5中で静止し、チャネル領域には
到達しない。従って第4図(d)に示すようにチャネル
イオンドープ層8はソース側に片寄シ、シかもソースか
らドレインの方向に向かりてドーズ量が減少する分布と
なる。第4図(、)はCVDポリシリコンを50001
堆積したのち、一連のリングラフィ工程によってゲート
ポリシリコン電極6を形成したのち、これをマスクとし
、リンを加速電圧150 key、ドーズ量7X10 
/cPn2の条件下でイオン注入することによってソー
ス領域1とドレイン領域2を形成したところまでの状態
を示している。ソース及びドレイン部分の酸化膜を除去
したのち、フィールド酸化膜12をCVD法によって4
000Xjrl積し、電極コンタクト形成のための通常
の一連のりソゲラフイエ程ののち、Atを約8000に
堆積し、電極配線・々ターン形成のための通常の一連の
リングラフィ工程によって第4図(f)の構造を得る。
第4図(f)において、11はドレインAt配線、13
はソースAt配線、14a?−)AZ配線である。以上
が、ソース側からドレイン側へ向かう方向に沿って、あ
らかじめ最適設計された一様でないチャネルドープ層1
1を形成・することによってMOS )ランジスタを製
造する本発明のMOS )ランジスタ製造方法の典型的
な一実施例である。
なお、上記実施例においては、第4図(、)に示すよう
に、不拘−チャネルドーゾ形成のだめの不均一膜厚の酸
化膜をダート酸化膜5として用いているが、この酸化膜
を除去し、再び均一膜厚のダート酸化膜を形成する方法
も、本発明のMOS )ランジスタ製造方法に当然台ま
れる。
(発明の効果) 本発明と従来技術とを用いてそれぞれ製造されるMOS
 )ランジスタの構造は、主たる電気的特性に反映する
構造に関する限シ同様の構造となうているが、本発明の
製造方法によれば、グー)酸化膜厚、及びダート酸化膜
形成後のチャネルイオン注入によって注入されるイオン
のドーズ量が一様でないにもかかわらず、ダート酸化膜
形成とチャネルイオン注入をそれぞれ一回の熱酸化工程
及び−回の一様イオン注入工程によりて実行できるため
、プロセスを大幅に簡単化できる。また、イオン濃度の
、ソース側からドレイン側に向かう方向に沿った分布は
ダート酸化膜厚の分布にのみ依存しているので制御性が
すぐれておシ、酸化時の光照射においては、例えば光吸
収マスクを用いた一様光照射する方法のように、一般に
光照射条件を再現性よく設定できるから、チャネルドー
ゾ条件の再現性も非常によく、耐圧特性、なだれ現象抑
制特性、しきい値電圧等のMOS )ランジスタの基本
特性を総合的に最適設計する上で卓絶した効果を発揮す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、チャネル不純物濃度にソースードレイン方向
の不均一分布を生せしめて、電気特性を改善した、DM
O8構造と呼ばれる従来構造のMOS )ランジスタを
示す断面図。第2図は、同様の効果を意図したDIMO
8構造と呼ばれる、従来構造のMOS )ランジスタを
示す断面図、第3図は、本発明の製造方法を用いて製造
されたMOS )ランジスタの構造の断面図、第4図(
a)〜(f)は本発明の製造力゛法の典型的実施例を工
程順に示す主要部の断面図でおる。 1・・・ソース領域、2・・・ドレイン領域、3・・・
基板と同じ伝導形の不純物の高濃度領域、4・・・低不
純物濃度のシリコン基板、5・・・ダート酸化膜、6・
・・ダートポリシリコン電極、7・・・ランプ形状をな
すゲートポリシリコン電極、8・・・チャネルドーグ領
域、9・・・LOCO87(−ルド酸化膜、10・・・
光強度分布、11・・・ドレインAt配線、12・・・
フィールドCVD酸化膜、13・・・ソースAt配線、
14・・・ゲートAt配線。 第1図 第2図 第3図 第4図 ((L) 第4図 (C) (d)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)MOS)ランジスタのダート酸化膜領域に相当す
    る領域において、ソース領域に相当する領域からドレイ
    ン領域に相当する領域に向かう方向に沿って不均一な強
    度分布をなす光照射を伴いつつ形成された熱酸化膜を通
    してチャネル不純物をイオン注入することによって、不
    均一なチャネル不純物分布を有する構造を形成すること
    を特徴とするMOS )ランジスタの製造方法。
JP59084584A 1984-04-26 1984-04-26 Mosトランジスタの製造方法 Granted JPS60227474A (ja)

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JP2003060199A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置とその製造方法
CN102365714A (zh) * 2009-01-30 2012-02-29 先进微装置公司 用于具有缩小的栅极电极间距的非对称晶体管的梯度阱注入

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