JPS61129862A - 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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JPS61129862A
JPS61129862A JP59252310A JP25231084A JPS61129862A JP S61129862 A JPS61129862 A JP S61129862A JP 59252310 A JP59252310 A JP 59252310A JP 25231084 A JP25231084 A JP 25231084A JP S61129862 A JPS61129862 A JP S61129862A
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JP
Japan
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channel
gate electrode
layer
channel side
ion
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JP59252310A
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Moriya Nakahara
中原 守弥
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にゲート電極
の形成に改良を施した相補fiMO8トランジスタの製
造方法に係わる◎ 〔発明の娑術的背景) 現在、相補鷹(C)MO8)ランジスタにおい七、ゲー
ト電極材料としては% nll不純物を高濃度にドープ
したN多結晶シリコンが用いられている。この材料から
なるゲート電極は、通常半導体基板上にゲート酸化膜を
形成後、アンドープ多結晶シリコン全CVD法により堆
積し、更にPOC!、拡散法によりて多結晶シリコン中
にリンネ細物をドープさせ、パターニングすることによ
り形成される。また、最近のデバイスの縮小化に伴い、
ゲート電極材料としてP多結晶シリ。
コンが用いられる。この材料からなるゲート電極は、上
記と同様にアンドープ多結晶シリコンを堆積した後、多
結晶シリコン中にボロンを約10 /cIL 程度イオ
ン注入、パターニングすることにより形成される口 〔背景技術の問題点〕 しかしながら、従来の0MO8)ランジスタは次に示す
欠点を有する。
(ア)ゲート電極材料としてN多結晶シリコンを用いた
場合、 Nチャネルトランジスタは、しきい値電圧t″0.8V
0.8V程度ソース領域、チャネル領域及びドレイン領
域方向のキャリアタイプはN −P−N  となる。こ
のような構造のとき。
反転層はシリコン基板表面に形成された、いわゆる5u
rface  channel 31となる。この様な
モードの場合、デバイス寸法が縮小されるに伴い、実効
移動度の低下を伴う。一方、Pチャネルトランジスタで
は、しきい値電圧を一〇、8V程度にすると、ソース領
域、チャネル領域及びドレイン領域方向のシリコ/基板
表面近傍のキャリアタイプはP −P−P  となる。
この様な構造の場合、キャリア(正孔)はシリコイ基孜
表面よりわずか下方で流れている、いわゆるBurie
d  channel製となる。この様な七−ドでに、
デバイス寸法が縮小されるに伴ってシ1−トチャネル効
果が大きくなる。そして、デバイスのチャネル長のわず
かな変化に対してしきい値電圧の変動が非常に大きくな
り、しきい値電圧の制御性が乏しくなる。
また、Buried  channel fiの場合、
シ嘗−トチャネル効果のみならず、チャネルイオン注入
、 ドーズに対するしきい値電圧の変動も大きく、この
点からしきい値電圧の制御性も乏しい。
(イ)ゲート電極材料としてP多結晶シリ:7ヲ用いた
場合、 矛2図を参照して説明する。図中のlは、表面にフィー
ルド酸化膜2が形成されたP型の(10G)シリコン基
板である。この基&Iの素子領域にはNウェル3が形成
され、該Nウェル3にpgのソース、ドレイン領域4゜
5が形成されている。このソース、ドレイン領域4.5
間のチャネル領域上には、ゲート酸化@6t−介してボ
ロン上ドープしたP多結晶シリコンからなるゲート電極
7が設けられている。このようにNウェル3ではPチャ
ネルトランジスタが形成される。一方、Nウェル3の形
成され℃いない基板lの素子領域にはN星のソース、ド
レイン領域8.9が設けられ、これらソース、ドレイン
領域8;9間のチャネル領域上にはゲート酸化膜10t
−介してポロンをドープしたP多結晶シリコンからなる
ゲート電極11が設けられ、Nチャネルトランジスタが
形成され℃いる。こうした構造の0MO8)ランジスタ
において、一般的なP多結晶シリコンからなるゲ°−ト
電極の形成方法では、矛2図に示す如くNチャネルトラ
ンジスタのゲート電極11の上部がソース、ドレイン領
域8.9形成のためのnfJl不純物のイオン注入によ
ってN型する可能性がある。
なお、図中の!・2は例えばヒ素をドーグしたグー)!
他部分を示す◎このように、ケート電極11がPN接合
を持つことKより、デバイス特性VC1!A影響を及ぼ
す・例えば、ゲート電圧がとのPN接合にもかかること
になり、シリコン基IEJのチャネルにはその分小さな
電圧しかかからなくなり、弱反転領域の立ち上り特性が
急くなる。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、鳥速動作が
可能であるとともに、ショート≠ヤネル効果、しきい値
電圧の変動等を抑制した高信頼性の牛導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は特に0MO8) 9ンジスタに餉するもので、
ソース、ドレイン領域形成用のイオン注入時、ゲート電
極の上層部に形成された本来の不純物とは異なる不純物
を含むゲートを極の上層部の一部を除去することにより
撞々の効果を得ることt−図ったものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発13A1kcMO8)?yレジスタ製造に適
用した場合について、第1図(a)〜(1) t−参照
して説明する。
実施例1 〔1〕 まず、P型の(100)シリコン基板21上I
c厚さtoooAの熱酸化PA22を形成した(矛xl
W(a)図示)。つづいて、この熱酸化膜22上にNウ
ェル形成予定部に対応する部分が開孔したレジストパタ
ー/23t−形成した後、このレジストパターン23を
マスクトシて基板21にリンを加速電圧l 50 ke
V、ドーズ量3XiO/αの条件でイオン注入し、イオ
ン注入層24t−形成した(、?1図(b)図示°)。
次いで、レジストパターン23′ft除去し、更に12
00℃eNt中で6時間アニールを行ってNウェル25
t−形成した後、熱酸化膜22′f:除去した(第1図
(C)図示)。更に、全面に厚さ900Aの熱酸化膜2
6t−形成し、その上に厚#2000λF) シ17 
コyWl化1[;t 7 t−CVD法により堆積した
(第1図(d)図示)。しかる後。
前記窒化@27t−後記Nチャネル及びPチャネルトラ
ンジスタの素子領域に対応する部分が開孔するようにパ
ターニングし、これをマスクとしてフィールド酸化を行
って厚さ7000^のフィールド酸化膜28を形成した
(矛l囚(e)図示)。
01〕次に、前記輩化@27、熱酸化膜26t−除去し
た後、その部分に厚さ200人のゲート酸化膜29t−
形成した(第1図(f)図示)。つづいて、Nチャネル
、Pチャネルのしきい値を夫々o、sv、−0,8Vに
合せるため、Nチャネルではヒ素を加速電圧4 g k
eV、ドーズ量l×10/cILの条件下で、かつPチ
ャネルではリンを加速電圧40 keV、ドーズ量1X
lO/cIILの条件でチャネルイオン注入を行った。
この際、Nチャネルのヒ素はイオン注入の飛程距離が短
いため、比較的浅いP−N接合がチャネル領域に形成さ
れた。次いで、全面に厚さ4oooXの、アノドーグ多
結晶シリコン層tCVD法により堆積した後、このシリ
コン層にボロンを加速電圧25 keV、ドーズ量SX
工O/儂 の条件下でイオン注入し、更KlooO℃。
20分間アニールを行ってボロンが一様に分布したP多
結晶シリコン層30を形成した(第1図(g)図示)。
しかる後、このP多結晶シリコンN 30 t−バター
ニングしてPチャネル側にゲート電極31を、Nチャネ
ル側にゲート電極5H1−形成した(矛五図(h)図示
)。
更に、Pチャネル1l11t−レジストパターン33を
被覆した後、ヒ素を加速電圧4 Q keV、ドーズt
5xlO/cIILの条件で基板21にイオン注入し、
N型のイオン注入層34.35t−形成した。この際、
Nチャネル側のゲート電極320表面部(約600λ糧
度)36にヒ素がイオン注入された(牙1図(i)図示
)。
(iillJ次に、前記レジストパターン33を剥離し
、更にNチャネル側に別のレジストパターン37を被覆
した後、ボロンを加速電圧3 Q keV、ドーズ1t
lXlO/cIILの条件でイオン注入し、+ P型のイオン注入層311,391f、形成した。
(第1図(j)図示)。つづいて、レジストパターン3
1を剥離した後、反応性イオンエツチング(RIB)に
より前記ゲート電極31゜32の表面部分(1000λ
)t−エツチング除去した。この結果、Nチャネル側の
ゲート電極320表面部36が除去されるため、Nチャ
ネル、Pチャネルの両側の全領域でゲート電極3、32
がPとなった(第1図(k)図示ン。次いで、1000
℃、20分量子ニールーを行りてイオン注入された元素
t−電気的に活性化し、Pチャネル側のNウェル25に
P型のソース、ドレイン領域40,411f、Nチャネ
ル側の基@21にN型のソース、ドレイン領域42.4
3f形成した。更に、全面に保護誤用のPEG (リン
・ケイallガラス)@44を形成した後、このPEG
膜44及びゲート酸化膜29に適宜コンタクトホール4
5f:形成し、これらコンタクトホール45にM 電極
46を設けてPチャネルトランジスタTp、Nチャネル
ト2/ジスタTN かうなるCMO8)ランジスタ金製
造した(牙1図(j)図示)口しかして、実施例1によ
れば、第1図(りの工程のソース、ドレイン領域形成用
のヒ素のイングラで上層部かN型化したNチャネル側の
ゲート電極32t−1第1図(k)の工程で1000^
程度RIEにより除去するため、残存したNチャネル側
のゲート電極32及びPチャネル側のケート電極31共
にP多結晶シリコ/から構成することができる。従って
、従来の如くグー+1C4kかPN接合金持つことに起
因してデバイス特性が態化することなく素子特性を良好
にできるとともK、高速動作が可能となる。
実施例2 CD実施例1の第1図(a)〜(h)まで同様に行った
後、Pチャネル*t−レジストパターン51で被覆した
。次に%Nチャネ/I/lllのN!!!領域の形成の
ためにリンを加速電圧35 keV、ドーズ量zxto
/mの条件で基板21にイオン注入し、N型の不純物層
52.53f形成した(才3図(a)図示)。つづいて
、Nチャネル側をレジストパターン54で被覆した後、
Pチャネル側のP鑞領域の形成のためにボロンを加速電
圧35 keV、ドーズ量lXl0/caaの条件でN
ウェル25にイオン注入し、P型の不純物層55.56
t−形成した(牙3図(b)図示)。
次いで、レジストパターン54t−剥離し、全面にCV
D法により厚さ3000λのシリコン酸化膜57t−堆
積した後、RIBによりエツチングを行ってゲート電極
31の側壁部のみに前記酸化@57t−残存させた。更
に、PチャネルgIAt−再度レジストパターン58で
被覆した後、Nチャネル側の基板211Cヒ素を加速電
圧4 g keV、ドーズ量5xto /cRでイオン
注入を行い、Nliの不純物層59.60t−形成した
。しかる後、Nチャネル側のゲート電極32の上層部の
ヒ素を含んだ部分t−axgicより除去した(才3図
(C)図示)。ひきつづき、レジストパターン58f、
剥離した後、電気的活性化のためのアニールft100
0℃、20分からなるソース領域63.N層64と8層
65からなるドレイン領域66t−夫々形成した・以下
、実施例1の、1?1図(4と同様な工程を経て、P8
G膜44、コンタクトホーに45及びM電極46t−形
成してLDI)(Lightlyl)oped Dra
in )構造のP テqネルト−) y シスタT、、
NチャネルトランジスタTNからなる0MO8)ランジ
スタを製造した(矛3図(d)図示)。
しかして、実施例2によれば、才3図(C)の工程でN
型層形成用のヒ素のイングラで上層部がNfiしたNチ
ャネル側のゲート電極32の上部t−B、IEにより除
去するため、実施例1と同様な効果を期待できる。また
、ゲート構造がLDD構造と、なっているため、実施例
1と比べ一層素子の微細化を図ることができる。
なお、実施例2では、N型したNチャネル側のゲート!
他の上部を几IEtCより除去したが、これに限らず、
HII’ −HNo Jエツチング液あるいはKO)l
エツチング液を用いてもよい。この場合、ゲート電極の
ga壁にはCVD法によるシリコン酸化膜が残存してい
るため、ゲート電極が横方向にエツチングされることを
回避できる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、高速動作が可能でか
つ高信頼性の0MO8)ランジスタ等の半導体装置を製
造する方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜−)は本発明の実施例1の0MO8トラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す断面図1、IF5図
は従来の0MO8)ランジスタの断面図、矛3図(a)
−(d)は本発明の実施例2のCMOSトランジスタの
製造方法を一部除いて工程順に示す断面図である。 21・・・P型の(100)シリコン基板、23゜33
.31,5、54,5B・・・レジストパターン、)!
4.34,35.3g、39,52゜53.55,56
.59.60・・・イオン注入層、25・・・Nウェル
、28・・・フィールド酸化膜、29・・・ゲート酸化
膜、30・・・P多結晶シリコン層、3、32・・・ゲ
ート電極、36・・・ゲート電極の表面部、40,42
.63・・・ソース領域、4、43.66・・・ドレイ
ン領域、44・・・P2O膜、45・・・コンタクトホ
ール、46・・・M電極。 出願人代理人 弁理士  鈴 江 武 彦第1図 +++p” ^                 ^骨−・−1−
1 第1図、 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型のウェルを有した第2導電型の半導体
    基板の表面にフィールド酸化膜を形成する工程と、この
    フィールド酸化膜で囲まれた素子領域にゲート酸化膜を
    形成する工程と、全面にゲート電極材料層を堆積した後
    、この材料層に第2導電型の不純物をイオン注入する工
    程と、この材料層をパターニングしてゲート電極を形成
    する工程と、前記各ゲート電極をマスクとしてNチャネ
    ル側、Pチャネル側に夫々ソース、ドレイン領域形成用
    のイオン注入を行う工程と、ゲート電極の上層部の一部
    を除去する工程とを具備することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  2. (2)ゲート電極の上層部の一部の除去を、反応性イオ
    ンエッチング又は弗硝酸系エッチング又はKOHエッチ
    ングにより行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の半導体装置の製造方法。
JP59252310A 1984-11-29 1984-11-29 半導体装置の製造方法 Pending JPS61129862A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6472553A (en) * 1987-09-04 1989-03-17 Korea Inst Sci & Tech Analog cmos integrated circuit and its manufacture
JPH0258370A (ja) * 1988-08-24 1990-02-27 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法

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JPS6472553A (en) * 1987-09-04 1989-03-17 Korea Inst Sci & Tech Analog cmos integrated circuit and its manufacture
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