JPS6120369A - 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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JPS6120369A
JPS6120369A JP14159084A JP14159084A JPS6120369A JP S6120369 A JPS6120369 A JP S6120369A JP 14159084 A JP14159084 A JP 14159084A JP 14159084 A JP14159084 A JP 14159084A JP S6120369 A JPS6120369 A JP S6120369A
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Yasuo Matsumoto
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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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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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の改良に関する。
(発明の技術的背めの問題点) 周知のごとく、例えばMO8I−ランジスタのゲート長
が短くなると、しきい値(Vth)が低下するいわゆる
ショートチャネル効果が顕在化する。
このことは、素子の微細化につれて顕著となる。
また、ゲート長の縮小化に伴い、基板電流やゲート電流
が増加し、いわゆるバイポーラアクションによるドレイ
ン耐圧の劣化や、ホットキャリアの・影響によるvth
の不安定性等の信頼性問題も生じてくる。ところで、シ
ョートチャネル効果を抑制する手段としては、半導体基
板と同導電型の高濃度の不純物を、ドレイン(及びソー
ス)領域と接するように形成してドレイン電圧による空
乏層の伸びを押えることが考えられる。一方、基板電流
、ゲート電流を減少させる方法としては、ソース、ドレ
イン領域の近傍に比較的濃度の低い不純物層を選択的に
形成し、ドレイン領域近傍の電界を緩和させることが考
えられる。以下、これらの手段を用いたNチャネルMO
Sトランジスタの製造方法の場合について第2図(a)
〜(e)を参照して説明する。
まず、P型の半導体基板1表面に素子分離領域2を形成
した後、全面に酸化膜、多結晶シリコン層を形成し、こ
れらを所望の寸法にパターニングしてゲート酸化i!3
、ゲート電極4を形成する(第2図(a)図示)。つづ
いて、ゲート電極3などをマスクとしてリンを基板1に
イオン注入してN−型層5a、5bを形成した後、ボロ
ンを前記と同様にして基板1にイオン注入してP−型層
5a、5bを形成する。ここで、N−型層5bは後記ド
レイン領域近傍の電界を緩和して基板電流、ゲート電流
を減少させる働きをし、かつP−型層6bはドレイン電
圧によるトレイン領域側からの空乏層の伸びを抑え、バ
ンチスルー耐圧を向上させる働きをし、ひいてはショー
トチャネル効果を軽減する。次いで、基板1、ゲート電
極4を酸化して酸化117を形成する(第2図(b)図
示)。
更に、全面にCVDシリコン酸化118を堆積する(第
2図(C)図示)。しかる後、この酸化膜8を反応性イ
オンエツチング(RIE)によりエツチング除去し、ゲ
ート電極4の側壁にのみCVDシリコン酸化膜9を残存
させる(第2図(d)図示)。この後、ゲート電極4、
残存するCVDシリコン酸化膜9等をマスクとして全面
にヒ素をイオン注7、シ、N1型の拡散層9a、9bを
形成する。ここで、前記N−型層5a、N+型層9aに
よりソース領域10が、N−型層5b、N”型層9bに
よりドレイン領域11が夫々形成され、Nチャネル型M
OSトランジスタが形成される(第2図(e)図示)。
しかしながら、こうした方法によれば、P−型層6a、
6bがソース、ドレイン領域10.11全面に形成され
るため、ソース、ドレイン領域10111のN+型層9
a、9b及びN−型層5a、5bと、P−型I6a、6
b及び基板1間で形成される接合容量は、デバイスの縮
小化に伴うP−型層6a、6bの濃度の増加により大き
くなり、回路の動作が遅くなる。
なお、前述した接合容量の増大は、MO3LSIにおけ
る[) ynamic  Random  A cce
ssM emory  (以下、DRAM)においても
不都合を生じる。これについて第3図を参照して説明す
る。
ここで、図中の12は、N−型層5a、N+型層9aか
らなるソース領域(拡散層)を示し、例えばビットライ
ン13の一部として用いられる。また、14は基板1と
ゲート絶縁膜15を介してメモリセルの容量C3を形成
するゲート電極であり、16は層間絶縁膜である。即ち
、第2図のDRAMにおいて、メモリセルに記憶されて
いる情報が110”か゛′1パかの判定は、ビットライ
ン13の容量Cbと密接な関係があり、Cb /C3値
が小さい程、その判定に対するマージン率は大きくなる
。従って、メモリセル容量が一定とすれば、ビットライ
ン容量は出来る限り小さくする必要があるが、このため
にはP−型層6aのS度を小さくする必要があり、ショ
ートチャネル効果、バンチスルー耐圧の劣化をもたらす
〔発明の目的〕 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ソース領
域、基板間及びドレイン領域、基板間の接合容量を軽減
して回路の動作を高速化する等種々の効果を得ることが
できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
るものである。
〔発明の概要〕
本発明は、ドレイン電圧による空乏層の伸びを抑えるた
めの第1導電型の第3の不純物層(例えば、P−型層)
を、ゲート電極の側壁近傍の第′1導電型の半導体基板
のみに部分的に形成することにより、前記P−型層のソ
ース、ドレイン領域との接触部分を従来よりも少なくし
、もって回路の動作を高速化しえる等積々の効果を図っ
″たことを骨子とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明をNチャネルMOSトランジスタの製造に
適用した場合について第1図(a)〜(h)を参照して
説明する。
(1)、まず、P型のシリコン基板21表面に素子分離
領域22を形成した。つづいて、基板21全面に酸化膜
、多結晶シリコン層を形成して後、所望の形状にバター
ニングしてゲート酸化膜23、ゲート電極24を形成し
た(第1図(a)図示)。
次いで、ゲート電極24をマスクとして例えばリンを基
板21にイオン注入し、N−型層25a、25bを形成
した後、900℃、60分間ドライ酸化を行なって基板
21、ゲート電極24表面に酸化1126を形成したく
第1図(b)図示)。なお、前記N”型層25bは、後
記ドレイン領域近傍の電界を緩和し、基板電流、ゲート
電流を減少させる働きをする。しかる後、全面にC,V
Dシリコン酸化膜を堆積し、RIEによりエツチング除
去してCVDシリコン酸化膜27をゲート電極の側壁に
残存させた(第1図(C)図示)。更に、ゲート電極2
4、残存するCVDシリコン酸化膜27をマスクとして
基板21に例えばヒ素をイオン注入し、N+型層28a
、28bを形成した。
ここで、N−型層25a、N+型層28aによりソース
領域29が形成され、N−型層25b、N+型層28b
によりドレイン領域30が形成された(第1図(d)図
示)。この後、全面にCVDシリコン酸化l!27に対
して選択エツチング性を有するフォトレジスト層(マス
ク材料層)31を塗布形成したく第1図(e)図示)。
(2,次に、酸素プラズマによりフォトレジスト層31
を全面エツチングし、ゲート電極24の上面、このゲー
ト電極24近傍のCVDシリコン酸化膜27の一部が露
出する残存)tトレジスト層32を形成したく第1図(
f)図示)。つづいて、残存するフォトレジスト層32
をマスクとしてRIEによりCVDシリコン酸化膜27
を基板21の上面が露出するまで選択的にエツチング除
去し、ゲート電極24との間に間隙部33を形成した。
次いで、ゲート電極24、残存するフォトレジスト層3
2、CVDシリコン酸化膜27をマスクとして例えばボ
ロンを間隙部33がら基板21にイオン注入し、P−型
層34a、34bを形成した(第1図(0)図示)。な
お、P−型層34bは、ドレイン電圧によるドレイン領
域からの空乏層の伸びを抑え、パンチスルー耐圧を向上
させ、ひいてはショートチャネル効果を軽減する働きを
する。
しかる後、全面に層間絶縁膜35を堆積し、ソース、ド
レイン領域29.30のN+型層28a128bの夫々
の一部に対応する層間絶縁l!35を選択的に開口して
コンタクトホール36a、36bを形成し、更にこれら
コンタクトホール36a136bにAffi配置!37
a、37bを形成しTNチャネルMOSトランジスタを
形成した(第1図(h)図示)。
しかして、本発明によれば、P−型層34a、34bを
、ゲー]・電極24側壁の近傍のシリコン基板21のみ
に形成するため、従来と比べP−型層34a、34bが
ソース、ドレイン電圧域29.30の夫々と接触する領
域を減少できる。従って、ソース領域2つと基板21間
、及びドレイン領域30と基板21間の夫々の接合容儲
を低減し、回路動作の高速化を図ることができる。
また、DRAMに適用した場合、従来と比べCb /C
s値を小さくでき、もってショートチャネル効果、バン
チスルー耐圧の劣化を回避できる。
なお、上記実施例では、P−型層をソース、ドレイン領
域の夫々の一部と接触するように形成した場合について
述べたが、これに限らず、例えば間隙部を形成した後、
ソース領域の一部に対応する間隙部をマスクし、しかる
後間隙部からボロンをイオン注入することによって、ド
レイン領域側のみにP−型層を形成してもよい。
また、上記実施例では、CVDシリコン酸化膜(絶縁膜
)に対して選択エツチング性を有するマスク材料層とし
てフォトレジスト層を用いたが、これに限らない。例え
ば、ポリイミド、スチレンなどの高分子材料層でもよい
また、上記実施例では、NチャネルMO8t−ランジス
タの製造に適用した場合について述べたが、これに限ら
ず、PチャネルMO8トランジスタの製造に適用しても
よい。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、ソース、ドレイン領
域と半導体基板との接合容量を軽減して回路動作の高速
化を図り、DRAMに適用した場合ショートチャネル効
果、パンチスルー耐圧の劣化を阻止し、ビットラインの
容量を低減できる信頼性の高い半導体装置の製造方法を
提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(h)は本発明の一実施例に係るNチャ
ネルMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す断面
図、第2図(a)〜(e)は従来のNチャネルMOSト
ランジスタの製造方法を工程順に示す断面図、第3図は
従来のDRAMの断面図である。 1・・・P型のシリコン基板、22・・・素子分離領域
、23・・・ゲート酸化膜、24・・・ゲート電極、2
5a、25b・・・N−型層、26・・・酸化膜、27
・・・CVDシリコン酸化膜、28a、28b・・・N
+型層、29・・・ソース領域、30・・・ドレイン領
域、31.32・・・フォトレジスト層(マスク材料層
)、33・・・間隙部、34a134b・・・P−型層
、35・・・層間絶縁膜、36a、36b・・・コンタ
クトホール、37a、37b・・・Aρ配線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第3図 −35]

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、素子分離領域で囲まれた半導体基板上にゲート
    絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、このゲー
    ト電極をマスクとして前記基板に不純物を導入し第2導
    電型の第1の不純物層を形成する工程と、全面に絶縁膜
    を堆積した後、この絶縁膜を反応性エッチングにより除
    去し前記ゲート電極の側面及びその近傍に残存させる工
    程と、前記基板にゲート電極及び残存絶縁膜をマスクと
    して不純物を導入し第2導電型の第2の不純物層を形成
    し、ソース、ドレイン領域を形成する工程と、全面に前
    記絶縁膜に対して選択エッチング性を有するマスク材料
    層を形成した後、このマスク材料層をゲート電極側面の
    残存絶縁膜の一部が露出するまで選択的に除去する工程
    と、残存したマスク材料層を用いて前記残存絶縁膜を選
    択的に除去し、ゲート電極との間に間隙部を形成する工
    程と、この間隙部より前記基板に不純物を導入し第1導
    電型の第3の不純物層を形成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)、ゲート電極との間に間隙部を形成した後、第1
    導電型の第3の不純物層を形成するのに先立ち、ソース
    領域に対応する間隙部をマスクする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。
  3. (3)、マスク材料層としてフォトレジスト層等の高分
    子材料を用いる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。
JP14159084A 1984-07-09 1984-07-09 半導体装置の製造方法 Granted JPS6120369A (ja)

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JPH0460342B2 JPH0460342B2 (ja) 1992-09-25

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5397722A (en) * 1994-03-15 1995-03-14 National Semiconductor Corporation Process for making self-aligned source/drain polysilicon or polysilicide contacts in field effect transistors
US5451532A (en) * 1994-03-15 1995-09-19 National Semiconductor Corp. Process for making self-aligned polysilicon base contact in a bipolar junction transistor

Cited By (3)

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US5581114A (en) * 1994-03-15 1996-12-03 National Semiconductor Corporation Self-aligned polysilicon base contact in a bipolar junction transistor

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JPH0460342B2 (ja) 1992-09-25

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