JPS63244776A - 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents
絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタの製造方法Info
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- JPS63244776A JPS63244776A JP62078512A JP7851287A JPS63244776A JP S63244776 A JPS63244776 A JP S63244776A JP 62078512 A JP62078512 A JP 62078512A JP 7851287 A JP7851287 A JP 7851287A JP S63244776 A JPS63244776 A JP S63244776A
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/082—Ion implantation FETs/COMs
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(MIS
トランジスタ)の製造方法に関する。
トランジスタ)の製造方法に関する。
(従来の技術)
第2図(a)〜(d)は、従来の集積回路における一般
的なMISトランジスタの製造工程を示す。まず、(a
)に示すようにpP!l!S i基板21に絶縁181
22を形成し、しきい値制御のためのイオン注入を行っ
てチャネル・ドープ層23を形成する。次に(b)に示
すように絶縁1122をそのまま用いて、あるいは改め
てゲート絶縁膜を形成した後、全面に多結晶シリコン膜
24を堆積する。そして(C)に示すように多結晶シリ
コン1124をバターニングしてゲート電極を形成する
。
的なMISトランジスタの製造工程を示す。まず、(a
)に示すようにpP!l!S i基板21に絶縁181
22を形成し、しきい値制御のためのイオン注入を行っ
てチャネル・ドープ層23を形成する。次に(b)に示
すように絶縁1122をそのまま用いて、あるいは改め
てゲート絶縁膜を形成した後、全面に多結晶シリコン膜
24を堆積する。そして(C)に示すように多結晶シリ
コン1124をバターニングしてゲート電極を形成する
。
次にゲート電極をマスクとして不純物をイオン注入して
、(d)に示すようにソース、ドレイン拡散層25.2
6を形成する。
、(d)に示すようにソース、ドレイン拡散層25.2
6を形成する。
この様な従来の一般的なMISトランジスタの製造法に
は、次のような問題があった。その一つは、ゲート電極
の膜厚である。ゲート電極をマスクとしてイオン注入を
行ってソース、ドレイン拡散層を形成するために、ゲー
ト電極は十分な厚さが必要である。もしゲート電極の厚
さが十分でないと、不純物はゲート電極を突抜けてチャ
ネル領域の不純物濃度に影響を与えるからである。代表
的なゲート電極材料である多結晶シリコン膜の場合、6
000人程度以上必要であると言われている。そしてゲ
ート電極を薄くできないことから、このゲート電極上に
形成される絶縁膜ヤ金属配線の段差が大きくなり、配線
の断線や短絡故障を引起こす。またゲート電極が厚い程
、その加工時にゲート絶縁膜も削られて基板をamする
可能性が大きい。従ってゲート電極が薄くできなければ
、ゲート絶縁膜も薄くすることができず、微細なMIS
トランジスタを実現することがそれだけ難。
は、次のような問題があった。その一つは、ゲート電極
の膜厚である。ゲート電極をマスクとしてイオン注入を
行ってソース、ドレイン拡散層を形成するために、ゲー
ト電極は十分な厚さが必要である。もしゲート電極の厚
さが十分でないと、不純物はゲート電極を突抜けてチャ
ネル領域の不純物濃度に影響を与えるからである。代表
的なゲート電極材料である多結晶シリコン膜の場合、6
000人程度以上必要であると言われている。そしてゲ
ート電極を薄くできないことから、このゲート電極上に
形成される絶縁膜ヤ金属配線の段差が大きくなり、配線
の断線や短絡故障を引起こす。またゲート電極が厚い程
、その加工時にゲート絶縁膜も削られて基板をamする
可能性が大きい。従ってゲート電極が薄くできなければ
、ゲート絶縁膜も薄くすることができず、微細なMIS
トランジスタを実現することがそれだけ難。
しくなる。6000人の多結晶シリコン膜を用いたゲー
ト電極の場合、ゲート絶縁膜の厚さとして20OA程度
以上必要とする。
ト電極の場合、ゲート絶縁膜の厚さとして20OA程度
以上必要とする。
もう一つの問題は、しきい値制御のためのチャネル・イ
オン注入はゲート電橋形成前、従って当然ソース、ドレ
イン拡散層形成前に行わなければならないことである。
オン注入はゲート電橋形成前、従って当然ソース、ドレ
イン拡散層形成前に行わなければならないことである。
この場合、チャネル・ドープ層の不純物はその後のソー
ス、ドレイン拡散層の不純物活性化等の熱処理工程で再
拡散するために、急峻なチャネル領域の不純物m度分布
を得ることが難しい。一般にチャネル領域の不純物?I
IfI分布はMISトランジスタの電気的特性に大きい
影響を与える。特にチャネル表面近傍の不純物濃度はし
きい値に、基板内部の濃度はバンチスルー特性や基板バ
イアス効果等に、それぞれ大きい影響を与える。従って
チャネル・ドープ層の不純物ar1分布が急峻でないと
、しきい値と、パンチスルー特性や基板バイアス効果を
それぞれ最適状態に制御することが困難である。
ス、ドレイン拡散層の不純物活性化等の熱処理工程で再
拡散するために、急峻なチャネル領域の不純物m度分布
を得ることが難しい。一般にチャネル領域の不純物?I
IfI分布はMISトランジスタの電気的特性に大きい
影響を与える。特にチャネル表面近傍の不純物濃度はし
きい値に、基板内部の濃度はバンチスルー特性や基板バ
イアス効果等に、それぞれ大きい影響を与える。従って
チャネル・ドープ層の不純物ar1分布が急峻でないと
、しきい値と、パンチスルー特性や基板バイアス効果を
それぞれ最適状態に制御することが困難である。
(発明が解決しようとする問題点)
以上のように従来のMISトランジスタの製造工程では
、ゲート電極を十分に厚くしなければならないために、
表面に大きい段差が形成されて信頼性向上が妨げられ、
またチャネル・イオン注入をゲート電極形成前に行うた
めに、素子特性の最適設計が難しい、という問題があっ
た。
、ゲート電極を十分に厚くしなければならないために、
表面に大きい段差が形成されて信頼性向上が妨げられ、
またチャネル・イオン注入をゲート電極形成前に行うた
めに、素子特性の最適設計が難しい、という問題があっ
た。
本発明は、この様な問題を解決したMISトランジスタ
の製造方法を提供することを目的とする。
の製造方法を提供することを目的とする。
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明によるMISトランジスタの製造方法は、まずゲ
ート電極に絶1i11を積層した積層膜をマスクとして
不純物をドープしてソース。ドレイン拡散層を形成し、
その後ゲート電極上の絶縁膜を除去し、ゲート電極を通
して不純物のイオン注入を行ってチャネル・ドープ層を
形成する。
ート電極に絶1i11を積層した積層膜をマスクとして
不純物をドープしてソース。ドレイン拡散層を形成し、
その後ゲート電極上の絶縁膜を除去し、ゲート電極を通
して不純物のイオン注入を行ってチャネル・ドープ層を
形成する。
(作用)
本発明の方法によれば、ソース、ドレイン拡散層形成の
際のマスクにはゲート電極とこの上に重ねた絶Bjlど
の積層構造を用いるから、ゲート電極が薄いものであっ
ても、イオン注入に対する大きいブロック効果が得られ
る。従ってゲート電極を薄くすることにより、平坦化が
図られる。またゲート電極加工時のエツチング時間が短
くなるので、ゲート絶縁膜の損傷が抑制され、結果とし
てゲート絶縁膜を薄くすることができる。これらの結果
、微細MISトランジスタを信頼性よく実現することが
できる。また、チャネル・イオン注入はソース、トレイ
ン拡散層形成後に行われるから、チャネル・イオン注入
後の熱工程が少なくなり、チャネル・ドープ層の不純物
濃度分布を急峻なものとすることができる。このため、
MISトランジスタの電気的特性の制御性が向上する。
際のマスクにはゲート電極とこの上に重ねた絶Bjlど
の積層構造を用いるから、ゲート電極が薄いものであっ
ても、イオン注入に対する大きいブロック効果が得られ
る。従ってゲート電極を薄くすることにより、平坦化が
図られる。またゲート電極加工時のエツチング時間が短
くなるので、ゲート絶縁膜の損傷が抑制され、結果とし
てゲート絶縁膜を薄くすることができる。これらの結果
、微細MISトランジスタを信頼性よく実現することが
できる。また、チャネル・イオン注入はソース、トレイ
ン拡散層形成後に行われるから、チャネル・イオン注入
後の熱工程が少なくなり、チャネル・ドープ層の不純物
濃度分布を急峻なものとすることができる。このため、
MISトランジスタの電気的特性の制御性が向上する。
また、チャネル・イオン注入の前にゲート電極上の絶縁
膜は除去するから、薄いゲート電極を介して比較的低加
速電圧のイオン注入でチャネル・ドープ層を形成するこ
とができ、イオン注入時の基板ダメージも少なくするこ
とができる。
膜は除去するから、薄いゲート電極を介して比較的低加
速電圧のイオン注入でチャネル・ドープ層を形成するこ
とができ、イオン注入時の基板ダメージも少なくするこ
とができる。
(実施例)
以下、本発明の詳細な説明する。
第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例のMISトラ
ンジスタの製造工程を示す。まず(a)に示すように、
p型3i基板11にゲート絶縁膜となる熱酸化ll11
2、ゲート電極となるn型多結晶シリコン膜13および
CvDによるシリコン窒化11114を形成する。各層
の膜厚は例えば、熱酸化膜12を100人、多結晶シリ
コン膜13を2000人、窒化膜14を300人とする
。この後リソグラフィ挟術を用いてフォトレジストを加
工し、これをマスクとして反応性イオンエッチング(R
IE)法により窒化膜14をエツチングし、更にRIE
法により多結晶シリコン1113をエツチングすること
により、(b)に示すようにゲート電極パターンの積層
膜を得る。このとき多結晶シリコン膜13は薄いので、
オーバーエツチング量を少なくすることができる。この
後ヒ素(A’S)をイオン注入し、熱処理して、(C)
に示すようにn+型のソース、ドレイン拡散層15.1
6を形成する。ASのイオン注入条件は例えば加速電圧
40ketV程度とする。この条件では窒化膜14と多
結晶シリコン膜13の積1!i11で覆われたチャネル
領域にはASの注入はない。熱処理は例えば、N2雰囲
気下で、900℃、60分の条件で行う。これにより、
ソース、ドレインに注入されたASは活性化される。こ
の後、(d)に示すように、ゲート領域の窒化膜14を
除去する。これは、熱リン酸によるエツチング、CDE
法あるいはRIE法によるエツチングにより可能である
。
ンジスタの製造工程を示す。まず(a)に示すように、
p型3i基板11にゲート絶縁膜となる熱酸化ll11
2、ゲート電極となるn型多結晶シリコン膜13および
CvDによるシリコン窒化11114を形成する。各層
の膜厚は例えば、熱酸化膜12を100人、多結晶シリ
コン膜13を2000人、窒化膜14を300人とする
。この後リソグラフィ挟術を用いてフォトレジストを加
工し、これをマスクとして反応性イオンエッチング(R
IE)法により窒化膜14をエツチングし、更にRIE
法により多結晶シリコン1113をエツチングすること
により、(b)に示すようにゲート電極パターンの積層
膜を得る。このとき多結晶シリコン膜13は薄いので、
オーバーエツチング量を少なくすることができる。この
後ヒ素(A’S)をイオン注入し、熱処理して、(C)
に示すようにn+型のソース、ドレイン拡散層15.1
6を形成する。ASのイオン注入条件は例えば加速電圧
40ketV程度とする。この条件では窒化膜14と多
結晶シリコン膜13の積1!i11で覆われたチャネル
領域にはASの注入はない。熱処理は例えば、N2雰囲
気下で、900℃、60分の条件で行う。これにより、
ソース、ドレインに注入されたASは活性化される。こ
の後、(d)に示すように、ゲート領域の窒化膜14を
除去する。これは、熱リン酸によるエツチング、CDE
法あるいはRIE法によるエツチングにより可能である
。
そしてこの後、全面にボロンをイオン注入し、ゲート電
極として残された多結晶シリコンl113を通してこれ
を基板WA域まで打込むことより、(e)に示すように
チャネル・ドープ層17を形成する。
極として残された多結晶シリコンl113を通してこれ
を基板WA域まで打込むことより、(e)に示すように
チャネル・ドープ層17を形成する。
このとき加速電圧は50keV程度であれば、イオンは
十分チャネル領域に達する。またチャネル・ドープ層1
7の不純物活性化の熱処理を必要に応じて行う。この後
図示しないが、全面に絶縁膜を堆積し、コンタクト孔を
開けて電極配線を形成する。先のチャネル・ドープ層1
7の不純物活性化の熱処理はその後に堆積した絶縁膜を
平坦化する際の熱工程で代用することができる。
十分チャネル領域に達する。またチャネル・ドープ層1
7の不純物活性化の熱処理を必要に応じて行う。この後
図示しないが、全面に絶縁膜を堆積し、コンタクト孔を
開けて電極配線を形成する。先のチャネル・ドープ層1
7の不純物活性化の熱処理はその後に堆積した絶縁膜を
平坦化する際の熱工程で代用することができる。
以上のようにこの実施例によれば、ソース、ドレイン拡
散層形成後にチャネル・ドープ層を形成するから、チャ
ネル領域の不純物再拡散を抑制して急峻な濃度分布を得
ることができる。この結果、MISトランジスタのしき
い値やバンチスルー耐圧をそれぞれ最適値に設定するこ
とが容易になる。
散層形成後にチャネル・ドープ層を形成するから、チャ
ネル領域の不純物再拡散を抑制して急峻な濃度分布を得
ることができる。この結果、MISトランジスタのしき
い値やバンチスルー耐圧をそれぞれ最適値に設定するこ
とが容易になる。
また、ゲート電極の膜厚を薄くすることができるため基
板の平坦化が図られ、しかもゲート電極加工に際して他
に損傷を与えることが少なく、従ってゲート絶縁膜も薄
くすることができ、微細なMISトランジスタを得るこ
とができる。
板の平坦化が図られ、しかもゲート電極加工に際して他
に損傷を与えることが少なく、従ってゲート絶縁膜も薄
くすることができ、微細なMISトランジスタを得るこ
とができる。
本発明は上記実施例に限られるものではなく、例えばゲ
ート電極上に積層する絶縁膜としてシリコン酸化膜を用
いる等、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。
ート電極上に積層する絶縁膜としてシリコン酸化膜を用
いる等、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。
[発明の効果]
以上述べたように本発明によれば、ゲート電極に絶縁膜
を積層した構造をマスクとしてソース。
を積層した構造をマスクとしてソース。
ドレイン拡散層を形成した後、ゲート電極上の絶縁膜を
除去してゲート電極を通してチャネル・イオン注入を行
うことにより、ゲート電極を薄クシ、またチャネル・ド
ープ層の不純物再拡散を抑IIJ シて、電気的特性に
優れた微細MISトランジスタを形成することが可能に
なる。
除去してゲート電極を通してチャネル・イオン注入を行
うことにより、ゲート電極を薄クシ、またチャネル・ド
ープ層の不純物再拡散を抑IIJ シて、電気的特性に
優れた微細MISトランジスタを形成することが可能に
なる。
第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例によるMIS
トランジスタの製造工程を示す図、第2図(a)〜(d
)は従来のMISトランジスタの製造工程を示す図であ
る。 11・・・p型3i基板、12・・・熱酸化m<ゲート
絶縁膜)、 13・・・多結晶シリコン躾(ゲート電極
)、14・・・シリコン窒化膜、15・・・ソース拡散
層、16・・・ドレイン拡散層、17・・・チャネル・
ドープ層。
トランジスタの製造工程を示す図、第2図(a)〜(d
)は従来のMISトランジスタの製造工程を示す図であ
る。 11・・・p型3i基板、12・・・熱酸化m<ゲート
絶縁膜)、 13・・・多結晶シリコン躾(ゲート電極
)、14・・・シリコン窒化膜、15・・・ソース拡散
層、16・・・ドレイン拡散層、17・・・チャネル・
ドープ層。
Claims (1)
- 半導体基板にゲート絶縁膜を介してゲート電極と絶縁膜
の積層膜を形成する工程と、前記積層膜をマスクとして
不純物をドープしてソース、ドレイン拡散層を形成する
工程と、前記ゲート電極上の絶縁膜を除去しゲート電極
を通して不純物をイオン注入してチャネル・ドープ層を
形成する工程とを備えたことを特徴とする絶縁ゲート型
電界効果トランジスタの製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62078512A JPS63244776A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタの製造方法 |
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US07/673,669 US5185279A (en) | 1987-03-31 | 1991-03-22 | Method of manufacturing insulated-gate type field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62078512A JPS63244776A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63244776A true JPS63244776A (ja) | 1988-10-12 |
Family
ID=13663991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62078512A Pending JPS63244776A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (2)
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---|---|
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JP (1) | JPS63244776A (ja) |
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- 1987-03-31 JP JP62078512A patent/JPS63244776A/ja active Pending
-
1989
- 1989-08-17 US US07/395,356 patent/US5028552A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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US5028552A (en) | 1991-07-02 |
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