JP3344162B2 - 電界効果型半導体装置の製造方法 - Google Patents

電界効果型半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ソース/ドレイン電極
及びゲート電極を有する電界効果型半導体装置の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電界効果型半導体装置の従来の製造方法
では、ゲート電極やソース/ドレイン拡散層等を形成し
た後、層間絶縁膜を形成し、ソース/ドレイン拡散層に
達するコンタクト孔を層間絶縁膜等に形成し、このコン
タクト孔を介してソース/ドレイン拡散層にコンタクト
するソース/ドレイン電極を形成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ソース/ド
レイン電極のためのコンタクト孔を形成すると、コンタ
クト孔自体の面積のみならずゲート電極等に対するコン
タクト孔の合わせ余裕をもソース/ドレイン拡散層の面
積に含める必要がある。従って、その分だけソース/ド
レイン拡散層の面積を大きくする必要があり、上述の従
来の方法では、微細な電界効果型半導体装置を製造する
ことが困難であった。
【0004】一方、コンタクト孔の面積を縮小すれば、
ソース/ドレイン拡散層の面積も縮小することができる
が、寄生抵抗であるコンタクト抵抗が増大する。このた
め、上述の従来の方法では、微細であるにも拘らず動作
の高速な電界効果型半導体装置を製造することも困難で
あった。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の電界効果型半
導体装置の製造方法は、p型の不純物を含有しており絶
縁性の側壁を有するゲート電極を半導体基板上に形成す
る工程と、不純物を含まない多結晶Si膜を前記ゲート
電極、前記側壁及び前記半導体基板上に形成する工程
と、前記多結晶Si膜のうちで前記ゲート電極上の部分
へこのゲート電極から前記p型の不純物を拡散させる工
程と、前記多結晶Si膜へ陽子を注入して、前記多結晶
Si膜のうちで前記p型の不純物を拡散させた部分を多
孔質Si膜にする工程と、前記多孔質Si膜を酸化Si
膜にする工程と、前記酸化Si膜を除去する工程と、前
記多結晶Si膜のうちで前記p型の不純物を拡散させた
部分を前記多孔質Si膜にした後に、前記多結晶Si膜
及び前記半導体基板に不純物を導入してソース/ドレイ
ン電極及びソース/ドレイン拡散層を形成する工程とを
具備することを特徴としている。
【0006】請求項2の電界効果型半導体装置の製造方
法は、請求項1の電界効果型半導体装置の製造方法にお
いて、前記ソース/ドレイン拡散層を形成するための前
記不純物がp型の不純物であることを特徴としている。
【0007】請求項3の電界効果型半導体装置の製造方
法は、請求項1の電界効果型半導体装置の製造方法にお
いて、前記ソース/ドレイン拡散層を形成するための前
記不純物がn型の不純物であることを特徴としている。
【0008】
【作用】本発明による電界効果型半導体装置の製造方法
では、多結晶Si膜のうちでゲート電極からp型の不純
物を拡散させた部分を多孔質Si膜にし更に酸化Si膜
にした後に除去しているので、ソース電極とドレイン電
極とをゲート電極上で自己整合的に互いに分離すること
ができる。また、側壁はゲート電極に対して自己整合的
に形成することができるので、側壁によってソース/ド
レイン電極とゲート電極とを自己整合的に互いに分離す
ることができる。
【0009】また、多結晶Si膜及び半導体基板に不純
物を導入してソース/ドレイン電極及びソース/ドレイ
ン拡散層を形成しているので、ソース/ドレイン拡散層
の全面にソース/ドレイン電極が自己整合的にコンタク
トする。このため、ソース/ドレイン電極用のコンタク
ト孔の面積を不要にしてソース/ドレイン拡散層の面積
を縮小しつつ、寄生抵抗であるソース/ドレイン電極の
コンタクト抵抗を低減させることができる。
【0010】また、多結晶Si膜及び半導体基板に不純
物を導入してソース/ドレイン電極及びソース/ドレイ
ン拡散層を形成しているので、半導体基板に不純物を直
接に導入する場合に比べて、浅いソース/ドレイン拡散
層を形成することができる。
【0011】
【実施例】以下、LDD構造で且つp+ 型のゲート電極
を有するpMOSトランジスタの製造に適用した本発明
の一実施例を、図1、2を参照しながら説明する。
【0012】本実施例では、図1(a)に示す様に、S
i基板11の素子分離領域の表面にLOCOS法でSi
O2 膜(図示せず)を形成した後、850℃、H2 /O
2 =1.0のパイロジェニック酸化で、膜厚が8nmで
あるゲート酸化膜としてのSiO2 膜12を素子活性領
域の表面に形成する。そして、N2 雰囲気中で900
℃、10分間のアニールを行って、SiO2 膜12の膜
質を向上させる。
【0013】その後、膜厚が80nmで不純物を含有し
ない多結晶Si膜13を堆積させ、10keVの加速エ
ネルギー及び5×1015cm-2のドーズ量で多結晶Si
膜13にB+ 14をイオン注入して、多結晶Si膜13
をp+ 型にする。このときのイオン注入における加速エ
ネルギーは、B+ 14がSiO2 膜12を貫通しない条
件であり、ドーズ量は、多結晶Si膜13が縮退する条
件である。
【0014】次に、図1(b)に示す様に、多結晶Si
膜13上でレジスト15をゲート電極のパターンに加工
し、このレジスト15をマスクにして多結晶Si膜13
を異方性エッチングする。そして、レジスト15をマス
クにして、20keVの加速エネルギー及び2.0×1
013cm-2のドーズ量でSi基板11にBF2 + 16を
イオン注入して、LDD構造用のp- 型の拡散層17を
形成する。
【0015】その後、レジスト15を灰化させて剥離
し、金属イオンを除去するために、H2 SO4 +H2 O
2 溶液による10分間の洗浄を施す。そして、更に、塵
埃等の各種粒子や有機物を除去するために、NH4 OH
+H2 O2 溶液とHCl+H2O2 溶液とによる10分
間ずつの洗浄を施す。
【0016】次に、図1(c)に示す様に、常圧CVD
法によるSiO2 膜21等の絶縁膜を100〜120n
mの膜厚に堆積させ、SiO2 膜21の全面を異方的に
エッチバックして、このSiO2 膜21から成る側壁を
多結晶Si膜13等の側面に形成する。
【0017】次に、図1(d)に示す様に、膜厚が80
nmで不純物を含有しない多結晶Si膜22を堆積させ
る。そして、N2 雰囲気中で900℃、1時間のアニー
ルを行い、多結晶Si膜13中のボロンを多結晶Si膜
22中へ拡散させて、多結晶Si膜22のうちで多結晶
Si膜13上の部分及びこの部分から僅かにSiO2膜
21側の部分のみを自己整合的且つ選択的にp+ 型にす
る。
【0018】次に、図2(a)に示す様に、多結晶Si
膜22の全面に陽子23を注入するが、陽子23はp型
の多結晶Si膜を多孔質Si膜に変える機能を有してい
るので、多結晶Si膜22のうちで多結晶Si膜13上
の部分及びこの部分から僅かにSiO2 膜21側の部分
のみが多孔質Si膜24に変わる。
【0019】その後、酸化を行うが、多孔質Siは単結
晶Siに比べて10〜20倍の酸化速度を有しており多
結晶Siに比べても酸化速度が速い。従って、酸化の時
間を調整することによって、多結晶Si膜22を実質的
に酸化せず、多孔質Si膜24のみをSiO2 膜25に
する。
【0020】次に、図2(b)に示す様に、SiO2 膜
25を希フッ酸で除去して、多結晶Si膜13の両側の
多結晶Si膜22同士を分離する。なお、SiO2 膜2
1によって、多結晶Si膜22は多結晶Si膜13に対
しても自己整合的に分離されている。
【0021】次に、図2(c)に示す様に、30keV
の加速エネルギー及び4×1015cm-2のドーズ量で多
結晶Si膜22及びSi基板11にBF2 + 26をイオ
ン注入して、多結晶Si膜22をp+ 型にすると共にソ
ース/ドレイン拡散層としてのp+ 型の拡散層27をS
i基板11に形成する。その後、多結晶Si膜22をソ
ース/ドレイン電極のパターンに加工し、更に、従来公
知の工程を経て、このpMOSトランジスタを完成させ
る。
【0022】なお、以上の実施例では、多結晶Si膜1
3をp+ 型にするためにB+ 14をイオン注入し、レジ
スト15を残存させたままBF2 + 16をイオン注入し
て拡散層17を形成し、減圧CVD法によるSiO2 膜
21で多結晶Si膜13の側壁を形成している。
【0023】しかし、多結晶Si膜13をp+ 型にする
ためにBF2 + をイオン注入し、レジスト15を剥離し
てからBF2 + 16をイオン注入して拡散層17を形成
し、減圧CVD法によるSiO2 膜21以外の絶縁膜で
多結晶Si膜13の側壁を形成してもよい。
【0024】また、以上の実施例はpMOSトランジス
タの製造に本発明を適用したものであるが、例えば、B
F2 + 16の代わりに25keVの加速エネルギー及び
1.0×1014cm-2のドーズ量でAs+ をイオン注入
してn- 型の拡散層を形成し、BF2 + 26の代わりに
20keVの加速エネルギー及び3×1015cm-2のド
ーズ量でAs+ をイオン注入して、多結晶Si膜22を
n+ 型にすると共にn+ 型の拡散層を形成すれば、nM
OSトランジスタを形成することもできる。更に、MO
Sトランジスタ以外の電界効果型半導体装置の製造にも
本発明を適用することができる。
【0025】
【発明の効果】本発明による電界効果型半導体装置の製
造方法では、ソース電極とドレイン電極、及びソース/
ドレイン電極とゲート電極とを夫々自己整合的に互いに
分離することができ、しかも、ソース/ドレイン拡散層
の面積を縮小することができるので、微細な電界効果型
半導体装置を製造することができる。
【0026】また、浅いソース/ドレイン拡散層を形成
することができるので、微細であるにも拘らず短チャネ
ル効果の抑制された電界効果型半導体装置を製造するこ
とができる。また、寄生抵抗であるソース/ドレイン電
極のコンタクト抵抗を低減させることができるので、微
細であるにも拘らず動作の高速な電界効果型半導体装置
を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】pMOSトランジスタを製造する本発明の一実
施例の前半を工程順に示す側断面図である。
【図2】一実施例の後半を工程順に示す側断面図であ
る。
【符号の説明】
11 Si基板 13 多結晶Si膜 14 B+ 21 SiO2 膜 22 多結晶Si膜 23 陽子 24 多孔質Si膜 25 SiO2 膜 26 BF2 + 27 拡散層

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 p型の不純物を含有しており絶縁性の側
    壁を有するゲート電極を半導体基板上に形成する工程
    と、 不純物を含まない多結晶Si膜を前記ゲート電極、前記
    側壁及び前記半導体基板上に形成する工程と、 前記多結晶Si膜のうちで前記ゲート電極上の部分へこ
    のゲート電極から前記p型の不純物を拡散させる工程
    と、 前記多結晶Si膜へ陽子を注入して、前記多結晶Si膜
    のうちで前記p型の不純物を拡散させた部分を多孔質S
    i膜にする工程と、 前記多孔質Si膜を酸化Si膜にする工程と、 前記酸化Si膜を除去する工程と、 前記多結晶Si膜のうちで前記p型の不純物を拡散させ
    た部分を前記多孔質Si膜にした後に、前記多結晶Si
    膜及び前記半導体基板に不純物を導入してソース/ドレ
    イン電極及びソース/ドレイン拡散層を形成する工程と
    を具備することを特徴とする電界効果型半導体装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 前記ソース/ドレイン拡散層を形成する
    ための前記不純物がp型の不純物であることを特徴とす
    る請求項1記載の電界効果型半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記ソース/ドレイン拡散層を形成する
    ための前記不純物がn型の不純物であることを特徴とす
    る請求項1記載の電界効果型半導体装置の製造方法。
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