JPH02129927A - 表面チャネル型のp−mosfetの製造方法 - Google Patents

表面チャネル型のp−mosfetの製造方法

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JPH02129927A
JPH02129927A JP28127188A JP28127188A JPH02129927A JP H02129927 A JPH02129927 A JP H02129927A JP 28127188 A JP28127188 A JP 28127188A JP 28127188 A JP28127188 A JP 28127188A JP H02129927 A JPH02129927 A JP H02129927A
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JP
Japan
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type
oxide film
substrate
ions
electrode
Prior art date
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Pending
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JP28127188A
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English (en)
Inventor
Takanao Hayashi
孝尚 林
Akira Uchiyama
章 内山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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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) この発明は、MOS ′を界効果トランゾスタ(MO3
Filed Effect Transi8ter (
以下MO8FETと略す。))の構成部である。ダート
電極に関する。
(従来の技術) VLSIに使用されるMOSFETは最近ますます微細
化され、サブミクロンチャネルの時代になってきた。
このMOSFETの微細化のためr−)長はますます短
くなり、ショートチャネル効果、ホットキャリア効果等
の問題を生じるようになってきた。
従来、MOSFETとして、例えばPチャネル型MO8
FETがめる口 Pチャネル型MO8FETとして、例えば炉ポリシリコ
ン層をダート電極とした。埋め込みチャネル型のMOS
FETがあり、これまで広く用いられてきた。
しかし、ダート長が短くなるにつれて、P型ポリシリコ
ン層全ダート電極とした、表面チャネル型のMOSFE
Tの方がノぞンチスルー耐圧、ホットキャリア耐性の点
で、埋め込みチャネル型よりも優れていることがわかっ
てきた。
例えば、ホットキャリア耐性では、第3図(昭和62年
秋季応物、17 p −M−5” Buried /S
ur face −Channe I PMO8FET
の寿命比較、検討“の図2を参照。)からも分かるよう
に、トランジスタの寿命はいずれのr−)長においても
、表面チャネル型の方が2桁以上長いことがわかる。
このように従来の埋め込みチャネル型のP−MOSFE
Tに対し、表面チャネル型のP−MOSFETが、短ゲ
ート長のMOSFETに有効である。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した従来の表面チャネル型のP −
MOS FE Tでは、N型Si基板上に、ケ0−ト酸
化膜全形成し、その上にノンドープのポリシリコン層全
形成し、その後ノンドープのポリシリコン層の上にボロ
ン(以下B+と略す。)またはフッ化ボロン(以下BF
2+と略す。)をイオン注入して、P型ポリシリコンケ
°−ト電極を形成する。
このケ゛−ト電極のP型ポリシリコン層形成の際、注入
イオンとしてのB+筐たはBF2+が、その後の熱処理
等で拡散し、ケ゛−ト酸化膜を通してSi基板に突き抜
け、Vrb (フラットバンド電圧)の変動等、素子特
性に影響を与えるという問題点があった。
この発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、P型
ポリシリコンゲート電極形成時、注入イオンであるアク
セプタとしてのBF2+のドーズ量の範囲を具体的に明
示し、P型ポリシリコンゲート電極形成後の熱処理等で
拡散し、ダート酸化膜を通してSi基板への注入イオン
の突き抜けることのない表面チャネル型のP−MOSF
ETの製造方法を提供することにある。
(課りk解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明の表面チャネル型
のP −MOS FETの製造方法は、N型Si基板上
に、ダート酸化膜を形成する工程と、 前記r−)酸化膜上にノンドープポリシリコン層を形成
する工程と、 前記ノンドープポリシリコン層て注入イオンでアルBF
2+(7) )’−X” 量’x 1.0X1014〜
1.0X1015i2でイオン注入し、P型ポリシリコ
ン層を形成する工程と、 前記P型ポリシリコン層ヲ・母ターニングし:P型ポリ
シリコン電極を形成する工程と、前記P型ポリシリコン
電極の表面と前記N郭i基板表面に熱酸化処理し、前記
P型ポリシリコン電極の表面にイオン注入阻止層を形成
する工程と、前記N型Si基板の表面にアクセグタイオ
ンを添加し、ソース領域及びドレイン領域を形成する工
程とを有すること全特徴とする。
(作 用〕 この発明の表面チャネル型のP−MOSFETの製造方
法によれば、ノンドープのポリシリコン層の上にBF2
+iイオン注入して、P型ポリシリコンゲート電極を形
成する際、前記イオン注入において、注入イオンである
BF2+のドーズ量1k1.0× 10”〜1.0X1
0  tMとしたことによって、P型ポリシリコンr−
)電極形成後の熱処理等で拡散し、y −ト酸化膜全通
してSi基板への注入イオンの突き抜けることのない表
面チャネル型のP−MOSFET i形成することがで
きる。
(実施例) 以下、図面を参照して、この発明の実施例につき説明す
る。尚、以下の実施例で参照する図面は、この発明の理
解が容易となる程度に概略的に示しであるに過ぎず、こ
の発明は、これら図示例にのみ限定されるものではない
ことを理解されたい。
第1図(a)〜(f)は、この発明の詳細な説明する為
のP型ポリシリコンr−ト電極形成の工程断面図である
先ず、N型Si基板1上に、ケ゛−ト酸化膜2ヲ15n
m形成する(第1図(a))。
その上にノンドープのポリシリコン層3を形成する(第
1図(b))。
次にノンドープのポリシリコン層3の上に、例えば注入
イオンとしてアクセプタであるBF2”k加速電圧40
 kev 、  ドーズ量i1.0Xlo  cm  
でイオン注入して、P型ポリンリコン層4′f!c形成
する(第1図(C))。
その後、P型ポリシリコン層4をパターニングし、P型
ポリシリコンダート′成極5を形成する(第1図(d)
 ) 。
それから、P型ポリシリコンケ゛−ト電極5とN型S1
基板1に対して、熱酸化温度を850℃、熱酸化時間f
t14分とした熱酸化処理を行う。これにより、一方の
N型Si基板1表面には約20nmの酸化膜6が形成し
、他方のP型ポリシリコンダート電極50表面には約5
0 nmの酸化膜6が形成する。
この酸化膜6の膜厚差は酸化速度の差であり、N型Si
基板1表面の酸化膜に比べて、P型ポリシリコンケ・−
ト電極5の表面には厚く酸化膜がつ〈(第1図(e)〕
次に、P型ポリシリコンr−ト電極5とN型St基板l
に対して、B+またはBF’2+等のアクセグタイオン
を添加する。P型ポリシリコンダート電極5の表面に形
成された酸化膜は厚いのでイオン注入阻止層として働き
、N型Si基板1表面に形成された酸化膜は薄いので、
そのままアクセグタイオンは添加される。これによって
、P型ポリシリコンゲート電極5に影響せずに、ソース
領域7a及びドレイン領域7b’iN型Si基板1表面
に形成することができる(第1図(f))。
以上、説明した表面チャネル型のP−MOSFETにお
ける、P型ポリシリコンヶ゛−トホ極5形成の工程は、
従来から広く用いられている。しかしこの発明の特徴と
するところは、P型ポリシリコンケ゛−ト電極5形成時
のBF’2+のドーズ量にある。
ドーズ量に着目した理由は、注入イオンとしてのBF2
+が、P型ポリシリコンヶ゛−ト電極5形成後の熱処理
等で拡散し、ケ゛−ト酸化膜2を通してSi基基板へ突
き抜けるため、トランゾスタの素子特性に大きな影響金
与えると考えたからである。
ド−ズ量に関する実験結果を第2図に示した。
実験内容は、P型St基板全用いてMOSキヤ・ぞシタ
(第1図(d)の構造と同じである。)を作成する。
前記MOSキヤ・ぞシタばMOSFETのダート酸化膜
として一般的に用いられている1 0 nmと15 n
mOものを用意した。そしてP型ポリシリコンゲート電
極形成状況を仮定し、BF2+のド−ズ量を増やしてい
った時の前記MOSキヤ/?ンタのフラットバンド電圧
(Vfb )の変化?調べたものである。
第2図の実験結果より、BF2+のドーズ量が1.0X
10  cm  までは、フラットバンド電圧がほとん
ど変化せず、1.0X10  cm  f越えると急激
にフラットバンド電圧が増大している。この増大の原因
はP型ポリシリコン層中のBF2+がケ゛−ト酸化膜を
通してP型Si基板へ突き抜けるためである。フラット
バンド電圧とダート酸化膜厚の関係は、ダート酸化膜厚
が薄くなればなるほど、フラットバンド電圧は大きくな
る。これは、明らかにケ0−ト酸化膜厚が薄くなるほど
、BF2がダート酸化膜を通してP型Si基板へ突き抜
は易くなるためだと考えられる。
従って、上述の実験結果より、良好な表面チャネル型の
P −MOS FETのP型ポリシリコンゲート電極形
成に際しては、注入イオンであるBF2のドーズ量を1
.0×1014〜1.0× 1015cm−2の範囲内
にすれば良いことがわかった。
さらに、P−ト抵抗低減のためP型ポリシリコン層上に
、例えばシリサイドであるWSii形成し、ポリサイド
°ゲートとしても同様の効果が期待できる。
(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明の表面チ
ャネル型のP−MOSFETの製造方法によれば、P型
ポリシリコンケ゛−ト電極形成時のイオン注入において
、注入イオンであるBF’2+のト°−ズ量を1.0x
lO〜1.QXlOan  とした。これによって、P
型ポリシリコンr−)電極形成後の熱処理等で拡散し、
ダート酸化膜全通してSt基板への注入イオンの突き抜
けることのない良好な表面チャネル型のp−MOSFE
T ’e影形成ることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(、)〜(f)は、この発明の詳細な説明する為
のP型ポリシリコンゲート電極形成の工程折面図、 i2図1jBF2のドーズ量−フラットバンド電圧グラ
フ、 第3図はr−ト長−トランジスタ寿命グラフである。 1・・・N型Si基板、2・・・ダート酸化膜、3・・
・ノンドーグのポリシリコン層、4・・・P型ポリシリ
コン層、5・・・P型ポリシリコンダート電極、6・・
・酸化膜、7a・・・ソース領域、7b・・・ドレイン
領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 N型Si基板上に、酸化膜を形成する工程と、前記酸化
    膜上にノンドープポリシリコン層を形成する工程と、 前記ノンドープポリシリコン層に注入イオンであるBF
    _2^+のドーズ量を1.0×10^1^4〜1.0×
    10^1^5cm^−^2でイオン注入し、P型ポリシ
    リコン層を形成する工程と、 前記P型ポリシリコン層をパターニングし、P型ポリシ
    リコン電極を形成する工程と、 前記P型ポリシリコン電極の表面と前記N型Si基板表
    面に熱酸化処理し、前記P型ポリシリコン電極の表面に
    イオン注入阻止層を形成する工程と、前記N型Si基板
    の表面にアクセプタイオンを添加し、ソース領域及びド
    レイン領域を形成する工程とを有する表面チャネル型の
    P−MOSFETの製造方法。
JP28127188A 1988-11-09 1988-11-09 表面チャネル型のp−mosfetの製造方法 Pending JPH02129927A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0908947A2 (en) * 1997-09-29 1999-04-14 Matsushita Electronics Corporation Method for fabricating semiconductor device with pMIS transistor
JPH11163345A (ja) * 1997-09-29 1999-06-18 Matsushita Electron Corp 半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0908947A2 (en) * 1997-09-29 1999-04-14 Matsushita Electronics Corporation Method for fabricating semiconductor device with pMIS transistor
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