JPH02155239A - 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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JPH02155239A
JPH02155239A JP30912588A JP30912588A JPH02155239A JP H02155239 A JPH02155239 A JP H02155239A JP 30912588 A JP30912588 A JP 30912588A JP 30912588 A JP30912588 A JP 30912588A JP H02155239 A JPH02155239 A JP H02155239A
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JP
Japan
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gate electrode
forming
semiconductor substrate
film
oxide film
Prior art date
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JP30912588A
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English (en)
Inventor
Masahiro Takeuchi
正浩 竹内
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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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〕 本発明は半導体装置のMOS型トランジスタの製造方法
に関する。
〔従来の技術〕
半導体装置の微細化、高集積化にともないMOS型トラ
ンジスタも微細化されてきている。しかし、素子寸法を
微細化することによりホットキャリアによる特性劣化と
いう問題が生じてきている。
この問題を解決するためLDD (Light 1yD
oped  Drain)という構造が提案されている
が、このLDDをさらに改良した構造が次の文献に掲載
されている。(R,IZAWA。
T、KURESE、TAKEDA、’THE  IMP
ACT  OF  GATE−DRAIN  0VER
LAPPED  LDD (GOLD)  FORDE
EP  SUBMICRON  VLSI’S″、IE
DM  Tech、Dig、pp38〜pp41 19
87、)この文献による製造方法を第3図を用いて説明
する。第3図において301はp型半導体基板、302
はゲート酸化膜、303は多結晶シリコン膜、304は
自然酸化膜、305は多結晶シリコン膜、306は酸化
膜、307は不純物濃度の薄いn型不純物層、308は
酸化膜によるサイドウオール、309は不純物濃度の濃
いn型不純物層、310は酸化膜である。
まずp型半導体基板301を熱酸化することでゲート酸
化膜302を形成する。次に多結晶シリコン膜303を
薄く形成した後、空気中に放置して5〜10人の自然酸
化膜304を形成する。続いて多結晶シリコン膜305
、CVD法による酸化膜306を順次形成する。次に第
3図(a)のように酸化膜306の不要部分を写真蝕刻
法により除去する。次に第3図(b)のように酸化膜3
06をマスクにドライエツチングを行なうことにより多
結晶シリコン膜305の不要部分を除去する。
次に酸化膜306および多結晶シリコン膜305をマス
クにn型不純物であるリンをイオン注入することにより
n型不純物層307を形成する。次にCVD法により酸
化膜308を形成後ドライエツチングを行なうことによ
り第3図(C)のように酸化膜によるサイドウオール3
08を形成する。
次に第3図(d)のようにウェット雰囲気中で800℃
の酸化を行なうことにより酸化膜310を形成する。次
にゲート電極303.305、酸化膜306、サイドウ
オール308をマスクにn型不純物であるヒ素をイオン
注入することによりn型不純物層309を形成する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、前述の従来技術では酸化膜310の横方向の長
さによりMOS型トランジスタの特性が大きく変化する
が、この横方向の長さは、多結晶シリコン膜303の膜
厚と、ウェット雰囲気中の酸化条件により決定されるの
で寸法制御がむずかしく、特にMOS型トランジスタの
ゲート長がサブミクロン領域まで微細化されていると、
酸化膜310の横方向の長さの寸法バラツキによりトラ
ンジスタ特性が大きく変化してしまうという課題を有す
る。さらに前述の従来技術ではCVD法で酸化[308
を形成する際、ゲート電極303.305上の酸化膜3
06がオーバーハングになっているため、第4図のよう
に、この部分の酸化膜のつきまわりが悪くなり空/Fi
1411ができてしまう。その結果トランジスタの耐湿
性が悪くなるという課題を有する。
さらに前述の従来技術では、トランジスタを形成すると
ゲート上の膜厚はゲート酸化膜302と、多結晶シリコ
ン膜303と、自然酸化膜304と、多結晶シリコン膜
305と、酸化膜306の合計の膜厚となるためゲート
電極上にさらに配線層を形成する場合、その配線層がゲ
ート電極を横切ると、段差が大きくなり、前記ゲート電
極上の配線層に断線が生じたり、前記ゲート電極上の配
線層を形成するときにエツチング残りによる配線ショー
トが生じたりする。
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、その
目的とするところはトランジスタのゲート長のばらつき
による特性のばらつきの少ない、しかも耐湿性のよい、
ゲート電極上の配線層に断線、ショートのない半導体装
置を搗供するところにある。
〔課題を解決するための手段〕
(1)本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型の
半導体基板に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1
の絶縁膜上に第1の導電膜によりMO8型トランジスタ
のゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマス
クとして前記半導体基板に前記半導体基板と反対導電型
の不純物を導入する工程と、前記半導体基板および前記
ゲート電極に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2
の絶縁膜上に第2の導電膜を形成した後、異方性イオン
エツチングを行うことにより前記ゲート電極に第2の導
電膜によるサイドウオールを形成する工程と、前記半導
体基板上および前記ゲート電極上の前記第2の絶縁膜を
エツチングする工程と、前記半導体基板、および前記ゲ
ート電極、および前記サイドウオールに第3の導電膜を
形成する工程と、熱酸化により前記第3の導電膜の一部
を酸化する工程からなることを特徴とする。
(2)本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型の
半導体基板に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1
の絶縁膜上に第1の導電膜によりMO8型トランジスタ
のゲート電極を形成する工程と、前記半導体基板および
前記ゲート電極に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記
ゲート電極をマスクとして前記半導体基板に前記半導体
基板と反対導電型の不純物を導入する工程と、前記第2
の絶縁膜上に第2の導電膜を形成した後、異方性イオン
エツチングを行うことにより前記ゲート電極に第2の導
電膜によるサイドウオールを形成する工程と、前記半導
体基板上および前記ゲート電極上の前記第2の絶縁膜を
エツチングする工程と、前記半導体基板および前記ゲー
ト電極および前記サイドウオールに第3の導電膜を形成
する工程と、熱酸化により前記第3の導電膜の一部を酸
化する工程からなることを特徴とする。
〔実 施 例〕
本発明の実施例を第1の実施例として第1図を用いて詳
しく説明する。まず、第1図(a)のように第1導電型
半導体基板、ここではボロンを拡散したp型シリコン基
板101を酸化性雰囲気中で1000℃の酸化を行ない
150人のゲート酸化膜102を形成し、続いてCVD
法により多結晶シリコン膜を2500人〜8000人形
成し、写真蝕刻法により前記多結晶シリコン膜の不要部
分を除去してゲート電極103を形成する。次に第1図
(b)のようにゲート電極103をマスクにn型不純物
ここではリンをI×1012〜1×10110l4’の
ドーズ量で、40KeV〜150KeVの加速電圧でイ
オン注入することにより低濃度n型不純物領域104を
形成する。次に第1図(C)のようにCVD法によりシ
リコン酸化膜105を150A形成する。次に第1図(
d)のようにCVD法により多結晶シリコン膜を300
0人〜8000人形成後、異方性イオンエツチングを行
ない、多結晶シリコン膜によるサイドウオール106を
形成する。次に第1図(e)のように異方性イオンエツ
チングを行ない、ゲート電極上の酸化膜と、シリコン基
板上の酸化膜と、ゲート電極とサイドウオール間の酸化
膜の一部を除去する。次に第1図(f)のようにCVD
法により多結晶シリコン膜を300A形成すると、ゲー
ト電極とサイドウオール間の酸化膜の溝が多結晶シリコ
ン107により埋まった構造になる。次に第1図(g)
のように、Wet雰囲気中で850℃の酸化を行ない多
結晶シリコン107の一部をシリコン酸化膜108にす
る。次に第1図(h)のようにゲート電極103および
サイドウオール106をマスクにn型不純物ここではヒ
素を1×1015〜1×1016cm−2のドーズmで
、60KeV〜180KeVの加速電圧でイオン注入す
ることにより高濃度n型不純物層109を形成する。
第1の実施例以外でも次のような実施例によれば同様の
効果のある半導体装置を形成できる。これを第2の実施
例として第2図を用いて説明する。
まず、第2図(a)のようにゲート電極を形成するまで
は第1の実施例と同様に形成する。次に第2図(b)の
ようにCVD法によりシリコン酸化膜205を1−50
人形成する。次に第2図(c)のようにゲート電極10
3をマスクにn型不純物ここではリンを1×1012〜
1×10!4cm−2のドーズ量で、40KeV〜15
0KeVの加速電圧でイオン注入することにより低濃度
n型不純物領域204を形成する。次の工程以降第2図
(d)〜第2図(h)までは、第1の実施例と同様に形
成する。
以上のような工程により形成されたMOS型トランジス
タでは、低濃度n型不純物層104上のサイドウオール
106がゲート電極103と接続されているため、ゲー
トに電圧を加えるとサイドウオール106にも電圧が加
わり、その電界により低濃度n型不純物層104の抵抗
が下がり、低濃度n型不純物層104内の横方向電界が
緩和される。その結果トランジスタのドレイン電流が増
加し、ホットキャリアによるコンダクタンスの劣化が避
けられる。
また、本実施例によれば低濃度n型不純物層104上の
サイドウオール106の幅によりMOS型トランジスタ
の特性が大きく変化するが、この幅はゲート電極103
の膜厚およびサイドウオール106を形成する際の多結
晶シリコン膜の膜厚を変えることにより容易に、しかも
精度よく制御できる。たとえばゲート電極103の膜厚
を4000人、サイドウオール106を形成する際の多
結晶シリコン膜の膜厚を5000人としてサイドウオー
ル106を形成すると、その幅は約0,25μmとなる
。またサイドウオール106のウェハ内ウェハ間ばらつ
きも±0.03μm以内におさまり、精度よく、ばらつ
きも少なく制御できる。
また、本実施例ではオーバーハングになるところがない
ため空洞ができずトランジスタの耐湿性が悪くなること
はない。
また、本実施例ではゲート上の膜厚は、ゲート酸化膜1
02と、ゲート電極103と、酸化膜108の合計の膜
厚となるため、ゲート電極上にさらに配線層を形成した
場合その配線層がゲート電極を横切っても、段差が小さ
いため前記ゲート電極上の配線層に断線が生じたり、前
記ゲート電極上の配線層を形成するときにエツチング残
りによる配線ショートが生じることはない。
本実施例ではゲート電極は多結晶シリコンで形成したが
、多結晶シリコンとチタン、タングステン、モリブデン
などの高融点金属からなるポリサイドで形成してもよい
し、高融点金属シリサイドで形成してもよい。
また本実施例では低濃度n型不純物層のn型不純物とし
てリンを使用したが、ヒ素、アンチモンを使用してもよ
いし、リンとヒ素のようにこれらの不純物を組み合わせ
て導入してもよい。また本実施例では高濃度n型不純物
層のn型不純物としてヒ素を使用したが、リン、アンチ
モンを使用してもよいし、リンとヒ素のようにこれらの
不純物を組み合わせて導入してもよい。さらに本実施例
ではp型半導体基板の不純物としてボロンを使用したが
、ガリウム、アルミニウム、インジウムを使用してもよ
い。
本実施例ではNチャンネルMO8)ランジスタについて
述べたが、PチャンネルMOSトランジスタに応用して
も同様な効果があることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、MOS型トランジスタのドレイン電流
が増加し、ホットキャリアによるコンダクタンスの劣化
が避けられる。
また、本発明によればMOS型トランジスタの特性を左
右する、ゲート電極と接続したサイドウオール幅を精度
よく、ばらつきを少なく加工できるのでMOS型トラン
ジスタのドレイン電流、コンダクタンスのばらつきを小
さくできる。
また、本発明によればMOS型トランジスタの耐湿性は
悪くならない。
また、本発明によればゲート電極上の配線層の断線、シ
ョートが少なくなる。
以上のことから本発明による半導体装置の製造方法によ
れば、高速、高品質、高歩留まりの半導体装置を提供で
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 〜(h) 、第2図(a) 〜(h)は
本発明の半導体装置の製造方法の一実施例を示す工程順
断面図。 第3図(a)〜(d)は従来例による半導体装置の一実
施例を示す工程順断面図。 第4図は従来例による半導体装置の断面図である。 109.209.309 ・・・・シリコン基板と反対導電型の高濃度不純物層 101. 102. 103. 104. 105. 08.31 106. 201.301 ・・第1導電型のシリコン基板 202.302 ・・ゲート酸化膜 203.303.305 ・・ゲート電極 204.307 ・・シリコン基板と反対導電型の低濃 度不純物層 205.108.208.306.3 0・シリコン酸化膜 206.107.207 ・・多結晶シリコン膜 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 上 柳 雅 誉(他1名)図(勤 第1 図(b) 第2図(α) 第2図(b) 図(こ〕 第1 図(d) 第2図(c) 第2図(力 第1 図(e) 第1 図rh 第2図(e) 第2図(f) 第2図(9) 第2図(h) −一ロコm 第3図(It) 第3図 (b) 第3図 (C) 第3図 (d) 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板に第1の絶縁膜を形成す
    る工程と、前記第1の絶縁膜上に第1の導電膜によりM
    OS型トランジスタのゲート電極を形成する工程と、前
    記ゲート電極をマスクとして前記半導体基板に前記半導
    体基板と反対導電型の不純物を導入する工程と、前記半
    導体基板および前記ゲート電極に第2の絶縁膜を形成す
    る工程と、前記第2の絶縁膜上に第2の導電膜を形成し
    た後、異方性イオンエッチングを行うことにより前記ゲ
    ート電極に第2の導電膜によるサイドウォールを形成す
    る工程と、前記半導体基板上および前記ゲート電極上の
    前記第2の絶縁膜をエッチングする工程と、前記半導体
    基板、および前記ゲート電極、および前記サイドウォー
    ルに第3の導電膜を形成する工程と、熱酸化により前記
    第3の導電膜の一部を酸化する工程からなることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)第1導電型の半導体基板に第1の絶縁膜を形成す
    る工程と、前記第1の絶縁膜上に第1の導電膜によりM
    OS型トランジスタのゲート電極を形成する工程と、前
    記半導体基板および前記ゲート電極に第2の絶縁膜を形
    成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして前記半導
    体基板に前記半導体基板と反対導電型の不純物を導入す
    る工程と、前記第2の絶縁膜上に第2の導電膜を形成し
    た後、異方性イオンエッチングを行うことにより前記ゲ
    ート電極に第2の導電膜によるサイドウォールを形成す
    る工程と、前記半導体基板上および前記ゲート電極上の
    前記第2の絶縁膜をエッチングする工程と、前記半導体
    基板および前記ゲート電極および前記サイドウォールに
    第3の導電膜を形成する工程と、熱酸化により前記第3
    の導電膜の一部を酸化する工程からなることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP30912588A 1988-12-07 1988-12-07 半導体装置の製造方法 Pending JPH02155239A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5411906A (en) * 1991-10-31 1995-05-02 Vlsi Technology, Inc. Method of fabricating auxiliary gate lightly doped drain (AGLDD) structure with dielectric sidewalls

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5411906A (en) * 1991-10-31 1995-05-02 Vlsi Technology, Inc. Method of fabricating auxiliary gate lightly doped drain (AGLDD) structure with dielectric sidewalls

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