JPH03104236A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH03104236A JPH03104236A JP24266889A JP24266889A JPH03104236A JP H03104236 A JPH03104236 A JP H03104236A JP 24266889 A JP24266889 A JP 24266889A JP 24266889 A JP24266889 A JP 24266889A JP H03104236 A JPH03104236 A JP H03104236A
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- pattern
- forming
- electrode pattern
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体装置の製造方法に関し、
素子特性を向上させることができ、素子の信頼性を向上
させることができ、かつ凹凸を少なくして素子平坦化を
実現することができ、製造歩留まりを良好にすることが
できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とし
、 基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁
膜上に仮のゲート電極パターンを形成する工程と、該仮
のゲート電極パターンをマスクとして該基板に不純物を
導入して低濃度拡散層を形成する工程と、該仮のゲート
電極パターン側壁に仮のサイドウォールパターンを形成
する工程と、該仮のゲート電極パターン及び該仮のサイ
ドウォールパターンをマスクとして該基板に不純物を導
入して高濃度拡散層を形成することにより、該低濃度拡
散層及び該高濃度拡散層からなるソース/ドレイン拡散
層を形成する工程と、該仮のゲート電極パターン及び該
仮のサイドウォールパターンを覆うように、該仮のゲー
ト電極パターン及び該仮のサイドウォールパターンとエ
ッチング選択性を有する膜を形成する工程と、該エッチ
ング選択性を有する膜を選択的にエッチングして該仮の
ゲート電極パターン及び該仮のサイドウォールパターン
を露出させる工程と、該エッチング選択性を有する膜を
マスクとして該仮のゲート電極バターン及び該仮のサイ
ドウォールパターンを除去して開口部を形成する工程と
、該開口部内にゲート電極を形成する工程とを含むよう
に構戒する。
させることができ、かつ凹凸を少なくして素子平坦化を
実現することができ、製造歩留まりを良好にすることが
できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とし
、 基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁
膜上に仮のゲート電極パターンを形成する工程と、該仮
のゲート電極パターンをマスクとして該基板に不純物を
導入して低濃度拡散層を形成する工程と、該仮のゲート
電極パターン側壁に仮のサイドウォールパターンを形成
する工程と、該仮のゲート電極パターン及び該仮のサイ
ドウォールパターンをマスクとして該基板に不純物を導
入して高濃度拡散層を形成することにより、該低濃度拡
散層及び該高濃度拡散層からなるソース/ドレイン拡散
層を形成する工程と、該仮のゲート電極パターン及び該
仮のサイドウォールパターンを覆うように、該仮のゲー
ト電極パターン及び該仮のサイドウォールパターンとエ
ッチング選択性を有する膜を形成する工程と、該エッチ
ング選択性を有する膜を選択的にエッチングして該仮の
ゲート電極パターン及び該仮のサイドウォールパターン
を露出させる工程と、該エッチング選択性を有する膜を
マスクとして該仮のゲート電極バターン及び該仮のサイ
ドウォールパターンを除去して開口部を形成する工程と
、該開口部内にゲート電極を形成する工程とを含むよう
に構戒する。
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、LDD形MO
S−FETを完全自己整合で形成する製造方法に適用す
ることができ、特に、凹凸を少なくして素子平坦化を実
現することができる半導体装置の製造方法に関する。
S−FETを完全自己整合で形成する製造方法に適用す
ることができ、特に、凹凸を少なくして素子平坦化を実
現することができる半導体装置の製造方法に関する。
MOS−LSIの集積度は、年を追う毎に上がってきて
おり、MOS−LSIの高集積化に伴い、MOS−LS
Iを構威する構威素子であるMOS−FETも縮小化す
ることが必要とされている。
おり、MOS−LSIの高集積化に伴い、MOS−LS
Iを構威する構威素子であるMOS−FETも縮小化す
ることが必要とされている。
そして、MOS−FET素子の縮小化においては短チャ
ネル効果やホットキャリア効果等により、ただ単に縮小
するだけでなく特殊な構造を採ることが必要とされてお
り、NMOSの場合これが、LDD構造というものであ
る.一方、PMOSでは、埋めこみ式のLDD構造とい
う形になる。
ネル効果やホットキャリア効果等により、ただ単に縮小
するだけでなく特殊な構造を採ることが必要とされてお
り、NMOSの場合これが、LDD構造というものであ
る.一方、PMOSでは、埋めこみ式のLDD構造とい
う形になる。
第2図(a)〜(e)は従来の半導体装置の製造方法を
説明する図である。図示例の半導体装置はLDD形NM
OS−FETに適用する場合である。
説明する図である。図示例の半導体装置はLDD形NM
OS−FETに適用する場合である。
これらの図において、31は例えばSiからなり例えば
p型の基板、32は例えばp゛型のチャネルストンバ、
33は例えばSin,からなるフィールド酸化膜、34
は例えばSin.からなるゲート絶縁膜、35は例えば
ポリシリコンからなるゲート電極、36a、36bはn
一型の低濃度拡散層、37は例えばSin.からなるサ
イドウォール、38a、38bは例えばn゛型の高濃度
拡散層、39aは低濃度拡散層36a及び高濃度拡散層
38aからなるソース拡散層、39bは低濃度拡散層3
6b及び高濃度拡散層38bからなるドレイン拡散層、
40は例えばLTO (Low Te+mperatu
re Oxide )によるstoz(PSGでもよい
)からなる眉間絶縁膜、41a、4lb,41Gはコン
タクトホール、42a,42b,42Cは例えばA/か
らなる配線層で、配線層42aはコンタクトホール41
aを介してソース拡散層39aとコンタクトされる配線
であり、配線層42bはコンタクトホール4lbを介し
てゲート電極35とコンタクトされる配線であり、配線
層42cはコンタクトホール41cを介してドレイン拡
散層39bとコンタクトされる配線である。
p型の基板、32は例えばp゛型のチャネルストンバ、
33は例えばSin,からなるフィールド酸化膜、34
は例えばSin.からなるゲート絶縁膜、35は例えば
ポリシリコンからなるゲート電極、36a、36bはn
一型の低濃度拡散層、37は例えばSin.からなるサ
イドウォール、38a、38bは例えばn゛型の高濃度
拡散層、39aは低濃度拡散層36a及び高濃度拡散層
38aからなるソース拡散層、39bは低濃度拡散層3
6b及び高濃度拡散層38bからなるドレイン拡散層、
40は例えばLTO (Low Te+mperatu
re Oxide )によるstoz(PSGでもよい
)からなる眉間絶縁膜、41a、4lb,41Gはコン
タクトホール、42a,42b,42Cは例えばA/か
らなる配線層で、配線層42aはコンタクトホール41
aを介してソース拡散層39aとコンタクトされる配線
であり、配線層42bはコンタクトホール4lbを介し
てゲート電極35とコンタクトされる配線であり、配線
層42cはコンタクトホール41cを介してドレイン拡
散層39bとコンタクトされる配線である。
次に、その製造方法について説明する。
ここでは、まず例えばCVD法により基板3l上にSi
n,及びSi.N.を堆積して膜厚が例えば200人の
シリコン酸化膜及び膜厚が例えば1500人のシリコン
窒化膜を形成し、例えばRIEによりシリコン窒化膜を
バターニングしてシリコン窒化膜からなるマスクを形成
した後、例えば不純物がB(ボロン)、エネルギーが5
0KeV、ドーズ量がI XIOI3c+i−”のイオ
ン注入により基板3l内にチャネルストッパ32を形成
する。次いで、シリコン窒化膜からなるマスクを用い、
LOGOS酸化により基vi31を酸化して膜厚が例え
ば5000人のフィールド酸化)Ii33を形成した後
、マスクとして用いたシリコン窒化膜及びシリコン酸化
膜を除去する(第2図(a))。
n,及びSi.N.を堆積して膜厚が例えば200人の
シリコン酸化膜及び膜厚が例えば1500人のシリコン
窒化膜を形成し、例えばRIEによりシリコン窒化膜を
バターニングしてシリコン窒化膜からなるマスクを形成
した後、例えば不純物がB(ボロン)、エネルギーが5
0KeV、ドーズ量がI XIOI3c+i−”のイオ
ン注入により基板3l内にチャネルストッパ32を形成
する。次いで、シリコン窒化膜からなるマスクを用い、
LOGOS酸化により基vi31を酸化して膜厚が例え
ば5000人のフィールド酸化)Ii33を形成した後
、マスクとして用いたシリコン窒化膜及びシリコン酸化
膜を除去する(第2図(a))。
次に、第2図(b)に示すように、例えば熱酸化により
基板31を酸化して膜厚が例えば150〜200人のゲ
ート絶縁膜34を形成する。次いで、ランプアニール装
置(加熱炉でもよい)を用い、例えば温度が1000℃
、処理時間が100秒でNH3ガス雰囲気中でゲート絶
縁膜34の窒化処理を行う。
基板31を酸化して膜厚が例えば150〜200人のゲ
ート絶縁膜34を形成する。次いで、ランプアニール装
置(加熱炉でもよい)を用い、例えば温度が1000℃
、処理時間が100秒でNH3ガス雰囲気中でゲート絶
縁膜34の窒化処理を行う。
この時、ゲート絶縁膜34の上部とゲート絶縁膜34と
基板31との界面が特に窒化される.次に、第2図(c
)に示すように、例えばCVD法によりポリシリコンを
膜厚が例えば2000人で堆積した後、例えばRIEに
よりポリシリコンをパターニングしてゲート電極35を
形成する。次いで、例えば不純物がP、エネルギーが5
0KeVでドーズIカI XIO”elm−”のイオン
注入によりゲート電極35に不純物を導入してn一型に
した後、例えば不純物がP(リン)、エネルギーが50
KeVで、ドーズ量がI XIO”Cal−”のイオン
注入によりゲート電極35をマスクとして基板31に不
純物を導入してn一型の低濃度拡散層36a、36bを
形成する。なお、ここではゲート電極35に不純物を導
入してn一型にしたが、不純物を導入しなくてもよい。
基板31との界面が特に窒化される.次に、第2図(c
)に示すように、例えばCVD法によりポリシリコンを
膜厚が例えば2000人で堆積した後、例えばRIEに
よりポリシリコンをパターニングしてゲート電極35を
形成する。次いで、例えば不純物がP、エネルギーが5
0KeVでドーズIカI XIO”elm−”のイオン
注入によりゲート電極35に不純物を導入してn一型に
した後、例えば不純物がP(リン)、エネルギーが50
KeVで、ドーズ量がI XIO”Cal−”のイオン
注入によりゲート電極35をマスクとして基板31に不
純物を導入してn一型の低濃度拡散層36a、36bを
形成する。なお、ここではゲート電極35に不純物を導
入してn一型にしたが、不純物を導入しなくてもよい。
次に、第2図(d)に示すように、例えばCVD法によ
りゲート電極35を覆うようにS iO zを膜厚が例
えば1500〜2000人で堆積し、例えば異方性のR
IEによりS i O tをエッチバンクしてゲート電
極35側壁にサイドウォール37を形成した後、例えば
不純物がAs、エネルギーが40KeVでドーズ量が3
XIQ15aa−”のイオン注入により、ゲート電極
35及びサイドウォール37をマスクとして基板31に
不純物を導入してn゛型の高濃度拡散層38a、38b
を形成する。この時、低濃度拡散層36a及び高濃度拡
散層38aからなるソース拡散層39a・と低濃度拡散
層36b及び高濃度拡散層38bからなるドレイン拡散
層39bとのLDD構造が形成される。
りゲート電極35を覆うようにS iO zを膜厚が例
えば1500〜2000人で堆積し、例えば異方性のR
IEによりS i O tをエッチバンクしてゲート電
極35側壁にサイドウォール37を形成した後、例えば
不純物がAs、エネルギーが40KeVでドーズ量が3
XIQ15aa−”のイオン注入により、ゲート電極
35及びサイドウォール37をマスクとして基板31に
不純物を導入してn゛型の高濃度拡散層38a、38b
を形成する。この時、低濃度拡散層36a及び高濃度拡
散層38aからなるソース拡散層39a・と低濃度拡散
層36b及び高濃度拡散層38bからなるドレイン拡散
層39bとのLDD構造が形成される。
そして、眉間絶縁膜40を形成し、層間絶縁膜40にコ
ンタクトホール41a、4lb,,41cを形成した後
、コンタクトホール41a,4lb% 41Cを介して
ソース拡散層39a1ゲート電極35及びドレイン拡散
層39bとコンタクトを取るように配線層42a、42
b、42cを形成することにより、第2図(e)に示す
ような構造の半導体装置が完成する。
ンタクトホール41a、4lb,,41cを形成した後
、コンタクトホール41a,4lb% 41Cを介して
ソース拡散層39a1ゲート電極35及びドレイン拡散
層39bとコンタクトを取るように配線層42a、42
b、42cを形成することにより、第2図(e)に示す
ような構造の半導体装置が完成する。
なお、LDD形PMOS−FETの製造方法については
上記のNMOSの場合と同様な製造方法を用いればよく
、各層の導電型をNMOSの場合と適宜変えるようにす
ればよい。
上記のNMOSの場合と同様な製造方法を用いればよく
、各層の導電型をNMOSの場合と適宜変えるようにす
ればよい。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、第2図(a)〜(e)で説明した従来の
LDD形NMOS−FETの製造方法ではn一型の低濃
度拡散層36a、36b及びサイドウォール37幅の最
適化を十分に行わないと、ストレス試験を行った場合に
その初期において大幅に素子特性が劣化してしまうとい
う問題があった。
LDD形NMOS−FETの製造方法ではn一型の低濃
度拡散層36a、36b及びサイドウォール37幅の最
適化を十分に行わないと、ストレス試験を行った場合に
その初期において大幅に素子特性が劣化してしまうとい
う問題があった。
具体的には、実際に製品の中にトランジスタを組み込ん
で動作させる際、ソース電極、ゲート電極及びドレイン
電極には電圧がかかったりかからなくなったりする。こ
れを何ビ−も繰り返していくと、特に拡散層の濃度がし
だいに濃くなってくる.このため、ホールが更に加速さ
れて結晶格子に衝突して新たにエレクトロンを作ったり
することがある。そして、キャリアがゲート絶縁膜34
に打ち込まれて電荷トラップを作ったりする。ゲート絶
縁膜34上には各電極が形成されており、常に電圧をか
けたと同じ効果が生じる。このため、長い間使用してい
ると余計トランブされるのが多くなるため、スイッチン
グスピード等の素子特性が劣化してしまうのである。こ
の劣化の度合は使い初めに特に著しい。
で動作させる際、ソース電極、ゲート電極及びドレイン
電極には電圧がかかったりかからなくなったりする。こ
れを何ビ−も繰り返していくと、特に拡散層の濃度がし
だいに濃くなってくる.このため、ホールが更に加速さ
れて結晶格子に衝突して新たにエレクトロンを作ったり
することがある。そして、キャリアがゲート絶縁膜34
に打ち込まれて電荷トラップを作ったりする。ゲート絶
縁膜34上には各電極が形成されており、常に電圧をか
けたと同じ効果が生じる。このため、長い間使用してい
ると余計トランブされるのが多くなるため、スイッチン
グスピード等の素子特性が劣化してしまうのである。こ
の劣化の度合は使い初めに特に著しい。
また、PMOSの場合では、p“型の高濃度拡散層(ソ
ース・ドレイン)を形成するために、「浅くする」こと
が必要であるということから、予め、Si基板を非品質
化(アモルファス化)しておくことが必要である。その
ためには、二弗化ボロンイオン(BF.”)を注入する
前にSi゛イオン(Ge’イオンでもよい)をSt基仮
に注入しなければならない。このイオンは、サイドウォ
ールにも注入され、そのために、ストレス試験を行った
あとに、素子特性の劣化が非品質化しない場合に比べて
2桁も劣化(寿命)するという問題があった。
ース・ドレイン)を形成するために、「浅くする」こと
が必要であるということから、予め、Si基板を非品質
化(アモルファス化)しておくことが必要である。その
ためには、二弗化ボロンイオン(BF.”)を注入する
前にSi゛イオン(Ge’イオンでもよい)をSt基仮
に注入しなければならない。このイオンは、サイドウォ
ールにも注入され、そのために、ストレス試験を行った
あとに、素子特性の劣化が非品質化しない場合に比べて
2桁も劣化(寿命)するという問題があった。
具体的には、p゛型の高濃度拡散層が深く形成されてい
ると、サイドウォール直下に形成されたp〜型の低濃度
拡散層とp゛型の高濃度拡散層間でキャリアのこぼれ現
象が生じ、p゜型の高濃度拡散層の方がキャリアが多い
ためにキャリアがp型の低濃度拡散層の方へこぼれ出す
。このため、チャネル幅を更に縮めてしまうため、p゛
型の高濃度拡散層を浅く形成する必要があった。また、
非晶質化状態のところにBF.”を打ち込んでいるのは
チャネリング現象を生じ難くするためである。Si +
を打っているのはp゛型の高濃度拡散層を浅くするため
に使用している。
ると、サイドウォール直下に形成されたp〜型の低濃度
拡散層とp゛型の高濃度拡散層間でキャリアのこぼれ現
象が生じ、p゜型の高濃度拡散層の方がキャリアが多い
ためにキャリアがp型の低濃度拡散層の方へこぼれ出す
。このため、チャネル幅を更に縮めてしまうため、p゛
型の高濃度拡散層を浅く形成する必要があった。また、
非晶質化状態のところにBF.”を打ち込んでいるのは
チャネリング現象を生じ難くするためである。Si +
を打っているのはp゛型の高濃度拡散層を浅くするため
に使用している。
また、以上の問題とは別にゲート電極やフィールド酸化
膜によって凹凸がこの基板表面にできてしまうことも問
題である。
膜によって凹凸がこの基板表面にできてしまうことも問
題である。
更には、第2図(a)〜(e)に示すような従来の半導
体装置の製造方法によれば、配線層の断線の危険がある
。つまり、ゲート電極やフィールド酸化膜のなす凹凸の
表面に形成されることになるので、基板面のいたるとこ
ろで凹凸ができており、この表面に通常の手法(例えば
CVD形成)で眉間絶縁膜を形成すると、全面一様な厚
さに形成され、当然層間絶縁膜の表面も凹凸になってし
まう。更に、この凹凸のできている面にコンタクトホー
ルを形成し、電極を埋めるのであるが、この際のバター
ニングが精度よく行えない等の問題が発生し、ひいては
製造歩留まりに影響する。
体装置の製造方法によれば、配線層の断線の危険がある
。つまり、ゲート電極やフィールド酸化膜のなす凹凸の
表面に形成されることになるので、基板面のいたるとこ
ろで凹凸ができており、この表面に通常の手法(例えば
CVD形成)で眉間絶縁膜を形成すると、全面一様な厚
さに形成され、当然層間絶縁膜の表面も凹凸になってし
まう。更に、この凹凸のできている面にコンタクトホー
ルを形成し、電極を埋めるのであるが、この際のバター
ニングが精度よく行えない等の問題が発生し、ひいては
製造歩留まりに影響する。
そこで本発明は、素子特性を向上させることができ、素
子の信頼性を向上させることができ、かつ凹凸を少なく
して素子平坦化を実現することができ、製造歩留まりを
良好にすることができる半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的としている. 〔課題を解決するための手段〕 本発明による半導体装置の製造方法は上記目的達或のた
め、基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート
絶緑膜上に仮のゲート電極パターンを形成する工程と、
該仮のゲート電極パターンをマスクとして該基板に不純
物を導入して低濃度拡散層を形成する工程と、該仮のゲ
ート電極パターン側壁に仮のサイドウォールパターンを
形成する工程と、該仮のゲート電極パターン及び該仮の
サイドウォールパターンをマスクとして該基板に不純物
を導入して高濃度拡散層を形成することにより、該低濃
度拡散層及び該高濃度拡散層からなるソース/ドレイン
拡散層を形成する工程と、該仮のゲート電極パターン及
び該仮のサイドウオールパターンを覆うように、該仮の
ゲート電極パターン及び該仮のサイドウォールパターン
とエッチング選択性を有する膜を形成する工程と、該エ
ッチング選択性を有する膜を選択的にエッチングして該
仮のゲート電極パターン及び該仮のサイドウオールパタ
ーンを露出させる工程と、該エソチング選択性を有する
膜をマスクとして該仮のゲート電極パターン及び該仮の
サイドウォールパターンを除去して開口部を形成する工
程と、該開口部内にゲート電極を形成する工程とを含む
ものである.〔作用〕 本発明は、第1図(a)〜(f)に示すように、基板3
1上にゲート絶縁膜34が形成され、ゲート絶縁膜34
上に仮のゲート電極パターンlが形成され、仮のゲート
電極パターンlをマスクとして基板3lに不純物が導入
されて低濃度拡散層36a、36bが形成された後、仮
のゲート電極パターン1側壁に仮のサイドウォールパタ
ーン2が形成される。次いで、仮のゲート電極パターン
l及び仮のサイドウォールパターン2をマスクとして基
板31に不純物が導入されて高濃度拡散層38a、38
bが形成されることにより、低濃度拡散層36a,36
b及び高濃度拡散層38a、38bからなるソース/ド
レイン拡散層39a、39bが形成され、仮のゲート電
極パターンl及び仮のサイドウォールパターン2が覆わ
れるように、仮のゲート電極パターン1及び仮のサイド
ウォールパターン2とエッチング選択性を有する膜3(
例えばS i 3 Nm膜)が形成され、エッチング選
択性を有する膜が選択的にエッチングされて仮のゲート
電極パターン1及び仮のサイドウォールパターン2が露
出され、エッチング選択性を有する膜3をマスクとして
仮のゲート電極パターンl及び仮のサイドウォールパタ
ーン2が除去されて開口部4が形成された後、開口部4
内にゲート電極6が形成される。
子の信頼性を向上させることができ、かつ凹凸を少なく
して素子平坦化を実現することができ、製造歩留まりを
良好にすることができる半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的としている. 〔課題を解決するための手段〕 本発明による半導体装置の製造方法は上記目的達或のた
め、基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート
絶緑膜上に仮のゲート電極パターンを形成する工程と、
該仮のゲート電極パターンをマスクとして該基板に不純
物を導入して低濃度拡散層を形成する工程と、該仮のゲ
ート電極パターン側壁に仮のサイドウォールパターンを
形成する工程と、該仮のゲート電極パターン及び該仮の
サイドウォールパターンをマスクとして該基板に不純物
を導入して高濃度拡散層を形成することにより、該低濃
度拡散層及び該高濃度拡散層からなるソース/ドレイン
拡散層を形成する工程と、該仮のゲート電極パターン及
び該仮のサイドウオールパターンを覆うように、該仮の
ゲート電極パターン及び該仮のサイドウォールパターン
とエッチング選択性を有する膜を形成する工程と、該エ
ッチング選択性を有する膜を選択的にエッチングして該
仮のゲート電極パターン及び該仮のサイドウオールパタ
ーンを露出させる工程と、該エソチング選択性を有する
膜をマスクとして該仮のゲート電極パターン及び該仮の
サイドウォールパターンを除去して開口部を形成する工
程と、該開口部内にゲート電極を形成する工程とを含む
ものである.〔作用〕 本発明は、第1図(a)〜(f)に示すように、基板3
1上にゲート絶縁膜34が形成され、ゲート絶縁膜34
上に仮のゲート電極パターンlが形成され、仮のゲート
電極パターンlをマスクとして基板3lに不純物が導入
されて低濃度拡散層36a、36bが形成された後、仮
のゲート電極パターン1側壁に仮のサイドウォールパタ
ーン2が形成される。次いで、仮のゲート電極パターン
l及び仮のサイドウォールパターン2をマスクとして基
板31に不純物が導入されて高濃度拡散層38a、38
bが形成されることにより、低濃度拡散層36a,36
b及び高濃度拡散層38a、38bからなるソース/ド
レイン拡散層39a、39bが形成され、仮のゲート電
極パターンl及び仮のサイドウォールパターン2が覆わ
れるように、仮のゲート電極パターン1及び仮のサイド
ウォールパターン2とエッチング選択性を有する膜3(
例えばS i 3 Nm膜)が形成され、エッチング選
択性を有する膜が選択的にエッチングされて仮のゲート
電極パターン1及び仮のサイドウォールパターン2が露
出され、エッチング選択性を有する膜3をマスクとして
仮のゲート電極パターンl及び仮のサイドウォールパタ
ーン2が除去されて開口部4が形成された後、開口部4
内にゲート電極6が形成される。
したがって、本発明によれば、ゲート絶縁膜34を介し
て低濃度拡散層36a、36b上にまでゲート電極6を
形成し、かつゲート電極6を高融点金属にすることがで
きるため、素子特性を向上させることができるようにな
り、素子の信頼性を向上させることができるようになる
。また、凹凸を少なくして素子平坦化を実現することが
できるようになり、製造歩留まりを良好にすることがで
きるようになる。詳細については実施例で説明する。
て低濃度拡散層36a、36b上にまでゲート電極6を
形成し、かつゲート電極6を高融点金属にすることがで
きるため、素子特性を向上させることができるようにな
り、素子の信頼性を向上させることができるようになる
。また、凹凸を少なくして素子平坦化を実現することが
できるようになり、製造歩留まりを良好にすることがで
きるようになる。詳細については実施例で説明する。
以下、本発明を図面に基づいて説明する.第l図(a)
〜(g)は本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施
例を説明する図である.図示例の半導体装置はLDD形
NMOS−FETに適用する場合である。
〜(g)は本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施
例を説明する図である.図示例の半導体装置はLDD形
NMOS−FETに適用する場合である。
これらの図において、第2図(a)〜(e)と同一符号
は同一または相当部分を示し、1は例えばポリSiから
なる仮のゲート電極パターン、2は例えばSingから
なる仮のサイドウオールパターン、3は仮のゲート電極
パターンl及び仮のサイドウォールパターン2とエッチ
ング選択性を有する膜で、Si,N.等のシリコン窒化
膜(SiO2等のシリコン酸化膜でもよい)からなって
いる。4はゲート電極形成用の開口部、5はW等の高融
点金属からなる高融点金属層、6はW等の高融点金属か
らなるゲート電極である。
は同一または相当部分を示し、1は例えばポリSiから
なる仮のゲート電極パターン、2は例えばSingから
なる仮のサイドウオールパターン、3は仮のゲート電極
パターンl及び仮のサイドウォールパターン2とエッチ
ング選択性を有する膜で、Si,N.等のシリコン窒化
膜(SiO2等のシリコン酸化膜でもよい)からなって
いる。4はゲート電極形成用の開口部、5はW等の高融
点金属からなる高融点金属層、6はW等の高融点金属か
らなるゲート電極である。
次に、その製造方法について説明する。
ここでは、まず例えばCVD法により基板31上にSi
n!及びSt,N.を堆積して膜厚が例えば200人の
シリコン酸化膜及び膜厚が例えば1500人のシリコン
窒化膜を形成し、例えばRIEによりシリコン窒化膜を
バターニングしてマスクを形成した後、例えば不純物が
B(ボロン)、エネルギーが50KeVでドーズ量がI
XIO13al−”(7)イオン注入により基131
内にチャネルストッパ32を形成する。次いで、シリコ
ン窒化膜からなるマスクを用い、LOGOS酸化により
基板31を酸化して膜厚が例えば5000人のフィール
ド酸化膜33を形成した後、マスクとして用いたシリコ
ン窒化膜及びシリコン酸化膜を除去する〈第1図(a〉
)。
n!及びSt,N.を堆積して膜厚が例えば200人の
シリコン酸化膜及び膜厚が例えば1500人のシリコン
窒化膜を形成し、例えばRIEによりシリコン窒化膜を
バターニングしてマスクを形成した後、例えば不純物が
B(ボロン)、エネルギーが50KeVでドーズ量がI
XIO13al−”(7)イオン注入により基131
内にチャネルストッパ32を形成する。次いで、シリコ
ン窒化膜からなるマスクを用い、LOGOS酸化により
基板31を酸化して膜厚が例えば5000人のフィール
ド酸化膜33を形成した後、マスクとして用いたシリコ
ン窒化膜及びシリコン酸化膜を除去する〈第1図(a〉
)。
次に、第1図(b)に示すように、例えば熱酸化により
基板31を酸化して膜厚が例えば150〜200人のゲ
ート絶縁膜34を形成する。次いで、ランプアニール装
置(加熱炉でもよい)を用い、例えば温度が1000℃
、処理時間が100秒でNH3ガス雰囲気中でゲート絶
縁膜34の窒化処理を行う.この時、ゲート絶縁膜34
の上部とゲート絶縁膜34と基板31との界面が特に窒
化される.次に、第1図(c)に示すように、例えばC
VD法によりポリシリコンを膜厚が例えば2000人で
堆積した後、例えばRIEによりポリシリコンをパター
ニングして仮のゲート電極1を形成する。
基板31を酸化して膜厚が例えば150〜200人のゲ
ート絶縁膜34を形成する。次いで、ランプアニール装
置(加熱炉でもよい)を用い、例えば温度が1000℃
、処理時間が100秒でNH3ガス雰囲気中でゲート絶
縁膜34の窒化処理を行う.この時、ゲート絶縁膜34
の上部とゲート絶縁膜34と基板31との界面が特に窒
化される.次に、第1図(c)に示すように、例えばC
VD法によりポリシリコンを膜厚が例えば2000人で
堆積した後、例えばRIEによりポリシリコンをパター
ニングして仮のゲート電極1を形成する。
次いで、例えば不純物がP、エネルギーが50KeVで
ドーズ量がI XIO”elm−”のイオン注入により
仮のゲート電極パターンlに不純物を導入してn一型に
した後、例えば不純物がP(リン)、エネルギーが50
KeVでドーズ量がI X 10”C!m−”(7)
イ,tン注入により仮のゲート電極パターン1をマスク
として基板31に不純物を導入してn一型の低濃度拡散
層36a、36bを形成する.なお、仮のゲート電極パ
ターンlには不純物を導入しなくてもよい.次に、第1
図(d)に示すように、例えばCVD法により仮のゲー
ト電極パターン1を覆うようにstowを膜厚が例えば
1500〜2000人で堆積し、例えば異方性のRIE
によりSin.をエッチバンクして仮のゲート電極パタ
ーン1側壁に仮のサイドウォールパターン2を形成した
後、例えば不純物がA 3 %エネルギーが40KeV
でドーズ量が3X10”am−2のイオン注入により仮
のゲート電極パターン1及び仮のサイドウォールパター
ン2をマスクとして基板31に不純物を導入してn゛型
の高濃度拡散層38a、38bを形成する。この時、低
濃度拡散Ji36a及び高濃度拡散層38aからなるソ
ース拡散層39aと低濃度拡散層36b及び高濃度拡散
ii38bからなるドレイン拡散層39bとのLDD構
造が形成される。次いで、例えばCVD法により仮のゲ
ート電極パターン1及び仮のサイドウォールパターン2
を覆うように全面にSizNaを膜厚が例えば2000
人で堆積して、仮のゲート電極パターン1及び仮のサイ
ドウォールパターン2とエッチング選択性を有する膜3
を形成する。この後この膜3(StiN*膜)表面では
下地層の凹凸をそのまま受け継いでしまうので、この膜
3表面にこの膜3とエンチレートが等しいSOG(Sp
−in On Glass )を十分な厚さでスピンコ
ートして加熱固化させることにより表面を平坦にする.
次いで、このSOGの表面にRIEを施して、仮のサイ
ドウォールパターン2の大部分が顔を出すまでコントロ
ールエッチバンクする.この時、仮のゲート電極パター
ン1も露出される. 次に、第1図(e)に示すように、例えばウエットエッ
チングによりエッチング選択性を有する膜3をマスクと
して仮のゲート電極パターンl及び仮のサイドウォール
パターン2を全て除去してゲート電極形成用の開口部4
を形成する.この時、開口部4内にゲート絶縁膜34が
露出される。次いで、例えばスバッタ法により開口部4
を覆うようにWを膜厚が例えば4000人で堆積して高
融点金属層5を形成する。
ドーズ量がI XIO”elm−”のイオン注入により
仮のゲート電極パターンlに不純物を導入してn一型に
した後、例えば不純物がP(リン)、エネルギーが50
KeVでドーズ量がI X 10”C!m−”(7)
イ,tン注入により仮のゲート電極パターン1をマスク
として基板31に不純物を導入してn一型の低濃度拡散
層36a、36bを形成する.なお、仮のゲート電極パ
ターンlには不純物を導入しなくてもよい.次に、第1
図(d)に示すように、例えばCVD法により仮のゲー
ト電極パターン1を覆うようにstowを膜厚が例えば
1500〜2000人で堆積し、例えば異方性のRIE
によりSin.をエッチバンクして仮のゲート電極パタ
ーン1側壁に仮のサイドウォールパターン2を形成した
後、例えば不純物がA 3 %エネルギーが40KeV
でドーズ量が3X10”am−2のイオン注入により仮
のゲート電極パターン1及び仮のサイドウォールパター
ン2をマスクとして基板31に不純物を導入してn゛型
の高濃度拡散層38a、38bを形成する。この時、低
濃度拡散Ji36a及び高濃度拡散層38aからなるソ
ース拡散層39aと低濃度拡散層36b及び高濃度拡散
ii38bからなるドレイン拡散層39bとのLDD構
造が形成される。次いで、例えばCVD法により仮のゲ
ート電極パターン1及び仮のサイドウォールパターン2
を覆うように全面にSizNaを膜厚が例えば2000
人で堆積して、仮のゲート電極パターン1及び仮のサイ
ドウォールパターン2とエッチング選択性を有する膜3
を形成する。この後この膜3(StiN*膜)表面では
下地層の凹凸をそのまま受け継いでしまうので、この膜
3表面にこの膜3とエンチレートが等しいSOG(Sp
−in On Glass )を十分な厚さでスピンコ
ートして加熱固化させることにより表面を平坦にする.
次いで、このSOGの表面にRIEを施して、仮のサイ
ドウォールパターン2の大部分が顔を出すまでコントロ
ールエッチバンクする.この時、仮のゲート電極パター
ン1も露出される. 次に、第1図(e)に示すように、例えばウエットエッ
チングによりエッチング選択性を有する膜3をマスクと
して仮のゲート電極パターンl及び仮のサイドウォール
パターン2を全て除去してゲート電極形成用の開口部4
を形成する.この時、開口部4内にゲート絶縁膜34が
露出される。次いで、例えばスバッタ法により開口部4
を覆うようにWを膜厚が例えば4000人で堆積して高
融点金属層5を形成する。
次に、第1図(f)に示すように、例えば異方性のRI
Eにより高融点金属層5を開口部4内にのみ残るように
エッチバックしてゲート電極6を形成する。この時、ゲ
ート電極6はゲート絶縁膜34を介してLDD構造を構
或する低濃度拡散層36a,36b上にまで形成される
. そして、例えばCVD法によりPSGからなる眉間絶縁
膜40を形成し、眉間絶縁II140にコンタクトホー
ル41a,4lb,41cを形成した後、コンタクトホ
ール41a、41bs 41cを介してソース拡散層3
9a、ゲート電極6及びドレイン拡散層39bとコンタ
クトを取るように配線層42a,42b,42cを形成
することにより、第1図に示すような構造の半導体装置
が完或する. すなわち、上記実施例では、ゲート絶縁膜34を介して
低濃度拡敗層35a,36b上にまでゲート電極6を設
けるように形成したので、従来のゲート絶縁膜34を介
して基[31上にゲート電極35を設けている場合より
もゲート電極6を従来と厚みは同じでも幅を大きく取る
ことができメタル量を増やすことができるため、より多
くのキャリアを制御することができる。このため、ゲー
ト電極6の制御性を向上させることができ、素子特性を
向上させることができる.したがって、素子の信頼性も
向上させることができる。
Eにより高融点金属層5を開口部4内にのみ残るように
エッチバックしてゲート電極6を形成する。この時、ゲ
ート電極6はゲート絶縁膜34を介してLDD構造を構
或する低濃度拡散層36a,36b上にまで形成される
. そして、例えばCVD法によりPSGからなる眉間絶縁
膜40を形成し、眉間絶縁II140にコンタクトホー
ル41a,4lb,41cを形成した後、コンタクトホ
ール41a、41bs 41cを介してソース拡散層3
9a、ゲート電極6及びドレイン拡散層39bとコンタ
クトを取るように配線層42a,42b,42cを形成
することにより、第1図に示すような構造の半導体装置
が完或する. すなわち、上記実施例では、ゲート絶縁膜34を介して
低濃度拡敗層35a,36b上にまでゲート電極6を設
けるように形成したので、従来のゲート絶縁膜34を介
して基[31上にゲート電極35を設けている場合より
もゲート電極6を従来と厚みは同じでも幅を大きく取る
ことができメタル量を増やすことができるため、より多
くのキャリアを制御することができる。このため、ゲー
ト電極6の制御性を向上させることができ、素子特性を
向上させることができる.したがって、素子の信頼性も
向上させることができる。
また、ゲート電極6をW等の高融点メタルで構或するこ
とができ、従来のポリシリコンでtl戒する場合よりも
低抵抗化することができるため、ゲート遅延を防止する
ことができる。また、高融点メタルでないメタルで構威
する場合よりも耐熱性を向上させることができ、しかも
膜厚を薄くすることができる. また、ゲート電極6やフィールド酸化膜33のなす凹凸
を有した基板31面に例えばSOGのような物質をスピ
ンコートすることにより表面を平坦にすることができ、
結局凹凸を少なくして素子平坦化を実現することができ
、製造歩留まりを良好にすることができる. また、仮のゲート電極パターン1及び仮のサイドウォー
ルパターン2を除去して開口部4内を形成した後、開口
部4内に高融点金属層5を埋め込んでゲート電極6を形
成しているため、低濃度拡散層36a、36b、高濃度
拡散層38a、38b及びゲート電極6を完全自己整合
で位置合せして形成することができる。
とができ、従来のポリシリコンでtl戒する場合よりも
低抵抗化することができるため、ゲート遅延を防止する
ことができる。また、高融点メタルでないメタルで構威
する場合よりも耐熱性を向上させることができ、しかも
膜厚を薄くすることができる. また、ゲート電極6やフィールド酸化膜33のなす凹凸
を有した基板31面に例えばSOGのような物質をスピ
ンコートすることにより表面を平坦にすることができ、
結局凹凸を少なくして素子平坦化を実現することができ
、製造歩留まりを良好にすることができる. また、仮のゲート電極パターン1及び仮のサイドウォー
ルパターン2を除去して開口部4内を形成した後、開口
部4内に高融点金属層5を埋め込んでゲート電極6を形
成しているため、低濃度拡散層36a、36b、高濃度
拡散層38a、38b及びゲート電極6を完全自己整合
で位置合せして形成することができる。
なお、上記実施例では、ゲート電極6をW等の高融点金
属で構或する場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、W3i,TiSi、等の高融
点金属シリサイドで構或することも可能である. 上記実施例は、LDD形NMOS−FETに適用する場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、LDD形PMOS−FETに適用する場合で
あってもよい。
属で構或する場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、W3i,TiSi、等の高融
点金属シリサイドで構或することも可能である. 上記実施例は、LDD形NMOS−FETに適用する場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、LDD形PMOS−FETに適用する場合で
あってもよい。
本発明によれば、素子特性を向上させることができ、素
子の信頼性を向上させることができ、かつ凹凸を少なく
して素子平坦化を実現することができ、製造歩留まりを
良好にすることができるという効果がある。
子の信頼性を向上させることができ、かつ凹凸を少なく
して素子平坦化を実現することができ、製造歩留まりを
良好にすることができるという効果がある。
31・・・・・・基板、
34・・・・・・ゲート絶縁膜、
36a、36b・・・・・・低濃度拡散層、37・・・
・・・サイドウォール、 38a、38b・・・・・・高濃度拡散層、39a・・
・・・・ソース拡散層、 39b・・・・・・ドレイン拡散層。
・・・サイドウォール、 38a、38b・・・・・・高濃度拡散層、39a・・
・・・・ソース拡散層、 39b・・・・・・ドレイン拡散層。
第1図は本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施例
の製造方法を説明する図、 第2図は従来例の製造方法を説明する図である。 ・・・・・・仮のゲート電極パターン、・・・・・・仮
のサイドウォールパターン、・・・・・・エッチング選
択性を有する膜、・・・・・・開口部、 ・・・・・・高融点金属層、 ・・・・・・ゲート電極、 一実施例の製造方法を説明する図 第1図 一実施例の製造方法を説明する図 第1図 一実施例の製造方法を説明する図 従来例の製造方法を説明する図 第2図 一実施例の製造方法を説明する図 第l図 従来例の製造方法を説明する図 第2図
の製造方法を説明する図、 第2図は従来例の製造方法を説明する図である。 ・・・・・・仮のゲート電極パターン、・・・・・・仮
のサイドウォールパターン、・・・・・・エッチング選
択性を有する膜、・・・・・・開口部、 ・・・・・・高融点金属層、 ・・・・・・ゲート電極、 一実施例の製造方法を説明する図 第1図 一実施例の製造方法を説明する図 第1図 一実施例の製造方法を説明する図 従来例の製造方法を説明する図 第2図 一実施例の製造方法を説明する図 第l図 従来例の製造方法を説明する図 第2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 該ゲート絶縁膜上に仮のゲート電極パターンを形成する
工程と、 該仮のゲート電極パターンをマスクとして該基板に不純
物を導入して低濃度拡散層を形成する工程と、 該仮のゲート電極パターン側壁に仮のサイドウォールパ
ターンを形成する工程と、 該仮のゲート電極パターン及び該仮のサイドウォールパ
ターンをマスクとして該基板に不純物を導入して高濃度
拡散層を形成することにより該低濃度拡散層及び該高濃
度拡散層からなるソース/ドレイン拡散層を形成する工
程と、 該仮のゲート電極パターン及び該仮のサイドウォールパ
ターンを覆うように、該仮のゲート電極パターン及び該
仮のサイドウォールパターンとエッチング選択性を有す
る膜を形成する工程と、該エッチング選択性を有する膜
を選択的にエッチングして該仮のゲート電極パターン及
び該仮のサイドウォールパターンを露出させる工程と、
該エッチング選択性を有する膜をマスクとして該仮のゲ
ート電極パターン及び該仮のサイドウォールパターンを
除去して開口部を形成する工程と、該開口部内にゲート
電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24266889A JP2768995B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24266889A JP2768995B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03104236A true JPH03104236A (ja) | 1991-05-01 |
| JP2768995B2 JP2768995B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=17092465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24266889A Expired - Fee Related JP2768995B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2768995B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046079A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Hitachi Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2007221158A (ja) * | 2007-04-03 | 2007-08-30 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-09-19 JP JP24266889A patent/JP2768995B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046079A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Hitachi Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2007221158A (ja) * | 2007-04-03 | 2007-08-30 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2768995B2 (ja) | 1998-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |