JPH04134831A - Mos型半導体素子の製造方法 - Google Patents

Mos型半導体素子の製造方法

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JPH04134831A
JPH04134831A JP2255270A JP25527090A JPH04134831A JP H04134831 A JPH04134831 A JP H04134831A JP 2255270 A JP2255270 A JP 2255270A JP 25527090 A JP25527090 A JP 25527090A JP H04134831 A JPH04134831 A JP H04134831A
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JP
Japan
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substrate
oxide film
conductive film
opening
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP2255270A
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English (en)
Inventor
Kazuya Suzuki
和哉 鈴木
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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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/0223Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] having source and drain regions or source and drain extensions self-aligned to sides of the gate
    • H10D30/0225Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] having source and drain regions or source and drain extensions self-aligned to sides of the gate using an initial gate mask complementary to the prospective gate location, e.g. using dummy source and drain electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/0217Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] forming self-aligned punch-through stoppers or threshold implants under gate regions

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

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型半導体素子、特にゲート・ドレイン
オーバーランプ型のMOS型半導体素子の!!遣方法に
関するものである。
(従来の技術) 第2図は、IEDM87  P38〜41に開示される
従来のゲート・ドレインオーバーラツプ型のMOS型半
導体素子の製造方法を示す、この製造方法を説明すると
、まず第2図(a) 4こ示すように、P型シリコン基
板1上に150人程度と薄いゲート酸化膜2を形成する
。次にそのゲート酸化膜2を通して基板lの全面に、し
きい値コントロールまたはパンチスルーストップ るいはその両方を目的としてP型不純物を注入する.具
体的には、イオン注入装置により、イオン種1184.
注入量1. 2 E 12ions / c4 、打込
みエネルギー30KeVの条件でボロンを注入する。そ
の後、ゲート酸化膜2上の全面に第1.第2のポリシリ
コン膜3.4を成長させる。この時、ポリシリコン膜3
,4間には自然酸化膜5を5〜lO人成長させる。この
後、CVD法による酸化膜を全面に成長させた後、ホト
リソ・エツチングを行うことにより、CVD酸化膜のパ
ターン6を第2のポリシリコン膜4上に形成する。
次に、CVD酸化膜のパターン6をマスクとして第2の
ポリシリコン膜4の等方性エツチングを第2図[有])
に示すように行う。この時、自然酸化膜5をエツチング
のストッパーとしてエツチングを行う。この後、CVD
酸化膜パターン6をマスクとして、イオン注入装置によ
り、イオン種fflp*注入量5 E 12ions 
/ cd 、打込み工矛ルギー13QKeVの条件でリ
ンを基板1に注入することにより、該基板1内にn−拡
散層7を形成する。
その後、再度CVD法により酸化膜を全面に成長させ、
これを異方性エッチング法でエツチングすることにより
、第2図(c) Lこ示すように、CVD酸化膜パター
ン6および残存第2のポリシリコン膜4の側壁にサイド
ウオールスペーサー8を形成する.その後、このサイド
ウオールスペーサー8およびCVD酸化膜パターン6を
マスクとして第1のポリシリコン膜3をエツチングする
ことにより、ゲート電極3aを形成する。
その後、ゲート電極3aの側端を熱酸化により第2図(
切に示すように酸化膜9に変換した後、CVD酸化膜パ
ターン6およびサイドウオールスペーサー8をマスクと
してイオン注入装置により、イオン種?SAs*.注入
量4 E 15ions / cd 、打込みエネルギ
ー40KeVの条件でヒ素を基板1に注入することによ
り、該基板1内にn゛拡散層10を形成する。
以上でゲート・ドレインオーバーランプ型のMOS型半
導体素子(MOS型トランジスタ)が完成する。
(発明が解決しようとする課題) しかるに、上記のような従来の製造方法では、しきい値
コントロール用またはパンチスルーストップ用、あるい
はその両方のためのP型不純物注入を基板1全面に対し
て行っているので、ソース・ドレインのn−拡散N1 
(低濃度不純物拡散層)を形成する際に、前記P型不純
物の影響を取り除(ように、n型不純物の注入量を増や
す必要があり、その結果、拡散層に欠陥が生じてリーク
電流が発生し易いという問題点があった。また、P型不
純物の注入が全面に行われて基板1全面が高濃度化して
いると、ソース・ドレイン拡散層(n−拡散層7とn°
拡散層10)と基板1間の接合容量が増大するので、素
子の動作スピードが遅くなるという問題点もあった。
また、上記従来の製造方法は、第1と第2のポリシリコ
ンWIj!3.  4間に5〜10人という非常に薄い
自然酸化M5を精度よく成長させるd・要があり、しか
もその自然酸化膜5をエツチングストッパーとして第2
のポリシリコン膜4のエツチングを行っていて、その際
、例えば第2のポリシリコン膜4が1000人、自然酸
化膜5が10人とすると、100以上の高選択比が必要
となり、技術的に難しいという問題点があった。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、上記従来の
問題点を一掃できるゲート・ドレインオーバーランプ型
のMOS型半導体素子の製造方法を提供することを目的
とする。
(課題を解決するための手段) この発明は、ゲート・ドレインオーバーラツプ型のMO
S型半導体素子の製造方法において、しきい値コントロ
ール用またはパンチスルーストップ用、あるいはその両
方のための不純物注入は基板のチャネル領域のみに行う
ようにし、かつ自然酸化膜をエツチングストッパーとす
る導電性膜のエツチング工程なしに素子形成を可能とし
たものである.具体的には、次のような製造方法とする
まず、半導体基板上にゲート酸化膜、導電性膜、酸化膜
を順次形成し、酸化膜には、基板のチャフル領域に対応
して開口部を形成する。その開口部を通して基板のチャ
ネル領域に対して、しきい値コントロール用またはパン
チスルーストップ用、あるいはその両方のだめの不純物
注入を行う。その後、導電性膜の全面形成とエッチバッ
クにより、前記開口部内に導電性膜パターンを形成する
。その後、酸化膜を除去した後、導電性膜パターンをマ
スクとして基板に不純物を注入し、基板内にソース・ド
レインの低濃度不純物拡散層を形成する。
その後、前記導電性膜パターンの側壁に絶縁膜のサイド
ウオールスペーサーを形成する。そのサイドウオールス
ペーサーと前記導電性膜パターンをマスクとして基板上
の前記導電性膜をエッチングし、ゲート電極を形成する
。その後、前記サイドウオールスペーサーと前記導電性
膜パターンをマスクとして基板に不純物を注入し、基板
内にソース・ドレインの高濃度不純物拡散層を形成する
(作 用) 上記この発明においては、しきい値コントロール用また
はパンチスルーストップ用、あるいはその両方のための
不純物注入が、基板のチャネル領域のみに選択的に行わ
れる。したがって、この不純物注入が後のソース・ドレ
インの低濃度不純物拡散層形成に影響を与えることはな
くなり、該拡散層形成のための不純物注入量を凍らすこ
とができる。また、上記不純物注入によってチャネル領
域のみを高濃度とすれば、ソース・ドレイン拡散層の大
部分は基板の低濃度部2接する構造となるので、ソース
・ドレイン拡散層−基板間接合容量は減少する。
また、上記この発明では、導電性膜の全面形成とエッチ
バックにより酸化膜の開口部内に導電性膜パターンを埋
込み形成することで、従来の自然酸化膜をエツチングス
トッパーとするエツチング工程と同様に導電性膜の逆T
字型構造が例えば第1図(d)、 (e)で示すように
得られており、従来の自然酸化膜をエツチングストッパ
ーとする導電性膜のエツチング工程を使用することなし
にゲート・ドレインオーバーラツプ型の素子形成が可能
となる。
(実施例) 以下この発明の一実施例を第1図を参照して説明する。
一実施例では、まず第1図(a)に示すように、P型シ
リコン基Fj、21上に熱酸化などの手段を用いて15
0人程成長ゲート酸化膜22を形成する。
次に、そのゲート酸化[22上にLPCVD法などによ
り500人程成長第1のポリシリコン膜23を成長させ
、さらにその上にCVD法によりシリコン酸化膜24を
約300o人程度成長させる。
次に、そのシリコン酸化膜24に、ホトリソ・エツチン
グ工程を用いて基板21のチャネル領域に対応して開口
部25を第1図(b)に示すように形成する。そして、
その開口部25を通して、しきい値コントロール用の、
またはパンチスルーストップ用の、あるいはその両方の
ための不純物イオン注入を基板21のチャフル領域に対
して行う。
ここで、しきい値コントロール用としては、ボロンを例
えばイオン種+ 173 +、工フルギー50XeVド
ーズ量1.2 E 12ions / CIl+の条件
でイオン打込みする。また、この時パンチスルーストッ
プ用のボロンのイオン注入が必要な場合には、例えばイ
オン種目B゛、エネルギー80KeV、  ドーズ量I
 E 12fons / aAで注入を行う。このイオ
ン注入の結果、基板21のチャ、ネル領域にはP型高濃
度領域26が形成される。
次に、シリコン酸化II!24上の全面にLPCVD法
などにより第1図(c)に示すように゛第2のポリシリ
コン膜27を3500人程度成長させ、該第2のポリシ
リコン膜27で前記開口部25を埋込む。
その後、第2のポリシリコン膜27を、シリコン酸化膜
24の表面が露出するまで全面エッチバックすることに
より、第2のポリシリコン膜27を第1図((支)に示
すようにポリシリコン膜パターン27aとして開口部2
5内にのみ残す。
その後、沸酸水溶液などによりシリコン酸化膜24を除
去した上で、pactユを拡散源として第1のポリシリ
コン膜23およびポリシリコン膜パターン27aにリン
をドーピングし、導電性を持たせる。
その後、ポリシリコン膜パターン27aをマスクとして
、リンをイオン種!lp+、エネルギー80KeV  
 ドーズ量I E 13ions / c−の条件でイ
オン注入装置を用いて基板21に打込むことにより、該
基板21内に第1図(e)に示すようにソース・ドレイ
ンのn−拡散層28を形成する。
次に、CVD法により全面にPSG膜を堆積させ、それ
を異方性エツチング法でエツチングすることにより、第
1図げ)に示すように、ポリシリコン膜パターン27a
の側壁に幅0.15 n程度のサイドウオールスペーサ
ー29を形成する。
そして、そのサイドウオールスペーサー29とポリシリ
コン膜パターン27aをマスクとして第1のポリシリコ
ン膜23をエツチングすることにより、第1図(粉に示
すようにゲート電極23aを形成する。この時、ポリシ
リコン膜パターン27aを若干エツチングされる。また
、残ったポリシリコン膜パターン27aはゲート電極の
一部となる。
最後にサイドウオールスペーサー29とポリシリコン膜
パターン27aをマスクとして、ヒ素をイオン種’T 
S A S ”、エネルギー40KeV、  ドーズ量
4 E 15ions / c4の条件で基板21にイ
オン注入することにより、該基板21内に前記第1図(
(至)に示すようにソース・ドレインのn″″拡散層3
0を形成する。
以上でこの発明の一実施例のゲート・ドレインオーバー
ラツプ型のMOS型半導体素子が完成する。
なお、上記一実施例はNチャネル型のMOS型半導体素
子の場合であるが、基板と不純物の導電型を変えること
で全く同様にしてPチャネル型のMOS型半導体素子も
製造できる。
(発明の効果) 以上詳細に説明したようにこの発明の製造方法によれば
、しきい値コントロール用またはパンチスルーストップ
用、あるいはその両方のための不純物注入を基板のチャ
茅ル領域のみに選択的に行うようにしたので、この不純
物注入が後のソースドレインの低濃度不純物拡散層形成
に影響を与えることがなくなり、該拡散層形成のための
不純物注入量を減らすことができる。その結果、拡散層
での欠陥発生、リーク電流の発生を防止できる。
また、上記不純物注入によってチャネル領域のみを高濃
度とすれば、ソース・ドレイン拡散層の大部分は基板の
低濃度部と接する構造となるので、ソース・ドレイン拡
散層−基板間接合容量を減らすことができ、素子の動作
スピードを上げることができる。
また、この発明の製造方法によれば、導電性膜の全面形
成とエッチバックにより酸化膜の開口部内に導電性膜パ
ターンを埋込み形成することで、従来の自然酸化膜をエ
ツチングストッパーとするエツチング工程と同様の導電
性膜構造が得られており、従来の技術的に難しい工程を
不要にして、容易な信顧性の高い工程で歩留り良くゲー
ト・ドレインオーバーランプ型の素子形成が可能となる
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のMOS型半導体素子の製造方法の一
実施例を示す工程断面図、第2図は従来の製造方法を示
す工程断面図である。 21・・・P型シリコン基板、22・・・ゲート酸化膜
、23・・・第1のポリシリコン膜、23a・・・ゲー
ト電極、24・・・シリコン酸化膜、25・・・開口部
、26・・・P型置濃度領域、27・・・第2のポリシ
リコン膜、27a・・・ポリシリコン膜パターン、28
・・・n−拡散層、29・・・サイドウオールスペーサ
ー 30・・・n゛拡散層。 特許出願人  沖電気工業株式会社 代理人 弁理士  菊  池    弘本発明の 実施例 第 図 2?σ 本発明の一実施例 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  半導体基板上にゲート酸化膜、導電性膜、酸化膜を順
    次形成し、酸化膜には、基板のチャネル領域に対応して
    開口部を形成する工程と、 その開口部を通して基板のチャネル領域に対して、しき
    い値コントロール用またはパンチスルーストップ用、あ
    るいはその両方のための不純物注入を行う工程と、 その後、導電性膜の全面形成とエッチバックにより、前
    記開口部内に導電性膜パターンを形成する工程と、 その後、酸化膜を除去した後、導電性膜パターンをマス
    クとして基板に不純物を注入し、基板内にソース・ドレ
    インの低濃度不純物拡散層を形成する工程と、 その後、前記導電性膜パターンの側壁に絶縁膜のサイド
    ウォールスペーサーを形成する工程と、そのサイドウォ
    ールスペーサーと前記導電性膜パターンをマスクとして
    基板上の前記導電性膜をエッチングし、ゲート電極を形
    成する工程と、その後、前記サイドウォールスペーサー
    と前記導電性膜パターンをマスクとして基板に不純物を
    注入し、基板内にソース・ドレインの高濃度不純物拡散
    層を形成する工程とを具備してなるゲート・ドレインオ
    ーバーラップ型のMOS型半導体素子の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0555248A (ja) * 1991-08-26 1993-03-05 Sharp Corp 半導体装置の製造方法
US5397718A (en) * 1992-02-21 1995-03-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of manufacturing thin film transistor
JP2008244052A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Seiko Epson Corp 電気光学装置の製造方法
KR100890383B1 (ko) * 2007-08-08 2009-03-25 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 및 그 제조방법

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