JPH04177724A - 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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JPH04177724A
JPH04177724A JP2304737A JP30473790A JPH04177724A JP H04177724 A JPH04177724 A JP H04177724A JP 2304737 A JP2304737 A JP 2304737A JP 30473790 A JP30473790 A JP 30473790A JP H04177724 A JPH04177724 A JP H04177724A
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Junji Hirase
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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、半導体装置、特に素子分離領域の製造方法
に関するものである。
〔従来の技術〕
MO3型トランジスタの素子分離に関し、従来の半導体
装置の製造方法では、例えば超高速MOSデバイス(培
風館) P、 121に示される方法かある。この製造
方法は、第4図に示すように、半導体基板21にフィー
ルド絶縁膜であるLOCO8酸化膜22を形成した後、
イオン注入を行い、素子(例えばMO3l−7ンジスタ
)Aのコンタクト領域23および素子(MO3I−ラン
ジスタ)Bのコンタクト領域24(この場合、それぞれ
ソース/ドレイン領域)を形成するというものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の特にLOGO3分離を用いた半導体装置の製造方
法では、 (i)コンタクト領域23.24に不純物をイオン注入
する際、LOGO3酸化膜22のハースF−り部分を突
き抜け、L OCOS酸化膜22の一層にも注入される
(n)コンタクト領域23.24にイオン注入した後、
熱処理工程等でコンタクト領域23.24かL OG 
OS酸化膜22の下まで拡散してしまう。
等の理由で実効分離長か短くなり、特にザフミクロンの
デザインルールのもとては、耐パンチスルー特性が悪化
し、信頼性上の大きな問題になっている。
第5図にPチャネルのLOGO3分離のフレークダウン
の様子を示す。横軸にはトレイン・ノース間電圧V D
Sをとり、縦軸には1ぐレイン電流■。
およびソース電流Isをとっている。デバイス保護のた
め、0.2μAでコンプライアンスをかけている。この
第5図から、分離長(=ODスペース)か1.2μmの
半導体装置では問題かないか、0.8μmの半導体装置
ではドレイン電流I、とノース電流■8の大きさがほぼ
一致している。これは、ドレイン電流が基板に流れず、
すべてソースに流れていることになるので、パンチスル
ーしていると考えられ、絶縁分離特性か著しく悪化して
いることか判る。
この発明の目的は、コンタクI・マージンを悪化させる
ことなく、かつトータルの素子面積を大きくすることな
く、耐パンチスルー特性の優れた半導体装置の製造方法
を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面
の素子分離領域となる部分に形成されたフィールド絶縁
膜上に堆積物を形成する工程と、堆積物の側面を覆うよ
うに絶縁体からなるサイドウオールを形成する工程と、
側面かサイドウオールで覆われた堆積物をマスクとして
半導体基板に不純物をイオン注入することにより半導体
基板にコンタクト領域を形成する工程とを含む。
この場合、フィールド絶縁膜上に堆積物を形成する工程
の前に半導体基板を酸化する工程を含む場合もあり、ま
た、フィールド絶縁膜上の堆積物の側面のサイドウオー
ルの下の領域に低濃度不純物をイオン注入して低濃度コ
ンタクi・領域を形成する工程を含む場合もある。
〔作   用〕
半導体基板上のフィールド絶縁膜に堆積物を形成すると
ともに、堆積物の側面を覆うようにサイドウオールを形
成した後、場合によっては堆積物の形成前に半導体基板
を酸化することもあるが、堆積物およびその側面のサイ
ドウオールをマスクとして半導体基板に不純物をイオン
注入することにより半導体基板にコンタクト領域を形成
するので、コンタクト領域の端縁かフィール1ぐ絶縁膜
の端縁から所定距離たけ離れることになる。この結果、
I・−タルの素子面積を大きくすることなく、つまりフ
ィールド絶縁膜の面積を大きくすることなく実効分離長
を大きくすることができ、素子分離領域における耐パン
チスルー特性の優れた半導体装置を得ることができる。
また、実際には、この後イオン注入に61、るコンタク
ト領域の形成後の熱処理T稈なとては、コンタクト領域
は堆積物側面の仲、イドウィー/L下鼾て拡散するが、
サイドウオールの厚さを適切に設定すれば、へβ等の金
属配線によるコンタクト領域とのコンタクトのマージン
にも影響はない。
また、サイドウオールの下の領域に低濃度不純物をイオ
ン注入して低濃度コンタクト領域を形成することにより
、フィールド絶縁膜下の横方向の電界が緩和され、パン
チスルーを一層発生しにくくすることができる。
〔実 施 例〕
以下、この発明の実施例を図面を参照しなから説明する
(第1の実施例) 第1図118)〜(d)はこの発明の第1の実施例の半
導体装置の製造方法の工程順断面図を示している。
この実施例は、請求項(1)記載の構成に対応し、MO
3I−ランジスタのL OCOS分離に適用した際の製
造方法を示すものである。
以下に、この実施例における製造方法について説明する
まず、第1図(a)に示すように、例えは不純物濃度か
〜IE16cm−3のP型のシリコン基板1の上に膜厚
400〜600nmのS iO2膜からなるLOGO3
酸化膜2を形成する。
ついて、第1図(1))に示すように、r、 o c 
o s酸化膜2上に膜厚250nm程度のSi:+Nt
等の堆積物5を形成する。
ついで、第1図(C)に示すように、8102等の絶縁
膜により、堆積物5の側面にザイトウオール幅200n
m程度のサイドウオール8を形成する。
ついて、図示はしないか、例えばトランジスタ領域に膜
厚lO〜20nm程度の8102膜からなるケート酸化
膜とケート長0.6〜0.8μm程度のゲート電極等を
形成した後、第1図(d)に示すように、堆積物5およ
びサイドウオール8をマスクとして、矢印で示すように
、不純物のイオン注入(PまたはAs、  20〜60
f(eV、  l E 15〜I E 16 cm−2
)を行うことにより、素子へのコンタクト領域7および
素子Bのコンタクト領域6(それぞれMO3+−ランジ
スタのソースおよびトレインとなる)を生成する。
以上のように、この実施例によれば、フィールド絶縁膜
である■、ocos酸化膜2上に堆積物5を形成し、そ
の堆積物5の側面に絶縁膜からなるサイドウオール8を
形成し、その後堆積物5およびサイドウオール8をマス
クとしてイオン注入を行うことによりコンタクト領域6
,7を形成した構造となっているため、コンタクト領域
6,7の形成のためのイオン注入の際のバーズビーク部
の突き抜けが防止され、かつコンタクト領域6,7がフ
ィールド絶縁膜であるLOCO3酸化膜2からオフセッ
トされている、つまりコンタクト領域6.7の端縁がL
OCO3酸化膜2の端縁より所定距離だけ離れることに
なる。この結果、l・−タルの素子面積を大きくするこ
となく、つまりLOCO8酸化膜2の面積を大きくする
ことなく実効分離長を大きくすることかでき、素子分離
領域における耐パンチスルー特性の優れたMOSトラン
ジスタの絶縁分離を行うことかできる。
また、実際には、この後イオン注入によるコンタクト領
域6.7の形成後の熱処理工程なとでは、コンタクト領
域6,7は堆積物8の側面のザイトつオール8下まで拡
散するか、サイドウオール8の厚さを適切に設定すれは
、A1等の金属配線によるコンタクト領域6,7とのコ
ンタクトのマージンにも影響はない。
(第2の実施例) 第2図(a)〜(d)はこの発明の第2の実施例の半導
体装置の製造方法の工程順断面図を示している。
この実施例は、請求項(2L (3)記載の構成に対応
し、LDD (Lightly Doped Drai
n )構造のPチャネルMO3型トランジスタのLOG
O3分離に適用した際の製造方法を示すものである。
以下に、この実施例における製造方法について説明する
′  まず第2図(a)に示すように、例えは不純物濃
度か〜IE16cm””のN型のシリコン基板l上に膜
厚400〜600nm程度のSiO2膜からなるLOG
O3酸化膜2を形成する。
ついて、第2図(b)に示すように、シリコン基板1を
酸化することによりトランジスタ領域に膜厚10〜20
nm程度の8102膜からなるゲート酸化膜3をつけた
後に、ゲート酸化膜3」二にゲート長0.6〜1.2μ
m程度のポリシリコン膜からなるゲート電極4を形成す
ると同時にフィールド絶縁膜であるLOCO3酸化膜2
上に同膜厚のポリシリコン膜からなる堆積物5を形成し
、つついて低濃度の不純物のイオン注入(BまたはBF
2゜2 (1〜60KeV、 I E l 3〜l E
 l 4cm−2)を行い、素子Aの第1ソース6Aお
よび第1ドレインIOAと素子Bの第1ソースIIAを
形成する。
ついで、第2図(C1に示すように、SiO□膜等の絶
縁膜により、ゲート電極4および堆積物5の側面にサイ
ドウオール幅200nm程度のサイドウオール12,8
を同時に形成する。
ついで、第2図(d)に示すように、ゲート電極4゜堆
積物5およびサイドウオール12,8をマスクとして、
高濃度の不純物のイオン注入(BまたはBF2,2(]
〜60KeV、IE]5〜IE16cm−2)を行うこ
とにより、素子への第2ソース9Bおよび第2ドIツイ
ンIOBと素子Bの第2ソ−スIIB(−コンタクト領
域)とを形成する。
以上のように、この第2の実施例によれば、第1の実施
例の有効性に加え、低濃度のコンタクト領域である素子
への第1ドレインIOAと素子Bの第1ソースIIAと
をLOGO3酸化膜2の両サイドに設け、さらにその外
側に素子Aの第2トレインと素子Bの第2ソースとを形
成しているので、L OG OS酸化膜2下の横方向の
電界か緩和され、パンチスルーが一層発生しにくくなる
第3図はこの実施例により作成したPチャネルMOSト
ランジスタのブレークダウン特性を示す。
横軸にはドレイン・ソース間電圧V。8をとり、縦軸に
はドレイン電流I、およびソース電流I8をとっている
。デバイス保護のため、0.2μAでコンプライアンス
をかけている。この第3図から、従来例において0.8
μmの分離長(=ODスペース)で発生してしたパンチ
スルーか、本実施例では全く起こっておらす、絶縁分離
特性か優れていることかわかる。
また、低濃度のコンタクト領域である素子への第1ドレ
インIOAと素子Bの第1ソースIIAとをLOGO3
酸化膜2の両サイドに設けたことによりコンタクトマー
ジンが大きくなる。
また、LDD構造のMO3I−ランジスタに適用し、ゲ
ート電極4とLOGO3酸化膜2上の堆積物5とを同時
に形成し、かつゲート電極4の側面のサイドウオール1
2とLOGO3酸化膜2上の堆積物5の側面のサイドウ
オール8とを同時に作成しているため、プロセス数を全
く増加させることな(実施できる。
なお、これらの実施例において、トランジスタはNチャ
ネルあるいはPチャネルのMO3+−ランジスタを例と
してあげたが、これに限らずバイポーラトランジスタに
ついてもこの発明を適用することか可能である。
また、フィールド絶縁膜としては、LOGO3酸化膜2
を例としたが、LOGO3酸化膜2に限らない。また、
フィールド絶縁膜上の堆積物としては、313N4.ポ
リシリコン等を例としたが、これに限らず何でもよい。
また、堆積物の側面の堆積物(サイドウオール)として
は、SiC2を例としたが、これに限らす何でもよい。
〔発明の効果〕
この発明の半導体装置の製造によれば、半導体基板中の
コンタクト領域の端縁が、半導体基板」二に形成される
フィールド絶縁膜の端縁から所定距離だけ離すことがで
きる。このため、1・−タルの素子面積を大きくするこ
となく実効分離長を大きくてきるので、耐パンチスルー
特性の優れた半導体装置の絶縁分離を実現できる。
この後、熱処理工程等で、コンタクト領域は堆積物側面
のサイドウオール下まで拡散するか、サイドウオール長
を適切に設定すれば、AA等の金属配線によるコンタク
ト領域とのコンタクトのマージンにも影響はない。
また、低濃度のコンタクト領域をフィールド絶縁膜上の
堆積物の側面のサイドウオール下に作成すれば、この領
域により、コンタクトマージンか大きくなり、かつフィ
ールド絶縁膜下の横方向の電界か緩和され、パンチスル
ーか一層発生しにくくなる。
また、L D D構造のMOS)ランジスタに適用し、
ゲート電極の側面のサイドウオールとフィールド絶縁膜
上の堆積物の側面のサイドウオールを同時に作成すれば
、プロセス数を全く増加することな〈実施できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例の半導体装置(LOG
O3分離を行うMOSトランジスタ)の製造方法を示す
工程順断面図、第2図はこの発明の第2の実施例の半導
体装置(LOCO3分離を行うLDD構造のMOS)ラ
ンジスタ)の製造方法を示す工程順断面図、第3図は第
2図に示したLDD構造のMO3+−ランジスタのPチ
ャネルのブレークダウン特性を示す特性図、第4図は素
子分離を行う従来の半導体装置の製造方法を示す工程順
断面図、第5図は第4図に示した半導体装置におけるP
チャネルのブレークダウン特性を示す特性図である。 1・・シリコン基板(半導体基板)、2・・・LOGO
8酸化膜(フィールド酸化膜)、3 ・ケーI・酸化膜
、4・・・ゲート電極、5・・・堆積物、6,7  コ
ンタクト領域、8・・・サイドウオール、9A・・・第
1ソース(コンタクト領域)、9B 第2ソース(コン
タクl−領域)、I OA・* l l’レイン(コン
タクl−領域)、l0B−[2ドレイン(コンタクト領
域)、IIA・・・第1ソース(コンタクト領域)、1
1B・・・第2ソース(コンタクト領域)、12・・・
サイドウオール 特許出願人  松下電器産業株式会社 区 派 ト 、〆)、                     
     11−Q                
 ℃¥1 帷i 壮) !1fp− 91+−鏑 −″妃 鄭安 覇歯 覇1 帷cf)L云 八〇  祭ビい 口○邪込2 コO鄭へY ヘー甥口肪 ←C−J LQ トの 歯 二     へ−鄭V へま    鄭塀謳堤 覇I     覇覇ム、・ 帷Y      J−二へζ 壮へ     へへへ4 肺V     へへ八り G督     ;′X八へ「 V妃   全日口880口 覇歯髄   1″′″′へ2)″″″′−湘CQζ圀 
←区区YY区区 △○蝕−うI IΔΔ11 1”I Q 、L−L都′ニーt−ささ!!方さコO1
lおY−CQ −(’4、−1へへ一喝ト甥か派派派派
派派 ←CQの寸0■く口く口くロ Δ ′1 和 ◇ ! ゝV か Cく

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の表面の素子分離領域となる部分に形
    成されたフィールド絶縁膜上に堆積物を形成する工程と
    、前記堆積物の側面を覆うように絶縁膜からなるサイド
    ウォールを形成する工程と、側面が前記サイドウォール
    で覆われた前記堆積物をマスクとして前記半導体基板に
    不純物をイオン注入することにより前記半導体基板にコ
    ンタクト領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造
    方法。
  2. (2)フィールド絶縁膜上に堆積物を形成する工程の前
    に半導体基板を酸化する工程を含む請求項(1)記載の
    半導体装置の製造方法。
  3. (3)フィールド絶縁膜上の堆積物の側面のサイドウォ
    ールの下の領域に低濃度不純物をイオン注入して低濃度
    コンタクト領域を形成する工程を含む請求項(1)また
    は請求項(2)記載の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
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