JPH04186733A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH04186733A
JPH04186733A JP31533290A JP31533290A JPH04186733A JP H04186733 A JPH04186733 A JP H04186733A JP 31533290 A JP31533290 A JP 31533290A JP 31533290 A JP31533290 A JP 31533290A JP H04186733 A JPH04186733 A JP H04186733A
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JP
Japan
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oxide film
gate electrode
gate
drain diffusion
forming
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JP31533290A
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English (en)
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Hiroaki Okubo
宏明 大窪
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NEC Corp
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NEC Corp
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  • 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〕 本発明は、半導体装置、特にLDD構造を有するMOS
FETに関する。
〔従来の技術〕
従来、LDD構造を有するMOSFETにおいて、ホッ
トキャリア現象に起因する特性劣化、信頼性の低下が問
題となっており、これを解決する方法として、例えば第
4図(a)〜(c’)に示すゲート電極と低濃度ソース
及びドレイン拡散層のオーバーラツプ構造をもつMOS
FETがある。(アイ・イー・デイ・エム、テクニカル
・ダイジェスト742〜754頁、 1986年(IE
DM Tech、Digest。
P742〜745) ) 第4図(a)〜(c)に従って、その製造方法について
説明すると、まず第4図(a)に示すように、P型シリ
コン基板1上に選択酸化によりソース分離用のフィール
ド酸化膜2が形成された後、ゲート酸化膜3.多結晶シ
リコン膜15が順次形成される。この多結晶シリコン膜
15はフォトレジストパターン16をマスクに異方性エ
ツチングによりエツチングされる。ここで多結晶シリコ
ン膜15は、すべてエツチングされるのではなく、図の
ように一定の膜厚分だけ残される。続いて、この残され
た多結晶シリコン膜を通してリンのイオン注入が行われ
、低濃度ソース及びドレイン拡散層6が形成される。
次に第4図(b)に示すように、全面に堆積させたシリ
コン酸化膜に対して異方性エツチングによるエッチバッ
クが行われ、シリコン酸化膜のサイドウオール7′が形
成される。続いて多結晶シリコン膜の残膜分がサイドウ
オール7′をマスクにエツチングされ、ゲート電極4が
形成された後、ゲート電極4とサイドウオール7′をマ
スクにヒ素のイオン注入が行われ、高濃度ソース及びド
レイン拡散層8が形成される。
最後に第4図(c)に示すように層間絶縁膜11が全面
に形成された後、所定の位置にコンタクト孔が開孔され
てアルミニウム配線12が形成されるというものである
この製造方法の中でサイドウオール7′の幅により、ゲ
ート電極と低濃度ソース及びト”レイン拡散層とのオー
バーラツプ寸法が制御されている。
このオーバーラツプにより、ホットエレクトロンが低濃
度ドレイン拡散層直上のシリコン酸化膜中にトラップさ
れ、低濃度ドレイン拡散層を空乏化し、チャネルのコン
タクタンスを低下させるのを防ぐことができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
この従来の半導体装置では、ゲート電極と低濃度ソース
及びドレイン拡散層のオーバーラツプが形成されるので
、ここに寄生容量が生じてしまう。
さらに、素子の微細化とともにゲート酸化膜が薄膜化さ
れてくると、ゲート酸化膜厚に逆比例して寄生容量が増
大するため、動作速度の低下を招いてしまうという問題
点がある。
また、製造方法においては第4図(a)に示すように、
多結晶シリコン膜15が一定の膜厚分だけ残されるよう
にエツチングされているが、この残膜はウェハー面内或
いはウェノ・−間で大きくばらついてしまい、制御する
ことが困難である。そしてこの残膜のばらつきは、次に
行われるイオン注入の注入深さに直接影響を及ぼすため
、低濃度ソース及びドレイン拡散層6の濃度プロファイ
ルのばらつきを引き起こし、トランジスタ特性のばらつ
きを増大させてしまうという問題点がある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置は、第1導電型を有する半導体基板
上に形成された第2導電型の低濃度と高濃度から成るソ
ース及びドレイン拡散層と、半導体基板表面に設けられ
たゲート酸化膜を介して、ソース、ドレイン拡散層間に
形成されたゲート電極とを有する絶縁ゲート型電界効果
トランジスタにおいて、ゲート電極側面の前記低濃度ソ
ース及びトレイン拡散層上に導電体のサイドウオールを
有し、サイドウオール直下のゲート酸化膜がゲート電極
直下のゲート酸化膜よりも厚く形成され、さらにゲート
電極とサイドウオールとが電気的に接続されていること
を特徴としている。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型の
シリコン基板上にゲート酸化膜を形成した後、不純物ド
ープされた多結晶シリコン膜のゲート電極を形成する工
程と、ゲート電極をマスクに不純物ドープを行い第2導
電型の低濃度ソース及びドレイン拡散層を形成する工程
と、全面にゲート酸化膜よりも厚いシリコン酸化膜を形
成する工程と、ゲート電極の側面に不純物ドープされた
多結晶シリコン膜のサイドウオールを、前記シリコン酸
化膜を介して形成する工程と、ゲート電極とサイドウオ
ールをマスクに不純物ドープを行い第2導電型の高濃度
ソース及びドレイン拡散層を形成する工程と、ゲート電
極上面のシリコン酸化膜を除去した後、ゲート電極とサ
イドウオールとを覆うように選択的に導電膜を形成して
ゲート電極とサイドウオールとを電気的に接続する工程
とを有することを特徴とする。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図は、本発明の半導体装置の実施例を示す断面図で
ある。第2図(a)〜(g)は、本発明の一実施例にお
ける半導体装置の製造工程を示す断面図である。第3図
(a)〜(c)は、本発明の第2の実施例における半導
体装置の製造工程を示す断面図である。
第1図は、P型シリコン基板1上に形成されたNチャネ
ルMO8FETである。低濃度ソース及びドレイン拡散
層6と高濃度ソース及びドレイン拡散層8とが設けられ
、LDD構造となっている。
ゲート電極4.サイドウオール7は、リンをドープした
多結晶シリコン膜により形成されており、これらは同じ
くリンをドープした多結晶シリコン膜10によって電気
的に接続されている。従って、ゲート電圧を印加したと
き、サイドウオール7による電界が、サイドウオール直
下のシリコン酸化膜中にトラップされるホットエレクト
ロンの影響を抑止し、トランジスタの特性劣化を防ぐこ
とができる。さらに、サイドウオール7直下のシリコン
酸化膜は、ゲート酸化膜3よりも厚く形成されているた
め、低濃度ソース及びドレイン拡散層6とゲート電極(
ここでは主にサイドウオール7)との間に生ずる寄生容
量が従来に比べて低減されており、高速動作に適したも
のになっている。以下にこの半導体装置の製造方法につ
いて第2図(a)〜(g)を用いて説明する。
まず、第2図(a)に示すように、P型のシリコン基板
1の上に選択酸化によって素子分離用に3000〜60
00人程度のフィールド酸化膜2が形成される。次に、
700〜900℃の熱酸化によって100〜200人程
度のゲート酸化膜3が基板上に形成される。続いて20
00〜4000人の多結晶シリコン膜が堆積され、85
0〜950℃でリン拡散が行われ、20〜60Ω/ロ程
度に低抵抗化された後、パターニングが行われゲート電
極4が形成される。
次に第2図(b)に示すように、ゲート電極4をマスク
にリンのイオン注入が行われ、N型の低濃度ソース及び
ドレイン拡散層6が形成される。ここでリンのイオン注
入は、例えばエネルギー30〜100keV、注入量1
013〜10 ”cm−2の条件で行われる。次に全面
に300〜1000人程度のシリコン酸化膜5が形成さ
れる。このシリコン酸化膜5の形成は、800〜900
℃ての熱酸化或いは、CVD法(Chemical V
apor Depos山on)により行われる。
次に第2図(c)に示すように、全面に1000〜30
00人の多結晶シリコン膜か堆積され、リン拡散によっ
て20〜60Ω/口に低抵抗化された後、異方性エツチ
ングによるニッチノ・ツクが行われ、多結晶シリコン膜
のサイドウオール7が形成される。続いて、ゲート電極
4.サイドウオール7をマスクにヒ素のイオン注入が行
われ、N型の高濃度ソース及びドレイン拡散層8が形成
される。
ここでヒ素のイオン注入は、シリコン酸化膜5の膜厚に
よって、例えば6 C1〜l 20 k eV、  1
015〜10”cm−2の条件で行われる。
次に第2図(d)に示すように、全面にシリコン酸化膜
1000〜3000人が堆積された後、異方性エツチン
グによりエッチバックが行われ、サイドウオール7の側
面にシリコン酸化膜9の側壁が形成される。さらに、異
方性エツチングによってゲート電極4の直上及び基板上
のシリコン酸化膜5がエツチングされ、ゲート電極4の
上面及びシリコン基板面が露出される。
次に第2図(e)に示すように、全面に1000〜30
00人の多結晶シリコン膜10が形成された後、エネル
ギー3’(1−70k e V、注入量〜10 ”cm
−2程度の条件でボロンのイオン注入が行われる。ここ
でホロンは多結晶シリコン膜10の中のシリコ・ ン酸
化膜9の側面部以外の部分に導入される。
次に第2図([)に示すように、ヒドラジン溶液によっ
て、多結晶シリコン膜10のうち、ポロンの注入されて
いない部分が選択的にエツチング除去されて、シリコン
酸化膜9の側面が露呈される。
続いて、エネルギー70〜150keV、注入量10′
3〜I Ol8c1n−2の条件で多結晶シリコン膜l
O中にヒ素のイオン注入が行われる。これによって多結
晶シリコン膜lOは、反転してN型の導電性をもつこと
になり、ゲート電極4とサイドウオール7とが多結晶シ
リコン膜10によって電気的に接続される。ここで、拡
散層上の多結晶シリコン膜10は、ゲート電極と電気的
に接続されていない。
最後に第2図(g)に示すようにフィールド酸化膜2上
の多結晶シリコン膜10がフォトレジストをマスクに除
去された後、全面に層間絶縁膜11が形成される。続い
て、所定の位置にコンタクト孔が設けられた後、アルミ
配線12が形成され、半導体装置が製造される。
次に第3図(a)〜(c)を用いて本発明の製造方法に
関する第2の実施例について説明する。
まず、前述の実施例と同様にして、第2図(a)〜(d
)に示された工程を経た後、第3図(a)に示すように
全面に例えば、チタン(Ti)のような高融点金属膜1
3が形成される。
次に第3図(b)に示すように、600〜800℃で1
0〜40秒のランプ加熱が行われ、ゲート電極4.サイ
ドウオール7、シリコン基板1と節する高融点金属膜だ
けが、シリコンと反応し、シリサイド膜14が形成され
る。このシリサイド膜によって、ゲート電極4とサイド
ウオール7とが電気的に接続される。
最後に第3図(C)に示すように、シリコン表の反応を
起こしていない高融点金属膜がアンモニアと過酸化水素
水の混合液で除去された後、全面に層間絶縁膜11が形
成される。続いて、所定の位置に設けられ、アルミ配線
12が形成されて、半導体装置が製造される。
この第2の実施例では、シリサイド膜が用いられるため
ゲート電極、拡散層の低抵抗化が実現されるという効果
がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、電気的に接続されたゲー
ト電極と導電体のサイドウオールとによってゲートと低
濃度ソース、ドレインのオーバーラツプ構造を形成し、
さらに低濃度ソース。
ドレイン直上のシリコン酸化膜をゲート酸化膜よりも厚
く形成することにより、従来に比べて、寄生容量を低減
させることができる。また、制御困難な工程を含まず安
定したプロセスでオーバーラツプ構造を形成できるとい
った効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例における半導体装置を示す
断面図である。第2図(a)〜(g)は、本発明の半導
体装置の製造方法の一実施例における製造工程を示す断
面図である。第3図(a)〜(c)は、本発明の製造方
法の第2の実施例における製造工程を示す断面図である
。第4図(a)〜(c)は、本発明の従来例における半
導体装置の製造工程を示す断面図である。 1・・・・・・P型シリコン基板、2・・・・・・フィ
ールド酸化膜、3・・・・・・ゲート酸化膜、4・・・
・・・ゲート電極、5.9・・・・・・シリコン酸化膜
、7.7’・・・・・・サイドウオール、6・・・・・
低濃度ソース及びドレイン拡散層、8・・・・・・高濃
度ソース及びドレイン拡散層、10.15・・・・・・
多結晶シリフン膜、11・・・・・・層間絶縁膜、12
・・・・・アルミ配線、13.13’・・・・・・高融
点金属膜、14・・・・・・シリサイド膜、16・・・
・・・フォトレジスト。 代理人 弁理士  内 原   音 第 1図 3 ケート酸イ已H更 6傅、濃度ソース汲ひ下レイ聞を呟層 第2 図 循2 図 !1llltjljボ4イン j  1 1  j  l  j  j  l  lF
−糊・廃2 図 第3 図 第4r 4ケート(P本行 /3嵩@虻ソース1々び゛ドレイ濡劾

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型を有する半導体基板上に形成された、
    第2導電型を有し低濃度と高濃度から成るソース及びド
    レイン拡散層と、前記半導体基板表面に形成されたゲー
    ト酸化膜を介して前記ソース、ドレイン拡散層間に設け
    られたゲート電極とを有する絶縁ゲート型電界効果トラ
    ンジスタにおいて、前記ゲート電極側面の前記低濃度ソ
    ース及びドレイン拡散層上部に導電体のサイドウォール
    を有し、前記サイドウォール直下のゲート酸化膜が前記
    ゲート電極直下のゲート酸化膜よりも厚く形成され、さ
    らに前記ゲート電極とサイドウォールとが電気的に接続
    されていることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)第1導電型のシリコン基板上にゲート酸化膜を形
    成した後、不純物ドープされた多結晶シリコン膜のゲー
    ト電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクに不
    純物ドープを行い第2導電型の低濃度ソース及びドレイ
    ン拡散層を形成する工程と、全面に前記ゲート酸化膜よ
    りも厚いシリコン酸化膜を形成する工程と、前記ゲート
    電極の側面に不純物ドープされた多結晶シリコン膜のサ
    イドウォールを、前記シリコン酸化膜を介して形成する
    工程と、前記ゲート電極とサイドウォールをマスクに不
    純物ドープを行い第2導電型の高濃度ソース及びドレイ
    ン拡散層を形成する工程と、ゲート電極上面の前記シリ
    コン酸化膜を除去した後、ゲート電極とサイドウォール
    とを覆うように選択的に導電膜を形成し、ゲート電極と
    サイドウォールとを電気的に接続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。
JP31533290A 1990-11-20 1990-11-20 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH04186733A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5844274A (en) * 1995-08-11 1998-12-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device including an element isolating film having a flat upper surface
US6724057B2 (en) 1999-12-14 2004-04-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor device with reduced short circuiting between gate electrode and source/drain region
JP2005260009A (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Nec Electronics Corp 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6724057B2 (en) 1999-12-14 2004-04-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor device with reduced short circuiting between gate electrode and source/drain region
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