JPH0424876B2 - - Google Patents

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JPH0424876B2
JPH0424876B2 JP25320785A JP25320785A JPH0424876B2 JP H0424876 B2 JPH0424876 B2 JP H0424876B2 JP 25320785 A JP25320785 A JP 25320785A JP 25320785 A JP25320785 A JP 25320785A JP H0424876 B2 JPH0424876 B2 JP H0424876B2
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JP
Japan
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drain region
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impurity
substrate
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JP25320785A
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JPS62112375A (ja
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Masayuki Yoshida
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、
特にドレイン領域近傍に改良を施したものであ
る。
〔発明の技術的背景〕
周知の如く、例えばMOS型電界効果トランジ
スタ(FFT)においては、素子の微細化に伴つ
てドレイン近傍における電界が強くなり、ホツト
キヤリアの発生などが発生し、悪影響を及ぼす。
そこで、これを緩和するためLDD(Lightly
Doped Drain)技術が知られている。この技術
は、チヤネル近傍のドレイン領域に低濃度の拡散
層を形成し、空乏層をドレイン領域側により伸ば
すことにより電界集中を緩和している(参考文
献;Seiki Ogura et al、IEEE Trans.on
Electron Devices.Vol ED−27.No.8.p1359
(1980))。また、他の手段としては、LDD構造の
N-型のドレイン領域の寄生抵抗を低減するため、
そのドレイン領域上の側壁形成物をゲート電極と
同一物質で形成する特許提案がなされている。
〔背景技術の問題点〕
ところで、LDD構造のトランジスタは、ゲー
ト側壁にゲート同一物質を使用した場合も含めて
ドレイン側に低濃度層を形成することで電界を緩
和している。しかしながら、素子の微細化にとも
なうて、ソース・ドレイン領域間のパンチスルー
を防ぐため、またしきい値制御等の理由により基
板濃度を高くしなければならない。従つて、ドレ
イン領域端のチヤネル方向に伸びる空乏層が小さ
くなり、やはり電界集中を招く。その結果、この
電界集中によりキヤリアが加速され、インパクト
イオン化等によりホツトキヤリアが発生する。特
にNMOSトランジスタでは、ホールは基板中を
流れ基板電位の変動の原因となり、一方エレクト
ロンはゲート絶縁膜中に注入され、エレクトロン
トラツプやSi−SiO2界面準位生成によりしきい
値の変動及び相互コンダクタンスの減少を引起こ
す。
更に、ドレイン領域が高濃度の基板に囲まれて
いるためドレイン領域と基板との空乏層が伸び
ず、容量が増大する。その結果、この容量は寄生
容量となり、素子の高速動作化を妨げる。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、半
導体基板より低濃度の第1導電型の不純物層を所
定に位置に自己整合的に形成できるとともに、ド
レイン領域と半導体基板との寄生容量を低減して
素子の高速動作化坂をなしえる半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、第1導電型の半導体基板上にゲート
酸化膜を介して導電性パターンを形成する工程
と、この導電性パターンをマスクとして前記基板
表面に第2導電型の不純物を導入し該基板より低
濃度の第1導電型の不純物層を形成する工程と、
全面に導電性膜を形成した後これを反応性イオン
エツチングによりエツチングし、導電性膜を前記
導電性パターンの少なくともドレイン領域形成予
定部の側壁に残存させ導電性パターンとからゲー
ト電極を形成する工程と、このゲート電極をマス
クとして前記不純物層内に第2導電型の不純物を
導入し第2導電型の不純物領域を形成する工程と
を具備することを特徴とする。従つて、通常の
MOSFETではゲート電極をマスクとして基板と
逆導電型の不純物をイオン注入することによりソ
ース・ドレイン領域を形成するので、チヤネル側
に基板と導電型の低濃度層を自己整合的に形成す
ることは出来ない。これに対し、本発明によれ
ば、導電性パターンをマスクとして不純物を基板
に導入するため、導電性パターンに対し自己整合
的に形成して不純物層をドレイン領域に対し制御
性よく形成できるとともに、ドレイン領域と基板
との寄生容量を低減できる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図a〜eを参照
して説明する。
(1) まず、不純物濃度2×1017cm-3のP型の単結
晶シリコン基板1の表面に、シリコン窒化膜を
用いた選択酸化法によりフイールド酸化膜2を
形成した。つづいて、前記フイールド酸化膜2
で囲まれた基板1の素子領域に厚さ150Åのゲ
ート酸化膜3を形成した。次いで、全面に厚さ
5000Åの多結晶シリコン層、厚さ200Åのシリ
コン窒化膜(夫々図示せず)を堆積した後、フ
オトレジスト(4)をマスクして前記シリコン窒化
膜、多結晶シリコン膜を反応性イオンエツチン
グ(RIE)によりエツチングし、窒化膜パター
ン5、多結晶シリコンがパターン6を夫々形成
した。但し、前記多結晶シリコン膜は、シリコ
ン窒化膜を堆積する前にPOCl3拡散層により抵
抗を下げ、メタリツクな導体として使用できる
ようにしてある。更に、前記フオトレジストを
マスクとして前記素子領域にリンを加速電圧
100KeV、ドーズ量2×1012cm-2及び加速電圧
200KeV、ドーズ量2×1012cm-2の条件で2段
イオン注入し、フオトレジストを剥離した後、
熱処理を施した。その結果、かなり平坦でかつ
ピーク濃度が基板1の不純物濃度を越えない
P-領域7,7が形成された。更に、全面に厚
さ3000Åのリンドープした多結晶シリコン膜8
を堆積した(第1図b図示)。
(2) 次に、RIEにより前記多結晶シリコン膜8を
エツチングし、前記多結晶シリコンパターン6
の側壁にこの多結晶シリコン膜8を残した。こ
の結果、多結晶シリコンパターン6と残存する
多結晶シリコン膜8とからゲート電極9が形成
された。つづいて、前記ゲート電極9をマスク
として前記素子領域にリンを加速電圧40KeV、
ドーズ量5×1013cm-2の条件でイオン注入し、
N-領域10a,11aを形成した(第1図c
図示)。次いで、熱リン酸により前記窒化膜パ
ターン4を剥離した後、前記ゲート電極9を覆
うようにフオトレジスト12を形成した。更
に、フオトレジスト12をマスクとして前記素
子領域にヒ素を加速電圧40KeV、ドーズ量5
×1015cm-2の条件でイオン注入し、熱処理し
N+領域10b,11bを形成した。この結果、
N-領域10a、N+領域10bによりソース領
域10が形成され、N-領域11a、N+領域1
1bによりドレイン領域11が形成された(第
1図d図示)。しかる後、フオトレジスト12
を剥離し、全面にパツシベーシヨン膜としての
SiO2膜13を形成した。ひきつづき、前記ソ
ース・ドレイン領域10,11上に対応する
SiO2膜13を選択的に除去し、コンタクトホ
ール14を形成した後、ここにAl配線15を
形成してNチヤネルMOSトランジスタを形成
した(第1図e図示)。
本発明によれば、ソース・ドレイン領域10,
11をP-領域7,7の表面に設けるため、空乏
層は基板側にかなり伸び、ドレイン領域11と基
板1との寄生容量を低減できる。従つて、素子を
高速動作化できる。また、前記P-領域7は多結
晶シリコンパターン6をマスクとして基板1にリ
ンをイオン注入することにより形成し、かつドレ
イン領域11を構成するN-領域11a、N+領域
11bも夫々ゲート電極9、フオトレジスト12
をマスクとしてイオン注入することにより形成す
るため、ドレイン領域11をP-層7に対し制御
性よく形成できる。
次に、本発明に係るNチヤネルMOSトランジ
スタの作用を、従来のそれと比較しつつ第2図及
び第3図を参照して説明する。ここで、第2図は
従来、第3図は本発明の場合を示す。また、ドレ
イン領域11近傍の空乏層21の伸びを表わすた
め、ドレイン領域11及びゲート電極9に5V、
ソース領域10及び基板1に0Vを印加した場合
を示す。即ち、従来の場合は、基板1の不純物濃
度が高いためドレイン領域11の空乏層21はあ
まり伸びない。これに対し、本発明の場合は、ド
レイン領域11が低濃度の不純物層(P-層)に
設けられているため、空乏層21は基板側にかな
り伸びる。また、チヤネル表面には、ゲート電圧
(5V)によつて誘起される反転層22が形成され
る。更に、ピンチオフ点23の電位(ピンチオフ
電圧Vp)はその下の不純物濃度によつて影響さ
れ、従来の場合ではVpが低く、本発明の場合は
Vpは高くなる。そして、ドレイン領域11には
5Vがかかつているため、表面の空乏層22のピ
ンチオフ点23とドレイン領域11との間にかか
る電界は本発明の場合の方が小さくなる。
また、本発明の場合、ドレイン領域近傍が低濃
度となつているため、チヤネル側に空乏層21が
のびやすく表面の空乏層の幅が大きくなり、両端
にかかる電界はさらに小さくなる。更に、反転層
22中をソース領域10からドレイン領域11に
向けて走つてきた電子は表面の空乏層21中の電
界によつて加速され、インパクトイオン化によつ
てホツトキヤリアを生成する。しかるに、本発明
では、この空乏層21中の電界が小さいため、イ
ンパクトイオン化を起こしにくく高信頼性の素子
が得られる。
なお、上記実施例では、ゲート電極を多結晶シ
リコンパターンの側壁に導電性膜としての多結晶
シリコン膜をそのパターンの側壁に残存させるこ
とにより形成したが、これに限定されない。例え
ば、第4図の如く多結晶シリコンパターン6を覆
うように多結晶シリコン膜31を形成してもよ
い。また、第5図に示す如くドレイン領域11側
の多結晶シリコンパターン6を覆うように形成し
てもよい。
また、上記実施例では、導電性膜として多結晶
シリコン膜を用いたが、これに限らず、Moなど
の金属膜を用いてもよい。
更に、上記実施例では、N+領域を形成する際
第1図dに示す如くフオトレジストをマスクとし
てイオン注入したが、これに限らない。例えば、
全面にSiO2膜を堆積した後、RIEを用いて多結晶
シリコンパターンの側に残存させ、これをマスク
としてイオン注入してもよい。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、半導体基板
より低濃度の不純物層をドレイン領域に対し制御
性よく形成できるとともに、ドレイン領域と半導
体基板との寄生容量を低減して素子の高速動作化
をなしえる半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜eは本発明の一実施例に係るNチヤ
ネルMOSトランジスタの製造方法を工程順に示
す断面図、第2図は従来のNチヤネルMOSトラ
ンジスタの作用を説明するための断面図、第3図
は本発明に係るNチヤネルMOSトランジスタの
作用を説明するための断面図、第4図及び第5図
は夫々本発明に係る導電性膜の形成方法を説明す
るための断面図である。 1……P型の単結晶シリコン基板、2……フイ
ールド酸化膜、3……ゲート酸化膜、5……窒化
膜パターン、6……多結晶シリコンパターン、7
……P-層、8,31……多結晶シリコン膜、9
……ゲート電極、10……ソース領域、10a,
11a……N-領域、11……ドレイン領域、1
0b,11b……N+領域、12……フオトレジ
スト、13……SiO2膜、14……コンタクトホ
ール、15……Al配線、21……空乏層、22
……反転層、23……ピンチオフ点。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電型の半導体基板上にゲート酸化膜を
    介して導電性パターンを形成する工程と、この導
    電性パターンをマスクとして前記基板表面に第2
    導電型の不純物を導入し該基板より低濃度の第1
    導電型の不純物層を形成する工程と、全面に導電
    性膜を堆積した後これを反応性イオンエツチング
    によりエツチングし、導電性膜を前記導電性パタ
    ーンの少なくともドレイン領域形成予定部側の側
    壁に残存させ前記導電性パターンとからゲート電
    極を形成する工程と、このゲート電極をマスクと
    して前記不純物層表面に第2導電型の不純物を導
    入し第2導電型の不純物領域を形成する工程とを
    具備することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。 2 第2導電型の不純物領域がソース・ドレイン
    領域であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置の製造方法。 3 ゲート電極をマスクとして前記不純物層に第
    2導電型の不純物を導入して第2導電型の低濃度
    不純物領域を形成した後、ゲート電極の少なくと
    もドレイン領域形成側を覆うようにマスク材を形
    成し、更にこれを用いて前記低濃度不純物領域に
    第2導電型の不純物を導入し高濃度不純物領域を
    形成することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の半導体装置の製造方法。
JP25320785A 1985-11-12 1985-11-12 半導体装置の製造方法 Granted JPS62112375A (ja)

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JPH10214964A (ja) * 1997-01-30 1998-08-11 Oki Electric Ind Co Ltd Mosfet及びその製造方法

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