JPH04251938A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH04251938A JPH04251938A JP1295291A JP1295291A JPH04251938A JP H04251938 A JPH04251938 A JP H04251938A JP 1295291 A JP1295291 A JP 1295291A JP 1295291 A JP1295291 A JP 1295291A JP H04251938 A JPH04251938 A JP H04251938A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate
- sin
- ion implantation
- sio2
- Prior art date
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Formation Of Insulating Films (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。
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造方法
に関し、更に詳しくはLDD(Lightly Dop
e−d Drain)型MOSデバイスの高集積化に伴
いイオン注入用のマスクを介してイオンがSi基板に注
入された際に誘起されるSi基板の結晶欠陥を減少でき
る方法に関するものである。
に関し、更に詳しくはLDD(Lightly Dop
e−d Drain)型MOSデバイスの高集積化に伴
いイオン注入用のマスクを介してイオンがSi基板に注
入された際に誘起されるSi基板の結晶欠陥を減少でき
る方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り用いられているLDD型MOSトランジスタの加工プ
ロセスを図5及び図6に示す。
り用いられているLDD型MOSトランジスタの加工プ
ロセスを図5及び図6に示す。
【0003】まず、図5に示すようにゲート31を有す
るSi基板32上に酸化膜33を堆積し、反応性イオン
エッチング(RIE)とHFクリーニングによりサイド
ウォール34を形成する〔図6参照〕。この時、Si基
板32にサイドウォール以外の酸化膜が残る様に条件を
設定する。すなわち、酸化膜33の残膜34aをサイド
ウォール端のテーパとして残す。
るSi基板32上に酸化膜33を堆積し、反応性イオン
エッチング(RIE)とHFクリーニングによりサイド
ウォール34を形成する〔図6参照〕。この時、Si基
板32にサイドウォール以外の酸化膜が残る様に条件を
設定する。すなわち、酸化膜33の残膜34aをサイド
ウォール端のテーパとして残す。
【0004】しかし、その後のLDDプロセスの場合、
酸化膜33の残膜34aを通じてイオンの注入を行って
イオン注入層を形成するため、Si基板内に酸素原子が
打ち込まれ(ノックオンされ)る。次に、層間絶縁膜を
積層し、その後の窒素雰囲気中で熱処理されるが、その
際に結晶欠陥の成長が助長される。
酸化膜33の残膜34aを通じてイオンの注入を行って
イオン注入層を形成するため、Si基板内に酸素原子が
打ち込まれ(ノックオンされ)る。次に、層間絶縁膜を
積層し、その後の窒素雰囲気中で熱処理されるが、その
際に結晶欠陥の成長が助長される。
【0005】特に、図4に示すように欠陥密度はイオン
の注入前の酸化膜厚に大きく影響されることが分かって
いる。例えば、Asイオンの注入量が5×1015cm
−2で、注入エネルギーが80KeVの場合(図4に実
線Aで示す)においては、注入前の残膜34aを300
〜500Åに制御する必要があり、RIE及びHFクリ
ーニングを用いた従来のサイドウォール形成法では膜厚
にバラツキが生じ、たとえ300〜500Åに制御する
ようにしても膜厚を均一にすることが困難になる。又、
注入エネルギーが40KeVの低加速エネルギーの場合
(図4に破線Bで示す)でも、150Å以上の膜厚を均
一に制御することはRIE及びHFクリーニングを用い
ていたのでは難しい。
の注入前の酸化膜厚に大きく影響されることが分かって
いる。例えば、Asイオンの注入量が5×1015cm
−2で、注入エネルギーが80KeVの場合(図4に実
線Aで示す)においては、注入前の残膜34aを300
〜500Åに制御する必要があり、RIE及びHFクリ
ーニングを用いた従来のサイドウォール形成法では膜厚
にバラツキが生じ、たとえ300〜500Åに制御する
ようにしても膜厚を均一にすることが困難になる。又、
注入エネルギーが40KeVの低加速エネルギーの場合
(図4に破線Bで示す)でも、150Å以上の膜厚を均
一に制御することはRIE及びHFクリーニングを用い
ていたのでは難しい。
【0006】なお、図4において曲線Aを実現する際の
アニール温度は950°Cである。
アニール温度は950°Cである。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、ゲ
ートを有するSi基板上に熱酸化法により所定厚のSi
O2膜を形成し、続いてランプアニール法により前記S
iO2膜の表層を窒化してSiN膜を形成し、さらにゲ
ートを含むSi基板上の全面にCVD法により酸化膜を
積層した後反応性イオンエッチングとHFクリーニング
を用いてSiN膜が露出するまで前記酸化膜を除去し、
かつゲート側壁にのみ前記酸化膜のサイドウォールを残
存させ、次に低加速エネルギーで、SiN膜およびその
直下のSiO2膜をイオン注入用のマスクにしてイオン
注入を行ってイオン注入層を形成し、層間絶縁膜を積層
した後これに熱処理を付して平坦化を行うことからなる
半導体装置の製造方法である。
ートを有するSi基板上に熱酸化法により所定厚のSi
O2膜を形成し、続いてランプアニール法により前記S
iO2膜の表層を窒化してSiN膜を形成し、さらにゲ
ートを含むSi基板上の全面にCVD法により酸化膜を
積層した後反応性イオンエッチングとHFクリーニング
を用いてSiN膜が露出するまで前記酸化膜を除去し、
かつゲート側壁にのみ前記酸化膜のサイドウォールを残
存させ、次に低加速エネルギーで、SiN膜およびその
直下のSiO2膜をイオン注入用のマスクにしてイオン
注入を行ってイオン注入層を形成し、層間絶縁膜を積層
した後これに熱処理を付して平坦化を行うことからなる
半導体装置の製造方法である。
【0008】すなわち、この発明の方法は、より高集積
化される半導体装置に適合する浅いイオン注入層を形成
するのに適しており、イオン注入用のマスクをSiO2
の熱酸化膜とその一部を窒化したSiN膜とからなる2
層膜で形成するようにしたことから、上記マスクの膜厚
の制御がRIEとHFクリーニングによる従来法の膜厚
制御よりも改善できる。すなわち、注入イオンである不
純物の分布が急峻になる低加速エネルギーにてイオン注
入を行っても熱酸化法とランプアニール法を用いること
で欠陥密度を減少できる所定の膜厚のイオン注入マスク
を形成できる。
化される半導体装置に適合する浅いイオン注入層を形成
するのに適しており、イオン注入用のマスクをSiO2
の熱酸化膜とその一部を窒化したSiN膜とからなる2
層膜で形成するようにしたことから、上記マスクの膜厚
の制御がRIEとHFクリーニングによる従来法の膜厚
制御よりも改善できる。すなわち、注入イオンである不
純物の分布が急峻になる低加速エネルギーにてイオン注
入を行っても熱酸化法とランプアニール法を用いること
で欠陥密度を減少できる所定の膜厚のイオン注入マスク
を形成できる。
【0009】一般に、Si−O間の解離エネルギーより
もSi−N間の解離エネルギーが大きいことが知られて
いる。また、イオンの注入エネルギーを、例えば80K
eV(図4の曲線A)から40KeV(図4の曲線B)
の低加速エネルギーに下げることによりイオン注入用の
マスクからの酸素のSi基板への打込み量(ノックオン
量)を減少できて欠陥密度を低減できることが知られて
いる。
もSi−N間の解離エネルギーが大きいことが知られて
いる。また、イオンの注入エネルギーを、例えば80K
eV(図4の曲線A)から40KeV(図4の曲線B)
の低加速エネルギーに下げることによりイオン注入用の
マスクからの酸素のSi基板への打込み量(ノックオン
量)を減少できて欠陥密度を低減できることが知られて
いる。
【0010】そこで、これら2つの観点から本発明者ら
は低加速エネルギーでイオンがSi基板に注入された際
に無欠陥のイオン注入層、ひいては無欠陥の拡散層を形
成できるイオン注入用のマスクを見出すに至った。
は低加速エネルギーでイオンがSi基板に注入された際
に無欠陥のイオン注入層、ひいては無欠陥の拡散層を形
成できるイオン注入用のマスクを見出すに至った。
【0011】この発明における低加速エネルギーとは、
高集積化に対応できる、例えば0.1μm深さ程度の浅
いイオン注入層を形成できるイオン注入エネルギーを意
味し、40KeV以下のイオン注入エネルギーを意味す
る。
高集積化に対応できる、例えば0.1μm深さ程度の浅
いイオン注入層を形成できるイオン注入エネルギーを意
味し、40KeV以下のイオン注入エネルギーを意味す
る。
【0012】この発明は、基本的に上記マスクの膜厚を
RIE及びHFクリーニングを用いて上記欠陥密度が減
少する範囲内(例えば150Å以上)になるよう制御し
ようとしても従来法では、例えば150Åに制御しても
150Å以下の膜厚のマスク部分も形成されたりしてマ
スクの膜厚にバラツキが生じることで結局欠陥密度を増
大させることになるのを、本発明の方法では公知の熱酸
化法やランプアニール法を用いることで膜厚の制御性を
大幅に向上できるようにしたものである。しかもこれら
熱酸化法やランプアニール法で形成されるSiO2膜や
SiN膜の膜質は良質なものである。
RIE及びHFクリーニングを用いて上記欠陥密度が減
少する範囲内(例えば150Å以上)になるよう制御し
ようとしても従来法では、例えば150Åに制御しても
150Å以下の膜厚のマスク部分も形成されたりしてマ
スクの膜厚にバラツキが生じることで結局欠陥密度を増
大させることになるのを、本発明の方法では公知の熱酸
化法やランプアニール法を用いることで膜厚の制御性を
大幅に向上できるようにしたものである。しかもこれら
熱酸化法やランプアニール法で形成されるSiO2膜や
SiN膜の膜質は良質なものである。
【0013】
【実施例】以下図に示す実施例にもとずいてこの発明を
詳述する。なお、これによってこの発明は限定を受ける
ものではない。
詳述する。なお、これによってこの発明は限定を受ける
ものではない。
【0014】まず、図1に示すようにゲート1を有する
Si基板2上に、熱酸化法により50Å厚のSiO2膜
3を形成し、続いて900〜1000°Cで、かつアン
モニア雰囲気でランプアニール法によりSiO2膜3の
表面層(約10Å程度)を窒化して、SiN膜4を形成
する。さらに、ゲート1を含むSi基板上の全面にCV
D法によりHTO膜(SiO2酸化膜)5を積層した〔
図2参照〕後、反応性イオンエッチングとHFクリーニ
ングを用いてSiN膜4が露出するまでHTO膜5を除
去し、かつゲート1の側壁にのみHTO膜5のサイドウ
ォール6を残存させる〔図3参照〕。次に40KeVの
低加速エネルギーで、SiN膜4およびその直下の熱酸
化SiO2膜3をイオン注入用のマスク7にしてAsイ
オンの注入を行って0.1μm深さの浅いイオン注入層
(図示せず)を形成した。次にNSGやBPSGの層間
絶縁膜を積層した後これに熱処理(N2アニール)を付
して平坦化を行った。
Si基板2上に、熱酸化法により50Å厚のSiO2膜
3を形成し、続いて900〜1000°Cで、かつアン
モニア雰囲気でランプアニール法によりSiO2膜3の
表面層(約10Å程度)を窒化して、SiN膜4を形成
する。さらに、ゲート1を含むSi基板上の全面にCV
D法によりHTO膜(SiO2酸化膜)5を積層した〔
図2参照〕後、反応性イオンエッチングとHFクリーニ
ングを用いてSiN膜4が露出するまでHTO膜5を除
去し、かつゲート1の側壁にのみHTO膜5のサイドウ
ォール6を残存させる〔図3参照〕。次に40KeVの
低加速エネルギーで、SiN膜4およびその直下の熱酸
化SiO2膜3をイオン注入用のマスク7にしてAsイ
オンの注入を行って0.1μm深さの浅いイオン注入層
(図示せず)を形成した。次にNSGやBPSGの層間
絶縁膜を積層した後これに熱処理(N2アニール)を付
して平坦化を行った。
【0015】その後、コンタクトホ−ルや配線部を形成
してより高集積化されたLDD型MOSデバイスの素子
を作成する。
してより高集積化されたLDD型MOSデバイスの素子
を作成する。
【0016】このように本実施例では、ゲート電極を形
成した後に、熱酸化を行なって熱酸化膜を形成する。次
にランプアニール法により熱酸化膜の表面層を窒化する
。このプロセスにより後のサイドウォール形成時のHF
クリーニング工程において、表面窒化膜層でエッチング
が停止されるため、Asイオン注入前の酸化膜厚の制御
性が大幅に向上する。従って、バラツキのない均一な、
かつ低加速エネルギーで無欠陥イオン注入層が形成でき
る所定厚の膜厚を有するマスク7を形成できる。また、
マスク7の膜質も良質なものになる。なお、本実施例で
は注入イオンとしてAsイオンを示したが、BF2イオ
ンを用いてもよい。
成した後に、熱酸化を行なって熱酸化膜を形成する。次
にランプアニール法により熱酸化膜の表面層を窒化する
。このプロセスにより後のサイドウォール形成時のHF
クリーニング工程において、表面窒化膜層でエッチング
が停止されるため、Asイオン注入前の酸化膜厚の制御
性が大幅に向上する。従って、バラツキのない均一な、
かつ低加速エネルギーで無欠陥イオン注入層が形成でき
る所定厚の膜厚を有するマスク7を形成できる。また、
マスク7の膜質も良質なものになる。なお、本実施例で
は注入イオンとしてAsイオンを示したが、BF2イオ
ンを用いてもよい。
【0017】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、MOS
デバイスの製造プロセスに於いて、ゲート電極形成後に
、熱酸化膜を形成し、続いてランプアニール窒化技術に
より熱酸化膜の表面を窒化し、CVD酸化膜を堆積した
後にRIEとHFクリーニングによりサイドウォールを
形成し、表面が窒化された熱酸化膜をマスクにして、特
に低加速エネルギーにてイオン注入を行い、その後、ア
ニールを行う事により、無欠陥拡散層を形成できる効果
がある。
デバイスの製造プロセスに於いて、ゲート電極形成後に
、熱酸化膜を形成し、続いてランプアニール窒化技術に
より熱酸化膜の表面を窒化し、CVD酸化膜を堆積した
後にRIEとHFクリーニングによりサイドウォールを
形成し、表面が窒化された熱酸化膜をマスクにして、特
に低加速エネルギーにてイオン注入を行い、その後、ア
ニールを行う事により、無欠陥拡散層を形成できる効果
がある。
【図1】図1はこの発明の一実施例の製造工程の第1ス
テップを示す製造工程説明図である。
テップを示す製造工程説明図である。
【図2】図2は上記実施例における製造工程の第2ステ
ップを示す製造工程説明図である。
ップを示す製造工程説明図である。
【図3】図3は上記実施例における製造工程の第3ステ
ップを示す製造工程説明図である。
ップを示す製造工程説明図である。
【図4】図4はAsイオンのイオン注入層内における欠
陥密度対イオン注入前のSiO2膜依存性を示す特性図
である。
陥密度対イオン注入前のSiO2膜依存性を示す特性図
である。
【図5】図5は従来例の製造工程の第1ステップを示す
製造工程説明図である。
製造工程説明図である。
【図6】図6は従来例の製造工程の第2ステップを示す
製造工程説明図である。
製造工程説明図である。
1 ゲート
2 Si 基板
3 熱酸化SiO2膜
4 SiN膜
5 HTO膜(CVD酸化膜)
6 サイドウォール
7 Asイオン注入用マスク
Claims (1)
- 【請求項1】 ゲートを有するSi基板上に熱酸化法
により所定厚のSiO2膜を形成し、続いてランプアニ
ール法により前記SiO2膜の表層を窒化してSiN膜
を形成し、さらにゲートを含むSi基板上の全面にCV
D法により酸化膜を積層した後反応性イオンエッチング
とHFクリーニングを用いてSiN膜が露出するまで前
記酸化膜を除去し、かつゲート側壁にのみ前記酸化膜の
サイドウォールを残存させ、次に低加速エネルギーで、
SiN膜およびその直下のSiO2膜をイオン注入用の
マスクにしてイオン注入を行ってイオン注入層を形成し
、層間絶縁膜を積層した後これに熱処理を付して平坦化
を行うことからなる半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3012952A JP2693046B2 (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 半導体装置の製造方法 |
| US07/932,746 US5298446A (en) | 1990-02-20 | 1992-08-25 | Process for producing semiconductor device |
| US07/979,457 US5420079A (en) | 1990-02-20 | 1992-11-20 | Process for producing semiconductor device comprising two step annealing treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3012952A JP2693046B2 (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04251938A true JPH04251938A (ja) | 1992-09-08 |
| JP2693046B2 JP2693046B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=11819613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3012952A Expired - Fee Related JP2693046B2 (ja) | 1990-02-20 | 1991-01-09 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2693046B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08306687A (ja) * | 1995-05-10 | 1996-11-22 | Nec Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR100338823B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2002-05-31 | 박종섭 | 반도체장치의 게이트전극 제조방법 |
| JP2005353766A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH023242A (ja) * | 1988-06-17 | 1990-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH02222543A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-05 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-01-09 JP JP3012952A patent/JP2693046B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH023242A (ja) * | 1988-06-17 | 1990-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH02222543A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-05 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08306687A (ja) * | 1995-05-10 | 1996-11-22 | Nec Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR100338823B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2002-05-31 | 박종섭 | 반도체장치의 게이트전극 제조방법 |
| JP2005353766A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2693046B2 (ja) | 1997-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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