JPH067596B2 - 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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JPH067596B2
JPH067596B2 JP59015213A JP1521384A JPH067596B2 JP H067596 B2 JPH067596 B2 JP H067596B2 JP 59015213 A JP59015213 A JP 59015213A JP 1521384 A JP1521384 A JP 1521384A JP H067596 B2 JPH067596 B2 JP H067596B2
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/601Insulated-gate field-effect transistors [IGFET] having lightly-doped drain or source extensions, e.g. LDD IGFETs or DDD IGFETs 
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D62/021Forming source or drain recesses by etching e.g. recessing by etching and then refilling
    • HELECTRICITY
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    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
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    • H10D62/115Dielectric isolations, e.g. air gaps
    • H10D62/116Dielectric isolations, e.g. air gaps adjoining the input or output regions of field-effect devices, e.g. adjoining source or drain regions

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  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は高速作動を可能とし、かつ一方では高集積化や
耐圧の向上を可能にした半導体装置およびその製造方法
に関するものである。
〔背景技術〕
近年のIC,LSI等の半導体装置は益々高集積化が図
られており、MOSFET(MOS型電界効果トランジ
スタ)では短チャネル化が図られている。しかしなが
ら、短チャネル化を進めると、いわゆる短チャネル効果
で生じるしきい値のゲート長依存性などの副作用を防ぐ
上からソース・ドレイン領域を浅くしなければならず、
これらソース・ドレイン領域の抵抗が大となって素子の
高速化の障害になる。また、短チャネル化に伴なって耐
圧にも問題が生じることとなり、従来、ソース・ドレイ
ン領域を高濃度の領域主部と、低濃度の領域とからなる
プロファイルのLightly Doped Drain構造が提案されて
きている(IEEE TRANSACTIONS ON
ELECTRON DEVICES,VOL ED−
29.NO.4 APRIL1982 P590〜)。しか
し、抵抗が相対的に小さい領域主部が更に微小化されて
しまい、前述した高抵抗化を助長することになる。ま
た、ソース・ドレイン領域の特に高濃度部位が直接逆導
電型の基板やウエルに接している構成であることから、
接合容量が大きくなると共に、これをC−MOS構造に
用いたときにはラッチアップ耐圧が低くなり、素子分離
寸法を大きくしなければならない等高集積化の障害とな
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的は短チャネル化を図ったMOSFETのソ
ース・ドレイン領域の低抵抗化を図って高速化を可能に
すると共に、その耐圧の向上および接合容量の低減を可
能とし、更に高集積化を達成することのできる半導体装
置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は前記した高速作動可能でかつ
高集積化を達成する半導体装置の好適な製造方法を提供
することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、オフセット構造に形成したMOSFETのソ
ース・ドレイン領域における領域主部を深く形成すると
共に、この領域主部と基板側との界面に絶縁膜を介在さ
せる構成とすることにより、耐圧の向上はもとよりソー
ス・ドレイン領域の見かけ上の深さを大きくして低抵抗
化、つまり高速化を達成し、更に接合容量の低減を図
り、しかも短チャネル化により高集積化を達成するもの
である。
また、ソース・ドレイン領域のオフセット部位を形成し
た後に領域主部の部位に溝を形成し、この溝の表面に絶
縁膜を形成した上で溝内に導電材料を充填することによ
り、前記高速作動型、高集積型の半導体装置の製造を完
成するものである。
〔実施例〕
第1図は本発明方法を適用して得られたN型MOSFE
Tの1実施例を示している。即ち、P型のシリコン半導
体基板2の主面上には選択酸化法(LOCOS法)で形
成したフィールド絶縁膜3を設けて活性領域を画成し、
この活性領域内にN−MOSFET1を構成している。
このN−MOSFET1はゲート絶縁膜4上に形成した
ゲート電極5と、N型不純物をドープさせたソース・ド
レイン領域6、6とで構成しており、特にソース・ドレ
イン領域は不純物濃度の低い(N)部分7と、7と、
これらの各外側に連続する不純物濃度の高い(N)領
域主部8、8とで形成している。そして、前記領域主部
8、8は基板2の内方に向かって深く形成して低抵抗化
を図っている。また、領域主部8、8と基板2との界面
にはシリコン酸化膜(SiO2膜)からなる絶縁膜9、9を
形成し、各領域主部8、8における接合容量の低減を図
っている。図中、10,11はSiO2,PSGの層間絶縁
膜、12はAl配線である。
次に以上の構成のN−MOSFET1の製造方法を第2
図(A)〜(I)の工程図に基づいて説明する。
先ず、第2図(A)のようにP型シリコン基板2の主面に
LOCOS法によりフィールド絶縁膜(SiO2)3を形成
して活性領域を画成すると共に、この活性領域上にゲー
ト絶縁膜(SiO2)4を形成し、更にその上にポリシリコ
ン層を形成した上でこれをパターニングしてゲート電極
5を形成する。しかる後に不純物としてリン(P)を自己
整合によって基板主面にドープさせ、オフセット部7、
7に相当する低濃度のN層7a、7aを形成する。
次いで、同図(B)のようにシリコンナイトライド膜(Si3
N4)13およびSiO2膜14をCVD法により全面に形成
し、その後これを反応成イオンエッチング法(RIE)
によりエッチング除去することにより、同図(C)のよう
にゲート電極5の両側にサイドウオール15、15を形
成する。このとき、SiO2膜14を比較的厚く形成してお
けば、ゲート電極5における断面形状とRIE法の関係
により、ゲート電極5上にもSiO2膜14とSi3N4膜13
を若干残すことができる。そして、このサイドウオール
15、15をマスクとしてソース・ドレイン領域6、6
に前記N層7a、7aと同じ深さの溝16、16をエ
ッチング形成する。
次に、再びSi3N4膜(第2Si3N4膜)17とSiO2膜(第2
SiO2膜)18をCVD法により全面に形成し、かつこれ
をRIE法によりエッチング処理することにより、同図
(D)のように前記サイドウオール15、15の両側ない
し前記溝16、16の内立面に第2サイドウオール1
9、19を形成する。そして、再びこの第2のサイドウ
オール19、19をマスクとしそ基板2をエッチング
し、前記溝16、16の下側に同図(E)のように、更に
深い新たな溝20、20を形成する。
次いで、同図(F)のように、第2SiO2膜18をエッチン
グ除去した上で溝20、20内面を酸化して酸化膜9、
9を絶縁膜として形成する。このとき、領域7、7の側
面は第2SiO2膜17、17に被覆されているので酸化膜
が形成されることはない。しかる上で、第2SiO3N4膜1
7を除去した後、同図(G)のように、高濃度にN型不純
物をドープしたポリシリコン8aを全面に堆積させる。
このとき、溝20、20はポリシリコン8aにより充填
される。そして、このポリシリコン8aを表面からエッ
チングバックすれば、前記溝20、20内のポリシリコ
ン8aのみが残され、同図(H)のように、高濃度不純物
(N)の領域主部8、8が構成される。この領域主部
8、8は低濃度不純物の前記オフセット部7、7と接続
状態にあり、これにより各領域主部8、8と領域7、7
とでソース・ドレイン領域6、6を形成する。
しかる上で、ゲート電極5のSiO2膜14とSi3N4膜13
を除去し、改めて酸化処理して同図(I)のようにゲート
電極5ないしソース・ドレイン領域6、6上にSiO2膜1
0を形成する。更にその上にPSG膜11を形成し、か
つコンタクトホールの形成後にAl配線12、12を形
成すれば第1図のN−MOSFET1を完成することが
できる。
以上のように形成されたN−MOSFET1によれば、
ソース・ドレイン領域6、6は不純物濃度の低い領域
7、7と、濃度の高い領域主部8、8とで形成され、か
つゲート電極5とで構成されていることになる。したが
って、短チャネル化した場合にもその耐圧を高いものに
できる。一方、ソース・ドレイン領域6、6にこの構造
により、領域の広い部分を占める領域主部8、8の深さ
を大きくできるのでその低抵抗化を図り、高速化を実現
できる。この場合、領域7、7は従来通りであり、短チ
ャネル化に伴なうしきい値のゲート長依存性の副作用が
生じることはない。更に、領域主部8、8と基板2との
界面には絶縁膜9、9を形成しているので、ソース・ド
レイン領域6、6全体の接合容量を大幅に低減すること
もできる。結局、短チャネル化に伴なう種々の不具合を
防止でき、素子の微細化を図って高集積化を達成でき
る。
ここで、領域主部8、8の絶縁膜9、9は素子間分離用
の絶縁膜として利用することもでき、したがって第3図
のように2個のMOSFET1A、1Bを近接して配置
することもできる。この構造を同図のように、Pウエル
21、Nウエル22上に形成したN−MOSFET1
A、P−MOSFET1BからなるC−MOSデバイス
に適用した場合には、高集積化、高速度化に加えてラッ
チアップ耐圧の向上も可能とされる。第3図中、第1図
に対応する部分には同一符号を付してある。
〔効果〕
(1) MOSFETのソース・ドレイン領域を低不純物
濃度領域と領域主部とからなるオフセット構造としてい
るので、耐圧の向上を図ることができる。
(2) ソース・ドレイン領域の領域主部のみを深く形成
しているので、短チャネル化に伴なうしきい値のゲート
長依存性の副作用を防止する一方で、ソース・ドレイン
領域の低抵抗化を達成でき、高速化を達成できる。
(3) 領域主部と基板との界面に絶縁膜を形成している
ので、接合容量の低減を図ることができ、高速化を助長
すると共に動作の安定化を図ることができる。
(4) 短チャネル化によっても耐圧の向上、高速化等を
達成できるので、素子の微細化を進めて高集積化を達成
できる。
(5) ゲート電極の自己整合を利用したエッチング技術
により溝を形成し、溝内面の酸化技術により絶縁膜を形
成し、かつポリシリコンの堆積、エッチングバック技術
によりソース・ドレインの領域主部を形成できるので、
特殊な技術を必要とすることなく、しかも従来のMOS
FETの製造工程に比べて大幅に工程数を増加すること
なく高耐圧、高速、高集積度の半導体装置を製造するこ
とができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、ソース・ド
レイン領域の領域主部を高濃度不純物ポリシリコンに代
えて金属又は金属シリサイドを使用してもよく、低抵抗
化を一層向上することができる。また、溝の形成にはホ
トリソグラフィ技術を利用した選択エッチング法を利用
してもよい。更に、各膜の形成法やポリシリコンの堆積
法にはCVD法の外種々の方法が利用できる。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である基本MOSFETに
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなくこのMOSFETを素子とするIC、LSI
の全てに適用することができ、特に高速、高集積型の半
導体装置に有効に適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の断面図、 第2図(A)〜(I)は製造工程の断面図、 第3図は変形例の断面図である。 1,1A,1B…MOSFET、2…半導体基板、3…
フィールド絶縁膜、4…ゲート絶縁膜、5…ゲート電
極、6…ソース・ドレイン領域、7…低不純物濃度領
域、8…領域主部、9…絶縁膜、10…SiO2膜、11…
PSG膜、15…サイドウオール、16…溝、19…第
2サイドウオール、20…溝、21…Pウエル、22…
Nウエル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板の主面に選択的に絶縁膜を形成
    しこの絶縁膜で画成された活性領域を形成する工程と、 上記活性領域の表面の一部にゲート絶縁膜を介してゲー
    ト電極を形成する工程と、 上記ゲート電極をマスクとして上記活性領域表面に不純
    物を導入して上記ゲート電極の両側に一対の低濃度の半
    導体領域を形成する工程と、 上記ゲート電極および低濃度半導体領域の上に絶縁膜を
    形成しこれを反応性イオンエッチングで除去して上記ゲ
    ート電極の側壁に第1のサイドウォールを形成する工程
    と、 上記ゲート電極部分および第1のサイドウォールをマス
    クとして上記ゲート電極の両側の活性領域表面に上記低
    濃度半導体領域の深さと同程度の溝を形成する工程と、 上記ゲート電極部分および溝の上に絶縁膜を形成しこれ
    を反応性イオンエッチングで除去して上記ゲート電極の
    側壁から上記低濃度半導体領域の側壁にかけて第2のサ
    イドウォールを形成する工程と、 上記ゲート電極部分および第2のサイドウォールをマス
    クとしてエッチングにより上記溝の底を更に深く掘り下
    げる工程と、 上記溝の内面に絶縁膜を形成する工程と、 上記第2のサイドウォールを除去し、上記溝内に高濃度
    に不純物が導入された半導体材料を充填して上記低濃度
    半導体領域とそれぞれ接する一対の高濃度半導体領域を
    形成する工程と、 上記高濃度半導体領域の表面に絶縁膜を形成してコンタ
    クトホールを開け上記高濃度半導体領域にそれぞれ接す
    る電極を形成する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP59015213A 1984-02-01 1984-02-01 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH067596B2 (ja)

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DE19749378B4 (de) * 1997-11-07 2006-10-26 Infineon Technologies Ag MOS-Transistor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10246718A1 (de) * 2002-10-07 2004-04-22 Infineon Technologies Ag Feldeffekttransistor mit lokaler Source-/Drainisolation sowie zugehöriges Herstellungsverfahren
CN103426753B (zh) * 2012-05-14 2016-06-22 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 源漏区的制备方法和mos器件

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