JPH07221292A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH07221292A
JPH07221292A JP1258494A JP1258494A JPH07221292A JP H07221292 A JPH07221292 A JP H07221292A JP 1258494 A JP1258494 A JP 1258494A JP 1258494 A JP1258494 A JP 1258494A JP H07221292 A JPH07221292 A JP H07221292A
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JP
Japan
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insulating film
region
gate electrode
forming
entire surface
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JP1258494A
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Takashi Toida
孝志 戸井田
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Citizen Watch Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 半導体基板11の素子分離領域に設ける素子
分離絶縁膜と、素子領域のゲート絶縁膜の上に設けるゲ
ート電極17と、ゲート電極の整合した領域の素子領域
に設ける低濃度領域19と、半導体基板の全面に設ける
第1の絶縁膜23と、ゲート電極とゲート電極側壁の第
1の絶縁膜との整合した領域の素子領域に設ける高濃度
領域21と、第1の絶縁膜上の全面に設ける第2の絶縁
膜25と、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とからなる層間
絶縁膜27と、層間絶縁膜に設ける接続穴29を介して
高濃度領域に接続する配線31とを有する。 【効果】 従来必要であった異方性イオンエッチングの
よるサイドウォール形成が不要となる。したがって、半
導体基板はイオンで叩かれることはなく、MOSトラン
ジスタの特性劣化は発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はドレイン領域に低濃度領
域と高濃度領域とを備える、いわゆるLDD構造を有す
るMOS(金属−酸化膜−半導体)トランジスタの構造
とその製造方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の集積度を上げ、高速動作と
低消費電力を達成するには、MOSトランジスタを微細
化し、チャネル長を短くすることが必要である。
【0003】しかしながらチャネル長を短くすると、以
下に記載するような問題点が発生して、MOSトランジ
スタの安定動作を行うことができない。
【0004】すなわちドレイン領域から広がった空乏層
がソースの空乏層とつながるパンチスルー現象や、ドレ
イン領域近傍に電界が集中するため格子との衝突により
電子−正孔対が発生する。このことによって、基板電流
が増大し、キャリアがゲート電極に注入されてMOSト
ランジスタのしきい値電圧が変化するという現象を生じ
る。
【0005】さらに半導体基板とドレイン領域とのpn
接合の逆方向の耐圧が、電界集中した領域で決まるた
め、高い逆方向の耐圧が得られない。
【0006】これらの問題点を解決するために、MOS
トランジスタのソース領域とドレイン領域とのゲート電
極の近傍のみを他のソースドレイン領域より不純物濃度
を低くする、いわゆるLDD構造により、パンチスルー
やしきい値電圧の変化や電界集中の発生を防止するMO
Sトランジスタが使用されている。
【0007】LDD構造を得るための製造方法として
は、たとえば特開昭51−68776号公報に提案され
ている。この公報に記載のLDD構造を備えるMOSト
ランジスタの製造方法を、図5から図8の断面図を用い
て説明する。
【0008】まず図5に示すように、導電型がp型の半
導体基板11の素子領域の周囲の素子分離領域に素子分
離絶縁膜13を形成する。その後、ゲート絶縁膜15を
形成し、さらにゲート電極17を形成する。
【0009】その後、ゲート電極17の整合した領域の
半導体基板11の素子領域に導電型がn型の不純物を導
入して低濃度領域19を形成する。
【0010】つぎに図6に示すように、半導体基板11
上の全面に酸化シリコン膜33を形成する。この酸化シ
リコン膜33は化学気相成長法を用いて形成するため、
ゲート電極17上と半導体基板11上とは、ほぼ同じ膜
厚の酸化シリコン膜33を形成することができる。
【0011】つぎに図7に示すように、酸化シリコン膜
33を異方性イオンエッチングしてゲート電極17の側
壁に酸化シリコン膜33からなるサイドウォール35を
形成する。
【0012】その後、ゲート電極17とサイドウォール
35との整合した領域の半導体基板11に、導電型がn
型の不純物を導入して、高濃度領域21を形成する。
【0013】つぎに図8に示すように、全面に層間絶縁
膜27を形成し、さらにこの層間絶縁膜27に接続穴2
9を形成する。その後、高濃度領域21と接続する配線
31を形成し、半導体装置が得られる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したMOSト
ランジスタの製造方法では、ソースドレイン領域に高濃
度領域21と低濃度領域19とを形成しているため、パ
ンチスルーやしきい値電圧の変化や、電界集中の発生を
防止することができる。
【0015】しかしながら、図5から図8を用いて説明
したMOSトランジスタの製造方法では、高濃度領域2
1と低濃度領域19とを形成するためには、サイドウォ
ール35を形成する必要がある。
【0016】すなわち、半導体基板11上の全面に形成
した酸化シリコン膜33を異方性イオンエッチングを行
う工程が必須となる。そしてサイドウォール35形成の
異方性イオンエッチングにおけるオーバーエッチングに
より、半導体基板11がイオンで叩かれ、MOSトラン
ジスタのリーク電流が増加するなど、特性劣化が発生す
る。
【0017】本発明の目的は、上記課題を解決して、M
OSトランジスタの特性劣化が発生することがない、L
DD構造を備えるMOSトランジスタの製造方法を提供
することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のMOSトランジスタの構造と、この構造を形
成するための製造方法とは、下記記載の手段を採用す
る。
【0019】本発明の半導体装置においては、半導体基
板の素子分離領域に設ける素子分離絶縁膜と、素子領域
のゲート絶縁膜の上に設けるゲート電極と、ゲート電極
の整合した領域の素子領域に設ける低濃度領域と、半導
体基板の全面に設ける第1の絶縁膜と、ゲート電極とゲ
ート電極側壁の第1の絶縁膜との整合した領域の素子領
域に設ける高濃度領域と、第1の絶縁膜上の全面に設け
る第2の絶縁膜と、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とから
なる層間絶縁膜と、層間絶縁膜に設ける接続穴を介して
高濃度領域に接続する配線とを有することを特徴とす
る。
【0020】本発明の半導体装置の製造方法において
は、半導体基板の素子分離領域に素子分離絶縁膜を形成
し、ゲート絶縁膜とゲート電極とを形成し、ゲート電極
の整合した領域に不純物を導入して低濃度領域を形成す
る工程と、全面に第1の絶縁膜を形成する工程と、ゲー
ト電極とこのゲート電極側壁の第1の絶縁膜との整合し
た領域に不純物を導入して高濃度領域を形成する工程
と、全面に第2の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜と第2
の絶縁膜とからなる層間絶縁膜に接続穴を形成し、配線
を形成する工程とを有することを特徴とする。
【0021】
【作用】本発明においては、ゲート電極の整合した領域
に低濃度領域を形成後、全面に層間絶縁膜の一部となる
第1の絶縁膜を設ける。そしてゲート電極とこのゲート
電極側壁の第1の絶縁膜との整合した領域に高濃度領域
を形成している。
【0022】このため本発明においては、従来必要であ
った異方性イオンエッチングのよるサイドウォール形成
が不要となる。したがって、半導体基板はイオンで叩か
れることはなく、MOSトランジスタの特性劣化は発生
せず、特性が良好なMOSトランジスタを備える半導体
装置を得ることができる。
【0023】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例におけるM
OSトランジスタの構造と製造方法とを説明する。
【0024】まず図4の断面図を用いて、本発明の実施
例におけるMOSトランジスタの構造を説明する。
【0025】図4に示すように、ゲート電極17の整合
した領域の半導体基板11に低濃度領域19を設ける。
【0026】さらに、全面に層間絶縁膜27の一部とな
る第1の絶縁膜23を設ける。そしてゲート電極17
と、このゲート電極17側壁の第1の絶縁膜23との整
合した領域に高濃度領域21を設ける。
【0027】さらに層間絶縁膜27は、第1の絶縁膜2
3と第2の絶縁膜25との積層構造で構成している。
【0028】さらに層間絶縁膜27に設ける接続穴29
を介して、高濃度領域21と接続する配線31を設け
る。
【0029】本発明においては、ゲート電極の整合した
領域に低濃度領域を設ける。さらに層間絶縁膜の一部と
なる第1の絶縁膜を全面に設ける。そしてゲート電極と
このゲート電極側壁の第1の絶縁膜との整合した領域に
高濃度領域を設けている。
【0030】このため本発明においては、従来必要であ
った異方性イオンエッチングのよるサイドウォール形成
が不要となる。したがって、半導体基板はイオンで叩か
れることはなく、MOSトランジスタの特性劣化は発生
しない。
【0031】そして好ましくは、層間絶縁膜27となる
第1の絶縁膜23は、酸化シリコン膜で構成し、さらに
第2の絶縁膜25はリンとボロンとの不純物を含む酸化
シリコン膜で構成する。
【0032】あるいは第1の絶縁膜23と第2の絶縁膜
25とは、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜など異なる
種類の絶縁膜で構成してもよい。
【0033】つぎに図1から図4の断面図を用いて、本
発明の実施例におけるMOSトランジスタの製造方法を
説明する。
【0034】まず図1に示すように、導電型がp型の半
導体基板11を酸化処理して、酸化シリコン膜からなる
パッド酸化膜(図示せず)を20nmの膜厚で形成す
る。
【0035】その後、ジクロルシラン(SiH2 Cl
2 )とアンモニア(NH3 )とを反応ガスとして用いる
化学気相成長法により、膜厚が100nmの窒化シリコ
ン膜からなる耐酸化膜(図示せず)を形成する。
【0036】その後、耐酸化膜上に感光性樹脂(図示せ
ず)を回転塗布法により全面に形成し、所定のフォトマ
スクを用いて露光、現像処理を行い、MOSトランジス
タの形成領域である素子領域上に感光性樹脂を形成する
ように、この感光性樹脂をパターニングする。
【0037】その後、感光性樹脂をエッチングマスクに
用いて、窒化シリコン膜からなる耐酸化膜をパターニン
グする。
【0038】この耐酸化膜のエッチングは、反応性イオ
ンエッチング装置を用いて、エッチングガスとして六フ
ッ化イオウ(SF6 )とヘリウム(He)と三フッ化メ
タン(CHF3 )との混合ガスを用いて行う。その後、
エッチングマスクとして用いた感光性樹脂を除去する。
【0039】その後、この耐酸化膜を酸化防止膜に用い
る選択酸化処理を行うことにより、素子領域の周囲の素
子分離領域に素子分離絶縁膜13を700nmの膜厚で
形成する。
【0040】この素子分離絶縁膜13を形成する選択酸
化処理条件は、水蒸気酸化雰囲気中で、温度1000
℃、時間160分の条件で行う。
【0041】その後、選択酸化処理の酸化防止膜として
用いた耐酸化膜を加熱したリン酸を用いて除去し、つづ
いてパッド酸化膜もフッ酸系のエッチング液を用いて、
エッチング除去する。
【0042】その後、半導体基板11上にゲート絶縁膜
15を、30nm程度の膜厚で形成する。
【0043】このゲート絶縁膜15の形成条件は、酸素
と窒素との混合ガス雰囲気中で、温度1000℃、時間
60分の条件で行う。
【0044】その後、反応ガスとしてモノシラン(Si
H4 )を用いる化学気相成長法により、膜厚が400n
mの多結晶シリコン膜からなるゲート電極材料を全面に
形成する。
【0045】その後、全面に回転塗布法により感光性樹
脂(図示せず)を形成し、所定のフォトマスクを用いて
露光、現像処理を行い、感光性樹脂をゲート電極の形状
にパターニングする。
【0046】その後、感光性樹脂をエッチングマスクに
用いて、ゲート電極材料をパターニングして、ゲート電
極17を形成する。
【0047】このゲート電極17のエッチングは、反応
性イオンエッチング装置を用いて、エッチングガスとし
て六フッ化イオウ(SF6 )と酸素(O2 )との混合ガ
スを用いて行う。
【0048】その後、ゲート電極17のパターニングの
ためのエッチングマスクとして用いた感光性樹脂を除去
する。
【0049】その後、半導体基板11と逆導電型のn型
の不純物として砒素を、イオン注入量が5×1013cm
-2の条件で、ゲート電極17の整合した素子領域にイオ
ン注入処理により導入して、低濃度領域19を形成す
る。
【0050】つぎに図2に示すように、全面に酸化シリ
コン膜からなる第1の絶縁膜23を100nm程度の膜
厚で形成する。
【0051】この第1の絶縁膜23の形成は、反応ガス
としてモノシラン(SiH4 )と酸素(O2 )とを用い
る化学気相成長法によって行う。
【0052】第1の絶縁膜23を化学気相成長法により
形成しているため、ゲート電極17の上面と、ゲート電
極17側壁と、半導体基板11上面とに形成する第1の
絶縁膜23の膜厚は、ほぼ同じ膜厚で形成することがで
きる。
【0053】つぎに図3に示すように、ゲート電極17
と、このゲート電極17との側壁に形成する第1の絶縁
膜23との整合した素子領域に高濃度領域21を形成す
る。
【0054】この高濃度領域21の形成は、半導体基板
11と逆導電型のn型の不純物であるリンを、イオン注
入量が3×1015cm-2の条件で、リンが第1の絶縁膜
23を貫通し、半導体基板11に導入されるイオン注入
条件により形成する。
【0055】つぎに図4に示すように、第1の絶縁膜2
3上の全面に、リンとボロンとを含む酸化シリコン膜か
らなる第2の絶縁膜25を形成する。
【0056】この第2の絶縁膜25の形成は、反応ガス
としてモノシラン(SiH4 )と酸素(O2 )とホスフ
ィン(PH3 )とジボラン(B2 H6 )とを用いる化学
気相成長法によって行う。
【0057】この結果、酸化シリコン膜からなる第1の
絶縁膜23と、リンとボロンとを含む酸化シリコン膜か
らなる第2の絶縁膜25とから構成する層間絶縁膜27
を得る。
【0058】その後、全面に回転塗布法により感光性樹
脂(図示せず)を形成し、所定のフォトマスクを用いて
露光、現像処理を行い、感光性樹脂を接続穴に対応する
形状にパターニングする。
【0059】その後、このパターニングした感光性樹脂
をエッチングマスクに用いて、層間絶縁膜27をエッチ
ングして接続穴29を形成する。
【0060】この接続穴29のエッチングは、反応性イ
オンエッチング装置を用い、エッチングガスとして、三
フッ化メタン(CHF3 )と二フッ化メタン(CH2 F
2 )との混合ガスを用いて行う。
【0061】その後、シリコンと銅とを含むアルミニウ
ムからなる配線材料を、厚さ800nmで全面に形成す
る。この配線材料の形成は、スパッタリング装置を用い
て行う。
【0062】その後、全面に回転塗布法により感光性樹
脂(図示せず)を形成し、所定のフォトマスクを用いて
露光、現像処理を行い、感光性樹脂を配線に対応する形
状にパターニングする。
【0063】その後、このパターニングした感光性樹脂
をエッチングマスクに用いて、配線材料をエッチングし
て配線31を形成する。
【0064】この配線31のエッチングは、反応性イオ
ンエッチング装置を用い、エッチングガスとして、三塩
化ホウ素(BCl3 )と塩素(Cl2 )との混合ガスを
用いて行う。
【0065】この結果、低濃度領域19と高濃度領域2
1とをソースドレイン領域に備えるMOSトランジスタ
を形成することができる。
【0066】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
おいては、ゲート電極の整合した領域に低濃度領域を設
け、さらに層間絶縁間膜の一部となる第1の絶縁膜を全
面に設ける。そしてゲート電極とこのゲート電極側壁の
第1の絶縁膜との整合した領域に高濃度領域を設けてい
る。
【0067】このため本発明においては、従来必要であ
った異方性イオンエッチングのよるサイドウォール形成
が不要となる。したがって、半導体基板はイオンで叩か
れることはなく、MOSトランジスタの特性劣化は発生
せず、特性が良好なMOSトランジスタを備える半導体
装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における半導体装置の製造方法
を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例における半導体装置の製造方法
を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例における半導体装置の製造方法
を示す断面図である。
【図4】本発明の実施例における半導体装置の構造とそ
の製造方法とを示す断面図である。
【図5】従来例における半導体装置の製造方法を示す断
面図である。
【図6】従来例における半導体装置の製造方法を示す断
面図である。
【図7】従来例における半導体装置の製造方法を示す断
面図である。
【図8】従来例における半導体装置の製造方法を示す断
面図である。
【符号の説明】
11 半導体基板 17 ゲート電極 19 低濃度領域 21 高濃度領域 23 第1の絶縁膜 25 第2の絶縁膜 27 層間絶縁膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の素子分離領域に設ける素子
    分離絶縁膜と、素子領域のゲート絶縁膜の上に設けるゲ
    ート電極と、ゲート電極の整合した領域の素子領域に設
    ける低濃度領域と、半導体基板の全面に設ける第1の絶
    縁膜と、ゲート電極とゲート電極側壁の第1の絶縁膜と
    の整合した領域の素子領域に設ける高濃度領域と、第1
    の絶縁膜上の全面に設ける第2の絶縁膜と、第1の絶縁
    膜と第2の絶縁膜とからなる層間絶縁膜と、層間絶縁膜
    に設ける接続穴を介して高濃度領域に接続する配線とを
    有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板の素子分離領域に設ける素子
    分離絶縁膜と、素子領域のゲート絶縁膜の上に設けるゲ
    ート電極と、ゲート電極の整合した領域の素子領域に設
    ける低濃度領域と、半導体基板の全面に設ける酸化シリ
    コン膜からなる第1の絶縁膜と、ゲート電極とゲート電
    極側壁の第1の絶縁膜との整合した領域の素子領域に設
    ける高濃度領域と、第1の絶縁膜上の全面に設ける不純
    物を含む酸化シリコン膜からなる第2の絶縁膜と、第1
    の絶縁膜と第2の絶縁膜とからなる層間絶縁膜と、層間
    絶縁膜に設ける接続穴を介して高濃度領域に接続する配
    線とを有することを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 半導体基板の素子分離領域に素子分離絶
    縁膜を形成し、ゲート絶縁膜とゲート電極とを形成し、
    ゲート電極の整合した領域に不純物を導入して低濃度領
    域を形成する工程と、全面に第1の絶縁膜を形成する工
    程と、ゲート電極とこのゲート電極の側壁の第1の絶縁
    膜との整合した領域に不純物を導入して高濃度領域を形
    成する工程と、全面に第2の絶縁膜を形成し、第1の絶
    縁膜と第2の絶縁膜とからなる層間絶縁膜に接続穴を形
    成し、配線を形成する工程とを有することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 半導体基板の素子分離領域に素子分離絶
    縁膜を形成し、ゲート絶縁膜とゲート電極とを形成し、
    ゲート電極の整合した領域に不純物を導入して低濃度領
    域を形成する工程と、全面に酸化シリコン膜からなる第
    1の絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極とこのゲート
    電極の側壁の第1の絶縁膜との整合した領域に不純物を
    導入して高濃度領域を形成する工程と、全面に不純物を
    含む酸化シリコン膜からなる第2の絶縁膜を形成し、第
    1の絶縁膜と第2の絶縁膜とからなる層間絶縁膜に接続
    穴を形成し、配線を形成する工程とを有することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2764734A1 (fr) * 1997-06-11 1998-12-18 Samsung Electronics Co Ltd Procede de formation de plots de contact d'un dispositif a semiconducteur

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