JPH0730113A - Mos型トランジスタの製造方法 - Google Patents

Mos型トランジスタの製造方法

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JPH0730113A
JPH0730113A JP19411893A JP19411893A JPH0730113A JP H0730113 A JPH0730113 A JP H0730113A JP 19411893 A JP19411893 A JP 19411893A JP 19411893 A JP19411893 A JP 19411893A JP H0730113 A JPH0730113 A JP H0730113A
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JP
Japan
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oxide film
gate oxide
gate electrode
improved
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP19411893A
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English (en)
Inventor
Minoru Takeda
実 武田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート電極の側端部と半導体基板との境界部
分におけるゲート酸化膜の耐圧特性を向上させ、ホット
キャリア耐性も向上させて、信頼性を高める。 【構成】 ゲート電極13を形成した後に、N2 Oを主
成分とする雰囲気を含むファーネス中で、酸窒化を行
う。この結果、ゲート酸化膜12の膜質が改善されると
共に膜厚が厚くなって、耐圧特性が向上する。また、ゲ
ート酸化膜12と半導体基板11との界面付近19に窒
素が含有され、半導体基板11の主にドレイン近傍の高
電界領域からゲート酸化膜12へホットキャリアが注入
されるのを窒素が抑制するので、ホットキャリア耐性も
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上にゲート
酸化膜を介してゲート電極を有するMOS型トランジス
タの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】MOS型トランジスタの製造過程でゲー
ト電極を形成する際には、高エネルギの荷電粒子を利用
するドライエッチングによって多結晶Si膜等をパター
ニングするのが、近年では一般的である。ところが、こ
のドライエッチング時に、荷電粒子の照射によるボンド
の切断やチャージアップ等によって、ゲート酸化膜が相
当な損傷を受ける。
【0003】また、ソース/ドレインを形成するための
その後のイオン注入によっても、特にゲート電極の側端
部におけるゲート酸化膜が大きな損傷を受ける。更に、
半導体基板と同一導電型で半導体基板よりも高濃度であ
り、且つソース/ドレインよりもゲート電極下に入り込
んでいる、ポケットと称されるパンチスルー防止用の拡
散領域を、斜めイオン注入によって形成する際にも、ゲ
ート電極の側端部におけるゲート酸化膜が損傷を受け
る。
【0004】ゲート酸化膜が損傷を受けると、TDDB
特性等のゲート酸化膜の耐圧特性が劣化して、主にドレ
イン近傍の高電界領域とゲート電極との間でリーク電流
が流れる。そこで、従来は、ゲート電極を形成した後
に、酸素雰囲気を含むファーネス中で酸化を行って、ゲ
ート電極の側端部におけるゲート酸化膜を補強してい
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のファー
ネス中における処理では、単に追酸化を行っているだけ
で、ゲート酸化膜の膜質を十分には回復させることがで
きず、ゲート酸化膜の耐圧を十分には確保することが難
しかった。従って、従来の方法では、信頼性の高いMO
S型トランジスタを製造することが難しかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1のMOS型トラ
ンジスタの製造方法は、ゲート電極13を形成した後
に、N2 Oを主成分とする雰囲気を含むファーネス中
で、前記ゲート電極13の側端部と半導体基板11との
境界部分を酸窒化する工程を有している。
【0007】請求項2のMOS型トランジスタの製造方
法は、前記酸窒化を施したゲート酸化膜12を覆って、
絶縁膜16から成るLDD構造用の側壁を前記ゲート電
極13に形成する工程を有している。
【0008】
【作用】請求項1のMOS型トランジスタの製造方法で
は、ゲート電極13の側端部と半導体基板11との境界
部分を酸窒化しているので、この境界部分におけるゲー
ト酸化膜12の膜質が改善されると共に、この境界部分
におけるゲート酸化膜12がバーズビーク状に厚くなっ
てゲート−ドレイン間の電界を弱めることができ、TD
DB特性等のゲート酸化膜12の耐圧特性が向上する。
【0009】また、ゲート電極13の側端部下における
ゲート酸化膜12と半導体基板11との界面付近19に
窒素が含有され、半導体基板11の主にドレイン近傍の
高電界領域からゲート酸化膜12へホットキャリアが注
入されて界面準位や電子トラップが形成されるのを窒素
が抑制するので、ホットキャリア耐性も向上する。
【0010】なお、N2 Oを主成分とする雰囲気中で酸
窒化を行っているので、N2 のみを含む雰囲気の場合の
様に窒化が進行し過ぎることがなく、大きな応力が発生
することがない。また、ファーネス中で処理を行ってい
るので、高速窒化の場合の様な急熱急冷がなく、このこ
とによっても、大きな応力が発生することがない。従っ
て、応力の発生による信頼性の低下はない。
【0011】請求項2のMOS型トランジスタの製造方
法では、半導体基板11との界面付近19が酸窒化され
たゲート酸化膜12を残したまま、絶縁膜16から成る
LDD構造用の側壁を形成しているので、ホットキャリ
ア耐性が高く、ホットキャリアの注入による相互コンダ
クタンスの劣化等が少ない。
【0012】
【実施例】以下、LDD構造のMOS型トランジスタの
製造に適用した本発明の一実施例を、図1を参照しなが
ら説明する。本実施例でも、図1(a)に示す様に、シ
リコン基板等である半導体基板11の表面にゲート酸化
膜12を形成し、多結晶シリコン膜等をエッチングして
ゲート酸化膜12上にゲート電極13を形成するまで
は、従来公知の工程を実行する。
【0013】しかし、本実施例では、次に、N2 Oを主
成分とする雰囲気を含み温度が950℃前後であるファ
ーネス中で、ゲート電極13下におけるチャネル長方向
の中央部を除いて、全体を酸窒化する。これによって、
図1(b)に示す様に、ゲート酸化膜12のうちで、ゲ
ート電極13下におけるチャネル長方向の両端部つまり
ゲート電極13の側端部下の部分がバーズビーク状に厚
くなると共に、ゲート電極13下以外の部分が数nm厚
くなり、ゲート電極13の表面にも、膜厚が数nmの酸
窒化された酸化膜14が形成される。
【0014】また、ゲート電極13下におけるチャネル
長方向の中央部を除いて、ゲート酸化膜12と半導体基
板11との界面付近にも、数原子%の窒素が含有され
る。なお、酸窒化のうちの酸化の割合を高めるために
は、雰囲気にO2 を添加し、酸窒化のうちの窒化の割合
を高めるためには、雰囲気にN2 を添加すればよい。
【0015】次に、酸窒化したゲート酸化膜12及び酸
化膜14を残したまま、ゲート電極13をマスクにした
不純物のイオン注入を行って、図1(c)に示す様に、
LDD構造用の低濃度拡散領域15を形成する。
【0016】次に、図1(d)に示す様に、酸化膜16
をCVD法で全面に堆積させ、酸化膜16、14及びゲ
ート酸化膜12の全面をエッチバックして、酸化膜16
から成る側壁をゲート電極13に形成する。そして、ゲ
ート電極13と酸化膜16とをマスクにした不純物のイ
オン注入を行って、ソース/ドレインとしての高濃度拡
散領域17を形成する。最後に、活性化アニールで高濃
度拡散領域17及び低濃度拡散領域15の不純物を電気
的に活性化させて、LDD構造のMOS型トランジスタ
18を完成させる。
【0017】以上の様な実施例では、ファーネス中で酸
窒化を行っているので、ゲート電極13の側端部と半導
体基板11との境界部分におけるゲート酸化膜12が追
酸化によって補強されるのみならず、この境界部分にお
けるゲート酸化膜12の膜質が改善されて、TDDB特
性等の耐圧特性が向上する。
【0018】また、ゲート電極13下におけるチャネル
長方向の中央部を除いて、ゲート酸化膜12と半導体基
板11との界面付近19にも、数原子%の窒素が含有さ
れるので、半導体基板11の主にドレイン近傍の高電界
領域からゲート酸化膜12へホットキャリアが注入され
て界面準位や電子トラップが形成されるのを窒素が抑制
し、ホットキャリア耐性も向上する。
【0019】なお、以上の実施例は本発明をLDD構造
のMOS型トランジスタの製造に適用したものである
が、本発明は非LDD構造のMOS型トランジスタの製
造にも適用することができる。
【0020】
【発明の効果】請求項1のMOS型トランジスタの製造
方法では、ゲート電極の側端部と半導体基板との境界部
分におけるゲート酸化膜の耐圧特性が向上し、ホットキ
ャリア耐性も向上するので、信頼性の高いMOS型トラ
ンジスタを製造することができる。
【0021】請求項2のMOS型トランジスタの製造方
法では、絶縁膜から成るLDD構造用の側壁を形成して
も、ホットキャリアの注入による相互コンダクタンスの
劣化等が少ないので、信頼性の高いLDD構造のMOS
型トランジスタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を工程順に示す側断面図であ
る。
【符号の説明】
11 半導体基板 12 ゲート酸化膜 13 ゲート電極 16 酸化膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート電極を形成した後に、N2 Oを主
    成分とする雰囲気を含むファーネス中で、前記ゲート電
    極の側端部と半導体基板との境界部分を酸窒化する工程
    を有するMOS型トランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記酸窒化を施したゲート酸化膜を覆っ
    て、絶縁膜から成るLDD構造用の側壁を前記ゲート電
    極に形成する工程を有する請求項1記載のMOS型トラ
    ンジスタの製造方法。
JP19411893A 1993-07-09 1993-07-09 Mos型トランジスタの製造方法 Pending JPH0730113A (ja)

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