JPH1032327A - 半導体装置とその製造方法およびレジストパターンの形成方法ならびにそれに用いるレチクル - Google Patents

半導体装置とその製造方法およびレジストパターンの形成方法ならびにそれに用いるレチクル

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JPH1032327A
JPH1032327A JP18368796A JP18368796A JPH1032327A JP H1032327 A JPH1032327 A JP H1032327A JP 18368796 A JP18368796 A JP 18368796A JP 18368796 A JP18368796 A JP 18368796A JP H1032327 A JPH1032327 A JP H1032327A
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gate electrode
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pattern
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JP18368796A
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Masuyuki Taki
益志 滝
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Nippon Steel Semiconductor Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寄生容量の増加、耐圧低下等の素子特性の劣
化を防止し得る半導体装置とその製造方法ならびにそれ
に用いるレチクルを提供する。 【解決手段】 ドレイン領域D側がべたパターン、ソー
ス領域S側に複数の線状スリットが形成されたレチクル
9を用いて露光を行い、ソース領域側が低くドレイン領
域側が高い段差部を持つレジストパターン14を多結晶
シリコン膜17上に形成する。そして、このレジストパ
ターン14をマスクとして多結晶シリコン膜17のエッ
チングを行い、レジストパターン14と同様の段差部を
持つゲート電極19を形成する。その後、低濃度不純物
拡散層形成のためのイオン注入、ソース側とドレイン側
で幅の異なるサイドウォール22a、22bの形成、高
濃度不純物拡散層形成のためのイオン注入を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置とその
製造方法およびレジストパターンの形成方法ならびにそ
れに用いるレチクルに関し、特に、LDD(Lightly Do
ped Drain )構造を有する電界効果型トランジスタにお
けるゲート電極の形成方法、ならびに不純物拡散層の形
成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】LDD構造は、電界効果型トランジスタ
のゲート両端の不純物濃度を部分的に低下させ、この部
分での電界を緩和することにより、トランジスタ特性に
悪影響を及ぼすホットキャリアの発生を防止しようとす
るものである。LDD構造を有する半導体装置は、例え
ば特開平7−297393号公報等に開示されている。
図7は従来一般のLDD構造を有する半導体装置を示す
図であり、以下、その製造方法について説明する。
【0003】まず、素子分離領域を形成するために、シ
リコン基板1表面を酸化させてパッド酸化膜を形成した
後、その上に耐酸化性絶縁膜、一般的には窒化シリコン
膜を形成する。次に、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いて、素子分離領域が開口し、素子能動領域を選択
的に被覆するレジストパターンを形成した後、このレジ
ストパターンをマスクとしたケミカルドライエッチン
グ、またはリアクティブイオンエッチングにより窒化シ
リコン膜をエッチングする。そして、酸素アッシングま
たは硫酸と過酸化水素水との混合薬液を用いてレジスト
パターンを除去する。次に、前工程で形成した窒化シリ
コン膜のパターンをマスクとして選択酸化を行うことに
より、窒化シリコン膜で被覆されていない領域、すなわ
ち素子分離領域に厚いフィールド酸化膜2を選択的に形
成する。その後、素子能動領域上に残った窒化シリコン
膜、パッド酸化膜を順次除去することにより素子分離構
造が完成する。
【0004】次に、素子能動領域上にドライ酸化法を用
いてシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜3を形成した
後、ゲート電極材である多結晶シリコン膜を成膜する。
ついで、フォトリソグラフィー技術により多結晶シリコ
ン膜上にレジストパターンを形成した後、このレジスト
パターンをマスクとした異方性ドライエッチングにより
多結晶シリコン膜をエッチングし、ゲート電極4とす
る。そして、酸素アッシングまたは硫酸と過酸化水素水
との混合薬液を用いてレジストパターンを除去する。次
に、低濃度不純物拡散層を形成するためのイオン注入を
行う。そして、全面に絶縁膜を形成した後、公知のエッ
チバック法を用いて絶縁膜のエッチングを行うことによ
りゲート電極4の側壁にサイドウォール5、5を形成
し、ついで、高濃度不純物拡散層を形成するためのイオ
ン注入を行う。その後、熱処理を行うことによって注入
した不純物の活性化を行い、低濃度不純物拡散層6S、
6Dおよび高濃度不純物拡散層7S、7Dをそれぞれ形
成する。以降は、層間絶縁膜の形成、コンタクトホール
の開口、配線の形成、等の工程を経てLDD構造を有す
るMOSトランジスタが完成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
LDD構造を有するMOSトランジスタでは、シリコン
基板1内に注入した不純物が製造工程中の熱処理によっ
て拡散し、図8に示すように、ドレイン領域の高濃度不
純物拡散層7Dの端部がゲート電極4の直下にまで延び
た状態となる。このような構造では、ゲート電極4直下
の高濃度不純物拡散層7Dによる寄生容量が増加し、ド
レインコンダクタンスが増加することになる。さらに、
ソース−ドレイン間の高濃度不純物拡散層7S、7D間
の間隔が狭まるため、ショートチャネル効果による耐圧
低下等の素子特性劣化を招くことになる。
【0006】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、寄生容量やドレインコンダクタン
スの増加、ショートチャネル効果による耐圧低下等の素
子特性の劣化を防止し得る半導体装置とその製造方法、
ならびにその製造プロセスにおけるレジストパターンの
形成方法およびそれに用いるレチクルを提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項1に記載の半導体装置は、低濃度
不純物拡散層と高濃度不純物拡散層を備えたLDD構造
のソース領域およびドレイン領域と、該ソース領域に隣
接する側が低く該ドレイン領域に隣接する側が高い段差
部を有するゲート電極と、該ゲート電極の側壁に設けら
れたサイドウォールを有し、前記ゲート電極側壁のソー
ス領域に隣接する側のサイドウォールよりもドレイン領
域に隣接する側のサイドウォールの方がその幅が大き
く、前記ドレイン領域の高濃度不純物拡散層の端部が前
記サイドウォールの下方に位置していることを特徴とす
るものである。
【0008】また、本発明の請求項2に記載のレチクル
は、ポジ型フォトレジスト用レチクルであって、べたパ
ターンの領域と複数の孔が形成された領域を有し、これ
ら複数の孔の各々の幅が、使用露光装置の限界解像幅と
実寸法に対する当該レチクルパターンの倍率とを乗じた
値よりも小さいことを特徴とするものである。
【0009】また、請求項3に記載のレチクルは、請求
項2に記載のレチクルにおいて、半導体装置のゲート電
極形成用レチクルであって、形成されるパターンのうち
ドレイン領域に隣接する部分が前記べたパターンの領域
であり、ソース領域に隣接する部分が前記複数の孔が形
成された領域であることを特徴とする半導体装置のゲー
ト電極形成用レチクルである。
【0010】また、請求項4に記載のレチクルは、ネガ
型フォトレジスト用レチクルであって、白抜きパターン
の領域と複数の小パターンが形成された領域を有し、こ
れら複数の小パターンの各々の幅が、使用露光装置の限
界解像幅と実寸法に対する当該レチクルパターンの倍率
とを乗じた値よりも小さいことを特徴とするものであ
る。
【0011】また、請求項5に記載のレチクルは、請求
項4に記載のレチクルにおいて、半導体装置のゲート電
極形成用レチクルであって、形成されるパターンのうち
ドレイン領域に隣接する部分が前記白抜きパターンの領
域であり、ソース領域に隣接する部分が前記複数の小パ
ターンが形成された領域であることを特徴とするもので
ある。
【0012】また、本発明の請求項6に記載のレジスト
パターンの形成方法は、請求項2に記載のレチクルを用
いたポジ型フォトレジストのパターンの形成方法であっ
て、前記レチクルを用いて露光を行うことにより、前記
べたパターンの領域ではレジスト残膜を全て残すととも
に、前記複数の孔が形成された領域では前記限界解像幅
以下に近接した複数の露光光からなる必要最低露光量未
満の光強度を持つ集合光の作用によりレジスト残膜を一
部のみ残すことによって、場所により高さの異なるレジ
ストパターンを形成することを特徴とするものである。
【0013】また、請求項7に記載のレジストパターン
の形成方法は、請求項4に記載のレチクルを用いたネガ
型フォトレジストのパターンの形成方法であって、前記
レチクルを用いて露光を行うことにより、前記白抜きパ
ターンの領域ではレジスト残膜を全て残すとともに、前
記複数の小パターンが形成された領域では前記限界解像
幅以下に近接した複数の露光光からなる必要最低露光量
未満の光強度を持つ集合光の作用によりレジスト残膜を
一部のみ残すことによって、場所により高さの異なるレ
ジストパターンを形成することを特徴とするものであ
る。
【0014】また、本発明の請求項8に記載の半導体装
置の製造方法は、請求項3または5に記載のレチクルを
用いた半導体装置の製造方法であり、半導体基板上にゲ
ート絶縁膜を介してゲート電極材、フォトレジスト膜を
順次形成する工程と、前記レチクルを用いて露光を行う
ことにより、ソース領域に隣接する側が低くドレイン領
域に隣接する側が高いレジストパターンを形成する工程
と、該レジストパターンをマスクとして前記ゲート電極
材のエッチングを行うことにより、該レジストパターン
と同様のソース領域に隣接する側が低くドレイン領域に
隣接する側が高いゲート電極を形成する工程と、該ゲー
ト電極をマスクとしてソース領域およびドレイン領域の
低濃度不純物拡散層を形成するためのイオン注入を行う
工程と、前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成
する工程と、前記ゲート電極およびサイドウォールをマ
スクとしてソース領域およびドレイン領域の高濃度不純
物拡散層を形成するためのイオン注入を行う工程、を有
することを特徴とするものである。
【0015】また、請求項9に記載の半導体装置の製造
方法は、請求項8に記載の半導体装置の製造方法におい
て、前記レジストパターンを用いて前記ゲート電極を形
成する手段として、前記フォトレジスト膜に対する前記
ゲート電極材の選択比が該フォトレジスト膜の膜厚と前
記ゲート電極材の膜厚の比率に等しい条件で異方性エッ
チングを行うことにより、前記レジストパターンに覆わ
れていない領域の前記ゲート電極材の一部をエッチング
すると同時に、前記ソース領域に隣接する側のレジスト
パターンを除去し、その後、前記ドレイン領域に隣接す
る側のレジストパターンのみを残し、前記選択比が大き
い条件で異方性エッチングを行うことにより、ソース領
域に隣接する側が低くドレイン領域に隣接する側が高い
ゲート電極を形成することを特徴とするものである。
【0016】また、請求項10に記載の半導体装置の製
造方法は、請求項8に記載の半導体装置の製造方法にお
いて、前記レジストパターンを用いて前記ゲート電極を
形成する手段として、前記フォトレジスト膜に対する前
記ゲート電極材の選択比が大きい条件で異方性エッチン
グを行うことにより、前記レジストパターンを残したま
まレジストパターンに覆われていない部分の前記ゲート
電極材をエッチングし、次に、前記レジストパターンの
エッチバックを行うことにより、前記ソース領域に隣接
する側のレジストパターンを除去し、その後、前記ドレ
イン領域に隣接する側のレジストパターンを残した状態
で再度、前記選択比が大きい条件で異方性エッチングを
行うことにより、ソース領域に隣接する側が低くドレイ
ン領域に隣接する側が高いゲート電極を形成することを
特徴とするものである。
【0017】本発明は、特に、半導体装置製造プロセス
のゲート電極形成工程に本発明特有のレジストパターン
形成方法を適用することによって上記の課題を解決しよ
うとするものである。すなわち、ポジ型フォトレジスト
プロセスの場合、ドレイン領域に隣接する部分がべたパ
ターン、ソース領域に隣接する部分に複数の孔が形成さ
れたレチクルを用いて露光を行うと、べたパターンの領
域ではレジスト残膜が全て残るが、複数の孔が形成され
た領域では透過する各露光光が限界解像幅以下に近接し
ているため、露光光を全体として見ると、複数の露光光
の集合光が必要最低露光量未満の低い光強度を持つ状態
となり、その結果、この部分ではべたパターンの部分よ
りレジスト残膜が薄くなる。したがって、完成したレジ
ストパターンは、ドレイン領域に隣接する側が高くソー
ス領域に隣接する側が低くなる。ネガ型フォトレジスト
プロセスの場合には、ドレイン領域に隣接する部分が白
抜きパターン、ソース領域に隣接する部分に複数の小パ
ターンが形成されたレチクルを用いれば、上記と同様の
現象が生じることになる。
【0018】その後、請求項9または10に記載した方
法を用いてソース領域に隣接する側のレジストパターン
が先に除去されるようなエッチングを行うことで、ドレ
イン領域側が高くソース領域側が低いレジストパターン
を基に、同様の形状を有するゲート電極を形成すること
ができる。そして、このゲート電極の側壁にサイドウォ
ールを形成すると、ドレイン領域に隣接する側とソース
領域に隣接する側で側壁の高さが異なるため、サイドウ
ォールの幅もドレイン領域側とソース領域側で自ずと異
なるようになる。すなわち、ソース領域側のサイドウォ
ールの幅よりもドレイン領域側のサイドウォールの幅の
方が大きくなるため、これをマスクとしたイオン注入で
形成する高濃度不純物拡散層の端部の位置は、ソース領
域側ではゲート電極直下にまで達しても、ドレイン領域
側ではサイドウォール直下までに留めることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
1〜図6を参照して説明する。本実施の形態の半導体装
置の製造方法は、露光部が現像液に可溶、未露光部が不
溶となるポジ型フォトレジストを用いた例であり、した
がって、これに用いるレチクルもポジ用レチクルの例で
ある。図1は本実施の形態のレチクル9を示す図であっ
て、(a)は平面図、(b)は断面図である。
【0020】図1(a)、(b)に示すように、ガラス
部10の表面にゲート長に相当する幅を有するクロム膜
からなるゲート電極パターン11が形成されている。そ
して、パターン11のうち、ソース領域に隣接する部分
にはガラス面が露出した複数の線状スリット(孔)1
2、12、…が形成されており、ドレイン領域に隣接す
る部分およびその他の領域はべたパターン13となって
いる。また、各線状スリット12の幅は、使用露光装置
の限界解像幅(露光装置が隣接する2つのパターンを解
像し得る限界のパターン間隔)と実寸法に対するレチク
ルパターンの倍率とを乗じた値よりも小さい値となって
いる。具体的には、例えば使用露光装置の限界解像幅が
0.4μm、実寸法に対するレチクルパターンの倍率が
5倍のレチクル(5:1縮小投影露光装置用レチクル)
の場合、各線状スリット12の幅を2.0μm以下、実
寸法に対するレチクルパターンの倍率が10倍のレチク
ル(10:1縮小投影露光装置用レチクル)の場合、各
線状スリット12の幅を4.0μm以下とする。そし
て、各線状スリット12の間隔は各線状スリット12の
幅よりも大きくなっている。
【0021】次に、上記構成のレチクル9を用いたレジ
ストパターンの形成方法について説明する。図2(a)
は本レチクル9を用いた際の露光状態を示す図であっ
て、横軸はレチクル表面の位置、縦軸は露光光の強度
(Intensity :単位%)を示す。この図に示すように、
ゲート電極パターン以外の領域はクロム膜が存在しない
ため、当然ながら光強度100%である。ドレイン領域
に隣接する部分はクロムのべたパターンであり、光が完
全に遮断されるため、光強度は0%である。一方、ソー
ス領域に隣接する部分には複数の線状スリットが形成さ
れており、しかも、各線状スリット12の間隔が各線状
スリット12の幅よりも大きいため、限界解像幅以下の
幅を持つスリットを透過した複数の露光光Lを全体とし
て見ると、複数の露光光Lの集合光により平滑化された
50%以下の光強度分布を持つ状態となる。
【0022】したがって、このような状態で露光を行
い、現像を行った後のレジストパターンの形状は、図2
(b)に示すように、ドレイン領域に隣接する側14D
は光強度が0%のため、レジスト残膜は100%とな
り、ソース領域に隣接する側14Sは光強度が50%以
下のため、レジスト残膜がドレイン領域に隣接する側1
4Dより薄くなる。例えば、FH−6100g線波長対
応レジスト(富士ハント社製、商品名)を用いた場合、
レジスト膜厚=1.2μmで塗布形成を行い、Eth=9
0mj(透過率100%条件に相当)の露光エネルギー
で露光を行うと、ソース領域に隣接する側14Sの現像
後のレジスト残膜は約0.6μm程度となる。このよう
にして、完成したレジストパターン14は、ドレイン領
域に隣接する側14Dが高くソース領域に隣接する側1
4Sが低くなるような段差部14aを有することにな
る。
【0023】なお、線状スリット領域における露光光の
強度が50%以下でなければならない理由は以下の通り
である。基本的には、上記の光強度100%とする際の
露光量とは、フォトレジスト膜が露光、現像によって溶
解される必要最低露光量Eth(Exposure Threshold)に
相当する。ところが、実際の露光時に用いられる露光
量、もしくはEopt(Exposure Optimum = Focus Latitu
de (一般的には、Depthof Focus )を最も広く得ること
ができる露光量)は、全面透過領域(ガラス領域)での
100%透過率に相当する前記Ethの1.25〜1.7
5倍程度に設定されるのが一般的である。したがって、
実際の露光の際に全面透過領域(ガラス領域)がEthの
125〜175%で露光され、仮に線状スリットを設け
た領域が全面透過領域の50%の透過率だとすれば、線
状スリット領域はEthの62.5〜87.5%で露光さ
れることになる。ここで、線状スリット領域でのレジス
ト残膜を100%未満とするためには、線状スリット領
域での露光量がEthの100%以下でなければならな
い。したがって、線状スリット領域での透過率、すなわ
ち光強度は50%以下である必要がある。
【0024】以下、上記のレチクル9およびレジストパ
ターン14の形成方法を採用した本実施の形態の半導体
装置の製造方法について説明する。図3は、本製造方法
を工程順を追って示すプロセスフロー図である。
【0025】まず、図3(a)に示すように、シリコン
基板15(半導体基板)上に、温度950℃、N2/O2
雰囲気の塩酸酸化法を用いて膜厚150Å程度のシリコ
ン酸化膜からなるゲート絶縁膜16を形成する。なお、
ゲート絶縁膜16の形成には、塩酸酸化法の他、パイロ
ジェニック法、ドライ酸化法等を用いてもよい。次に、
膜厚2000Å程度の多結晶シリコン膜17(ゲート電
極材)を低圧化学気相成長法を用いて形成する。ゲート
電極材として用いる多結晶シリコン膜17は、SiH4
ガスを原料ガスとしてノンドープ多結晶シリコン膜を被
覆形成した後、リン拡散を施す方法により低抵抗化を図
るか、あるいは原料ガスにPH3 ガスを添加して化学気
相成長を行い、ドープド多結晶シリコン膜として成膜す
ることで低抵抗化を図る。なお、多結晶シリコン膜の膜
厚2000Åは、従来の製造方法における多結晶シリコ
ン膜の膜厚よりも厚い値である。
【0026】次に、多結晶シリコン膜17上にゲート電
極形成用のレジストパターン14を形成する。この際に
は、図3(b)に示すように、多結晶シリコン膜17上
にポジ型フォトレジスト18を1.2μmの膜厚に塗布
した後、上述したレチクル9とレジストパターン形成方
法を用いて段差部14aを有するレジストパターン14
を形成する。具体的には、例えば露光波長λ=436n
m、NA=0.55、限界解像幅=0.65μmの5:
1縮小投影露光装置を用いることを前提とし、ゲート長
がウェハ上で1.0μm(レチクル上で5.0μm)の
場合、レチクル9上のスリット幅は0.1μm(限界解
像幅0.65μm×5倍=3.25μmより小さい)と
し、ソース領域側から0.2μmピッチで3本の線状ス
リットを形成したレチクルを用いる。そして、135m
jで露光を行い、ついで、現像を行うことにより、図3
(c)に示すように、ソース領域側14Sの膜厚が0.
6μm、ドレイン領域側14Dの膜厚が1.2μmの段
差部14aを有するレジストパターン14を形成する。
【0027】次に、この段差部14aを有するレジスト
パターン14に基づいて段差部を有するゲート電極を形
成する。その方法には2通りの方法があり、以下、図4
および図5を用いて説明する。まず、第1の方法として
は、図4(a)に示すように、多結晶シリコン膜17上
に段差部14aを有するレジストパターン14を形成し
た後、フォトレジスト膜に対する多結晶シリコン膜の選
択比がフォトレジスト膜の膜厚と多結晶シリコン膜の膜
厚の比率にほぼ等しい条件、すなわち、フォトレジスト
膜のエッチング速度6(膜厚1.2μm)に対して多結
晶シリコン膜のエッチング速度1(膜厚2000Å)の
条件で異方性エッチングを行うと、図4(b)に示すよ
うに、レジストパターン14に覆われていない部分の多
結晶シリコン膜17がエッチングされると同時に、レジ
ストパターン14自身が急速にエッチングされて薄膜化
していく。そして、図4(c)に示すように、多結晶シ
リコン膜17がその膜厚の1/2程度エッチングされた
状態では、ソース領域側のレジストパターン14Sが完
全に除去されて消滅する。その後、ドレイン領域側のレ
ジストパターン14Dを残した状態で異方性エッチング
を続行すると、ソース領域側の多結晶シリコン膜17S
が自己整合的にマスクとなってエッチングされるため、
図4(d)に示すように、段差部19aを有するゲート
電極19が形成される。
【0028】次に、第2の方法としては、図5(a)に
示すように、多結晶シリコン膜17上に段差部14aを
有するレジストパターン14を形成した後、例えばフォ
トレジストのエッチング速度1に対して多結晶シリコン
膜のエッチング速度20というように、フォトレジスト
に対する多結晶シリコン膜の選択比ができるだけ大きく
なる条件で異方性エッチングを行うと、図5(b)に示
すように、段差部14aを有するレジストパターン14
がほとんどエッチングされることなく、レジストパター
ン14に覆われていない部分の多結晶シリコン膜17が
完全にエッチングされる。次に、図5(c)に示すよう
に、レジストパターン14のみをエッチバックして、レ
ジストパターン14のうちソース領域側の低い部分14
Sのみを除去する。そして、ドレイン領域側のレジスト
パターン14Dを残した状態で、再度、フォトレジスト
に対する多結晶シリコン膜の選択比が大きい条件で異方
性エッチングを行うことにより、図5(d)に示すよう
に、段差部19aを有するゲート電極19が形成され
る。
【0029】このように、上記のいずれかの方法を用い
て段差部19aを有するゲート電極19を形成した後、
図3(d)に示すように、LDD構造における低濃度不
純物拡散層形成を目的としたイオン注入を行い、シリコ
ン基板15表面のソース、ドレイン領域S、Dに低濃度
不純物注入層20、20を形成する。次に、図3(e)
に示すように、後にサイドウォールとなる膜厚3000
Åの酸化シリコン膜21を化学気相成長法により形成し
た後、その酸化シリコン膜21をエッチバック法を用い
てエッチング処理することにより、ゲート電極19の側
壁に酸化シリコン膜からなるサイドウォール22a、2
2b、22cを形成する。この際、サイドウォールは、
ドレイン領域Dに隣接する側22a、ソース領域Sに隣
接する側22b、段差部22cの3個所に形成される。
【0030】その後、図3(f)に示すように、LDD
構造における高濃度不純物拡散層形成を目的としたイオ
ン注入を行い、シリコン基板15表面のソース、ドレイ
ン領域S、Dに高濃度不純物注入層23、23を形成す
る。そして、950℃、N2/O2 雰囲気下での熱処理
を行い、注入したイオンの拡散および活性化を図ること
によって、図3(g)に示すように、ソース領域S、ド
レイン領域Dそれぞれに低濃度不純物拡散層24S、2
4D、高濃度不純物拡散層25S、25Dを形成する。
以上の工程でLDD構造を有するMOSトランジスタが
完成する。
【0031】以降の工程は図示を省略するが、従来一般
の半導体装置製造プロセスと同様に、上記MOSトラン
ジスタを覆う層間絶縁膜を形成し、コンタクト孔を開口
する。この際、前工程でゲート電極上の段差部に形成さ
れたサイドウォールは、コンタクト孔形成時のエッチン
グで除去されることになる。その後、Al等からなる配
線を形成する。
【0032】本実施の形態の半導体装置の製造方法によ
れば、上述した2通りの方法のいずれかを用いてソース
領域側の低い部分のレジストパターン14Sが先に除去
されるようなエッチングを行うことで、段差部14aを
有するレジストパターン14を基に、同様の段差部19
aを有するゲート電極19を形成することができる。そ
して、このゲート電極19の側壁にサイドウォール22
a、22bを形成すると、ドレイン領域Dに隣接する側
とソース領域Sに隣接する側で側壁の高さが異なるた
め、サイドウォールの幅もドレイン領域側22aとソー
ス領域側22bで自ずと異なるようになる。
【0033】図6は完成したMOSトランジスタの平面
図であるが、この図に示すように、ドレイン領域D側の
サイドウォール22aの幅の方がソース領域S側のサイ
ドウォール22bの幅よりも大きく、しかも、本実施の
形態では多結晶シリコン膜の膜厚(ドレイン側の膜厚)
が従来の多結晶シリコン膜の膜厚よりも厚くなってい
る。そのため、高濃度不純物拡散層形成時のイオン注入
や熱拡散の条件が従来法と同じであっても、高濃度不純
物拡散層の端部の位置を、図3(g)に示すように、ソ
ース領域側25Sではゲート電極19直下にまで達して
も、ドレイン領域側25Dではサイドウォール22a直
下までに留めることができる。
【0034】その結果、従来の方法を用いて製造した半
導体装置と異なり、ドレイン領域Dの高濃度不純物拡散
層25Dがゲート電極19直下にまで達しないため、寄
生容量の増加やドレインコンダクタンスの増加を防止す
ることができる。また、ソース−ドレイン間の高濃度不
純物拡散層間の間隔が狭まらないため、ショートチャネ
ル効果による耐圧低下等の素子特性劣化を抑制すること
ができる。
【0035】また、本実施の形態のレジストパターン形
成方法によれば、レチクル9の構成を工夫したことで1
回のフォトリソグラフィー工程で段差部14aを有する
レジストパターン14を形成することができるため、従
来の製造方法に比べてフォトリソグラフィー工程の回数
を増やす必要がない。
【0036】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば本実施の形態では、露光光の光強度を調整するため
に線状スリットを設けるようにしたが、これは線状スリ
ットに限らず、任意の形状を持つ複数の孔が連続的に形
成されたものであってもよい。また、フォトリソグラフ
ィー技術としてポジ型レジストプロセスの例で説明した
が、これに限らず、本発明をネガ型レジストプロセスに
適用することもできる。ネガ型レジストプロセスの場
合、ポジ型レジストプロセスに対してレチクルのパター
ンが白黒反転するため、上記実施の形態の図1における
クロム膜が存在する部分をガラス面が露出する部分と
し、ゲート電極パターン以外の領域と線状スリットの部
分をクロム膜が存在する部分とすればよい。したがっ
て、本発明をネガ型レジストプロセスに適用する場合、
特許請求の範囲における「白抜きパターンの領域」が本
実施の形態の「べたパターンの領域」に相当し、「複数
の小パターンが形成された領域」が「複数の線状スリッ
ト(孔)が形成された領域」に相当する。また、上記孔
と同様、小パターンの形状も任意としてよい。
【0037】また、上記実施の形態では、各線状スリッ
トの幅や間隔を均一にすることでレジストパターンに段
差部を設けるようにしたが、例えば線状スリットの幅や
間隔をドレイン領域側からソース領域側に向けて徐々に
変えるようにすると、光強度分布を全体的に勾配を持つ
ように調整することもできる。このようにすると、本実
施の形態のように段差部を有するレジストパターンでは
なく、上面が傾斜したレジストパターンを形成すること
ができ、この構成によっても本発明の目的を達成するこ
とができる。また、上記実施の形態で用いた線状スリッ
トの幅、レジスト残膜や多結晶シリコン膜の膜厚等、種
々の具体的な数値に関してはほんの一例にすぎず、適宜
変更が可能なことは勿論である。
【0038】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、従来の方法に比べてフォトリソグラフィー工程
の回数を増やすことなく、場所により高さの異なるレジ
ストパターンの形成が可能となり、このレジストパター
ンを用いてエッチングを行うことにより場所により高さ
の異なるゲート電極を形成し、ゲート電極側壁のサイド
ウォールをソース側、ドレイン側で異なる幅とすること
ができる。これにより、ドレイン側の高濃度不純物拡散
層がゲート電極の直下に位置しないようにできるため、
寄生容量の増加やドレインコンダクタンスの増加、ショ
ートチャネル効果による耐圧低下、といった素子特性劣
化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態であるレチクルを示
す、(a)平面図、(b)(a)のA−A線に沿う断面
図、である。
【図2】 同、レチクルを用いた際の、(a)露光光の
光強度分布図、(b)現像後のレジストパターンの断面
図、である。
【図3】 同、レチクルを用いた半導体装置の製造方法
を工程順を追って示すプロセスフロー図である。
【図4】 同、製造方法におけるゲート電極形成の第1
の方法を示すプロセスフロー図である。
【図5】 同、製造方法におけるゲート電極形成の第2
の方法を示すプロセスフロー図である。
【図6】 同、製造方法により形成されたゲート電極を
示す平面図である。
【図7】 LDD構造を有する半導体装置の従来の製造
方法を示すプロセスフロー図である。
【図8】 LDD構造を有する従来の半導体装置の問題
点を示す図である。
【符号の説明】
9 レチクル 10 ガラス部 11 ゲート電極パターン 12 線状スリット(孔) 13 べたパターン 14,14S,14D レジストパターン 14a,19a 段差部 15 シリコン基板(半導体基板) 16 ゲート絶縁膜 17 多結晶シリコン膜(ゲート電極材) 18 ポジ型フォトレジスト 19 ゲート電極 20 低濃度不純物注入層 21 酸化シリコン膜 22a,22b,22c サイドウォール 23 高濃度不純物注入層 24S,24D 低濃度不純物拡散層 25S,25D 高濃度不純物拡散層 L 露光光 S ソース領域 D ドレイン領域

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低濃度不純物拡散層と高濃度不純物拡散
    層を備えたLDD構造のソース領域およびドレイン領域
    と、該ソース領域に隣接する側が低く該ドレイン領域に
    隣接する側が高い段差部を有するゲート電極と、該ゲー
    ト電極の側壁に設けられたサイドウォールを有し、 前記ゲート電極側壁のソース領域に隣接する側のサイド
    ウォールよりもドレイン領域に隣接する側のサイドウォ
    ールの方がその幅が大きく、前記ドレイン領域の高濃度
    不純物拡散層の端部が前記サイドウォールの下方に位置
    していることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 ポジ型フォトレジスト用レチクルであっ
    て、 べたパターンの領域と複数の孔が形成された領域を有
    し、これら複数の孔の各々の幅が、使用露光装置の限界
    解像幅と実寸法に対する当該レチクルパターンの倍率と
    を乗じた値よりも小さいことを特徴とするレチクル。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のレチクルにおいて、 半導体装置のゲート電極形成用レチクルであって、形成
    されるパターンのうちドレイン領域に隣接する部分が前
    記べたパターンの領域であり、ソース領域に隣接する部
    分が前記複数の孔が形成された領域であることを特徴と
    するレチクル。
  4. 【請求項4】 ネガ型フォトレジスト用レチクルであっ
    て、 白抜きパターンの領域と複数の小パターンが形成された
    領域を有し、これら複数の小パターンの各々の幅が、使
    用露光装置の限界解像幅と実寸法に対する当該レチクル
    パターンの倍率とを乗じた値よりも小さいことを特徴と
    するレチクル。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載のレチクルにおいて、 半導体装置のゲート電極形成用レチクルであって、形成
    されるパターンのうちドレイン領域に隣接する部分が前
    記白抜きパターンの領域であり、ソース領域に隣接する
    部分が前記複数の小パターンが形成された領域であるこ
    とを特徴とするレチクル。
  6. 【請求項6】 請求項2に記載のレチクルを用いたポジ
    型フォトレジストのパターンの形成方法であって、 前記レチクルを用いて露光を行うことにより、前記べた
    パターンの領域ではレジスト残膜を全て残すとともに、
    前記複数の孔が形成された領域では前記限界解像幅以下
    に近接した複数の露光光からなる必要最低露光量未満の
    光強度を持つ集合光の作用によりレジスト残膜を一部の
    み残すことによって、場所により高さの異なるレジスト
    パターンを形成することを特徴とするレジストパターン
    の形成方法。
  7. 【請求項7】 請求項4に記載のレチクルを用いたネガ
    型フォトレジストのパターンの形成方法であって、 前記レチクルを用いて露光を行うことにより、前記白抜
    きパターンの領域ではレジスト残膜を全て残すととも
    に、前記複数の小パターンが形成された領域では前記限
    界解像幅以下に近接した複数の露光光からなる必要最低
    露光量未満の光強度を持つ集合光の作用によりレジスト
    残膜を一部のみ残すことによって、場所により高さの異
    なるレジストパターンを形成することを特徴とするレジ
    ストパターンの形成方法。
  8. 【請求項8】 請求項3または5に記載のレチクルを用
    いた半導体装置の製造方法であって、 半導体基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極材、フ
    ォトレジスト膜を順次形成する工程と、 前記レチクルを用いて露光を行うことにより、ソース領
    域に隣接する側が低くドレイン領域に隣接する側が高い
    レジストパターンを形成する工程と、 該レジストパターンをマスクとして前記ゲート電極材の
    エッチングを行うことにより、該レジストパターンと同
    様のソース領域に隣接する側が低くドレイン領域に隣接
    する側が高いゲート電極を形成する工程と、 該ゲート電極をマスクとしてソース領域およびドレイン
    領域の低濃度不純物拡散層を形成するためのイオン注入
    を行う工程と、 前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程
    と、 前記ゲート電極およびサイドウォールをマスクとしてソ
    ース領域およびドレイン領域の高濃度不純物拡散層を形
    成するためのイオン注入を行う工程、を有することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記レジストパターンを用いて前記ゲート電極を形成す
    る手段として、 前記フォトレジスト膜に対する前記ゲート電極材の選択
    比が該フォトレジスト膜の膜厚と前記ゲート電極材の膜
    厚の比率に等しい条件で異方性エッチングを行うことに
    より、前記レジストパターンに覆われていない領域の前
    記ゲート電極材の一部をエッチングすると同時に、前記
    ソース領域に隣接する側のレジストパターンを除去し、
    その後、前記ドレイン領域に隣接する側のレジストパタ
    ーンのみを残し、前記選択比が大きい条件で異方性エッ
    チングを行うことにより、ソース領域に隣接する側が低
    くドレイン領域に隣接する側が高いゲート電極を形成す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項8に記載の半導体装置の製造方
    法において、 前記レジストパターンを用いて前記ゲート電極を形成す
    る手段として、 前記フォトレジスト膜に対する前記ゲート電極材の選択
    比が大きい条件で異方性エッチングを行うことにより、
    前記レジストパターンを残したままレジストパターンに
    覆われていない部分の前記ゲート電極材をエッチング
    し、次に、前記レジストパターンのエッチバックを行う
    ことにより、前記ソース領域に隣接する側のレジストパ
    ターンを除去し、その後、前記ドレイン領域に隣接する
    側のレジストパターンを残した状態で再度、前記選択比
    が大きい条件で異方性エッチングを行うことにより、ソ
    ース領域に隣接する側が低くドレイン領域に隣接する側
    が高いゲート電極を形成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 (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7106400B1 (en) 1998-09-28 2006-09-12 Sharp Kabushiki Kaisha Method of making LCD with asperities in insulation layer under reflective electrode
US7169656B2 (en) 2000-08-11 2007-01-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US7524593B2 (en) 2005-08-12 2009-04-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Exposure mask
US7579220B2 (en) 2005-05-20 2009-08-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device manufacturing method
US7588970B2 (en) 2005-06-10 2009-09-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2010165893A (ja) * 2009-01-16 2010-07-29 Sony Corp 固体撮像素子とその製造方法、及び撮像装置
US7914971B2 (en) 2005-08-12 2011-03-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light exposure mask and method for manufacturing semiconductor device using the same
EP4195280A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-14 LG Display Co., Ltd. Thin film transistor and display device comprising the same

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7106400B1 (en) 1998-09-28 2006-09-12 Sharp Kabushiki Kaisha Method of making LCD with asperities in insulation layer under reflective electrode
US7169656B2 (en) 2000-08-11 2007-01-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US7223643B2 (en) 2000-08-11 2007-05-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US7316946B2 (en) 2000-08-11 2008-01-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US8324032B2 (en) 2000-08-11 2012-12-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US7745271B2 (en) 2000-08-11 2010-06-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US7947538B2 (en) 2005-05-20 2011-05-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7579220B2 (en) 2005-05-20 2009-08-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device manufacturing method
US7588970B2 (en) 2005-06-10 2009-09-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8043902B2 (en) 2005-06-10 2011-10-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7914971B2 (en) 2005-08-12 2011-03-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light exposure mask and method for manufacturing semiconductor device using the same
US7524593B2 (en) 2005-08-12 2009-04-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Exposure mask
JP2010165893A (ja) * 2009-01-16 2010-07-29 Sony Corp 固体撮像素子とその製造方法、及び撮像装置
EP4195280A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-14 LG Display Co., Ltd. Thin film transistor and display device comprising the same
US12249609B2 (en) 2021-12-10 2025-03-11 Lg Display Co., Ltd. Thin film transistor and display device comprising the same

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