JPS58184765A - 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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JPS58184765A
JPS58184765A JP57068192A JP6819282A JPS58184765A JP S58184765 A JPS58184765 A JP S58184765A JP 57068192 A JP57068192 A JP 57068192A JP 6819282 A JP6819282 A JP 6819282A JP S58184765 A JPS58184765 A JP S58184765A
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oxide film
gate
layer
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Nobuo Sasaki
伸夫 佐々木
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (&)発明の技術分野 本発明は半導体装置及びその良遣方法に係り、特にMI
S型半導体装置及びその製造方法に関する○(b)  
技術の背景 近時MO8半導体ICに於ては、その動作速度を向上せ
しめるためにチャネル長が極めて短くなシ、且つその集
積1ft−向上せしめるためにトランジスタ領域の面積
も極度に微小化されて米ている。
(e)  従来技術と問題点 従来のMOSト9ンジスタは通常第1図に示すような構
造を有してなっていた。同図に於て、1はp型シリコン
(Sl)基板、2はフィールド絶縁膜。
3はゲート酸化膜、4はN生型Stゲート電極、5はN
+型ソース領域、6はN+型ドレイン領域、7はりん珪
酸ガラス(PSG)膜、8は電極窓、 9はソース引出
し電極、10はドレイン引出し電極。
11はチャネル領域、Lはチャネル長、Xjはソースφ
ドレイン領域の接合深さを示す。
このような従来構造に於ては、ソース・ドレイン領域5
.6がチャネル領域11の(l11面に配設され、且つ
その深さXjも比較的深く(〉0.3(ssa))形成
される。そのためチャネル長しが1〔μl〕以下になる
と一般に知られる短チヤネル効果によって、MOS )
ランジスタの閾値磁圧vthが急な下降カーブを画くO
従ってゲート電極4及びソース・ドレイン領域5,6の
形成寸法編差によるチャネル長の僅かな変化がvthを
変動せしめるので、該従来構造で均一な特性を有する高
速MO8)?ンジスタを形成することは極めて困難であ
った。
上記短チヤネル効果はXjを浅くすることにより改善さ
れるが、従来構造に於てXj會上記値より浅くした場合
ノース・ドレイン領域5.6のシート抵抗が高くなpl
この面で素子特性が損なわれる0又上記従来構造に於て
は、ソース会ドレイン領域5.6上の絶縁膜例えばPS
G膜7に電極窓8を形成し、該電極窓8を介してアル<
ニクム(Aj)等からなるソース引出し電極9及びドレ
イン引出し電極10が形成される。そのため電極窓8形
成の際の位置合わせ誤差及びサイド・エツチング等を考
慮して、ゲート電極4と前記゛1極窓8の間隔は通常3
〔μ解〕程度以上もうける必要がある0従って索子領域
の面積が拡大し、素子の高集積化が妨げられるという問
題もあり九。
(d)  発明の目的 本発明の目的は、接合深さが殆んど0のソース・ドレイ
ン領域を有するMOSトランジスタ及びその製造方法を
提供し、上記問題点を除去することにある。     
  ::・ (・)発明の構成 即ち本@明は11g14電型半導体基体上に、ゲート酸
化膜を介して設けられ且つ第2導電型半導体層からなる
ゲート電極と、第1導電塵半導体基体に直かに接し且つ
絶縁膜を介して該ゲート電極と電気的に隔離された、第
2導電型半導体層からなるソース領域及びドレイ/領域
が並設されてなることを特徴とする半導体装置、及び第
1導電蓋半導体基体上にゲート絶縁膜を形成し、該ゲー
ト絶縁膜上に、ゲート電極に対応するパターン形状を有
する酸化性材料パターンからなり、且つ上部に耐酸化膜
を有する仮設パターンを形成し、骸仮設パターンのii
llliKm化膜を形成し、耐酸化膜及び第1導電型半
導体基体上に表出しているゲート絶縁膜を除去し、前記
側面の酸化膜を壁状に残して前記仮設パターンを除去し
、前記壁状酸化膜の関及び両側に第2stu半導体層を
形成するととくより、前記ゲート酸化膜上に第2導電型
半導体層からなるグー)Kmを、又第1導電盤半導体基
体の表出面上に前記ゲート電極と前記壁状酸化膜によっ
て電気的に隔離された第2導電型半導体層からなるソー
ス領域及びドレイン領域を形成する工と 程を有するこてを特徴とする半導体装置の製造方法に関
する4のである。
(f)  発明の実施例 以下本発明を実施例について、第2図に示す一実施例の
断面構造図、及び第3図(イ)乃至−に示す一実施例の
工程断面図を用いて詳細に説明する。
本発明のMOSm半導体装置は、例えば第2図に示すよ
うな構造を有している。
同図に於て、21はp型シリコン(Sl)基板、22は
フィールド酸化膜、23けゲート酸化膜、26は酸化ア
ルミニウム(A40m)膜、28はN生型S1ソース領
域、29はN+型si ドレイン領域、30はN+1M
 S iゲート電極、31Fiりん珪酸ガラス(PSG
)絶縁膜、33はソース配線、34はドレイン配線を示
す。
上記本発明の構造を有するMOS型半導体へ声を形成す
るに際しては、例えば第3図(イ)に示すようKpmシ
リコン(Sl)基板21上に通常の選択酸化法(LOG
O8)によって素子形成領域面t−嵌出するフィールド
改化膜22を形成し、次いで熱酸化によりSL基板21
の素子形成領域面に500(X)程度の通常厚さのゲー
ト酸化膜23を形成する。
次いで蒸着法等により該主面上に、酸化性を有する材料
例えば5ooo〔i:+s度の厚さのアルミニウム(A
 t)層を形成し、次いで通常の化学気相成長(CVD
)法にヨシ該At層上に厚さ1000(A)程度の耐酸
化膜例えば窒化シリコン(SisNJ膜を形成する。次
いで通常のりアクティブΦイオンエツチング法によりS
 i @ Na lil及びA4/i!t−順次所定の
幅にパターンニングして、上部にS l s N4耐酸
化膜24を有するAt仮設パターン25を形成する0次
いでS i 、N4耐酸化膜24をマスクにしてAt仮
設パターン25の11111iTを、通常用いられる温
水酸化、プラズマ酸化、陽極酸化等所望の方法によ〉選
択的に酸化して、第3図(ロ)に示すようにAA仮設パ
ターン25の一面に例えば3000〜5000(X)程
度の厚さの酸化アルミニウム(*hos)膜26を形成
する。なお前記A tt on膜26を含んだ仮設バ1
、: ターンの輪が、素子完成時のゲート長になる0従って前
工程に於てパターンニングする際ムL仮設パターン25
の暢は、前記酸化による増加を見込んでその分だけゲー
ト長よシ狭くパターンニングして置かねばならない。
次いで熱9ん酸(Hs P 04 )で5ilN4耐酸
化膜24を、ふつ化アンモノ(NH4F)+ぶつ酸(H
F)系の液により仮設パターンの側方に表出しているゲ
ート酸化膜23を選択的にエツチング除去して、第3図
(ハ)に示すように、At0i設パタ一ン25Ω上面及
び仮設パターン側方のp型Si基板21を表出させる。
なお上記S i s N4耐酸化膜24及びゲート酸化
膜23に除去はドライ・エツチング法で行っても良い。
父順序はいずれが先でもさしつかえない。
次いで水酸化カリウム(KO)()液、塩酸(HCt)
りん酸(HJPO4)等からなる通常のアルミニウムの
エツチング液を用いAt仮設パターン25を俗解除去し
て、第2図(ハ)に示すように5000(JL)5度の
高さを有し、厚さ3000〜5ooo(X)程度の壁状
のAt*Os膜26を膜部6に有するゲート酸化膜23
t it t 6 o””″ 次いで10(Torr)程度に減圧したモノシラン(S
il(、)中で1ooo(c)程度の温度で行う通常の
高温気相成長法によシ、第3図(ホ)K示すように、該
主面上に前記壁状140m膜26の上部のみが表出され
る厚さ例えば5ooo(A)程度のノンドープSt層2
7′を形成する。なおこの気相成長に於て幅の甑めて狭
い壁状At、0.膜26の上面にはS1層27は堆積さ
れず、A401編26の間に挾まれたゲート酸化膜23
上、ゲート酸化膜23@方に表出するp 型S i基板
21上及びフィールド酸化膜22上に堆積する。
次いで第3図(へ)に示すように、前記SitνK例え
ば150(KeV)4X10”(atm/aj)’N度
の注入条件でひ素イオン(As”)を高濃度に注入した
後、1050(C〕−30(分〕程度のアニール処理を
施して前記si層を、10” Ca tm/cd )程
度の高As(41度を有し、高′亀気伝導率を有するN
++S1層27とする。なお上記アニール処理はこの時
点で行わず、後工程に於てりん珪酸ガラス(P8G)膜
に形成したコンタクト怒の側面をリフローするIIK同
時に行われるのが一収的であるが、説明の都合上本夷鵬
しリに於ては上6己時点でアニール処理を行っている。
父上記N+型81層27は酸化膜上で公知のように多結
晶層となるが、特に暎結晶化する必要はない。
次いで第3図(ト)に示すように、通常のフォト・エツ
チング方法により前記N+型型置1層7のパターンニン
グを行って、N+型型置lノース領域28びN+型St
ドレイン領域29を形成する。捷#ゲなおゲート酸化[
23上に前記ソース領域28及30となる。
以下通常の方法に従って第3図(イ)に示すように、該
主面上にPSG絶縁膜31を形成し、該PSG絶縁膜3
1にコンタクトg32t−形成し、該コンタクト窓32
1i11面のりフロー処理を行った後、At等からなる
ソース配線33及びドレイン配線34等を形成する。そ
して図示しないが該主面上にカバー絶縁膜の形成等がな
されて、本発明のMO8瀝半導体装置が提供される。
第3図’(r)tiN”型5t7−x領域28及びN”
mS1ドレイン領域34をフィールド酸化膜22上に長
く引き出し、これを引出し電極配線に利用する構造を示
したもので、図中の各記号は第3図(イ)と同一領域を
表わしている。
(g)  発明の効果 上記実施例に示した方法により形成され九本発明の構造
を有するMO8型半導体装置に於ては、ソース及びドレ
イン領域が半導体基体上にゲートと並設されるので、短
チヤネル効果に利くノース・ドレイン領域の接合深さが
0になる。
従って本発明によれば、チャネル長が〔μ−〕以下の高
速”MOS)ランジスタに於ても、閾値電圧vthが低
下することがない。
又本発明によれば・グー1電価也機能を兼ね備えたノー
へ・ドレイ・領域と茹−い絶縁膜を介してセルファライ
ンされるので、素子面積を縮小することができる。
以上の説明から明らかなように、本発明はMO8ICの
高速e高集積化に有効である。
なお前記実施例の方法に於て、ゲート電極に対応する仮
設パターンは、アルミニウム等の金属材料に限らず、シ
リコン等の半導体材料で形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のMOS)jンジスタの断面図、方法に於
ける一実施例の工程断面図である。 図に於て、21はp型シリコン基板、 22はフィール
ド酸化膜、23はゲート酸化膜、24は窒化シリコン耐
酸化膜、25はアルミニウム仮設パターン、26は酸化
アルミニウム膜、27′はN+型シリコンノd*  2
7はN+型シリコン/L  21jN+型シIJ wン
・ソース領域、・、、29はN+壓シリコン・:・ ドレイン領域、30はN+型シリコン・ゲート電極。 31はりん珪酸ガラス絶縁膜、32はコンタクト窓、3
3はンース配−934はドレイン配線を示す。 11言和  (1月  日 57.8.1’? 1°11(1σ)/そ示 !]1゛汗1仝りjl 持1.′1顆第 t?/92g
2、 4H) IIBI ++1  )’l ’、’l
  半¥F”#L””’f”V 五メ;@1、  1市
 1:  ター1−、L□j1i jl: 、k (+
−1閏′9115.;゛r出4j:)\i上所 神;7
川県川f+;i巾中jノ;ミ1メ」4・J・III中1
015番地(522) ?’l !’+富1:通株式会
社8)lfllllり内8 別M ノ通’)   ==
r−′1( 1)本願明細−第す頁第3〜4行目「第3図(イ)乃至
   工程i1tM]凶」とあるのを、「第3図(イ)
乃至(イ)に示す工程ItlT而図と面4図に示すその
変形例」と補正する。 2)同第111μ行目「第3図(チリ」とあるのを「第
4図」と補正する。 3)同第12頁第9〜10行目「第3図(イ)乃至・一
工程断面図である。」とあるのを「第3図(2)乃至(
力は本発明の方法に於ける一実施例の工程断(8)図、
第4図はその変形例である。」と補正する。 4)本願図面の第3図(チ′)を削除する。 5)本願図面として別添の第4図を追加する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型半導体基体上に、ゲート酸化膜を介し
    て設けられ且つ第2導電型半導体層からなるグー)1極
    と、第14電型半導体基体に直かに接し且つ絶縁膜を介
    して該ゲート電極と電気的に隔離された第2導電型半導
    体層からなるソース領域及びドレイン領域が並設されて
    なること1に特徴とする半導体装置。
  2. (2)第1導′を型半導体基体上にゲート絶縁膜を形成
    し、該ゲート絶縁膜上に、ゲート電極に対応するパター
    ン形状を有する酸化性材料パターンからなり、且つ上部
    に耐酸化膜を有する仮設パターンを形成し、該仮設パタ
    ーンの@IfiK酸化展を形成し、耐酸化膜及び第1導
    電型半導体基体上KW出しているゲート絶fI&膜を除
    去し、前記側面の酸化膜を壁状に残して前記仮設パター
    ンを除去し、前′、2壁状壁状膜化膜及び両@に第24
    電型半導体層を形成することにより、前記ゲート酸化膜
    上に第2導電型半導体層からなるグー)を他を、又第1
    4′鴫盤半導体基体の表出面上に前記グー1を極と前記
    壁状酸化膜によりて電気的に隔離された第2導電型半導
    体ノーからなるソース領域及びドレイン領域を形成する
    工程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
JPS61196577A (ja) * 1985-02-26 1986-08-30 Nec Corp 半導体装置

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