JPS5914903B2 - イオン注入法を用いた電界効果型トランジスタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイオン注入法を用いた電界効果型トランジスタ
の製造方法に関する。

最近半導体装置に於て、不純物添加領域やコンタクトホ
ール、或いは電極領域等を得るのに工程の簡略化、微小
領域の形成の可能等からセルファ・ ライン（自己整合
）技術が用いられるようになつて来た。

具体例を挙げると、例えば絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタの性能はチャンネル長が短い程良くなるが写真触
刻法の技術的限界に依り２μ以下ｏ のチャンネル長を
再現性良く得る事は困難とされていた。

この問題を改善する為に特公昭４７−４８１９５号公報
に示される所謂ＤＳＡ構造のトランジスタが提案されて
いる。

このトランジスタの概略は第５１図に示されている。同
図に於て１は拡散マスクを用いて高抵抗半導体基板３に
Ｐ型の不純物を拡散して形成したＰ型のチャンネル領域
、４は上記拡散マスクを用いてＰ型のチャンネル領域３
内に形成したＮ型のソース領域、５はＮ型のドレイン’
０ 領域、６はチャンネル領域３も含め、ソース、ドレ
イン各領域４、５間に絶縁膜７を介して設けたゲート電
極であり、上記チャンネル領域３はＰ型の不純物とＮ型
の不純物との横方向の拡散の差を用いて形成されるので
、２μ以下のチャンネル長ク５ を得る事が可能となつ
た。ところがこの改善されたトランジスタにあつても下
記する如き新たな難点が存在する。

＾ 同一拡散マスクを介しての二重拡散法を応用してい
ろので製造工程に於ける制御が困難であ３θ る。

（１３）従つてチャンネル長及びチャンネル領域１の不
純物濃度のバラツキが大きく、即ち電界効果型トランジ
スタの主要な因子である閾値電圧、相互利得に大きなバ
ラツキが生じ、歩留りが悪３５い ０ 二重拡散法を用いているので、チャンネル領域１並
びにソース領域４に対する不純物濃度に制約があり、閾
値電圧の選択範囲が狭い。

９不純物濃度の高いところにソース端が形成される為、
チヤンネル領域１に於けるキヤリヤ易動度が低い。

本発明は上述した諸欠点を全て改善することを目的とし
て為されたものであつて、以下に第２図以降を参照しつ
つ工程順に詳述する。

本発明の第１の工程は高抵抗の半導体基板、例えばＮ一
型シリコン基板１０の一主面に比較的薄い第１のイオン
阻止膜、例えば２０００Ａ０の膜厚の窒化シリコン膜１
１を被着すると共に、この膜１１上に比較的薄厚大なる
第２のイオン阻止膜、例えば１００００Ａ゜の酸化シリ
コン膜１２を被着し、フオトレジスト法に依つて将来ソ
ース領域となるべき箇所の酸化シリコン膜１２８．びに
窒化シリコン膜１１を選択的に除去して基板１０の一部
を露出させる点にある（第２図）。

酸化シリコン膜１２のエツチングにはバツフアードエツ
チ液が、また窒化シリコン膜１１のエツチングには熱隣
酸が用いられる。次に第３図で示す状態の基板１０をバ
ツフアードエツチ液に浸漬すると酸化シリコン膜１２は
その表面から除々にエツチングされると同時に基板１０
の露出端部の側面からもエツチングが行われ、酸化シリ
コン膜１２が比較的薄く残つた状態でエツチングを停止
させると露出縁部近傍の酸化シリコン膜１２は側面から
のエツチングに依つて完全に除去され、窒化シリコン膜
１１の僅少部分が露出される。

この工程を具体的数値をあてはめて説明すると、酸化シ
リコン膜１２を８０００Ａ０エツチングして２０００Ａ
０だけ残存させたとすると、露出縁部近傍の窒化シリコ
ン膜１１の露出巾は約８０００Ａ０となる。本発明の第
３の工程は一導電型、例えばＰ型の不純物イオン１３を
基板１０の全面から照射し、基板１０の露出箇所には深
くこの不純物イオン１３を注入してＰ型領域１４を得る
と共に窒化シリコン膜１１でのみ覆われている箇所に対
しては該イオンを浅く注入してＰ型のチヤンネル領域１
５を得る点にある（第４図）。

勿論窒化シリコン膜１１と酸化シリコン膜１２とに依つ
て覆われている残りの箇所にはこの不純物イオン１３は
注入されない。この程の具体例を述べると、ボロンイオ
ンを加速電圧８０ＫｅＶ、ドーズ量３Ｘ１０１３／ｄの
条件下で注入すると、Ｐ型領域１４は注入深さ約８００
０Ａ０、不純物濃度１Ｘ１０１７／ｄとなり、またチヤ
ンネル領域１５は注入深さ約２０００Ａ０、不純物濃度
１Ｘ１０１６／ｄとなる。この注入程後１０００℃で３
０分間のナニールを施して注入イオンの活性化を行う。
第４の程はフオトレジスト法に依つてチヤンネル領域１
５近傍で将来ドレイン領域となるべき箇所の酸化シリコ
ン膜１２並びに窒化シリコン膜１１を除去して基板１０
の一部を露出し、この基板１０の露出箇所並びに先の工
程で得られたＰ型領域１４のうち窒化シリコン膜１１に
依つても覆われていないＰ型領域１４の露出箇所にＮ型
の不純物を多量に注入してＮ型のドレイン領域１６並び
にＮ型のソース領域１７を得る点にある（第５図）。

具体的数値等を挙げてこの第４工程を詳しく説明すると
、燐イオンを１５０ＫｅＶで加速し、１Ｘ１０１５／Ｃ
ｄのドーズ量で注入すると、Ｎ型のソース領域１７並び
にドレイン領域１６の燐イオンの注入深さは約４０００
ＡＩで不純物濃度は大略３Ｘ１０１Ｖｄとなる。この時
のＮ型不純物イオンの加速電圧は２０００Ｎの窒化シリ
コン膜１１を突き抜けない程度に決定しなければならな
い。この燐イオンの注入後９００℃３０分間のアニール
を施して注入イオンを活性化する。本発明の最終工程は
第６図に示す如く、注入イオンのマスクとして使用した
酸化シリコン膜１２並びに窒化シリコン膜１１を除去し
た後、チヤンネル領域１５も含めてソース領域１７とド
レイン領域１６との間に酸化シリコン膜等の絶縁膜１８
を被着し、該膜１８上にアルミニウム等のゲート電極１
９を設けると共に、ソース、ドレイン各領域１７，１６
にも夫々ソース電極２０並びにドレイン電極２１を設け
る点にある。

尚、ゲート電極１９下の絶膜１８としては新たに酸化シ
リコン膜等を被着する事なく、マスクとして使用した窒
化シリコン膜１１並びに酸化シリコン膜１２を用いる事
も可能である。上述した各程を経て得られた電界効果型
トランジスタは従来の二重拡散法を用いたもの等に比し
て下記する如き利点を有する。

囚 チヤンネル領域の長さは酸化シリコン膜の横方向の
エツチング量に依つて制御されるのでｌμ以下のチヤン
ネル長は容易に制御し得る。

（Ｂ）単一のイオン注入に依つてチヤンネルが形成され
るのでチヤンネル領域の不純物濃度の制御が簡単に行わ
れる。Ｃ）第１図に示したトランジスタのようなチヤン
ネルの横方向の濃度勾配は持たず、チヤンネルは均一な
不純物分布を持つ。

９ソース領域の不純物濃度とは独立してチヤンネルの濃
度を選ぶ事が出来る。

従つて電界効果型トランジスタとしての特性は下記する
特徴を有する事となる。

（４）閾値電圧が広範囲に亘つて正確に選ぶ事が出来る
。

（Ｂ）閾値電圧、相互利得のバラツキが非常に小さくな
り、歩留りが向止する。

（Ｏ比較的低濃度のチヤンネルが得られるのでキヤリヤ
易動度が大きくなり、チヤンネル長い短縮と合せて相互
利得が増大し高周波特性が向上する。

向土述の実施例でろ基板上に窒化シリコン膜を被着し、
然る後酸化シリコン膜をその上に被着するものについて
記述したがこの逆であつても良く、また酸化アルミニウ
ム等の他の組成のイオン阻止膜も同様に利用出来るが、
要は２種の阻止膜が独立してエツチング出来る組み合せ
であれば自由に選択出来る。

また本発明は電界効果型トランジスタに限る事なく、セ
ルフアライン構造を必要とする半導体装置にも応用し得
る事は自明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す要部の断面図、第２図〜第６図は
本発明方法を工程順に示した要部の断面図である。 １０は基板、１１は第１のイオン阻止膜、１２は第２の
イオン阻止膜、１５はチヤンネル領域、１６はドレイン
領域、１７はソース領域、を夫々示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体基板の一主面にその一部を除いて比較的薄い
   第１のイオン阻止膜を形成すると共に該阻止膜上に該膜
   とは組成の異る比較的厚い第２のイオン阻止膜を形成す
   る工程、上記基板を第２のイオン阻止膜に対してのみエ
   ッチング効果のあるエツチツグ液に浸漬して該第２の阻
   止膜を表面から並びに基板の露出縁部の側面からエッチ
   ングしてこの第２の阻止膜を比較的薄く残存させると共
   に露出縁部近傍の第１のイオン阻止膜の僅少部分を露出
   させる工程、上記各工程を経た基板表面に一導電型の不
   純物イオンを照射して基板の露出箇所には該イオンを深
   く注入して一導電型領域を得ると共に第１のイオン阻止
   膜にのみ覆われている箇所に対しては該イオンを浅く注
   入してチャンネル領域を形成する工程、上記一導電型領
   域並びに基板のチャンネル領域近傍に逆導電型不純物を
   導入してソース並びにドレイン領域を形成する工程、上
   記チャンネル領域も含めソース、ドレイン各領域間に絶
   縁膜を介してのゲート電極を形成する工程、とから成る
   イオン注入法を用いた電界効果型トランジスタの製造方
   法。