JPS60183771A - 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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JPS60183771A
JPS60183771A JP59038718A JP3871884A JPS60183771A JP S60183771 A JPS60183771 A JP S60183771A JP 59038718 A JP59038718 A JP 59038718A JP 3871884 A JP3871884 A JP 3871884A JP S60183771 A JPS60183771 A JP S60183771A
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JP
Japan
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gate electrode
oxide film
thermal oxide
film
substrate
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Pending
Application number
JP59038718A
Other languages
English (en)
Inventor
Shunji Yokogawa
横川 俊次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS60183771A publication Critical patent/JPS60183771A/ja
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • 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]

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f4の製造方法に関するもので、特
に高信頼性を要求されるMO8十ηL体装置の製造に使
用されるものである。
〔発明の技術的背敏〕
従来のNチャネルMOSトランジスタを第1図に示す。
図中1はP型シリコン基イ1【でりり、このP型シリコ
ン基板1には互いに電気的に分離されだN+型ンース゛
/ドレイン領域2,3が形成されている。これらソース
′/ドレイン領域2,3間のチャネル領域上にはゲート
酸化膜4を介して例えば多? ′f晶シリコンからなる
ゲート電極5が形成されている。
上述した従来のNチャネルMOSトランジスタにおいて
は、微細化が進んでチャネル長が鎧かくなると、ドレイ
ン領域3近傍のチャネル領域の電界強度が著しく増加し
てホットエレクトロンが発生し、このホットエレクトロ
ンがゲート酸化1漠4へ注入されてしきい値電圧が変動
するという欠点がある。こうした現象は例えばJ 、J
、A、P、 、 15(1976) 、 1127に紹
介されている。このため6′!1.l:’fil化され
たMOS)ランジスタでは通常用いられてぃる5vのv
DD電源が使用できなくなる可能性があるO また、相補型MOS半導体装置においても微細化が進む
とホットエレクトロンの発生に起因する基板電流が引き
金となってラッチアップが起こるという欠点がある。
そこで、上述したホットキャリアの発生に起因する信頼
性低下に対する改善策として、例えばIEE′B、 T
ran〆Jlectron device、Vol 、
HD −27、1359〜1367、1980に示され
るLightly Doped Drain構造(以下
、LDD構造と略称する)のMOS)ランジスタが提案
されている。このLDD構造のMOSトランジスタはド
レイン領域が従来と同程度の不純物濃度の不純物領域と
、この領域に隣接してチャネル領域側に形成され、この
領域よシ1〜3桁低濃度の不純物領域とから構成されて
いる。このように低濃度の不純物領域を設けることによ
シ。
ドレイン領域近傍のチャネル領域での高電界を緩和し、
ホットキャリアの発生を防止しようとするものである。
ところで、従来上述したLDD構造のMOS)ランジス
タは例えば第2図乃至第5図に示す如き方法により製造
されている。
まず、例えばP型シリコン基板11に通常の方法により
フィールド酸化膜12、ゲート酸化膜13及びゲート電
極14を形成した後、全面にCVD−8iOz膜15を
堆積する(第2図図示)。次に、反応性イオンエツチン
グにより前記ゲート電極14の端部に残存CVD−8i
Oz膜15aを形成した後、ゲート電極14及び残存C
VD−8in2膜15aをマスクとして利用しN型不純
物を高ドーズ量でイオン注入する(第3図図示)。つづ
いて、前記残存CVD−8i02膜15aをエツチング
した後、ゲート電極14をマスクとして利用し、N型不
純物を低ドーズ量でイオン注入する(第4図図示)Qつ
づいて、熱処理して前記2回のN型不純物イオン注入層
を活性化してチャネル領域近傍のN−型不純物領域16
a、17aとこれらの領域に隣接するN+型不純物領域
16b、17bとからなるソース/ドレイン領域16 
、17を形成する(第5図図示)0次いでン通常の手法
によシ配腺等を形成し、NチャネルMOS)ランジスタ
を製造する。
〔背景技術の問題点〕
前述した従来技術によると第2図乃至第5図に示す様に
、チャネル領域近傍の「型不純物領域およびこれに隣接
するNへ不純物領域を形成するために残存CVD−8i
n2膜15aの形成、加えてN+型不純物イオンの注入
とN−型不純物イオンの注入を個別の工程で行うなど工
程が複雑であった。更に、上述した方法では第3図図示
の工程でN型不純物を高ドーズ量でイオン注入する際、
ゲート電極14の端部に形成された残存CVD−8i0
2膜15aはその周辺部が薄くなっているだめ不純物イ
オンが透過してしまう。このため、第5図図示の工程で
イオン注入層を活性化するだめの熱処理を行なうと、Y
型不純物領域16a、17aを形成しようとする領域が
高濃度になり易い。したがって、r型不純物領域16a
、17aを制御性よく形成することが困難であシ、ホッ
トエレクトロンの発生を防止するという所期の目的が達
成できないという欠点がある。こうした欠点は微細化が
進むほど著しくなる。
〔発明の目的〕
本発明は、前記欠点を解消するためになされたものであ
り、LDD構造を簡便且つ制御性よく形成する′ことに
よシホットキャリアの発生を有効に防止し、微細化に対
応し得る半導体装置の製造方法を提供しようとするもの
である。
〔発明の概要〕 本発明の半導体装置の製造方法は、まず第1導電型の半
導体基板の素子形成予定領域にゲート絶縁膜を形成した
後、全面にゲート電極材を堆積し例えばホトレジストに
てゲート電極ノくターンを形成する。次いでこのゲート
電極ノ(ターンをマスクとして多結晶シリコン膜と熱酸
化膜を順次エツチングする。
次いで、基板を平坦部と傾斜部を有する様な形状にテー
バエツチングする。この後テーバ(エツチングされた基
板表面に被覆膜を形成し、第二導電型の不純物を高ドー
ズ量でイオン注入する0ここで所望の第二導電型の不純
物イオンのドーズ量をQとし、傾斜部に注入される第二
導電型の不純物イオンのドーズ量をQ′とすると、前記
テーパエツチングの角度θに応じてQ′はQ’=Qco
sθで与えられ実効的に少い量のイオン注入が行われる
。更に前記基板表面に形成された被覆膜の膜厚およびイ
オン注入の際の加速電圧を制御することにょシ、平坦部
では基板中にイオン注入層のピーク位置を設定し、傾斜
部では被覆膜中にピーク位置を設定することができる。
っまυ被覆膜中にイオン注入層のピーク位置を設定する
ことにょシ、傾斜部の基板に注入されるドーズ量を減少
することができる0 以上基板部にテーパエツチングを施した後、熱酸化膜を
形成し高ドーズ量のイオンを注入を行う本発明の方法に
よれば1つのイオン注入工程で基板平坦部には所望の高
ドーズ量のイオンを注入でき、傾斜部では低ドーズのイ
オン注入が達成できる。
〔発明の実施例〕
2 以下、本発明の一実施例を第6図乃至第1図を参照して
説明する。
まず第1導電型の半導体基板、例えば不純物密度が10
”cm3P型シリコン基板21の結晶方位が△ (100)である主面に、通常の選択酸化法に°従って
フィールド酸化膜nを形成した後、このフィールド酸化
膜ρに囲まれた島状の素子形成予定領域表面にゲート絶
縁膜となる熱酸化膜おを形成する。
尚、本実施例ではこの熱酸化膜るは素子形成予定領域の
全面に形成したが、素子形成予定領域中のゲート電極予
定部に部分的に形成してもよい。次にChemical
 Vapour Deposition法によりゲート
電極となる多結晶シリコン膜Mを堆積した後、POCl
3を用いてこの多結晶シリコン膜冴にゲート電極の導電
性を良くするためにリン(図示せず)を拡散させた(第
6図図示)。
つづいて、ゲート電極予定部に、例えばホトレジストに
よるゲート電極パターン25を形成する(第7図図示)
つづいて、このゲート電極パターン5をマスクにして、
多結晶シリコン膜ムと熱酸化膜るを02F6を含むガス
雰囲気中で反応性イオンエツチングにより順次エツチン
グして熱酸化膜る及び多結晶シリコン膜詞の2層から成
るゲート電極部を形成する(第8図図示)。
つづいて、02F6を含むガス雰囲気中でP型シリコン
基板を02F6の特異性を利用して結晶方位(111)
の傾斜部局と結晶方位(100)の平坦部nを有する形
状にテーパエツチングする(第9図図示)。尚この工程
には特別なマスク等を必寮としない為、製造工程が繁雑
にならないという特長が有る。まだ、この工程は前述し
たゲート電極部を形成する工程と連続して1回のエツチ
ング工程で行うこともできるというさらに顕著な特長も
有る。
つづいて、ゲート電極パターン5を除去した後テーパエ
ツチングされた傾斜部局及び平坦部n並びに多結晶シリ
コン膜冴上に被覆膜となる熱酸化膜かを例えば厚さ50
0Xで形成し、そこに第2導電型の不純物、例えば砒素
を基板の平坦部Mで1015CIIL−2以上のドーズ
量になるようにイオン注入する(第10図図示)。この
ときのイオンの加速電圧は後述する理由及び熱酸化膜路
の膜厚から120〜140Key程度が望ましい。尚、
この熱酸化膜路を形成する領域及びイオン注入する領域
は傾斜部か及び平坦部nだけであっても本発明は実施で
きる。ここで平坦部nに注入される砒素29bのドーズ
量をQとし、傾斜部かに注入される砒素29aのドーズ
量をQ′とすると前記基板テーパエツチングの傾斜角θ
に応じて、Q′はQ’= Q cosθで与えられ実効
的に少い量のドーズ量となる。更に前記基板表面に形成
された熱酸化膜路の膜厚および砒素イオン注入の際の加
速電圧を制御することによシ、平坦部nに注入される砒
素2gbのピーク位置を基板2工中に設定し、傾斜部局
に注入される砒素29aのピーク位置を熱酸化膜か中に
設定することができる。つまシ熱酸化膜か中にイオン注
入層のピーク位置を設定することによシ傾斜部局の基板
に注入されるドーズ量を減少することができる。次いで
注入された第2導電型の不純物イオンであるリンイオン
、すなわちN型不純物イオンを適当な熱処理条件下で活
性化するとゲート電極部に近接する領域の低濃度例えば
不純物密度が1018GIIL−3のN−型不純物領域
30a、およびこれらの領域に隣接する高濃度例えば不
純物密度が1020cIIL”のN十型不純物領域30
bからなるソース゛/ドレイン領域加が形成される(第
11図図示)。
この後全面にCVD−8i0z膜31を堆積した後、コ
ンタクトホール32を開孔した後M膜を蒸着、パターニ
ングして配線おを形成して、LDD構造のNチャネルM
O8)ランジスタを製造した(第12図図示)。
しかして上記の方法によれば従来残存CVD−8ioz
を形成した後、高ドーズおよび低ドースのイオン注入を
二度に分けて行っていた工程が単一の工程で処理でき簡
便であるとともに残存CVD −8ioz膜の周辺部が
薄くなっていることにより低濃度領域に高濃度不純物イ
オンが透過して注入されるという従来技術の問題点を解
決できる。なお、上記実施例では傾斜部のイオンドーズ
量制御のために熱酸化膜を用いたが、これに限らずSi
N膜、CVD−8ioz膜を用いてもよい。また本発明
の方法はPチャネルMO8〆半導体装置、相補型MO8
半導体装置等にも同様に適用できる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によればLDD構造を簡便に
達成するとともにホットキャリアの発生を有効に防止し
、微細化に対応し得る半導体装置の製造方法を提供でき
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のNチャネルMOSトランジスタの断面図
、第2図乃至第5図は従来のLDD構造のNチャネルM
OSトランジスタの製造工程を示す断面図、第6図乃至
第12図は本発明の一実施例におけるLDD構造のNチ
ャネルMO8)ランジスタの製造工程を示す断面図であ
る。 21・・・P型シリコン基板、n・・・フィールド酸化
膜、n・・・熱酸化膜、冴・・・多結晶シリコン膜、5
・・・ゲート電極パターン、 が・・・P型シリコン基板エツチング傾斜部。 n・・・P型シリコン基板エツチング平坦部、路・・・
熱酸化膜、 29a・・・低ドーズN型不純物注入ピーク位置、29
b・・・高ドーズN型不純物注入ピーク位置、30a・
・・N−型不純物領域。 3Qb・・・N+型不純物領域0 第 18 第2図 第3図 俤4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第1O図 第11図 第12図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1導電型の半導体基板主面北の素子形成予定領域にゲ
    ート絶縁膜及びゲート電極の2層から成るゲート電極部
    を構成する工程と、前記素子形成予定領域であって前記
    ゲート電極部を除いた領域を前記半導体基板主面((対
    1〜傾斜している傾斜部と前記半導体基板主面にほぼ平
    行な平坦部を有1な 少くとも前記ゲート電極部に近接する領域力S傾1部で
    ある形状にカロエする工程と、前記傾斜部及び前記平坦
    部を少なくとも覆う被覆膜を形成する工程と、この被覆
    膜を通して少なくとも前記傾斜部及び前記平坦部を含む
    領域に対して第2導電型を与える不純物をイオン注入す
    る工程と、前記不純物を活性化する工程とを具備した半
    導体装置の製造方法。
JP59038718A 1984-03-02 1984-03-02 半導体装置の製造方法 Pending JPS60183771A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01181566A (ja) * 1988-01-11 1989-07-19 Nec Corp 絶縁ゲート電界効果トランジスタおよびその製造方法

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