JPS63144573A - 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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JPS63144573A
JPS63144573A JP29381686A JP29381686A JPS63144573A JP S63144573 A JPS63144573 A JP S63144573A JP 29381686 A JP29381686 A JP 29381686A JP 29381686 A JP29381686 A JP 29381686A JP S63144573 A JPS63144573 A JP S63144573A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
gate electrode
film
silicon film
source
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Pending
Application number
JP29381686A
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English (en)
Inventor
Shuichi Oya
大屋 秀市
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はMOS型トランジスタの製造方法に関し、特に
ショートチャネル化に適したMOS型トランジスタの製
造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、ショートチャネル化に適したMOS型トランジス
タの構造の一つにL D D (Lightly Do
ped[1「ain)構造が知られている。
LDD構造はMOS型トランジスタにおいてゲート電極
直下近傍のソース・ドレイン拡散領域の不純物濃度を他
の領域よりも薄くすることによって、電界集中を緩和し
ようとするものである。この構造によれば、通常のMO
S型トランジスタのショートチャネル化に伴う不都合、
即ちソース・ドレイン間耐圧の低下、ホットキャリヤ注
入によるスレショルド電圧の上昇等の現象を緩和するこ
とができる。
次に、第3図を用いて従来のLDD構造を有するnチャ
ネル型M OS I−ランジスタの一例の製造方法を説
明する6 まず、第3図(a>に示すように、P型シリコン基体1
上にゲート酸化膜2を介して多結晶シリコンからなるゲ
ート電8i3を形成する。
次に、第3図(b)に示すように、ゲート電極3をマス
クにして、ソース・ドレイン予定領域にn型不純物であ
るリンをI X 1014/ C112のドーズ量でイ
オン注入し、低濃度ソース・トレイン領域5を形成する
。次いでCVD法によりシリコン酸化膜6を基体表面全
面に成長させる。
次に、第3図(c)に示すように、異方性のドライエツ
チング技術によってシリコン酸化膜6をエツチングし、
ゲート電[i3の側面のみにシリコン酸化膜のサイドウ
オール7を残す。
次に、第3図(d)に示すように、ゲート電極3及びサ
イドウオール7をマスクとして、n型不純物であるヒ素
をI X 10 I6/ C112のドーズ量でイオン
注入し、高濃度ソース・トレイン領域8を形成する。
〔発明が解決しようとする問題点〕 −F述した従来のM OS y1+−ランジスタの製造
方法では、CVD法によるシリコン酸化膜6を異方性ド
ライエツチング法でエツチング除去する際に、ゲート酸
化膜2でエツチングを停止させることができないために
、ソース・トレイン予定領域であるシリコン基体表面も
エツチング雰囲気にさらされる。このエツチング時の損
傷及び汚染等が接合リークを引き起こし易いという問題
点がある。
また、ゲート電極3の側壁に残されるシリコン酸化膜の
サイドウオール7の幅は、ドライエツチングのばらつき
によって変動し、サイドウオール7の幅の変動はそのま
ま低濃度ソース・ドレイン領域5の幅の変動となる。低
濃度ソース・ドレイン領域5の幅のばらつきはソース及
びドレインに直列接続される抵抗のばらつきであり、M
OS型トランジスタの特性の均一性を防げる要因となっ
ている。
本発明の目的は、サイドウオール形成時にソース・トレ
イン領域がエツチング雰囲気にさらされることなく、ま
たサイドウオールの幅を再現性良く制御可能で均一な特
性を有するMOS型トランジスタの製造方法を提供する
ことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のMOS型トランジスタの製造方法は、−導電型
半導体基体上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成
する工程と、このゲート電極を多結晶シリコン膜で覆う
工程と、前記多結晶シリコン膜にn型不純物をイオン注
入する工程と、前記多結晶シリコン膜のうちn型不純物
がイオン注入された部分のみを選択的に除去し前記ゲー
ト電極の側面に多結晶シリコン膜からなるサイドウオー
ルを形成する工程と、前記ゲート電極とサイドウオール
とをマスクとして、前記半導体基体上のソース・ドレイ
ン形成予定領域内に反対導電型の不純物を導入する工程
とを含んで構成される。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第1図(a)〜(e)は本発明の第1の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図であり、
本発明をNチャネル型MOSトランジスタの製造に適用
した場合である。
まず、第1図(a>に示すように、P型シリコン基体1
上に200人の厚さのゲート酸化膜2を成長し、次いで
n型不純物であるリンの添加された多結晶シリコン膜を
4000人の厚さに成長させ、通常のホトリソグラフィ
技術によってパターニングしゲート電極3を形成する。
次に、第1図(b)に示すように、ソース・ドレイン形
成予定領域上のゲート酸化膜2をI−(F系の溶液を用
いるウェットエツチング法で除去した後、ソース・ドレ
イン形成予定領域上のシリコン基体1及びゲート電極3
を熱酸化し、約200人の厚さのシリコン酸化膜4と成
長させる。次いで、ゲート電極3をマスクにして、n型
不純物であるリンを50keVのエネルギーでI X 
10 ”/(12のドーズ量だけ、ソース・ドレイン形
成予定領域にイオン注入し、低濃度のソース・ドレイン
領域5を形成する。次いでサイドウオール形成用の多結
晶シリコン膜6を3000人の厚さに成長する。
次に、第1図(c)に示すように、シリコン基体1全面
にn型不純物であるリンを150keVのエネルギーで
l X I Q ”/ cs 2だけイオン注入し、次
いでアルゴン雰囲気中でハロゲンランプを用いて100
0℃1−0秒の熱処理を行う。この短時間の熱処理によ
って、多結晶シリコン膜6中にイオン注入されたリンの
活性化と押込が行われ、平坦部では3000人の膜厚全
体がn型化される。一方、ゲート電極の側壁部では実効
的に縦方向の膜厚が厚くなっている為に上面から300
0人程度0部分のみがn型化され、ゲート電極の側面部
はリンが拡散されずに残される。その結果、サイドウオ
ール形成用の多結晶シリコン膜6は、リンが拡散したn
型多結晶シリコン膜6Aと不純物が拡散されていない多
結晶シリコン膜6とに区別される。
次に、第1図(d)に示すように、多結晶シリコン膜を
四塩化炭素を用いたりアクティブイオンエツチング法で
エツチングする。この種のエツチングでは条件を適当に
設定することにより、リンが高濃度に拡散されn型化さ
れた多結晶シリコン膜6Aと不純物が拡散されていない
多結晶シリコンrtA6とのエツチング速度の差を5倍
程度にできる。このリアクティブエツチング法によりリ
ン拡散されたn型多結晶シリコン膜6Aをエツチング除
去する。この際、リンが拡散されていない部分の多結晶
シリコン膜6はほとんどエツチングされずに残されゲー
ト電極3の側面にサイドウオール6Bとして残される。
また、ソース・ドレイン領域の表面はシリコン酸化膜4
で覆われているためエツチングされることはない。次い
でゲート電極3及びサイドウオール6Bをマスクにして
n型不純物であるヒ素を100kcVのエネルギーで1
×−1OI6/ C1l 2だけイオン注入して高濃度
ソース・トレイン領域8を形成する。
次に、第1図(e>に示すように、等方性のプラズマエ
ツチング法によりサイドウオール6Bを除去する。
これ以降は通常のNチャネル型MO3型トランジスタの
製造工程に従って行ない、MO3型トランジスタを完成
させる。
第2図(a)〜(f)は本発明の第2の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図であり、
第1の実施例に示したLDD構造ではなく、単にドレイ
ンゲート電極間の容量を減少させて高速化を図ったMO
3型トランジスタに本発明を適用した場合である。
すなわち、第1の実施例と異なるところは第1図(b)
において、低濃度ソース・ドレイン領域形成用のリンの
イオン注入を省略したことであり、他の工程はほぼ同一
である。
まず、第2図(a)に示すように、P型シリコン基体1
上に厚さ約200人のゲート酸化膜2を形成したのち、
リンが添加された厚さ約400人の多結晶シリコン膜か
らなるゲート電極3を形成する0次に、ソース・ドレイ
ン形成予定領域上のゲート酸化112を除去したのち全
面を熱酸化し厚さ約200人のシリコン酸化膜4を形成
する。続いてこのシリコン酸化膜4上にサイドウオール
形成用の多結晶シリコン膜6を形成する。
この多結晶シリコンr!A6の厚さは、後工程で形成さ
れる高濃度ソース・ドレイン領域8が熱処理によって押
し込まれ、その端部がゲート電極3の端部と一致するよ
うに調整する必要がある。例えば、高濃度ソース・トレ
イン領域形成用のヒ素を100keV、I X 101
6/ C112のドーズ量でイオン注入し、950℃で
20分間程度の熱処理を行なう場合は、この多結晶シリ
コン膜6の厚さは約2000人が最適であった。
次に、第2図(b)に示すように、全面にリンをイオン
注入したのちハロゲンランプを用いて短時間の熱処理を
行ない、リンを含むn型多結晶シリコンJI6Aとリン
を含まない多結晶シリコン膜6とを形成する。
次に、第2図(C)に示すように、多結晶シリコン膜を
四塩化炭素を用いたりアクティブイオンエツチング法に
よりエツチングし、シリコン酸化膜4を介したゲート電
極3の側面にサイドウオール6Bを形成する。続いてこ
のサイドウオール6B及びゲート電極3をマスクとして
ヒ素をイオン注入し、高濃度ソース・ドレイン領域8を
形成する。ヒ素のイオン注入の条件は上述したように多
結晶シリコン膜6の厚さが2000人の場合は、100
keV、I X 10 ”/Ca12とする。
次に、第2図(d)に示すように、等方性のプラズマエ
ツチング法によりサイドウオール6Bを除去する。
次に、第2図(e)に示すように、950℃、20分間
の熱処理を行うことにより高濃度ソース・ドレイン領域
の端部はゲート電極3の端部と一致したものとなり、平
面的なゲート電極3とソース・トレイン領域8の重なり
による静電容量をなくすことができる。
尚、上記実施例において、サイドウオール形成用の多結
晶シリコン膜6に注入するn型不純物にリンを用いた場
合について説明したが、ヒ素を用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上に説明したように本発明では、MO3型1−ランジ
スタのゲート電極にサイドウオールを形成するのに、サ
イドウオール形成材料として多結晶シリコンを用い、更
にゲート電極の段差を利用して平坦部の多結晶シリコン
にのみにn型不純物をイオン注入し、リアクティブイオ
ンエツチング法による多結晶シリコンのエツチングに選
択性を持たせ、平坦部の多結晶シリコンのみをエツチン
グ除去することができる。この様にサイドウオール形成
に選択性エツチングを用いることができることから、従
来技術に比して安定に再現性良くサイドウオールを形成
でき、均一な特性を有するMO8型トランジスタが得ら
れる効果がある。
本発明による製造方法は、特にLDD構造のMO8型ト
ランジスタの製造に適するが、ゲート−ドレイン間容量
減少用の構造を実現するのにも用し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)及び第2図(a)〜e)は、本発
明の第1及び第2の実施例を説明る為の工程順に示した
半導体チップの断面図、3図は従来のMO3型トランジ
スタの製造方法説明する為の工程順に示した半導体チッ
プの断固である。 1・・・P型シリコン基体、2・・・ゲート酸化膜、・
・・ゲート電極、4・・・シリコン酸化膜、5・・・低
源ソース・ドレイン領域、6・・・多結晶シリコン膜6
A・・・n型多結晶シリコン膜、6B・・・サイドオー
ル、7・・・サイドウオール、8・・・高濃度ソー・ド
レイン領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一導電型半導体基体上にゲート絶縁膜を介してゲート電
    極を形成する工程と、該ゲート電極を多結晶シリコン膜
    で覆う工程と、前記多結晶シリコン膜にn型不純物をイ
    オン注入する工程と、前記多結晶シリコン膜のうちn型
    不純物がイオン注入された部分のみを選択的に除去し前
    記ゲート電極の側面に多結晶シリコン膜からなるサイド
    ウォールを形成する工程と、前記ゲート電極とサイドウ
    ォールとをマスクとして、前記半導体基体上のソース・
    ドレイン形成予定領域内に反対導電型の不純物を導入す
    る工程とを含むことを特徴とするMOS型トランジスタ
    の製造方法。
JP29381686A 1986-12-09 1986-12-09 Mos型トランジスタの製造方法 Pending JPS63144573A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01223768A (ja) * 1988-03-03 1989-09-06 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその製造方法
JPH0382739U (ja) * 1989-12-15 1991-08-22
US5473184A (en) * 1993-03-05 1995-12-05 Nippon Steel Corporation Semiconductor device and method for fabricating same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0382739U (ja) * 1989-12-15 1991-08-22
US5473184A (en) * 1993-03-05 1995-12-05 Nippon Steel Corporation Semiconductor device and method for fabricating same

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