JPS6323362A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は、半導体装置における拡散層の不純物濃度分布
の形状とその形成法に関し、高耐圧化構造、低抵抗の配
線、加工性が容易、ならびに素子特性が安定な半導体装
置の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の微Ａｌｌ化にともない、拡散層深さを浅く
形成することが要求されており、そのために拡散係数の
小さい不純物が用いられる傾向にある。

その際、形成される接合の不純物濃度が急激に変わるた
め接合耐圧が低下する。この現象は結局素子の動作電源
範囲の低下につながるばかりか、素子の安定動作の寿命
をも低下させてしまう。

また、チャネル長を短縮する例として、特開昭５１−１
９９８０号公報が挙げられる。

〔発明が解決しようとする間顕点〕

従来の製造方法では、チャネル長を正確に制御しながら
、低濃度領域と高濃度領域を自己整合的に設けることに
ついては、配慮がされておらず、微細なＭＯＳトランジ
スタを製造することは、極めて困難であった。

本発明は、接合の不純物濃度の勾配を緩和するため、接
合境界面に拡散係数の大きい不純物を低濃度に拡散させ
る高耐圧化構造の半導体装置の製造方法を提供すること
を、目的とする。

また、本発明では、不純物濃度の勾配をより緩和する為
に、高濃度領域と、低濃度領域を間隔が大きくなるよう
に自己整合的に設ける半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

微細化された半導体装置を実現するため高濃度と低濃度
との２回にわたって不純物を拡散する際、ゲート電極を
２回自己整合的に使用し、その際、マスクの幅を低濃度
領域を形成するときよりも、高濃度領域を形成するとき
のほうが大きくなるように設けることにより達成される
。

また、本発明では、低濃度領域を拡散係数の大きい不純
物、高能度領域を拡散係数の小さい不純物を用いて形成
することにより達成される。

〔作用〕

低濃度領域を形成するときのマスクより高濃度領域を形
成するときのマスクを大きくすることにより、低濃度領
域と、高濃度領域との間隔が大きくとれ、電界緩和の効
果が大きい。

更に、低濃度領域を先に設けるので、高濃度領域を先に
設けるよりも、拡散時間、温度が自由に採用でき、より
ゆるやかな濃度勾配の低濃度領域を形成することができ
る。

また、本発明では、低濃度領域を形成する不純物の拡散
係数が、高濃度領域を形成する不純物の拡散係数より大
きいので、低濃度領域の不純物濃度勾配を極めてゆるや
かに形成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。実施
例を２つ述べる。

実施例の第１は、第１図のＡおよびＢに半導体装置とそ
の製造方法を述べる。第１図のＡは基板１上に１０００
℃、６０分の熱酸化で酸化膜を形成し、その上に厚さ４
０００人に高濃度にリンクが含まれた多結晶シリコンを
堆積した後ホトレジスト加工技術によってゲート絶縁膜
２およびゲート電極３とを形成し、その後不純物として
リンを加速電圧４０ｋｅＶでＩ　Ｘ　１０”ａｍ−”イ
オン打込みして熱処理工程を経たのちの最終的な拡散深
さ０．２μの低濃度領域４−１および４−２と形成した
ところまでを示す。リンは、後述するヒ素より拡散係数
が大きいので、不純物濃度勾配がゆるやかになる。

第１図のＢは、その後の製造工程すなわち、まず７５０
’Ｃの湿式酸化法によって基板上に厚さ５００人の酸化
膜５−１および５−２を形成する。

このとき多結晶シリコン中に高濃度に不純物リンが含ま
れているため、ゲート電極３の周辺には厚さ３０’００
人の酸化膜５−３が形成される。しかる後、ヒ素を加速
電圧１５０　ｋｅＶでＩ　Ｘ　１０”ｃｍ””イオン打
込みして熱処理工程を経たのちの最終的な拡散深さ０．
４μの高濃度領域６−１および６−２を形成したＭ、Ｏ
８型電界効果１〜ランジスタが実現したところまでを示
す。このときゲート電極３と接する拡散層４−１および
４−２が浅く低濃度に形成されているため接合境界面の
不純物の濃度勾配がゆるやかとなりドレイン領域端で動
作バイアスによる電界集中が緩和された構造になってい
る。そのため素子の高耐圧化が実現されている。

実施例の第２は、第２図のＡおよびＢに半導体装置とそ
の製造方法を述べる。第１の実施例との相異は拡散層の
形状とその形成法だけでありその点だけについて詳しく
述べる。第２図のＡにおいて拡散領域４−１および４−
２はＬＸ　１０’°Ｃｍ−３の低濃度にリンを拡散し、
熱処理工程を経た後の最終的な拡散深さが０．４μとな
るように形成したところまでである。さらに第２図のＢ
において拡散領域６−１および６−２は、ヒ素を加速電
圧１５０ｋｅＶで５　Ｘ　１０１５ｃｍ−”イオン打込
みして熱処理工程を経た後の最終的な拡散深さが０．３
μとなるように形成しＭ　ＯＳ　２４界効果トランジス
タが実現したところまでを示す。このときゲート電極３
と接する拡散層４−１および４−２が低濃度に形成され
ているため、接合境界層で不純物濃度の勾配が０．２μ
以上にわたるため、ドレイン領域端で動作バイアスによ
る電界集中が緩和された構造になっている。そのため素
子の高耐圧化が実現されている。

以上実施例を２つあげて説明してきたが、本発明の精神
に基すいて種々の変形があり得ることに注意しなければ
ならない。たとえば、第１の実施例と同じ製造工程を経
るのみで、双方向のＤＳＡ々Ｍ　７のＭｏｓ＋−ランジ
スタの製造が可能である。

ただしこの場合、第２図の基板をして１０００ｃｍの比
較的高抵抗のＰ型基板を用い、低濃度層の形成にはＰ型
不純物たとえばボロンを１０１７ｃｍ−３の濃度で最終
的な拡散深さが１．０μ程度になるように形成する。こ
の双方向ＤＳＡ構造のＭＯ８１〜ランジスタはドレイン
耐圧が向上するのみならず、実効的なチャネル長が、は
ぼＰ型不純物の拡散深さで決まるため短チヤネル化が実
現し、従来構造の２倍以の素子動作の高速化が実現した
。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明によれば、素子の高耐圧化が
実現し、チャネル長５μのＭＯ３型電界効果トランジス
タにおいて、従来構造の素子耐圧１３、ＯＶが本構造に
よって１５．５Ｖとなり、２０％近くの高耐圧化が実現
した。この改善分は素子を最大８ｖで使用した場合、素
子特性の安定性あるいは動作寿命が１０倍以上向上した
ことに相当する。

更に本発明によれば、高耐圧構造の不純物分布を形成す
るときにゲート電極を２回自己整合的に使用し、高密度
設計を実現する。従来に比し、１／１．５〜１／２のゲ
ートエリアで実現できる。

更に自己整合的であるので、高耐圧化効果についてバラ
ツキが低減できる均一な特性を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、Ｂ及び第２図Ａ、Ｂは本発明を説明する断面
図である。 １・・・基板、２・・・ゲート絶縁膜、４−１．４−２
・・・低濃度領域、６−１．６−２・・高濃度領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電界効果トランジスタ用のゲート電極をマスクとし
   て、不純物を半導体基板表面に注入して第１の不純物領
   域を形成した後、該ゲート電極の周囲に該ゲート電極を
   用いた上記マスクよりマスクとして大きくなるように絶
   縁膜を設け、該ゲート電極と絶縁膜とを全体としてマス
   クとして用い上記第１の不純物領域の濃度より大きい濃
   度の第２の不純物領域を不純物を該基板表面に注入して
   、第１の不純物領域より深い第２の不純物領域を形成す
   ることにより第１、第２の不純物領域からなるソース又
   はドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置
   の製造方法。 ２、該ゲート電極が不純物を注入した多結晶シリコンよ
   り形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項の半導体装置の製造方法。 ３、ゲート電極と、ソース・ドレイン領域を有し上記ソ
   ース・ドレイン領域は、低濃度領域と、高濃度領域とか
   らなり、かつ、低濃度領域が、高濃度領域よりも上記ゲ
   ート電極に近く設けられている半導体装置の製造方法に
   おいて、 上記低濃度領域に注入される不純物の拡散係数は、上記
   高濃度領域に注入される不純物の拡散係数より大きく、 上記低濃度領域は、上記高濃度領域よりも先に形成され
   てなり、かつ、 上記低濃度領域を形成した後に少なくとも一回は、加熱
   処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。