JPH03276729A - Mos型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
Mos型半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH03276729A JPH03276729A JP7765090A JP7765090A JPH03276729A JP H03276729 A JPH03276729 A JP H03276729A JP 7765090 A JP7765090 A JP 7765090A JP 7765090 A JP7765090 A JP 7765090A JP H03276729 A JPH03276729 A JP H03276729A
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Landscapes
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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。
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〕
この発明は、ゲート長がサブミクロン以下のMOS型半
導体装置およびその製造方法に関するものである。
導体装置およびその製造方法に関するものである。
従来、一導電型半導体基板中に設けられたソース領域お
よびドレイン領域に挟まれたチャネル領域上に、酸化シ
リコン膜よりなるゲート絶縁膜を備え、ゲート絶縁膜上
にゲート電極を備えたMOS型半導体装置がよく知られ
ている。
よびドレイン領域に挟まれたチャネル領域上に、酸化シ
リコン膜よりなるゲート絶縁膜を備え、ゲート絶縁膜上
にゲート電極を備えたMOS型半導体装置がよく知られ
ている。
近年、半導体集積回路の集積度を向上させるために、M
OS型半導体装置については、スケーリング則に従い寸
法の微細化が行われており、1.0〜1.2μm程度の
ゲート長のMOS)ランリスタが実現されてきている。
OS型半導体装置については、スケーリング則に従い寸
法の微細化が行われており、1.0〜1.2μm程度の
ゲート長のMOS)ランリスタが実現されてきている。
しかしながら、MOS型半導体装置においては、ゲート
長を短くするとホットエレクトロン効果によりMOS)
ランリスタの信頼性劣化が起こるといった問題を有して
いた。こうした問題を解決するために第4図に示すよう
に、ゲート側面に酸化シリコン膜よりなる側壁膜20を
形成し、ソース領域20.21およびドレイン領域22
.23をL D D (Lightly−Doped−
Drain )構造とすることにより、電界集中を緩和
させ、信転性を向上させるようにした構造はよく知られ
ている。
長を短くするとホットエレクトロン効果によりMOS)
ランリスタの信頼性劣化が起こるといった問題を有して
いた。こうした問題を解決するために第4図に示すよう
に、ゲート側面に酸化シリコン膜よりなる側壁膜20を
形成し、ソース領域20.21およびドレイン領域22
.23をL D D (Lightly−Doped−
Drain )構造とすることにより、電界集中を緩和
させ、信転性を向上させるようにした構造はよく知られ
ている。
しかしながら、近年、ゲート長を1μm以下とするサブ
ミクロン化の要求が高まりつつあり、ゲート側面に酸化
シリコン膜よりなる側壁膜20を備えたLDD構造であ
っても、ホットエレクトロン効果が大きくなり、信転性
の確保が非常に困難であるといった問題が生じている。
ミクロン化の要求が高まりつつあり、ゲート側面に酸化
シリコン膜よりなる側壁膜20を備えたLDD構造であ
っても、ホットエレクトロン効果が大きくなり、信転性
の確保が非常に困難であるといった問題が生じている。
この発明の目的は、ゲート長がサブミクロン以下のMO
S型半導体装置の信軌性の向上をはかることのできる新
規な構造およびその製造方法を提供することである。
S型半導体装置の信軌性の向上をはかることのできる新
規な構造およびその製造方法を提供することである。
請求項(1)記載のMOS型半導体装置は、ゲート構造
の側面に窒化シリコン膜よりなる第1の側壁膜と、この
第1の側壁膜の外側に酸化シリコン膜よりなる第2の側
壁膜との2層の側壁膜を備えたことを特徴とする 請求項(2)記載のMOS型半導体装置は、請求項(1
)記載のMOS型半導体装置において、ソース領域およ
びドレイン領域が、チャネル領域の端部に直接接する第
1の領域と、チャネル領域から離れた位置にあって、第
1の領域に接し不純物濃度が第1の領域よりも高い第2
の領域とで構成されている。
の側面に窒化シリコン膜よりなる第1の側壁膜と、この
第1の側壁膜の外側に酸化シリコン膜よりなる第2の側
壁膜との2層の側壁膜を備えたことを特徴とする 請求項(2)記載のMOS型半導体装置は、請求項(1
)記載のMOS型半導体装置において、ソース領域およ
びドレイン領域が、チャネル領域の端部に直接接する第
1の領域と、チャネル領域から離れた位置にあって、第
1の領域に接し不純物濃度が第1の領域よりも高い第2
の領域とで構成されている。
請求項(3)記載のMOS型半導体装置の製造方法は、
一導電型半導体基板上に酸化シリコン膜よりなるゲート
絶縁膜とこのゲート絶縁膜上のゲート電極とでゲート構
造を形成する工程と、半導体基板領域にソース領域およ
びドレイン領域を形成する工程と、 ゲート構造の側面に窒化シリコン膜よりなる第1の側壁
膜とこの第1の側壁膜の外側に酸化シリコン膜よりなる
第2の側壁膜との2層の側壁膜を形成する工程とを含ん
でいる。
一導電型半導体基板上に酸化シリコン膜よりなるゲート
絶縁膜とこのゲート絶縁膜上のゲート電極とでゲート構
造を形成する工程と、半導体基板領域にソース領域およ
びドレイン領域を形成する工程と、 ゲート構造の側面に窒化シリコン膜よりなる第1の側壁
膜とこの第1の側壁膜の外側に酸化シリコン膜よりなる
第2の側壁膜との2層の側壁膜を形成する工程とを含ん
でいる。
請求項(4)記載のMOS型半導体装置の製造方法は、
請求項(3)記載のMOS型半導体装置の製造方法にお
いて、ソース領域およびドレイン領域が、チャネル領域
の端部に接し、不純物濃度の低い第1の領域と、チャネ
ル領域から離れた位置にあって第1の領域に接し、不純
物濃度が第1の領域よりも高い第2の領域とで形成され
る。
請求項(3)記載のMOS型半導体装置の製造方法にお
いて、ソース領域およびドレイン領域が、チャネル領域
の端部に接し、不純物濃度の低い第1の領域と、チャネ
ル領域から離れた位置にあって第1の領域に接し、不純
物濃度が第1の領域よりも高い第2の領域とで形成され
る。
この発明の構成によれば、ゲート構造の側面に、窒化シ
リコン膜よりなる第1の側壁膜と、この第1の側壁膜の
外側に酸化シリコン膜よりなる第2の側壁膜との2層の
側壁膜を形成することにより、ドレイン部の電界を緩和
することができ、ホットエレクトロン効果が著しく抑制
され、ゲート長がサブミクロン以下におけるホットエレ
クトロンによるMOSトランジスタ特性の劣化を防止す
ることが可能となり、MOS型半導体装置の信顛性を向
上させることが可能となる。
リコン膜よりなる第1の側壁膜と、この第1の側壁膜の
外側に酸化シリコン膜よりなる第2の側壁膜との2層の
側壁膜を形成することにより、ドレイン部の電界を緩和
することができ、ホットエレクトロン効果が著しく抑制
され、ゲート長がサブミクロン以下におけるホットエレ
クトロンによるMOSトランジスタ特性の劣化を防止す
ることが可能となり、MOS型半導体装置の信顛性を向
上させることが可能となる。
この発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第1図はこの発明の一実施例の半導体装置の基本的な構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
第1図に示すように、P型シリコン基板1の中にN4拡
散領域である第2の領域8.9とN−拡散領域である第
1の領域2,3とが形成され、第1の領域2,3にまた
がって酸化シリコン膜よりなるゲート絶縁膜4が設けら
れ、ゲート絶縁膜4の上にポリシリコン膜を積層してゲ
ート電極5を形成し、さらにゲート部分の側面に窒化シ
リコン膜よりなる第1の側壁膜6および酸化シリコン膜
よりなる第2の側壁膜7が設けられた構造となっている
。
散領域である第2の領域8.9とN−拡散領域である第
1の領域2,3とが形成され、第1の領域2,3にまた
がって酸化シリコン膜よりなるゲート絶縁膜4が設けら
れ、ゲート絶縁膜4の上にポリシリコン膜を積層してゲ
ート電極5を形成し、さらにゲート部分の側面に窒化シ
リコン膜よりなる第1の側壁膜6および酸化シリコン膜
よりなる第2の側壁膜7が設けられた構造となっている
。
また、この発明による半導体装置の製造方法について第
2図を参照しながら説明する。
2図を参照しながら説明する。
まず、第2図(a)に示すように、P型シリコン基板1
上に酸化シリコン膜10を200人形成し、さらに窒化
シリコン膜11を900人程変形成した後、素子分離の
ため所定の部分をフォトエツチング技術によりエツチン
グを行う。
上に酸化シリコン膜10を200人形成し、さらに窒化
シリコン膜11を900人程変形成した後、素子分離の
ため所定の部分をフォトエツチング技術によりエツチン
グを行う。
つぎに、第2図(1))に示すように、通常の熱酸化法
によりフィールド酸化膜12を0. 5μm程度形成す
る。
によりフィールド酸化膜12を0. 5μm程度形成す
る。
そして第2図(C)に示すように、窒化シリコン膜11
と酸化シリコン膜10とを順次エツチングした後、ゲー
ト絶縁膜4となりうる酸化シリコン膜4aを150人形
成する。
と酸化シリコン膜10とを順次エツチングした後、ゲー
ト絶縁膜4となりうる酸化シリコン膜4aを150人形
成する。
つぎに、酸化シリコン膜4a上に、全面にリンをドープ
した(ドープ濃度的2 X 10 ”c+++−”)ポ
リシリコン膜を3500人程度形成し、第2図(d)に
示すように、ゲート電極5およびゲート絶縁膜4となり
うる部分のみを残してポリシリコン膜および酸化シリコ
ン膜4aをフォトレジストを用いたエツチング技術によ
りパターンニングを行う。
した(ドープ濃度的2 X 10 ”c+++−”)ポ
リシリコン膜を3500人程度形成し、第2図(d)に
示すように、ゲート電極5およびゲート絶縁膜4となり
うる部分のみを残してポリシリコン膜および酸化シリコ
ン膜4aをフォトレジストを用いたエツチング技術によ
りパターンニングを行う。
その後、ポリシリコン膜よりなるゲート電極5およびフ
ィールド酸化膜12をマスクとしてリンイオンを打ち込
み(30KeV、 ドーズ量I XIO”cm−”)
、N−拡散領域である第1の領域2.3を形成する。
ィールド酸化膜12をマスクとしてリンイオンを打ち込
み(30KeV、 ドーズ量I XIO”cm−”)
、N−拡散領域である第1の領域2.3を形成する。
つぎに、第2図(e)、に示すように、ジクロルシラン
(S i H2C12)とアンモニア(NH3)の化学
反応に基づく気相成長法により、全面に窒化シリコン膜
6aを形成する。この実施例では、成長温度750°C
,ガス流量比: N H3/ S I Hz Cl 2
=10の条件下で窒化シリコン膜6aを500人形成し
た。
(S i H2C12)とアンモニア(NH3)の化学
反応に基づく気相成長法により、全面に窒化シリコン膜
6aを形成する。この実施例では、成長温度750°C
,ガス流量比: N H3/ S I Hz Cl 2
=10の条件下で窒化シリコン膜6aを500人形成し
た。
つぎに、第2図(f)に示すように、ゲート部分の側面
に窒化シリコン膜6aの一部が側壁として残るように、
窒化シリコン膜6aを異方性エツチング技術により除去
して第1の側壁膜6を形成する。
に窒化シリコン膜6aの一部が側壁として残るように、
窒化シリコン膜6aを異方性エツチング技術により除去
して第1の側壁膜6を形成する。
この実施例では、フレオンガス、酸素ガスおよびヘリウ
ムガスの混合ガスを用いた異方性エツチングを行った。
ムガスの混合ガスを用いた異方性エツチングを行った。
つぎに、第2図に)に示すように、全面に酸化シリコン
膜7aをSiH,(、!!、2ガスとN20ガスとの化
学反応に基づく気相成長法により形成する。
膜7aをSiH,(、!!、2ガスとN20ガスとの化
学反応に基づく気相成長法により形成する。
この実施例では、成長温度900°C,ガス流量比:N
20/5iH2Cρ2−2の条件下で約3000人形成
した。
20/5iH2Cρ2−2の条件下で約3000人形成
した。
つぎに、第2図(h)に示すように、ゲート部分の側面
に酸化シリコン膜7aの一部が側壁として残るように、
酸化シリコン膜7aを異方性エツチング技術により除去
して第2の側壁膜7を形成する。
に酸化シリコン膜7aの一部が側壁として残るように、
酸化シリコン膜7aを異方性エツチング技術により除去
して第2の側壁膜7を形成する。
この実施例では、フレオンガスと酸素ガスとの混合ガス
を用いた異方性エツチングを行った。その後、ゲート電
極5.第1の側壁膜6.第2の側壁膜7およびフィール
ド酸化膜12をマスクとしてヒ素イオンを自己整合的に
打ち込み(40KeV。
を用いた異方性エツチングを行った。その後、ゲート電
極5.第1の側壁膜6.第2の側壁膜7およびフィール
ド酸化膜12をマスクとしてヒ素イオンを自己整合的に
打ち込み(40KeV。
ドーズ量4 X 10 ”c+n−2) 、N”拡散領
域である第2の領域8.9を形成する。
域である第2の領域8.9を形成する。
つぎに、第2図(i)に示すように、気相成長法により
酸化シリコン膜13を全面に被着した後、ソース、ドレ
インの押し込みと酸化シリコン膜13の緻密化のために
、850 ”Cで20分間、N2雰囲気中で熱処理を行
う。最後に、フォトエツチング技術によりコンタクト孔
を開孔し、アルミニウム電極14を形成する。
酸化シリコン膜13を全面に被着した後、ソース、ドレ
インの押し込みと酸化シリコン膜13の緻密化のために
、850 ”Cで20分間、N2雰囲気中で熱処理を行
う。最後に、フォトエツチング技術によりコンタクト孔
を開孔し、アルミニウム電極14を形成する。
以上のようにして作製したMOS型半導体装置のストレ
ス時間としきい値電圧Vtシフト量の関係を第3図に示
す。
ス時間としきい値電圧Vtシフト量の関係を第3図に示
す。
第3図において、実線15はゲートの側壁膜6゜7が窒
化シリコン膜と酸化シリコン膜との2層膜で形成された
この実施例のMOS型半導体装置の場合であり、実線1
6はゲートの側壁膜20が酸化シリコン膜だけで形成さ
れた従来例のMOS型半導体装置の場合である。この実
施例のMOS型半導体装置の場合(実線15)の方が、
従来例のMOS型半導体装置の場合(実線16)に比べ
しきい値電圧Vtのシフトが少なく非常に優れているこ
とがわかる。
化シリコン膜と酸化シリコン膜との2層膜で形成された
この実施例のMOS型半導体装置の場合であり、実線1
6はゲートの側壁膜20が酸化シリコン膜だけで形成さ
れた従来例のMOS型半導体装置の場合である。この実
施例のMOS型半導体装置の場合(実線15)の方が、
従来例のMOS型半導体装置の場合(実線16)に比べ
しきい値電圧Vtのシフトが少なく非常に優れているこ
とがわかる。
このように、ゲートの側壁膜6,7を窒化シリコン膜と
酸化シリコン膜との2層膜とすることにより、ゲート長
がサブミクロン以下におけるホットエレクトロンによる
MOSトランジスタ特性の劣化を防止することができる
。
酸化シリコン膜との2層膜とすることにより、ゲート長
がサブミクロン以下におけるホットエレクトロンによる
MOSトランジスタ特性の劣化を防止することができる
。
なお、この実施例ではNチャネルMOSトランジスタの
場合について述べたが、PチャネルMOSトランジスタ
でもよいことは言うまでもない。
場合について述べたが、PチャネルMOSトランジスタ
でもよいことは言うまでもない。
1
以上のようにこの発明によれば、ゲート構造の側面に、
窒化シリコン膜よりなる第1の側壁膜と、この第1の側
壁膜の外側に酸化シリコン膜よりなる第2の側壁膜との
2層の側壁膜を形成することにより、ドレイン部の電界
を緩和することができ、ホットエレクトロン効果が著し
く抑制され、ゲート長がサブミクロン以下におけるホッ
トエレクトロンによるMOS)ランリスタ特性の劣化を
防止することが可能となり、MOS型半導体装置の信顛
性を向上させることが可能となる。
窒化シリコン膜よりなる第1の側壁膜と、この第1の側
壁膜の外側に酸化シリコン膜よりなる第2の側壁膜との
2層の側壁膜を形成することにより、ドレイン部の電界
を緩和することができ、ホットエレクトロン効果が著し
く抑制され、ゲート長がサブミクロン以下におけるホッ
トエレクトロンによるMOS)ランリスタ特性の劣化を
防止することが可能となり、MOS型半導体装置の信顛
性を向上させることが可能となる。
第1図はこの発明の一実施例のMOS型半導体装置の断
面図、第2図はこの発明によるMOS型半導体装置の製
造方法の一実施例を説明するための工程断面図、第3図
は実施例および従来例のMOS型半導体装置のストレス
時間としきい値電圧Vtシフト量の関係を示す図、第4
図は従来例のMOS型半導体装置の断面図であ・る。 1・・・P型シリコン基板、2.3・・・第1の領域、
4・・・ゲート絶縁膜、5・・・ゲート電極、6・・・
第1の2 側壁膜、 7・・・第2の側壁膜、 8゜ 9・・・第2の領域 ・−P−梨シリつ711反 −・−茅1の4恥へ 一/7゛−ト剤シ1田罠 一−−ゲ゛−トq林ケ ・−第1の狽1児1夾 −N〜2のイリIPへ1覧り5ぎ ・−年2の々卯へ 第 2 図 特開平3 276729 (5)
面図、第2図はこの発明によるMOS型半導体装置の製
造方法の一実施例を説明するための工程断面図、第3図
は実施例および従来例のMOS型半導体装置のストレス
時間としきい値電圧Vtシフト量の関係を示す図、第4
図は従来例のMOS型半導体装置の断面図であ・る。 1・・・P型シリコン基板、2.3・・・第1の領域、
4・・・ゲート絶縁膜、5・・・ゲート電極、6・・・
第1の2 側壁膜、 7・・・第2の側壁膜、 8゜ 9・・・第2の領域 ・−P−梨シリつ711反 −・−茅1の4恥へ 一/7゛−ト剤シ1田罠 一−−ゲ゛−トq林ケ ・−第1の狽1児1夾 −N〜2のイリIPへ1覧り5ぎ ・−年2の々卯へ 第 2 図 特開平3 276729 (5)
Claims (4)
- (1)一導電型半導体基板中に設けられたソース領域お
よびドレイン領域に挟まれたチャネル領域上に酸化シリ
コン膜よりなるゲート絶縁膜を形成し、このゲート絶縁
膜上にゲート電極を形成したゲート構造を有するMOS
型半導体装置において、前記ゲート構造の側面に窒化シ
リコン膜よりなる第1の側壁膜と、この第1の側壁膜の
外側に酸化シリコン膜よりなる第2の側壁膜との2層の
側壁膜を備えたことを特徴とするMOS型半導体装置。 - (2)ソース領域およびドレイン領域は、チャネル領域
の端部に直接接する第1の領域と、前記チャネル領域か
ら離れた位置にあって、前記第1の領域に接し不純物濃
度が前記第1の領域よりも高い第2の領域とで構成され
た請求項(1)記載のMOS型半導体装置。 - (3)一導電型半導体基板中に設けられたソース領域お
よびドレイン領域に挟まれたチャネル領域上に酸化シリ
コン膜よりなるゲート絶縁膜を形成し、このゲート絶縁
膜上にゲート電極を形成したゲート構造を有するMOS
型半導体装置の製造方法において、 一導電型半導体基板上に酸化シリコン膜よりなるゲート
絶縁膜とこのゲート絶縁膜上のゲート電極とでゲート構
造を形成する工程と、 前記半導体基板領域にソース領域およびドレイン領域を
形成する工程と、 前記ゲート構造の側面に窒化シリコン膜よりなる第1の
側壁膜とこの第1の側壁膜の外側に酸化シリコン膜より
なる第2の側壁膜との2層の側壁膜を形成する工程とを
含むMOS型半導体装置の製造方法。 - (4)ソース領域およびドレイン領域が、チャネル領域
の端部に接し、不純物濃度の低い第1の領域と、前記チ
ャネル領域から離れた位置にあって前記第1の領域に接
し、不純物濃度が前記第1の領域よりも高い第2の領域
とで形成される請求項(3)記載のMOS型半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7765090A JPH03276729A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | Mos型半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7765090A JPH03276729A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | Mos型半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03276729A true JPH03276729A (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=13639770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7765090A Pending JPH03276729A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | Mos型半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03276729A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5641698A (en) * | 1994-11-07 | 1997-06-24 | United Microelectronics Corporation | Method of fabricating FET device with double spacer |
CN1132228C (zh) * | 1997-04-10 | 2003-12-24 | 株式会社日立制作所 | 半导体集成电路装置及其制造方法 |
JP4866609B2 (ja) * | 2003-10-23 | 2012-02-01 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP7765090A patent/JPH03276729A/ja active Pending
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