JPH06338561A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH06338561A
JPH06338561A JP12887293A JP12887293A JPH06338561A JP H06338561 A JPH06338561 A JP H06338561A JP 12887293 A JP12887293 A JP 12887293A JP 12887293 A JP12887293 A JP 12887293A JP H06338561 A JPH06338561 A JP H06338561A
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JP
Japan
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insulating film
type semiconductor
region
semiconductor region
film
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JP12887293A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Sakai
弘之 坂井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 LOCOS法を用いずに非常に簡便な手段で
サブミクロンの微細な素子間分離を行い、素子の特性向
上を図る。 【構成】 MOSトランジスタおよび分離酸化膜領域3
の全体にチャネルストッパおよびパンチスルーストッパ
となるP型半導体領域2を形成する。さらに、LDD構
造トランジスタのゲート電極5の側面にサイドウォール
絶縁膜8aを形成すると同時に分離酸化膜3の側面にも
サイドウォール絶縁膜8bを形成し、分離領域もトラン
ジスタと同じ構造にする。したがって、非常に簡便な手
段でサブミクロンの分離が実現でき、高密度高速で素子
特性の優れた半導体装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、CMOSおよびDR
AM等の半導体装置およびその製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置はますます高密度化が
進み、CMOSおよびDRAMにおいてもトランジスタ
の大きさは年々小さくなってきている。高密度化が進む
に従って、トランジスタ間の分離をどのようにして小さ
くするかが非常に重要な問題となってきている。
【0003】図3に従来のCMOS構造のトランジスタ
の一例を示す(例えば、 DALE M. BROWN et al. " Tren
ds in Advanced Process Technology Submicrometer C
MOSDevice Design and Process Requirements ”,PROC
EEDINGS OF THE IEEE,VOL.74,NO.12,DECEMBER 1986)。
図3において、41は例えばP型(100)半導体基板
であり、42はP型半導体領域でチャネルストッパを形
成している。43はLOCOS酸化により形成された分
離酸化膜である。44はゲート酸化膜、45はPoly
−Siゲート電極、46はCVD(Chemical
Vapor Deposision)法によって形成さ
れた酸化膜である。47は低濃度のN型半導体領域でL
DD(Lightly Doped Drain)を形
成している。48はサイドウォール膜として形成された
酸化膜であり、49は高濃度のN型半導体領域でソー
ス、ドレインを形成している。50はCVD酸化膜であ
り、51はソース、ドレイン上に開口された開口部であ
り、52はAl電極配線である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図3に示すように従来
のCMOSトランジスタにおいては、LOCOS法によ
って分離酸化膜を形成している。LOCOS法では、S
3 4 膜をマスクとして選択酸化しているので、必ず
バーズビークと呼ばれる横方向の酸化が生じる。このバ
ーズビークは微細化が進むに従いますます高密度化の障
害となってきている。例えば、500nmのLOCOS
酸化をすると、バーズビークは片側で0.4μm程度生じ
る。
【0005】特に、4M〜64MビットのDRAMにお
いては分離領域、セル領域ともサブミクロンの加工が必
要なので、バーズビークの発生しない分離方法が不可欠
である。また、微細化したデバイスではLOCOS酸化
によるストレスが電気特性の劣化を起こす原因にもな
り、ストレスの小さい素子特性に影響を及ぼさない分離
方法が望まれる。
【0006】この発明はこのような課題を解決するもの
で、LOCOS法を用いずに非常に簡便な方法でサブミ
クロンの微細な素子間分離を行い、素子の特性向上を図
ることを可能とした半導体装置およびその製造方法を提
供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置
は、一方導電型半導体基板上に一方導電型半導体領域を
形成し、この一方導電型半導体領域上に分離絶縁膜をパ
ターン形成し、この分離絶縁膜で分離された一方導電型
半導体領域の島領域上にゲート絶縁膜およびゲート電極
からなる多層膜を形成している。さらに、この多層膜お
よび分離絶縁膜の両側面にサイドウォール絶縁膜を形成
し、このサイドウォール絶縁膜で囲まれた一方導電型半
導体領域の島領域にLDD構造ソース・ドレイン領域を
形成している。
【0008】すなわち、一方導電型半導体基板上におい
て、トランジスタおよび分離酸化膜領域全体にチャネル
ストッパおよびパンチスルーストッパとなる一方導電型
半導体領域を形成し、ゲート電極および分離酸化膜の各
側面にサイドウォール絶縁膜を形成して、トランジスタ
および分離領域ともにLDD構造にしている。また、こ
の発明の半導体装置の製造方法は、一方導電型半導体基
板上に一方導電型半導体領域を形成し、一方導電型半導
体領域上に分離絶縁膜をパターン形成し、分離絶縁膜で
分離された島領域上にゲート絶縁膜およびゲート電極
(ゲート電極の上に絶縁膜を設ける場合もある)からな
る多層膜を形成し、分離絶縁膜および多層膜で囲まれた
一方導電型半導体領域の島領域に低濃度の他方導電型半
導体領域を形成し、分離絶縁膜および多層膜の側面にサ
イドウォール絶縁膜を形成し、サイドウォール絶縁膜で
囲まれた島領域に高濃度の他方導電型半導体領域を形成
する。
【0009】
【作用】この発明によれば、LOCOS法を用いること
なく、非常に簡便な手段でサブミクロンの素子間の分離
が可能となる。LDD構造のトランジスタとしてゲート
電極の側面にサイドウォール絶縁膜を形成するととも
に、分離酸化膜の側面にもサイドウォール絶縁膜を形成
することによって、LDD構造のトランジスタを形成す
る工程と同一工程で自己整合的に、素子間分離領域にも
LDD構造を形成することができる。したがって、非常
に簡便な手段でトランジスタの微細化を図ることが可能
となり、素子の特性を向上することができる。
【0010】
【実施例】この発明をCMOSnチャネルトランジスタ
に適用した半導体装置の要部断面構造を図1に示す。図
1において、1は例えばP型(100)半導体基板であ
り、2はこの発明の特徴であるP型半導体領域で、チャ
ネルストッパとパンチスルーストッパの両方を兼ねてお
り、不純物濃度を最適化し、トランジスタ領域および分
離酸化膜領域全体に形成されている。3はCVD法によ
り形成された分離酸化膜である。この分離酸化膜3の下
部には表面準位をよくするため薄く熱酸化膜を形成して
いる(図では特に示していない)。この分離酸化膜3
は、後の工程における加工をしやすくするため、ややテ
ーパー状にエッチングしておくほうが望ましい。
【0011】4はゲート酸化膜、5はPoly−Siゲ
ート電極である。6はPoly−Siゲート電極5の上
に形成されたCVD酸化膜である。ここでは、Poly
−Siゲート電極5上にCVD酸化膜6を形成した場合
について示しているが、このCVD酸化膜6は特に形成
しなくてもよい。7は低濃度のN型半導体領域でLDD
(Lightly Doped Drain)を形成し
ている。8a,8bはサイドウォール絶縁膜として形成
されたCVD酸化膜であり、Poly−Siゲート電極
5および分離酸化膜3の側面に同一工程で形成されてい
る。分離酸化膜3の側面にもこのサイドウォール絶縁膜
8bを形成していることがこの発明の特徴になる。
【0012】9は高濃度のN型半導体領域でソース、ド
レインを形成している。この発明はトランジスタをLD
D構造にするだけでなく、分離酸化膜にも同一工程でサ
イドウォール絶縁膜を形成することにより、分離領域も
LDDと同じ構造にして非常に簡単にサブミクロンの分
離をすることを可能としたものである。10はCVD酸
化膜であり、11はA1電極配線である。
【0013】このように、この実施例の半導体装置は、
プロセス的にはLOCOS分離をすることなく、トラン
ジスタのLDD形成と同一工程で分離も形成することが
でき、非常に簡便な方法でプロセスの短縮化を図ること
ができる。このため、トランジスタとしてサブミクロン
の微細な分離を実現でき、素子の大きさも小さくするこ
とができる。また、LOCOS酸化におけるストレスの
発生を抑制することができる。その結果、非常に高密
度、高速で素子の特性向上を図った半導体装置の実現が
可能となる。
【0014】つぎに、この発明の半導体装置の製造方法
の一実施例をCMOSnチャネルトランジスタに適用し
た場合について説明する。図2(a)において、1は例
えばP型(100)半導体基板であり、12は熱酸化膜
で30nm厚に形成している。2はトランジスタおよび
分離酸化膜領域全体にイオン注入法で形成したP型半導
体領域で、チャネルストッパおよびパンチスルーストッ
パ両方を兼ねている。このP型半導体領域2はトランジ
スタのソース、ドレインの濃度、接合深さに応じて最適
な注入条件を選ぶことが重要である。例えば、60ke
V,2〜6×1013/cm2 の条件でB+ (ボロン)をイ
オン注入することにより形成している。不純物濃度を最
適化するためにはB+ を低加速エネルギーで注入してチ
ャネルストッパ領域および高速エネルギーでB+ を注入
してパンチスルーストッパ領域を別々に形成してもよ
い。
【0015】その後、熱酸化膜12を除去してから、新
たに全面に20nm厚と薄く熱酸化してからCVD法に
よる酸化膜3を300〜350nm厚に形成している。
ここでは、熱酸化膜12を除去してから再度熱酸化をし
ているが、熱酸化膜12を除去せず直接CVD酸化膜3
を形成してもよい。そして、ドライエッチングにより分
離領域となる部分にのみ酸化膜3をほぼ垂直にパターニ
ングしている(図2(b))。この分離酸化膜3は0.
5〜1.0μmの幅で形成しており、後の工程における
加工をしやすくするためには、ややテーパー状にエッチ
ングしておくほうが望ましい。
【0016】図2(c)において、通常のCMOSプロ
セスでゲート酸化膜4を15nm厚に、Poly−Si
ゲート電極5を150nm厚に、CVD酸化膜6を15
0nm厚に形成している。ゲート酸化膜4を形成する前
にトランジスタのしきい値電圧Vtを制御するために、
+ (リン)をイオン注入してシリコン表面の不純物濃
度を最適化しておいてもよい。CVD酸化膜6は特に形
成しなくてもよい。ただし、ゲート電極5と分離酸化膜
3の高さは同程度にしておくことが望ましい。そして、
イオン注入法によりP+ (リン)を注入して低濃度のN
型半導体領域7を形成している。
【0017】その後、ゲート電極5の側面にLDD構造
となるサイドウォール絶縁膜8aを100〜300nm
厚に形成している。この時、この発明の特徴となる分離
酸化膜3の側面にも同時にサイドウォール絶縁膜8bが
形成される。ゲート電極5の側面にサイドウォール絶縁
膜8aを形成する工程で同時に分離酸化膜3の側面にも
サイドウォール絶縁膜8bを形成し、トランジスタおよ
び分離領域ともにLDD構造にすることにより、非常に
簡便な方法でサブミクロンの微細な分離を形成すること
が可能となる。そして、イオン注入法によりAs(砒
素)を20keV,5×1015/cm2 の条件で注入し
て、ソース、ドレインとなる高濃度のN型半導体領域9
を形成している。(図2(d))。
【0018】図2(e)においては、CVD法による酸
化膜10を形成し、コンタクト領域を開口し、Al電極
配線11を形成してトランジスタが完成する。
【0019】
【発明の効果】この発明の半導体装置およびその製造方
法によれば、トランジスタおよび分離酸化膜領域全体に
チャネルストッパおよびパンチスルーストッパとなるP
型半導体領域を形成し、トランジスタのLDD構造のサ
イドウォール絶縁膜を素子間分離にも形成することによ
り、非常に簡便な手段でサブミクロンの分離が可能とな
る。すなわち、LDD構造のトランジスタ耐圧を素子間
分離にも適用することができ、サブミクロンの分離でも
素子間耐圧を維持することができる。その結果、高密
度、高速で特性の優れた素子の製造を可能にし、CMO
S,DRAM等のMOS半導体装置全般およびその製造
方法に大きく寄与し、また工業的にも非常に価値の高い
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の半導体装置の一実施例の要部断面構
造図である。
【図2】(a)〜(e)は、図1に示す半導体装置の製
造工程を示す要部工程断面図である。
【図3】従来のMOSトランジスタの要部断面構造図で
ある。
【符号の説明】
1 P型半導体基板 2 P型半導体領域(チャネルストッパおよびパンチ
スルーストッパ) 3 分離酸化膜(分離絶縁膜) 4 ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜) 5 ゲート電極 6 CVD酸化膜 7 低濃度N型半導体領域 8 CVD酸化膜(サイドウォール絶縁膜) 9 高濃度N型半導体領域

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方導電型半導体基板上に形成された一
    方導電型半導体領域と、この一方導電型半導体領域上に
    パターン形成された分離絶縁膜と、この分離絶縁膜で分
    離された前記一方導電型半導体領域の島領域上に形成さ
    れたゲート絶縁膜およびゲート電極からなる多層膜と、
    この多層膜および前記分離絶縁膜の両側面に形成された
    サイドウォール絶縁膜と、このサイドウォール絶縁膜で
    囲まれた前記一方導電型半導体領域の島領域に形成され
    たLDD構造ソース・ドレイン領域とを備えた半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 一方導電型半導体基板上に一方導電型半
    導体領域を形成する工程と、前記一方導電型半導体領域
    上に分離絶縁膜をパターン形成する工程と、前記分離絶
    縁膜で分離された島領域上にゲート絶縁膜およびゲート
    電極からなる多層膜を形成する工程と、前記分離絶縁膜
    および前記多層膜で囲まれた前記一方導電型半導体領域
    の島領域に低濃度の他方導電型半導体領域を形成する工
    程と、前記分離絶縁膜および前記多層膜の側面にサイド
    ウォール絶縁膜を形成する工程と、前記サイドウォール
    絶縁膜で囲まれた島領域に高濃度の他方導電型半導体領
    域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 一方導電型半導体基板上に一方導電型半
    導体領域を形成する工程と、前記一方導電型半導体領域
    上に分離絶縁膜をパターン形成する工程と、前記分離絶
    縁膜で分離された島領域上にゲート絶縁膜とゲート電極
    と絶縁膜とからなる多層膜を形成する工程と、前記分離
    絶縁膜および前記多層膜で囲まれた前記一方導電型半導
    体領域の島領域に低濃度の他方導電型半導体領域を形成
    する工程と、前記分離絶縁膜および前記多層膜の側面に
    サイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記サイドウ
    ォール絶縁膜で囲まれた島領域に高濃度の他方導電型半
    導体領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方
    法。
JP12887293A 1993-05-31 1993-05-31 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH06338561A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005167262A (ja) * 1995-07-14 2005-06-23 Seiko Instruments Inc 半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005167262A (ja) * 1995-07-14 2005-06-23 Seiko Instruments Inc 半導体装置

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