JPH0669439A - Cmos半導体装置の製造方法 - Google Patents

Cmos半導体装置の製造方法

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JPH0669439A
JPH0669439A JP4245896A JP24589692A JPH0669439A JP H0669439 A JPH0669439 A JP H0669439A JP 4245896 A JP4245896 A JP 4245896A JP 24589692 A JP24589692 A JP 24589692A JP H0669439 A JPH0669439 A JP H0669439A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 LDD構造のMOS型トランジスタを備える
CMOS半導体装置の製造に際してのフォトリソグラフ
ィ工程を削減して工程の短縮化を図る。 【構成】 ゲート電極5を形成した後に、このゲート電
極の側面に側壁6を形成する工程と、Pチャネル又はN
チャネルのうちの一方の導電チャネルのトランジスタ領
域以外をマスク材7で覆い、このトランジスタ領域に不
純物を導入してソース・ドレイン層8を形成する工程
と、このトランジスタ領域のゲート側壁をエッチングし
て除去した上で不純物を導入してLDD層9を形成する
工程と、他方の導電チャネルのトランジスタ領域以外を
マスク材10で覆い、このトランジスタ領域に不純物を
導入してソース・ドレイン層11を形成する工程と、こ
のトランジスタ領域のゲート側壁をエッチングして除去
した上で不純物を導入してLDD層12を形成する工程
とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCMOS半導体装置の製
造方法に関し、特にLDD構造を有するMOS型トラン
ジスタ(以下、LDDトランジスタと称する)の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のLDDトランジスタを有するCM
OS半導体装置の製造方法として、図3に示すようなも
のが採用されている。この例ではトランジスタのLDD
層及びソース・ドレイン層(SD層)の製造工程のみ抜
き出している。まず、図3(a)のように、P型基板2
01上にNウェル202を形成し、素子分離領域となる
フィールド酸化膜203をLOCOS法で形成し、かつ
ゲート酸化膜204、ゲート電極205を形成する。続
いてフォトレジストを用いてNチャネルトランジスタ領
域以外を覆うようにパターン形成を行い、リンを40Ke
V,3×1013cm-2程度イオン注入してLDD層207を
形成する。
【0003】次に、図3(b)のように、フォトレジス
ト206を除去し、今度はPチャネルトランジスタ領域
以外を覆ってボロンを例えば30KeV,3×1013cm-2程度
イオン注入してLDD層209を形成する。その後、フ
ォトレジスト208を除去した後、窒素雰囲気中で 950
℃20分程度の熱処理を行い、LDD層の活性化を行う。
続いて、図3(c)のように、全面に 0.2μm厚程度の
酸化膜を成長し、全面エッチングバックすることによっ
てゲート電極の横のみ酸化膜が残るようにし、側壁21
0を形成する。さらにCVD法で全面に20〜30nmの酸化
膜を堆積させる。
【0004】しかる後、図3(d)のように、全面にア
ルミニウムを1μ程度付着させ、Nチャネル領域以外に
アルミニウム211が残るようににパターン形成を行
う。そして、ヒ素を70KeV,5×1015cm-2程度イオン注
入し、SD層としてのN+ 層212を形成する。この
時、側壁の下にはヒ素が入らず、先に導入したLDD層
207のみが形成されている。すなわち、LDD構造と
なる。
【0005】更に、図3(e)のように、アルミニウム
パターン211を除去した後、先に示したのと同様な手
順で今度はPチャネル領域以外にアルミニウム213が
残るようにパターン形成を行う。続いてボロンを30Ke
V,5×1015cm-2程度イオン注入し、SD層としてのP
+ 層214を形成する。Nチャネル側と同じく、側壁下
にはボロンが入らず、LDD層209のみが形成され、
LDD構造となる。この後、アルミニウムパターン21
3を除去し、ソース・ドレイン層の活性化のため窒素雰
囲気で 900℃10分程度の熱処理をすれば、Nチャネル及
びPチャネルトランジスタ部は完成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来のLDDトラ
ンジスタの製造方法では、パターン形成のためのフォト
リソグラフィ工程が、NチャネルトランジスタのLDD
層形成,PチャネルトランジスタのLDD層形成,Nチ
ャネルトランジスタのSD層形成,Pチャネルトランジ
スタのSD層形成と4回必要であり、したがってパター
ンマスクも4枚必要な上に、工程が長いという問題点が
あった。本発明の目的は、フォトリソグラフィ工程を削
減して工程の短縮化を図ったCMOS半導体装置の製造
方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、ゲ
ート電極を形成した後に、このゲート電極の側面に側壁
を形成する工程と、Pチャネル又はNチャネルのうちの
一方の導電チャネルのトランジスタ領域以外をマスク材
で覆い、該トランジスタ領域に不純物を導入してソース
・ドレイン層を形成する工程と、このトランジスタ領域
のゲート側壁をエッチングして除去した上で不純物を導
入してLDD層を形成する工程と、他方の導電チャネル
のトランジスタ領域以外をマスク材で覆い、該トランジ
スタ領域に不純物を導入してソース・ドレイン層を形成
する工程と、このトランジスタ領域のゲート側壁をエッ
チングして除去した上で不純物を導入してLDD層を形
成する工程とを含んでいる。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の製造工程断面図である。
まず、図1(a)のように、P型基板1上にNウェル2
を形成し、素子分離領域となるフィールド酸化膜3をL
OCOS法で形成し、続いてゲート酸化膜4,ゲート電
極5を形成する。さらに、側壁6を形成するために全面
にシリコン窒化膜を約 0.2μmの厚さにCVD法で堆積
させ、ゲート電極上部が露出するまで全面エッチングバ
ックする。その結果、窒化膜の側壁6がゲート電極5の
側面に形成される。
【0009】次に、図1(b)のように、前記側壁6と
エッチングの選択性のある材料、ここではフォトレジス
ト7でNチャネル領域以外を覆うようにパターン形成を
行い、イオン注入法を用いてヒ素を70KeV,5×1015cm
-2で注入することにより、SD層としてのN+ 層8を形
成する。続いて、図1(c)のように、等方性のプラズ
マエッチングを用いて側壁窒化膜6を除去し、リンを40
KeV,3×1013cm-2程度でイオン注入することによって
LDD層9を形成する。ここでは側壁が除去されている
ため、側壁のあったところの下にLDD層が形成される
ことになる。また、この時Pチャネル側はフォトレジス
ト7で全て覆われているため影響を受けない。そして、
フォトレジストパターン7を除去した後、SD層及びL
DD層のため、 950℃20分程度の熱処理を窒素雰囲気中
で行う。
【0010】次に、図1(d)及び(e)のように、P
チャネル領域に対して同様の手順を経て、フォトレジス
トパターン10を形成し、かつこれを利用してSD層1
1及びLDD層12を形成する。イオン注入は例えばS
D層11の形成時はボロンを30KeV,5×1015cm-2注入
し、LDD層12の形成時はボロンを30KeV,3×1013
cm-2程度注入する。そして、フォトレジストパターン1
0を除去した後、Pチャネル領域のSD層及びLDD層
の活性化のため、 900℃10分程度の熱処理を窒素雰囲気
中で行う。
【0011】この製造方法では、1回のフォトリソグラ
フィ工程でNチャネル領域のSD層とLDD層の形成が
可能となり、他の1回のフォトリソグラフィ工程でPチ
ャネル領域のSD層とLDD層の形成が可能となる。こ
れにより、合計2回のフォトリソグラフィ工程のみでC
MOS構造のLDDトランジスタが形成でき、フォトマ
スクが2枚で済み、工程も大幅に短くすることができ
る。
【0012】図2は本発明の第2実施例を製造工程順に
示す断面図である。図2(a)の工程は図1の例とほぼ
同じである。101はP型基板、102はNウェル、1
03はフィールド絶縁膜、104はゲート酸化膜、10
5はゲート電極、106は側壁である。ただし、側壁1
06の材料としてシリコン窒化膜ではなくチタンを用い
る。すなわち、多結晶シリコンでゲート電極105を形
成した後に全面に約 0.2μm厚のチタンをスパッタして
堆積し、イオンエッチング方でゲート電極上部が露出す
るところまで全面エッチングバックすれば良い。
【0013】次に、図2(b)のように、全面に20〜30
nm程度の酸化膜107をCVD法で堆積させる。さらに
全面に 0.5μ程度の窒化膜をプラズマCVD法で堆積さ
せ、フォトリソグラフィ技術を用いてNチャネル領域以
外に窒化膜パターン108を残すように窒化膜をエッチ
ングする。続いて、ヒ素を70KeV,5×1015cm-2程イオ
ン注入してSD層としてのN+ 層109を形成する。そ
の後、SD層の活性化のため 950℃10分程度窒素雰囲気
中で熱処理する。
【0014】次に、図2(c)のように、窒化膜パター
ン108をマスクにして酸化膜107,側壁106を順
次エッチングする。側壁のチタンは過酸化水素とアンモ
ニアの混合溶液でエッチングすれは良い。続いて、リン
を40KeV,3×1013cm-2程度で注入し、LDD層110
を形成する。次に、LDD層の活性化のため、窒素雰囲
気中で 950℃10分程度熱処理を行い、加えて 900℃10分
程度乾燥酸素中で酸化を行う。この酸化により、多結晶
シリコンのゲート電極105の回りには20〜30nm程度の
酸化膜が形成される。
【0015】窒化膜パターン108をリン酸で除去した
後、図2(d)及び(e)のように、今度は同様の手順
で窒化膜パターン112を形成し、これを利用してPチ
ャネル領域のSD層113及びLDD層114を形成す
る。イオン注入等は図1の例と同様に行えばよい。さら
に、SD層及びLDD層の活性化のために窒素雰囲気中
で 900℃10分程度の熱処理を行い、窒化膜パターン11
2を除去した後、次工程へ進めばよい。
【0016】この第2実施例では、側壁及びイオン注入
のマスク材にチタンあるいはシリコン窒化膜といった耐
熱材料を用いているため、SD層とLDD層の熱処理を
別々に行うことが可能であり、プロセス設計に自由度が
あることが特徴である。しかも、図1の例と同様に2枚
のマスク2回のフォトリソグラフィ工程のみでNチャネ
ル及びPチャネルトランジスタのLDD構造が実現でき
る。なお、前記した実施例ではエッチングに選択性が要
求される側壁材料及びイオン注入マスク材料の組合わせ
として、シリコン窒化膜とフォトレジスト,チタンとシ
リコン窒化膜の例を示したが、他の材料の組合わせを用
いても2回のフォトリソグラフィ技術を用いてLDDト
ランジスタを実現する本発明が適用できることは言うま
でもない。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、P,Nの
各チャネルのLDDトランジスタの形成に際しては、ゲ
ート電極の側壁を一律に形成した後に、一方及び他方の
トランジスタ領域を順序的にマスクした状態でSD層を
形成し、かつゲート側壁を除去してLDDを形成するの
で、NチャネルLDDトランジスタ及びPチャネルトラ
ンジスタを2回のフォトリソグラフィ工程のみで製造す
ることができる。このため、フォトマスクが2枚少なく
て済むと同時に製造工程が大幅に削減でき、低コスト,
短納期の半導体装置を供給することが可能になるという
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を製造工程順に示す断面図
である。
【図2】本発明の第2実施例を製造工程順に示す断面図
である。
【図3】従来の製造方法の一例を製造工程順に示す断面
図である。
【符号の説明】
1,101 P型基板 2,102 Nウェル 5,105 ゲート電極 6,106 側壁 7 フォトレジスト 8,11 SD層 9,12 LDD層 10 フォトレジスト 107 酸化膜 108 窒化膜 109,113 SD層 110,114 LDD層 111 酸化膜 112 窒化膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 LDD(Lightly Doped Drain )構造を
    有するNチャネル及びPチャネルMOSトランジスタを
    有するCMOS半導体装置に製造に際し、ゲート電極を
    形成した後に、このゲート電極の側面に側壁を形成する
    工程と、一方の導電チャネルのトランジスタ領域以外を
    マスク材で覆い、該トランジスタ領域に不純物を導入し
    てソース・ドレイン層を形成する工程と、このトランジ
    スタ領域のゲート側壁をエッチングして除去した上で不
    純物を導入してLDD層を形成する工程と、他方の導電
    チャネルのトランジスタ領域以外をマスク材で覆い、該
    トランジスタ領域に不純物を導入してソース・ドレイン
    層を形成する工程と、このトランジスタ領域のゲート側
    壁をエッチングして除去した上で不純物を導入してLD
    D層を形成する工程とを含むことを特徴とするCMOS
    半導体装置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08321557A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Nec Corp Cmos半導体装置の製造方法
KR100393216B1 (ko) * 2001-02-19 2003-07-31 삼성전자주식회사 엘디디 구조를 갖는 모오스 트랜지스터의 제조방법
JP2003531494A (ja) * 2000-04-12 2003-10-21 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 半導体装置の製造方法
KR100420082B1 (ko) * 1997-05-22 2004-04-17 삼성전자주식회사 반도체장치의 모오스 트랜지스터 제조방법

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