JPH0778984A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0778984A
JPH0778984A JP5221691A JP22169193A JPH0778984A JP H0778984 A JPH0778984 A JP H0778984A JP 5221691 A JP5221691 A JP 5221691A JP 22169193 A JP22169193 A JP 22169193A JP H0778984 A JPH0778984 A JP H0778984A
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JP
Japan
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ldd
pmos
gate
diffusion layer
gate electrode
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Pending
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JP5221691A
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English (en)
Inventor
Nozomi Matsuzaki
望 松崎
Toshiaki Yamanaka
俊明 山中
Akira Fukami
彰 深見
Kenichi Shoji
健一 庄司
Hideji Yahata
秀治 矢幡
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 MOSデバイスのLDD低濃度層形成のため
のフォト回数を削減し、LSIの製造コストを低減す
る。 【構成】 nMOS11は101をpウエル、108を
ゲート電極とし、pMOS12は103をnウエル、1
09をゲート電極とする。pMOS12を111にてマ
スキングする。ゲート電極108の左右直角方向からゲ
ートに対称に、拡散層上面に対し斜めにイオンを打ち込
み、nMOS11のLDD低濃度層112、113を設
ける。次に、拡散層上面に対し垂直にイオンを打ち込み
高濃度拡散層114を形成する。nMOS11を形成し
たのと全く同様に、pMOS12のLDD低濃度層11
6、117、高濃度拡散層118を形成する。 【効果】 必要なフォト回数を2回削減でき、プロセス
コストを低減でき、LSI及びこれを用いたシステムの
コストが低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関し、メモリ、ゲートアレイ、プロセッサ等に代
表される、MOSトランジスタを含む半導体集積回路全
てのプロセスに適用可能である。
【0002】
【従来の技術】周知の技術であるLDD(Lightly Doped
Drain)MOSトランジスタは、ソース・ドレインのチャ
ネル側のゲート直下に、ソース・ドレインと同型且つ不
純物濃度の低い領域を形成する構造である。CMOSで
LDDを採用したときの一般的プロセスフローを図2に
示す。200は素子分離酸化膜を示す。nMOS21
は、pウエル201、ソース・ドレインのパンチスルー
を防ぐイオン層202、しきい値制御用イオン層20
5、ゲート酸化膜208、ゲート電極209を形成して
おく。pMOS22は、nウエル203、パンチスルー
防止層204、しきい値電圧制御層206、ゲート酸化
膜208、ゲート電極209を形成しておく。まず、p
MOS22をフォトリソグラフィ技術によりフォトレジ
スト(マスク)210でマスキングし、nMOS21の
LDDn型低濃度領域211をイオン打込みで形成する
(図2(a)参照)。次にマスク210を除去し、新た
にマスク212を設けてnMOS21をマスキングす
る。pMOS22のLDDp型低濃度領域213をイオ
ン打込みで形成する(図2(b)参照)。マスク212
を除去し、ゲート電極208、209の側壁にLDDサ
イドウォールスペーサ214を形成する(図2(c)参
照)。再びpMOS22をマスク215で覆い、nMO
S21にLDDn型高濃度領域216を形成する(図2
(d)参照)。215を除去し新たなマスク217を設
け、pMOS22にLDDp型高濃度領域218を形成
する(図2(e)参照)。一方、自己整合的に片側LD
D構造を作成する技術である特開昭63-142676号は、基
板に斜めにイオンを打ち込む点において本発明と関連が
ある。この公知例は、ソース側にはLDD低濃度層を形
成しない事でオン抵抗を下げて、電流を増やす技術であ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】今後は集積回路プロセ
スは工程数増大や新規設備投資等により益々コストがか
さむ傾向にあり、プロセスコスト低減を図ることが非常
に重要である。図2に示した従来技術では、LDD形成
のためだけにフォト工程が4回必要になる。この工程を
簡略化すればコストを低減することが可能となる。従っ
て、本発明の目的とするところは、LDD形成のためだ
けにフォト工程が低減された半導体装置及びその製造方
法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の代表的実施形態
は、上記の目的を達成するため、MOSの拡散層領域
に、MOSのゲートに対称に且つ基板表面に対し、斜め
方向からのイオン打込みを行い、ソース・ドレイン両方
にLDD低濃度層を形成することを特徴とするものであ
る。
【0005】
【作用】基板に対して斜めにイオン打込みをすると、ゲ
ート端直下にもイオンが打ち込まれる。この原理を用い
たのが本発明である。これにより、図2に示したCMO
SのLDD形成において、n型及びp型低濃度層を形成
する際に必要なフォト工程2回を削減でき、プロセスコ
スト低減を図ることができる。特開昭63-142676号は斜
め方向からのイオン打込みで片側LDD構造を作成する
技術であり、イオン打込みにおける効果の基本原理は本
発明と同一である。この発明を用いた場合、チップ上で
全てのMOSのソース・ドレイン方向が同一になるよう
レイアウトする必要がある。これでは集積度向上に不利
であり、結果としてチップサイズの増大−コスト上昇と
いう問題を回避できない。本発明は、MOSのゲートに
線対称に不純物プロファイルを作成するためそのような
制限が無く、従来のレイアウトに影響を与えずにコスト
低減をなし得る。
【0006】
【実施例】図1は本発明の実施例である。プロセスはn
型ゲートCMOSの0.35μmルールを元にしてい
る。シリコン基板上でnMOS11を形成する領域には
pウエル101、pMOS12を形成する領域にはnウ
エル103を設ける(図1(a)参照)。101、10
2の不純物平均濃度は10の17乗程度に設定する。この2
つの領域の境界表面に、膜厚400nm程度の酸化膜1
00を設け素子分離を行う。この後、ソース・ドレイン
間のパンチスルーを防ぐため、nMOS11に対しては
102、pMOS12に対しては104のイオン打ち込
み層を形成する。101と102は同型の半導体層であ
るが102は101より不純物濃度を約一桁高く設定す
る。103と104も互いに同型であるが104の方が
103よりも不純物濃度を約一桁高く設定する。101
と102、103と104の濃度がこのような条件の
下、パンチスルーストッパとしての機能を失わない範囲
において、後述するソース・ドレイン領域に寄生する容
量成分を最小限にするようにイオン打込みエネルギー及
びドーズ量を設定する。MOSしきい値電圧制御用のイ
オン層105、106をゲート表面付近に設けた後(こ
の時のイオン打ち込み条件は、BF2で50keV、ド
ーズ量2E12〜5E12程度)、膜厚7nm程度のゲ
ート絶縁膜107を形成する。nMOS11は108を
ゲート電極とし、pMOS12は109をゲート電極と
する。リンのプリデポジション処理をしたn型のゲート
ポリシリコン膜厚は200nm、ゲート長は0.35μ
mとする。ゲート電極上には、不要なイオンが後工程で
打込まれるのを防ぐため100〜200nm程度の酸化
膜を設けるのが普通であるが、図が煩雑になるのでここ
では略す。LDDサイドウォールスペーサ110の長さ
は、素子劣化を防止するために必要な長さ(50nm〜
150nm)に設定する。本実施例では50nmとす
る。pMOS12をフォトリソグラフィ技術によりフォ
トレジスト111にてマスキングする(図1(b)参
照)。nMOS11のゲート電極108の左右両方か
ら、拡散層上面に対し斜めにn型イオンを打ち込み、L
DD低濃度層112、113を設ける。この時のイオン
打込みエネルギー及びドーズ量はサイドウォールスペー
サの長さ、必要な低濃度拡散層の深さにより決める。本
実施例ではサイドウォールスペーサの長さが50nmで
あることから、Asイオンを、打込みエネルギー100
keV、打込み量3E14、打込み角30度で打込む。
従来技術では、打ち込まれたイオンが基板内でチャネリ
ングを起こすのを防止するため、打ち込み角を数度傾け
る場合があるが、本発明の効果を狙ったものではない。
この後、高濃度拡散層114を形成する(図1(c)参
照)。マスク111を除去し、新たにnMOS11を1
15でマスキングする(図1(d)参照)。nMOS1
1を形成したのと全く同様な方法により、pMOS12
についてもLDD低濃度層116、117、高濃度拡散
層118を形成する(図1(e)参照)。この様な手順
によりマスキングは2回、即ちフォト工程2回でLDD
構造のMOSを作成できる。なお、ここではnMOS、
pMOSの手順に作成したが、pMOSを先に作成して
も良い。
【0007】図3は、BiCMOS−LSIの断面構造
の例である。BiCMOSはバイポーラ・トランジスタ
とCMOSからなるが、CMOSを構成するnMOS3
01、pMOS302のLDD構造は図2と同一である
から本発明が適用できる。以下(図4、図5)に示すL
SI全てにCMOS/BiCMOSの構成が考えられる
が、以上の説明から明らかなように、どちらの場合でも
本発明が適用可能である。
【0008】図4は本発明を用いてMOSを作成したS
RAMの一例である。本発明により作成したMOSトラ
ンジスタは、メモリセル401及びその周辺回路であ
る、入力バッファ402、デコーダ403、センスアン
プ404、出力バッファ405等を構成するMOSトラ
ンジスタ全てに適用できる。尚、この例ではSRAMを
示したが、本発明はDRAMにも適用できる。
【0009】図5は本発明を用いてMOSを作成したプ
ロセッサの一例である。ここで示したプロセッサは、命
令受取用のC−キャッシュメモリ501、デコーダ50
2、デコーダ部の出力信号に基づいて演算処理を実行し
て出力するデータ・ストラクチャ(Data Structure;D
S)マクロセル503、演算結果を格納するD−キャッ
シュメモリ504、演算後の次の命令をC−キャッシュ
メモリ501から読み出すためのアドレスを指定するC
−TLB(Translation Look-aside Buffer)505、及
び演算結果の論理アドレスをD−キャッシュメモリ50
4の物理アドレスに変換してデータ格納アドレスを指定
するD−TLB506によって構成されている。以上の
構成部分にはMOSトランジスタが用いられているた
め、本発明はプロセッサにも適用できることが明らかで
ある。
【0010】論理ゲートからなるゲートアレイチップも
MOSトランジスタを用いているので本発明が適用でき
ることは自明である。
【0011】
【発明の効果】従来技術では、CMOS−LSIを作成
する場合、(1)ウエル形成フォト、(2)素子分離酸化膜形
成フォト、(3)ゲートパターニングフォト、(4)〜(7)L
DD形成フォト、(8)コンタクトホール形成フォト、(9)
配線層1パターニングフォト、(10)配線層1−2コンタ
クトホール形成用フォト、(11)配線層2パターニングフ
ォト、(12)外部接続端子露出用フォト、の計12回のフ
ォト工程が最低でも必要になる。本発明によりLDD形
成フォトは2回で済むので、フォト工程数は約80%に
低減される。即ち、フォト工程にかかるプロセスコスト
を約80%に低減できる。以上の効果は、MOSを含む
LSI全てに有効である。そして、本発明により作成さ
れたLSIを用いたワードプロセッサ、パーソナルコン
ピュータ、ワークステーション、大型計算機等を始めと
する全ての情報機器及び各種電化製品に本発明の効果は
波及する。即ち、製品・システムを構成するLSI1個
当たりで低減されたコストの総和だけ当該システムのコ
ストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるLDD構造形成プロセスの例であ
る。
【図2】従来技術によるLDD構造形成プロセスであ
る。
【図3】本発明を用いたBiCMOS構造の例である。
【図4】本発明を用いたメモリの例である。
【図5】本発明を用いたプロセッサの例である。
【符号の説明】
100…LDDサイドウォール。101…nMOS11
のpウエル。103…pMOS12のnウエル。108
…nMOS11のゲート電極。109…pMOS12の
ゲート電極。112、113、116、117…本発明
により形成されたLDD低濃度層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/8238 27/092 9170−4M H01L 27/08 321 N (72)発明者 庄司 健一 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 矢幡 秀治 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板表面に斜めに、且つMOSデバ
    イスのゲートに対称に、LDD側壁絶縁膜の外側からイ
    オンを打込み、LDD低濃度層を形成する半導体装置の
    製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の方法で作成したMOSデ
    バイスを含む半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の半導体集積回路装置を構
    成部分に持つ情報処理システム。
JP5221691A 1993-09-07 1993-09-07 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH0778984A (ja)

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JP5221691A JPH0778984A (ja) 1993-09-07 1993-09-07 半導体装置及びその製造方法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19527146A1 (de) * 1995-07-25 1997-01-30 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines selbstjustierten Kontaktes und eines dotierten Bereichs
WO2001001449A3 (en) * 1999-06-29 2001-07-05 Varian Semiconductor Equipment Semiconductor device manufacturing using low energy high tilt angle ion implantation
US7053450B2 (en) 2003-07-02 2006-05-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device and method for fabricating the same

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