JPH0824144B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0824144B2
JPH0824144B2 JP62145847A JP14584787A JPH0824144B2 JP H0824144 B2 JPH0824144 B2 JP H0824144B2 JP 62145847 A JP62145847 A JP 62145847A JP 14584787 A JP14584787 A JP 14584787A JP H0824144 B2 JPH0824144 B2 JP H0824144B2
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博之 森田
修治 中尾
秀一 尾田
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体装置の製造方法に関するもので、
特に積層CMOS構造の半導体装置の製造方法に関するもの
である。
[従来の技術] 第2図(a)〜(f)は従来の積層CMOS構造の製造方
法を示す断面図である。第2図(a)において1はp型
シリコン基板、2はシリコン基板上面にたとえば熱酸化
法で成長させたシリコン酸化膜、3はたとえば減圧CVD
法で成長させたリンをドープしたポリシリコンを既知の
フォトリソグラフィ法およびエッチング法によりパター
ン形成したゲート電極である。第2図(b)において、
4、5は前記ゲート電極3をマスクにして、ヒ素イオン
注入を行ない、熱処理を加えることにより、自己整合で
形成した砒素拡散層であり、4をソース、5をドレイ
ン、6をチャネル部としてnチャネルMOSトランジスタ
を形成する。
第2図(c)において、7はたとえば熱酸化法でゲー
ト電極3の周囲に形成したシリコン酸化膜であり、その
後、既知のフォトリソグラフィ法、エッチング法を用い
て前記ドレイン5の上面にシリコン基板開孔部8を設け
る。その後、第2図(d)に示すように、たとえば減圧
CVD法でポリシリコン膜16を成長させる。その後、第2
図(e)に示すように、フォトリソグラフィ法でレジス
ト17をパターン形成し、レジスト17をマスクにしてボロ
ンイオン注入を行なう。その後レジスト17を除去し、熱
処理を加えることにより、ソース12、ドレイン13、チャ
ネル部14、ゲート電極3を有するpチャネルMOSトラン
ジスタを形成する。ここで、前記nチャネルMOSトラン
ジスタのドレイン5とpチャネルMOSトランジスタのソ
ース12は、開孔部8で接続しており、pn接合を形成して
いる。
次に動作について説明する。pチャネルMOSトランジ
スタのしきい値電圧をVTP、nチャネルMOSトランジスタ
のしきい値電圧をVTNとする(ただしVTN>VTPであ
る)。pチャネルMOSトランジスタのドレイン13に正電
圧VDDを加え、nチャネルMOSトランジスタのソース4を
接地電位にし、ゲート電極に電圧Vccを加える。このと
き、Vcc>VTNならば、nチャネルMOSトランジスタはオ
ン状態、pチャネルMOSトランジスタはオフ状態とな
る。逆に、VTP>Vccならば、pチャネルMOSトランジス
タがオン状態となり、nチャネルMOSトランジスタがオ
フ状態となる。
このように、ゲート電極3を共通にした2つのMOSト
ランジスタ(nチャネルMOSトランジスタとpチャネルM
OSトランジスタ)のオン、オフを同一のゲート電極3を
用いて制御している。
[発明が解決しようとする問題点] 従来の半導体装置の製造方法において、pチャネルMO
Sトランジスタのソース12、ドレイン13を形成するため
のボロンイオン注入は、レジスト17をマスクにして行な
っている。このため、レジスト17をフォトリソグラフィ
法で形成するのに際し、第2図(e)に示されるように
レジスト17がゲート電極3に対して重なり合うように制
御する必要があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、たとえばpチャネルMOSトランジスタのよ
うな第1導電型のMOSトランジスタの上に形成された第
2導電型のMOSトランジスタのソース12、ドレイン13形
成時のフォトリソグラフィー工程でのレジスト15とゲー
ト電極3の間の重ね合せの制御を不要にすることができ
るとともに、第2導電型のMOSトランジスタのチャネル
部分でのリーク電流が小さく消費電力の少ない高性能な
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] この発明に係る半導体装置の製造方法は、pチャネル
MOSトランジスタのような第1導電型のMOSトランジスタ
上に形成された第2導電型のMOSトランジスタのソー
ス、ドレイン領域を、第1導電型のMOSトランジスタの
ゲート電極の横に単結晶サイドウォールを形成し、その
サイドウォールから第2導電型の不純物領域を形成する
ことによって自己整合的に形成するとともに、その上に
堆積したアモルファスシリコン層を単結晶サイドウォー
ルを種として単結晶化し、このようにしてできた単結晶
シリコン層に単結晶サイドウォールから第2導電型の不
純物を熱拡散してソースとドレインを形成するようにし
たものである。
[作用] この発明による半導体装置の製造方法においては、p
チャネルMOSトランジスタのような第1導電型のMOSトラ
ンジスタ上に形成された第2導電型のMOSトランジスタ
のソース、ドレイン領域を自己整合で形成するととも
に、第2導電型のMOSトランジスタのソースおよびドレ
インを単結晶シリコン層を用いて形成したため、第2導
電型のMOSトランジスタのソース、ドレイン形成時のフ
ォトリソグラフィー工程におけるレジストとゲート間の
重ね合せの制御が不要になるとともに、第2導電型のMO
Sトランジスタのチャネル領域がポリシリコンで形成さ
れている場合に生じる問題点を解消することができる。
[発明の実施例] 第1図(a)において、1はp型シリコン基板、2は
シリコン基板上面にたとえば熱酸化法で成長されたシリ
コン酸化膜、3はたとえば減圧CVD法で成長させたリン
をドープしたポリシリコンを既知のフォトリソグラフィ
法およびエッチング法によりパターン形成したゲート電
極である。第1図(b)において、4、5は前記ゲート
電極3をマスクにして、砒素イオン注入を行ない、熱処
理を加えることにより、自己整合で形成した砒素拡散層
であり、4をソース、5をドレイン、6をチャネル部と
してnチャネルMOSトランジスタを形成する。
第1図(c)において、7はたとえば熱酸化法でゲー
ト電極3の周囲に形成したシリコン酸化膜であり、その
後、既存のフォトリソグラフィ法、エッチング法を用い
て前記ドレイン5の上面にシリコン基板開孔部8を設け
る。その後第1図(d)に示すように、たとえば減圧CV
D法でポリシリコン膜を成長させ、シリコンイオン注入
を行ない、アモルファスシリコン膜を形成し、さらにボ
ロンイオン注入を行なった後たとえばN2雰囲気において
600℃10時間のアニールを施し、開孔部8のシリコン基
板を種として固相エピタキシャル成長を行なうと、単結
晶シリコン層9が得られる。さらに、第1図(e)に示
すように、リアクティブイオンエッチング法で単結晶シ
リコン層9をエッチングすることにより、ゲート電極3
を覆うシリコン酸化膜7の周囲にボロンを含む単結晶シ
リコンのサイドウォール10が形成される。その後再びポ
リシリコン膜を成長させ、シリコンイオン注入によりア
モルファスシリコン膜を形成した後、たとえばN2雰囲気
において600℃10時間の熱処理を施すと、単結晶シリコ
ンのサイドウォール10を種として固相エピタキシャル成
長が起こり、単結晶シリコン層11が形成される(第1図
(f))。その後、より高温の熱処理を施すことによ
り、ボロンを含む単結晶シリコンのサイドウォール10か
らボロンの拡散が起こり、pチャネルMOSトランジスタ
のソース12、ドレイン13、チャネル部分14が形成される
(第1図(g))。さらに、フォトリソグラフィ法を用
いてレジスト15をパターン形成した後、ボロンイオン注
入を行ない熱処理を加えると(第1図(h))、pチャ
ネルMOSトランジスタのソース12とnチャネルMOSトラン
ジスタのドレイン5はpn接合を形成することになり、積
層CMOS構造ができる。
次に動作について説明する。pチャネルMOSトランジ
スタのしきい値電圧をVTP、nチャネルMOSトランジスタ
のしきい値電圧をVTNとする(但しVTN>VTPであ
る。)。pチャネルMOSトランジスタのドレイン13に正
電圧VDDを加え、nチャネルMOSトランジスタのソース4
を接地電位にし、ゲート電極に電圧Vccを加える。この
とき、Vcc>VTNならばnチャネルMOSトランジスタはオ
ン状態、pチャネルMOSトランジスタはオフ状態とな
る。逆に、VTP>Vccならば、pチャネルMOSトランジス
タがオン状態となりnチャネルMOSトランジスタがオフ
状態となる。
このように、ゲート電極3を共通にした2つのMOSト
ランジスタ(nチャネルMOSトランジスタとpチャネルM
OSトランジスタ)のオン、オフを同一のゲート電極3を
用いて制御している。
なお、上記実施例では下層のMOSトランジスタがnチ
ャネルMOSトランジスタ、上層のMOSトランジスタがpチ
ャネルMOSトランジスタからなる積層CMOS構造の場合に
ついて説明したが、下層のMOSトランジスタがpチャネ
ルMOSトランジスタで、上層にnチャネルMOSトランジス
タを積層CMOS構造の場合についても上記の実施例と同様
の効果を奏する。
また、上記実施例では上層のMOSトランジスタのソー
ス、ドレインを形成する際に単結晶シリコンのサイドウ
ォールからそのサイドウォールを覆った単結晶シリコン
層へボロンの拡散を行なった後レジストでチャネル部分
を覆いボロンイオン注入を行なっているが、先にレジス
トでチャネル部分を覆いボロンイオン注入を行ないレジ
ストを除去した後熱処理を加えるという方法を用いても
よい。
なおこの発明の実施例では、サイドウォール等を単結
晶シリコンで形成したが、これはMOSトランジスタのチ
ャネル部がポリシリコンで形成されている場合に生じる
次の問題点を同時に解消するためである。すなわち従来
はpチャネルMOSトランジスタのチャネル部14がポリシ
リコンで形成されているためドレイン13に電圧VDDを加
え、ソース4を接地電位にし、ゲート電極3に電圧Vcc
(>VTN)を加え、pチャネルMOSトランジスタをオフ状
態に保ったときに、ソース12、ドレイン13間のリーク電
流が大きいという問題点があった。それに対しこの発明
の実施例のように単結晶シリコンを用いてチャネル部分
を形成することによりpチャネルMOSトランジスタがオ
フ状態のときのチャネル部14でのリーク電流を低減する
ことができ、チャネル部分でのリーク電流が小さく、消
費電力の少ない高性能な素子を得ることができるという
効果が得られる。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、積層CMOS構造のp
チャネルMOSトランジスタのような第1導電型のMOSトラ
ンジスタ上に形成された第2導電型のMSOトランジスタ
のソース、ドレイン、チャネル部分をボロンのような第
2導電型の不純物を含んだシリコン層のサイドウォール
を種として自己整合で形成するよう構成したため、pチ
ャネルMOSトランジスタのような第1導電型のMOSトラン
ジスタ上に形成された第2導電型のMOSトランジスタの
ソース、ドレイン形成時のフォトリソグラフィー工程を
なくすことができるとともに、第2導電型のMOSトラン
ジスタのソース、ドレイン形成を単結晶シリコン層を用
いて行なったため、第2導電型のMOSトランジスタにお
けるチャネル部分でのリーク電流が小さく、消費電力の
少ない高性能は半導体装置が提供できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を示す断面図、第2図は従来の半導体装置の製造方法
を示す断面図である。 1はp型シリコン基板、2はシリコン酸化膜、3はゲー
ト電極、4はnチャネルMOSトランジスタのソース、5
はnチャネルMOSトランジスタのドレイン、6はnチャ
ネルMOSトランジスタのチャネル部分、7はゲート電極
の周囲に形成したシリコン酸化膜、8はシリコン基板開
孔部、9は単結晶シリコン層、10はボロンを含む単結晶
シリコンのサイドウォール、11は単結晶シリコン層、12
はpチャネルMOSトランジスタのソース、13はpチャネ
ルMOSトランジスタのドレイン、14はpチャネルMOSトラ
ンジスタのチャネル部分、15はレジストである。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/092 29/786 9056−4M H01L 29/78 613 A 9056−4M 616 M (72)発明者 中尾 修治 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 尾田 秀一 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 井上 靖朗 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−16458(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、チャネル領域を隔てた第1導電型
    のソース、ドレイン領域と、その上に形成され、絶縁膜
    で覆われたゲート電極とを備える半導体複合物を準備す
    るステップと、 前記ゲート電極の一方の側および他方の側を覆うように
    第2導電型で同一結晶方位の単結晶サイドウォールを形
    成するステップと、 前記ゲート電極、前記サイドウォールおよび前記基板の
    表面上にアモルファスシリコン層を形成するステップ
    と、 前記アモルファスシリコン層を、前記単結晶サイドウォ
    ールを種として固相エピタキシャル成長によって単結晶
    化するステップと、 前記サイドウォールから前記第2導電型不純物を前記単
    結晶化されたシリコン層へ拡散し、前記絶縁膜で覆われ
    た前記ゲート電極の一方の側面および他方の側面に隣接
    して、第2導電型のソース、ドレイン領域を形成するス
    テップと を含む半導体装置の製造方法。
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