JPH0945899A - 縦型トランジスタを持つ半導体装置の製造方法 - Google Patents

縦型トランジスタを持つ半導体装置の製造方法

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JPH0945899A
JPH0945899A JP19153495A JP19153495A JPH0945899A JP H0945899 A JPH0945899 A JP H0945899A JP 19153495 A JP19153495 A JP 19153495A JP 19153495 A JP19153495 A JP 19153495A JP H0945899 A JPH0945899 A JP H0945899A
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JP
Japan
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ion implantation
vertical transistor
side wall
semiconductor device
manufacturing
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JP19153495A
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Takayuki Ezaki
孝之 江崎
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Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7827Vertical transistors

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 縦型トランジスタにLDDを確実に形成で
き、更に縦型トランジスタのしきい値電圧の制御ができ
る半導体装置の製造方法を提供する。 【構成】 基板2に対しほぼ垂直方向に形成された段差
側壁部4aに沿って伸びるチャネル領域を有する縦型ト
ランジスタの製造方法である。基板2に対してほぼ垂直
方向のイオン注入を行い、LDDとなるオフセット領域
11,12を形成し、段差側壁部4aにサイドウオール
5を形成した後、該サイドウオールの上からソース・ド
レイン領域形成のためのイオン注入を行う。これによ
り、ソース・ドレイン領域がLDD(Lightly Doped Dr
ain)に対して自己整合的に容易に形成することができ
る。また、基板2に対して斜め方向からのイオン注入を
行う工程によりしきい値電圧制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板に対しほぼ垂直方
向に形成された段差に沿って伸びるチャネル領域を有す
る縦型トランジスタを持つ半導体装置の製造方法および
その方法により得られる半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】基板表面を利用するMISFETに対し
て電流容量を向上させる手法として、基板に対しほぼ垂
直方向に形成された段差の側壁部に沿って伸びるチャネ
ル領域を有する縦型トランジスタが提案されている。こ
のような縦型トランジスタの製造方法の一例について、
図5および図6により説明する。
【0003】まず、たとえばシリコン基板21上にシリ
コンエピタキシャル層22を選択的に成長させた後、基
板に対しほぼ垂直方向から、図5に示すように、高濃度
のイオン注入により不純物を打ち込み、縦型トランジス
タのソース・ドレイン領域23、24を形成する。
【0004】その後、図6に示すように、酸化シリコン
膜で構成されたゲート絶縁膜25を熱酸化法により形成
し、次いで、たとえばポリシリコンを成膜し、レジスト
パターニング、反応性イオンエッチング、イオン注入に
よる不純物打ち込みなどの方法を用いて、ゲート電極2
6を形成して縦型トランジスタを完成する。
【0005】このような方法によって形成した縦型トラ
ンジスタでは、ソース・ドレイン領域の形成を1度にで
きる利点はあるものの、チャネルとソース・ドレイン領
域との接合部で高電界が発生し、いわゆるホットキャリ
アによるトランジスタの性能劣化の問題があった。
【0006】このため、縦型トランジスタにおいて、L
DD(Lightly Doped Drain)構造を形成できる方法が
要望されている。また、しきい値電圧は、チャネル部の
シリコン層、すなわちエピタキシャル層の不純物濃度に
より決まってしまうため、しきい値電圧の制御が困難で
あるという問題もある。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、上記縦型トランジスタにLDDを確実に形成できる
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。ま
た、縦型トランジスタのしきい値電圧の制御ができる半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る縦型トランジスタを持つ半導体装置の
製造方法は、基板の表面に段差を形成する工程と、少な
くとも前記段差の底部および頭部に第1のイオン注入を
行う工程と、前記段差の側壁部にサイドウオールを形成
した後、該サイドウオールをマスクとして、段差の底部
および頭部に第2のイオン注入を行う工程と、前記サイ
ドウォールを除去した後、前記段差の底部、頭部、およ
び側壁部にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート
絶縁膜の上にゲート電極を形成する工程とを有する。
【0009】前記第1のイオン注入が、略垂直方向から
の中濃度のイオン注入であることが好ましい。前記第1
のイオン注入の前後に、比較的低濃度の斜めイオン注入
を行い、この斜めイオン注入により、前記段差の側壁部
にもイオン注入を行い、側壁部に形成されるチャネル領
域のしきい値電圧を制御することが好ましい。
【0010】前記第2のイオン注入が、比較的高濃度
で、前記第1のイオン注入よりも注入深さが浅い位置に
濃度のピークを持つ略垂直方向からのイオン注入である
ことが好ましい。
【0011】
【作用】本発明に係る縦型トランジスタを持つ半導体装
置の製造方法では、前記第1のイオン注入により、比較
的低濃度の縦型トランジスタ用LDD領域を形成する。
また、サイドウォールの上から第2のイオン注入を行う
ことにより、前記LDD領域の内部に、自己整合的に、
縦型トランジスタ用ソース・ドレイン領域を形成するこ
とができる。
【0012】このため、本発明に係る製造方法を用いて
得られた縦型トランジスタでは、ソース・ドレイン領域
に対して自己整合的にLDD領域が形成してあり、ジャ
ンクション部での高電界の発生が抑制され、ホットキャ
リア耐性が向上し、縦型トランジスタの性能が向上す
る。
【0013】また、第1のイオン注入工程の前後に、斜
めイオン注入を行うことで、段差の側壁部にも不純物が
同時にイオン注入され、そのドーズ量を制御すること
で、その部分に形成されるチャネル領域の不純物濃度を
制御することができ、しきい値電圧の制御が容易にでき
る。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら具体的に説明する。図1〜図4は、本発明の半
導体装置の製造方法の工程を説明する概略断面図であ
る。
【0015】まず、図1に示すように、半導体基板とし
て、たとえばシリコン基板2を用い、その上にシリコン
エピタキシャル層3を選択的に成長させる。本実施例で
は、Nチャネルの縦型MOSトランジスタを形成するた
めに、シリコン基板2の表面およびエピタキシャル層の
導電型はP型である。
【0016】次に、RIEなどのエッチング技術を用い
て、シリコンエピタキシャル層3の表面(広い意味で半
導体基板の表面)に、段差4を形成する。なお、段差4
は、エピタキシャル層の選択成長時に同時に形成しても
よい。段差4により、段差4を囲む側壁部4aが形成さ
れる。次に、図1に示すように、基板2に対してほぼ垂
直方向から中濃度のイオン注入による不純物打ち込みを
行い(第1のイオン注入)、段差4の底部とオフセット
領域11,12を形成する。このオフセット領域はLD
D領域を構成する。このイオン注入時に、たとえばPh
os+ などのN型不純物として用いた場合には、そのド
ーズ量は、2×1013〜3×1013/cm2 、注入エネ
ルギーは、20〜40keVが好ましい。
【0017】また、同図のように、前記イオン注入の前
後に、斜め方向からイオン注入(斜めイオン注入)によ
る不純物導入を行い、縦型トランジスタのチャネル領域
13の不純物濃度を制御する。これにより、縦型トラン
ジスタのしきい値電圧を所望の値に制御することが可能
になる。この場合のイオン注入条件は、たとえばB+
どのP型不純物として用いた場合には、そのドーズ量
は、2×1012〜3×1012/cm2 、注入エネルギー
は、20〜30keVが好ましい。
【0018】その後、図2に示すように、たとえば酸化
シリコン膜を堆積して段差4を埋め、次に全面異方性の
反応性イオンエッチング(RIE)により段差側壁部4
aに酸化シリコン膜のサイドウオール5を形成する。こ
のサイドウォール5は、たとえば酸化シリコン以外に、
PSG膜、BPSG膜、あるいは窒化シリコン膜などで
構成してもよい。
【0019】このサイドウオール5の段差底壁部4bに
おける厚さは、段差の深さなどに依存するが、たとえば
100〜200nm程度とすることが好ましい。サイド
ウオール5を形成した後、図3に示すように、基板に対
して垂直方向から高濃度のイオン注入による不純物導入
を行う。これにより、図3に示すようなソース・ドレイ
ン領域11a,12aが形成される。この場合、イオン
の打ち込み深さは、上記オフセット領域11,12より
浅く、かつ不純物濃度を高くすることが好ましい。具体
的には、このイオン注入条件は、たとえばAs+ などの
N型不純物として用いた場合には、そのドーズ量は、2
×1015〜3×1015/cm2 、注入エネルギーは、2
0〜30keVが好ましい。これにより、ソース・ドレ
イン領域11a,12aは、確実にオフセット領域1
1,12内に入るので、LDD領域11b,12b(図
4参照)を自己整合的に形成することができる。
【0020】その後、酸化シリコン膜で構成されたサイ
ドウオール5をフッ化水素酸などを用いたエッチング法
によって除去した後、たとえば熱酸化法などで酸化シリ
コン膜から成るゲート絶縁膜6を形成する。次いで、た
とえばポリシリコンを堆積し、レジストパターニング、
反応性イオンエッチング、イオン注入による不純物導入
などの方法により、ゲート電極7を形成する。これによ
り、図4に示す断面形状の縦型トランジスタ1を完成す
ることができる。なお、ゲート電極7としては、ポリシ
リコン以外に、アモルファスシリコン、タングステンシ
リサイドなどのシリサイド金属、タングステンなどの金
属、ポリシリコン膜とシリサイド膜との積層膜などのそ
の他の導電層で構成することもできる。
【0021】このようにして得られた縦型トランジスタ
は、ソース・ドレイン領域に自己整合的にLDD領域が
形成されているので、接合部で高電界発生が抑制され、
ホットキャリアによるトランジスタの性能劣化は生じな
い。また、しきい値電圧は、斜めイオン注入による不純
物打ち込み量により制御することが可能である。
【0022】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はない。たとえば、上記実施例では、溝状の段差部とし
たが、逆に突出型の段差部でもよく、更に、上述した実
施例では、トランジスタをNチャネル型としたが、Pチ
ャネル型の縦型MOSトランジスタも、不純物の導電型
を逆にするのみで、上記実施例と同様にして半導体装置
を製造することができる。
【0023】また更に、その他本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更することができる。
【0024】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、縦型トランジスタにおいて、ソース・ドレイン領域
に対して自己整合的にLDD領域を形成することができ
る。このため、この方法により得られた半導体装置で
は、ジャンクション部での高電界の発生が抑制され、ホ
ットキャリア耐性が向上し、縦型トランジスタの性能が
向上する。
【0025】また、第1のイオン注入工程の前後に、斜
めイオン注入を行うことで、段差の側壁部にも不純物が
同時にイオン注入され、そのドーズ量を制御すること
で、その部分に形成されるチャネル領域の不純物濃度を
制御することができ、しきい値電圧の制御が容易にでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の縦型トランジスタの製造工程を示す概
略断面図である。
【図2】図1に続く製造工程を示す概略断面図である。
【図3】図2に続く製造工程を示す概略断面図である。
【図4】図3に続く製造工程を示す概略断面図である。
【図5】従来の縦型トランジスタの製造工程を示す概略
断面図である。
【図6】図5に続く縦型トランジスタの製造工程を示す
概略断面図である。
【符号の説明】
1… 縦型トランジスタ 2… シリコン基板 3… エピタキシャル層 4… 段差 4a… 段差側壁部 5… サイドウオール 6… ゲート絶縁膜 7… ゲート電極 11,12… オフセット領域 11a,12a… ソース・ドレイン領域 11b,12b… LDD領域 13… チャネル領域

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板に対しほぼ垂直方向に形成された段差
    の側壁部に沿って伸びるチャネル領域を有する縦型トラ
    ンジスタを持つ半導体装置の製造方法であって、 前記基板の表面に段差を形成する工程と、 少なくとも前記段差の底部および頭部に第1のイオン注
    入を行う工程と、 前記段差の側壁部にサイドウオールを形成した後、該サ
    イドウオールをマスクとして、段差の底部および頭部に
    第2のイオン注入を行う工程と、 前記サイドウォールを除去した後、前記段差の底部、頭
    部、および側壁部にゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成する工程とを
    有する縦型トランジスタを持つ半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記第1のイオン注入が、略垂直方向から
    の中濃度のイオン注入である請求項1に記載の縦型トラ
    ンジスタを持つ半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記第1のイオン注入の前後に、比較的低
    濃度の斜めイオン注入を行い、この斜めイオン注入によ
    り、前記段差の側壁部にもイオン注入を行い、側壁部に
    形成されるチャネル領域のしきい値電圧を制御する請求
    項1または2に記載の縦型トランジスタを持つ半導体装
    置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記第2のイオン注入が、比較的高濃度
    で、前記第1のイオン注入よりも注入深さが浅い位置に
    濃度のピークを持つ略垂直方向からのイオン注入である
    請求項1〜3のいずれかに記載の縦型トランジスタを持
    つ半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】前記請求項1〜4のいずれかの方法により
    得られる縦型トランジスタを持つ半導体装置。
JP19153495A 1995-07-27 1995-07-27 縦型トランジスタを持つ半導体装置の製造方法 Pending JPH0945899A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999016126A1 (de) * 1997-09-25 1999-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer grabenhalbleiterstruktur mit mos-transistoren
JP2003017699A (ja) * 2001-06-29 2003-01-17 Toshiba Corp 半導体素子及びその製造方法
WO2004025735A1 (ja) * 2002-08-05 2004-03-25 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 半導体装置
JP2005072356A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Sanyo Electric Co Ltd 絶縁ゲート型電界効果半導体装置およびその製造方法
JP2007294556A (ja) * 2006-04-24 2007-11-08 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置
JP2008546216A (ja) * 2005-06-10 2008-12-18 フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション 電荷平衡電界効果トランジスタ
JP2009224543A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Sony Corp 半導体装置の製造方法
KR100940113B1 (ko) * 2002-12-26 2010-02-02 매그나칩 반도체 유한회사 고전압 트랜지스터 제조방법

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999016126A1 (de) * 1997-09-25 1999-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer grabenhalbleiterstruktur mit mos-transistoren
JP2003017699A (ja) * 2001-06-29 2003-01-17 Toshiba Corp 半導体素子及びその製造方法
WO2004025735A1 (ja) * 2002-08-05 2004-03-25 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 半導体装置
KR100940113B1 (ko) * 2002-12-26 2010-02-02 매그나칩 반도체 유한회사 고전압 트랜지스터 제조방법
JP2005072356A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Sanyo Electric Co Ltd 絶縁ゲート型電界効果半導体装置およびその製造方法
JP2008546216A (ja) * 2005-06-10 2008-12-18 フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション 電荷平衡電界効果トランジスタ
JP2007294556A (ja) * 2006-04-24 2007-11-08 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置
JP2009224543A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Sony Corp 半導体装置の製造方法

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