JPS6126234B2 - - Google Patents

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JPS6126234B2
JPS6126234B2 JP53025564A JP2556478A JPS6126234B2 JP S6126234 B2 JPS6126234 B2 JP S6126234B2 JP 53025564 A JP53025564 A JP 53025564A JP 2556478 A JP2556478 A JP 2556478A JP S6126234 B2 JPS6126234 B2 JP S6126234B2
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JP
Japan
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recess
oxidation
film pattern
semiconductor substrate
source
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JP53025564A
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English (en)
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JPS54117691A (en
Inventor
Kazufumi Ogawa
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2556478A priority Critical patent/JPS54117691A/ja
Publication of JPS54117691A publication Critical patent/JPS54117691A/ja
Publication of JPS6126234B2 publication Critical patent/JPS6126234B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66568Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66613Lateral single gate silicon transistors with a gate recessing step, e.g. using local oxidation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁ゲート型半導体装置の製造方法に
関し、相互コンダクタンスが大きく、且つドレー
ン耐圧特性の良い、たとえばMOS型電界効果ト
ランジスタ(以下MOSFETと略す)を提供する
ものである。
従来より、MOSFETでは相互コンダクタンス
を増加させる方法として、チヤンネル長を短くす
る方法がある。しかしながら、通常のMOSFET
ではチヤンネル長を短くしていくと、第1図に示
すように、ソース、ドレイン電極1,2間に電圧
を印加した場合シリコン基板3とドレイン拡散層
4の界面では空乏層が破線5のように広がりこの
空乏層がソース拡散層6に到達してしまいパンチ
スルー現象を生じて、MOSFETが正常に動作し
なくなる欠点があつた。この場合、実際の空乏層
の広がりは、ゲート酸化膜7上のゲート電極8の
効果によりシリコン基板表面では少く、ある深さ
においては広がつている。
一方、上記の欠点を除去する手段として、第2
図に示す構造が提案されている。こゝでは、
MOSFETのゲート電極11を、シリコン基板1
0上に形成した凹部側面のゲート酸化膜13上に
形成し、前記凹部の底面のシリコン基板表面付近
14を反対導電形に変えることにより、実際のチ
ヤンネル長を短くし、相互コンダクタンスを大き
くしている。そして、この構造ではソース、ドレ
イン電極15,16間に電圧を印加した場合のド
レイン拡散層17とシリコン基板12界面の空乏
層広がりは、深さ方向にのみ生じるのでソース拡
散層18にはとゞかずソース、ドレイン耐圧を向
上させることができる。
ところが、この形状のMOSFETの従来の製造
方法は、第3図に示すように、まず、シリコン基
板12上の所定の部分に、二酸化シリコン膜パタ
ーン19をマスクにして、基板とは反対導電型の
拡散層22を形成する(第3図A)。
次に、もう一度イオン注入マスク用の第2の二
酸化シリコン膜パターン20を形成し、これをマ
スクにして、前記拡散層22と基板12の一部を
エツチング除去して、凹部を形成する(第3図
B)。このときソース、ドレイン拡散層18,1
7が形成される。
その後、垂直方向より前記拡散と同導電形のイ
オン注入を矢印のごとく行い、前記凹部の底面に
第2の拡散層14を形成する(第3図C)。
そして、最後にゲート酸化膜13を形成した
後、コンタクト窓開けを行い、ゲート電極11、
ソース電極15、およびドレイン電極16を形成
する(第3図D)。
しかしながら、上記第3図の方法では、ソース
ドレイン用の拡散層22の形成を最初に行うた
め、チヤンネル長Lは、前記凹部形成時のエツチ
ング精度でのみ決つてしまい、相互コンダクタン
スの制御性が非常に悪かつたし、製造工程も複雑
であつた。すなわち、酸化膜パターンの形成がバ
ラツクとともに凹部のエツチングはシリコン基板
12に直接施されるため制御性が悪く、またソー
ス、ドレインをあらかじめ拡散したのち基板と反
対導電の領域14を形成するため、チヤンネル長
Lのバラツキをたとえば0.5μ以下に制御するこ
とは不可能であつた。
上記製造方法の欠点を鑑み、本発明の目的はソ
ース、ドレイン耐圧が良好で、且つ、相互コンダ
クタンスの大きなMOSFETを、高精度にしかも
より簡単に製造する方法を提供することにより、
高密度な半導体集積回路を制御性良く製造可能と
するものである。
以下、本発明の内容を実施例(第4図)を用い
て詳しく説明する。たとえば、第4図は高密度
LSIにおけるnチヤンネルMOSFETの製造例を
示す。
まず、p形シリコン基板31上にCVD法によ
り、耐酸化性膜であるチツ化シリコン膜を700Å
程度堆積し、その後、全面にホトレジストを塗布
し所定のマスクを用い、露光・現像を行い、レジ
ストパターン(図示せず)を形成(以下この工程
をレジストパターンの形成と略す)し、これをマ
スクとして前記チツ化膜の一部をエツチング除去
し、耐酸化性膜であるチツ化シリコン膜パターン
32を形成する(第4図A)。こゝで、耐酸化性
膜としては、シリコン基板を酸化から守り、後の
イオン注入工程でイオンを通す物質であれば何で
も良く、厚みもイオンの加速エネルギーに応じて
設定すれば良い。
次にチツ化膜パターン32をマスクにして基板
31を選択酸化して二酸化シリコン層33をたと
えば1.0μm程度の厚さに形成し、さらにチツ化
シリコン膜パターン32と二酸化シリコン層3
3′(MOSFETのゲート形成部)の一部を除いて
他部分をレジストパターン34で被う(第4図
B)。
次に、チツ化シリコン膜パターン32とレジス
トパターン34により、ゲート形成領域の二酸化
シリコン層33′を完全にエツチング除去し、凹
部を形成する(この場合には、凹部深さは1.0μ
mとなる。また、さらに深さ、すなわちゲート長
を長くする必要があればp形Si基板31の一部を
追加エツチングしてもよい)。この工程は二酸化
シリコン層33′のエツチングであるためエツチ
ングはシリコン基板31との界面で正確に停止
し、高精度に凹部を形成することができる。
その後、p形シリコン基板31の露出した部分
31′をチツ化シリコン膜の厚みの1.0〜1.4倍程
度の厚み、すなわち、700Å〜1000Å程度酸化
し、イオン注入用保護酸化膜33″を形成した後
n形不純物たとえば砒素イオンを矢印の方向より
200KeVの加速エネルギーで1×101 52cm2程度矢印
のごとく注入する。このとき、不純物イオンはチ
ツ化シリコン膜32の下部の基板31表面および
凹部の33″直下の底面にのみ注入され、凹部側
面ではイオンはセルフアライメント的に形成され
たチツ化シリコン膜突起部32′と凹部側面の酸
化膜33″を斜方向より通過するため、ほぼ完全
に保護されている。したがつて凹部の側面に不純
物イオンは注入されない。この工程においてもイ
オン注入領域は正確に制御性良く形成することが
できる。また、レジストパターン34はイオン注
入の前あるいは後で任意に除去すればよい(第4
図C)。
こうしたのち、チツ素ガス雰囲気中で任意の熱
処理を行い注入イオンを活性化する。たとえば、
今の場合1100℃で50分間の熱処理を行うと0.7μ
m程度のn形不純物層35が形成された。すなわ
ち、この熱処理によりn形のソース、ドレイン領
域35a,35bならびにn形領域35cを形成
することができる。そして、保護用の酸化膜3
3″を完全に除去するとともに、前記二酸化シリ
コン層33の表面も一部除去し、ゲート酸化膜3
6を1000Å程度形成し、チツ化シリコン膜パター
ン32を除去するとソース、ドレイン領域35
a,35bが露出する。そして凹部にゲート電極
37を形成し、ソース、ドレイン領域上にソース
電極38とドレイン電極39を形成する。このよ
うにして、MOSFETを作成することができる。
(第4図D)。
なお、第4図の方法において、イオン注入抑保
護酸化膜33″を直接ゲート酸化膜36の代りに
用いることもできる。すなわち、この場合にはイ
オン注入後の熱処理後、チツ化シリコン膜パター
ン32を除去したのちただちにゲート電極やソー
スドレイン電極を形成することができる。また、
第4図において、チツ化膜パターン32を全面除
去せず、コンタクト部のみホトエツチにより選択
的にコンタクト窓開けを行い、電極配線を形成し
ても良い。
上記の如き製造方法では、耐酸化性膜パターン
32の性質を積極的に利用することにより、従来
の製造方法にくらべ工程が大巾に短縮される。
すなわち、パターン32により選択酸化、選択
エツチング、選択的イオン注入を行うことがで
き、かつ領域35a,35b,35c形成を同時
に制御性良く行うことができる。そして、ゲート
長lは、凹部を形成した後、イオン注入後の熱処
理で制御できるので1μm以下に容易に制御性良
く形成される。ゲート長lのバラツキは0.2μm
以下におさえることも容易である。具体的には本
実施例では0.7μm程度の実効チヤンネル長の
MOSFETを作成することができた。このように
第4図の方法では相互コンダクタンスが大きく、
ソース、ドレイン耐圧の良好なMOSFETを容易
にしかも高精度に製造することが可能になつた。
以上のように本発明の方法によると、従来法に
くらべて、ソース、ドレインの拡散が凹部底面へ
の拡散と同時にできるので、拡散工程が一回省略
でき、凹部の形状が酸化時間に応じて常に同じ形
状をなし、エツチング時のエツチ速度やエツチン
グ深さによるバラツキがない。従つて、本発明で
はチヤンネル長はイオン注入後の熱処理で高精度
に制御でき、半導体基板上のイオン注入時のセル
フアライメント・マスクとなるもり上りの突起部
が耐酸化膜で形成されているため、容易に耐酸化
性膜の選択エツチングができ突起部の除去が容易
である。このように本発明は高性能絶縁ゲート型
半導体装置の製造に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来構造のMOSFETの断面図、第2
図は高耐圧で相互コンダクタンスの大きな従来の
MOSFETの断面図、第3図A〜Dは第2図の
MOSFETの従来の製造工程断面図、第4図A〜
Dは本発明の一実施例にかかる高耐圧で相互コン
ダクタンスの大きなMOSFETの製造方法を示す
工程断面図である。 31……p形シリコン基板、32……チツ化シ
リコン膜パターン、33,33′……二酸化シリ
コン層、34……レジストパターン、33″……
保護酸化膜、35a,35b……ソース、ドレイ
ン領域、35c……n形領域、37,38,39
……ゲート、ソース、ドレイン電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板上に耐酸化性膜パターンを形成す
    る工程と、この耐酸化性膜パターンをマスクにし
    て前記半導体基板の所定の部分を選択酸化する工
    程と、前記耐酸化性膜パターンと前記選択酸化領
    域の一部を被うように、第1のレジストパターン
    を形成する工程と、この第1のレジストパターン
    と前記耐酸化性膜パターンをマスクにして所定の
    部分をエツチング除去し、前記半導体基板に凹部
    を形成する工程と、前記耐酸化性膜パターン下な
    らびに凹部底部の半導体基板に、前記酸化工程で
    発生する耐酸化性膜パターン突起部をセルフアラ
    イメントマスクとして、選択的に半導体と反対導
    電形の不純物をイオン注入する工程と、熱処理し
    て前記凹部に隣接した半導体基板にソース、ドレ
    イン領域を、凹部底部に前記ソース、ドレイン領
    域と同一導電形の領域を形成する工程と、前記凹
    部、ソース、ドレイン領域上に選択的に電極配線
    を形成する工程とを備えたことを特徴する絶縁ゲ
    ート型半導体装置の製造方法。 2 凹部を形成したのち、この凹部側面部に酸化
    膜を形成したのちイオン注入することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の絶縁ゲート型半
    導体装置の製造方法。 3 酸化膜をゲート酸化膜とすることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の絶縁ゲート型半
    導体装置の製造方法。
JP2556478A 1978-03-06 1978-03-06 Production of insulating gate-type semiconductor device Granted JPS54117691A (en)

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JPS56133869A (en) * 1980-03-24 1981-10-20 Oki Electric Ind Co Ltd Mos type semiconductor device and manufacture thereof
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US6528847B2 (en) * 1998-06-29 2003-03-04 Advanced Micro Devices, Inc. Metal oxide semiconductor device having contoured channel region and elevated source and drain regions

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