JPH0837300A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0837300A JPH0837300A JP6170553A JP17055394A JPH0837300A JP H0837300 A JPH0837300 A JP H0837300A JP 6170553 A JP6170553 A JP 6170553A JP 17055394 A JP17055394 A JP 17055394A JP H0837300 A JPH0837300 A JP H0837300A
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- resist film
- layer
- film
- gate electrode
- semiconductor device
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置の製造方法、特に半導体層にイオ
ン注入する方法に関し、十分高い加速エネルギーをもっ
てイオン注入しても、例えばMOS電界効果トランジス
タのソース・ドレインを形成するときにイオンがゲート
電極をチャネリングしてチャネル領域に突き抜けること
がなく、またゲート電極にイオンを注入するときにイオ
ンがゲート酸化膜またはチャネル領域に突き抜けること
がないようにして、しきい値電圧が低下したり、フラッ
トバンド電圧が上昇したりしないようなMOS電界効果
トランジスタを高いスループットで製造する方法を提供
することを目的とする。 【構成】 半導体層上に多層レジスト膜の少なくとも1
層を形成した状態で、この少なくとも1層を貫通する加
速エネルギーをもって半導体層に不純物をイオン注入し
て半導体層の抵抗を低減するように構成する。
ン注入する方法に関し、十分高い加速エネルギーをもっ
てイオン注入しても、例えばMOS電界効果トランジス
タのソース・ドレインを形成するときにイオンがゲート
電極をチャネリングしてチャネル領域に突き抜けること
がなく、またゲート電極にイオンを注入するときにイオ
ンがゲート酸化膜またはチャネル領域に突き抜けること
がないようにして、しきい値電圧が低下したり、フラッ
トバンド電圧が上昇したりしないようなMOS電界効果
トランジスタを高いスループットで製造する方法を提供
することを目的とする。 【構成】 半導体層上に多層レジスト膜の少なくとも1
層を形成した状態で、この少なくとも1層を貫通する加
速エネルギーをもって半導体層に不純物をイオン注入し
て半導体層の抵抗を低減するように構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、特に半導体層にイオン注入する方法に関する。
法、特に半導体層にイオン注入する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】相補型MOS電界効果トランジスタ(以
下、CMOSと云う。)の製造方法を例にして従来例を
説明する。
下、CMOSと云う。)の製造方法を例にして従来例を
説明する。
【0003】図8(a)に示すように、シリコン基板1
上に薄い酸化膜2と窒化シリコン(SiN)膜3とを順
次形成する。
上に薄い酸化膜2と窒化シリコン(SiN)膜3とを順
次形成する。
【0004】図8(b)に示すように、レジスト膜4を
形成し、これをフォトリソグラフィー技術を使用してパ
ターニングしてnチャネルトランジスタ形成領域から除
去し、ボロン等のp型不純物を注入してp−ウエル5を
形成し、レジスト膜4を除去する。
形成し、これをフォトリソグラフィー技術を使用してパ
ターニングしてnチャネルトランジスタ形成領域から除
去し、ボロン等のp型不純物を注入してp−ウエル5を
形成し、レジスト膜4を除去する。
【0005】図8(c)に示すように、p−チャネルト
ランジスタ形成領域に開口を有するレジスト膜6を形成
し、リン等のn型不純物を注入してn−ウエル7を形成
する。
ランジスタ形成領域に開口を有するレジスト膜6を形成
し、リン等のn型不純物を注入してn−ウエル7を形成
する。
【0006】図9(a)に示すように、レジスト膜8を
塗布し、これをパターニングして素子活性領域となる領
域に残留し、これをマスクとしてSiN膜3を異方性エ
ッチングした後、レジスト膜8を除去する。
塗布し、これをパターニングして素子活性領域となる領
域に残留し、これをマスクとしてSiN膜3を異方性エ
ッチングした後、レジスト膜8を除去する。
【0007】図9(b)に示すように、レジスト膜9を
形成し、これをパターニングしてp−ウエル5上から除
去し、ボロンをイオン注入してチャネルストップ10を
形成する。
形成し、これをパターニングしてp−ウエル5上から除
去し、ボロンをイオン注入してチャネルストップ10を
形成する。
【0008】図9(c)に示すように、熱酸化をなして
厚いフィールド酸化膜11を形成する。
厚いフィールド酸化膜11を形成する。
【0009】図10(a)に示すように、SiN膜3を
リン酸を使用して除去し、ゲート酸化膜12とゲート電
極となるシリコン層13とを積層形成する。
リン酸を使用して除去し、ゲート酸化膜12とゲート電
極となるシリコン層13とを積層形成する。
【0010】図10(b)に示すように、シリコン層1
3の抵抗を下げるために、p−ウエル5上に開口を有す
るレジスト膜14を形成し、nチャネルトランジスタ形
成領域のシリコン層13にリンをイオン注入してn型と
する。
3の抵抗を下げるために、p−ウエル5上に開口を有す
るレジスト膜14を形成し、nチャネルトランジスタ形
成領域のシリコン層13にリンをイオン注入してn型と
する。
【0011】図10(c)に示すように、上記と反対に
n−ウエル7上に開口を有するレジスト膜15を形成
し、シリコン層13にフッ化ボロンまたはボロンをイオ
ン注入してp型とする。
n−ウエル7上に開口を有するレジスト膜15を形成
し、シリコン層13にフッ化ボロンまたはボロンをイオ
ン注入してp型とする。
【0012】図11(a)に示すように、レジスト膜1
6を塗布し、これをフォトリソグラフィー技術を使用し
てパターニングしてゲート電極形成領域上に残留する。
この時に形成するレジスト膜は、トランジスタの高集積
化に伴ってパターンが微細化しているため、平坦性、反
射防止の面で効果のある多層レジスト膜が使用されるこ
とがある。このレジストパターンをマスクとしてシリコ
ン膜13をエッチングしてゲート電極17を形成し、レ
ジスト膜16を除去する。
6を塗布し、これをフォトリソグラフィー技術を使用し
てパターニングしてゲート電極形成領域上に残留する。
この時に形成するレジスト膜は、トランジスタの高集積
化に伴ってパターンが微細化しているため、平坦性、反
射防止の面で効果のある多層レジスト膜が使用されるこ
とがある。このレジストパターンをマスクとしてシリコ
ン膜13をエッチングしてゲート電極17を形成し、レ
ジスト膜16を除去する。
【0013】以下に、シングルドレイン構造の電界効果
トランジスタを製造する場合について説明する。
トランジスタを製造する場合について説明する。
【0014】図11(b)に示すように、n−ウエル5
上に開口を有するレジスト膜18を形成し、フッ化ボロ
ンまたはボロンをイオン注入してp型ソース・ドレイン
19を形成する。
上に開口を有するレジスト膜18を形成し、フッ化ボロ
ンまたはボロンをイオン注入してp型ソース・ドレイン
19を形成する。
【0015】図11(c)に示すように、p−ウエル5
上に開口を有するレジスト膜20を形成し、リンまたは
ヒ素をイオン注入してn型ソース・ドレイン21を形成
し、レジスト膜20を除去する。
上に開口を有するレジスト膜20を形成し、リンまたは
ヒ素をイオン注入してn型ソース・ドレイン21を形成
し、レジスト膜20を除去する。
【0016】以下に、LDD(Lightly Doped Drain )
構造の電界効果トランジスタを製造する場合について説
明する。
構造の電界効果トランジスタを製造する場合について説
明する。
【0017】図11(a)に示す工程まで進んだ後、図
12(a)に示すように、p−ウエル5上に開口を有す
るレジスト膜22を形成し、リンを低濃度に浅くイオン
注入してLDD領域23を形成する。
12(a)に示すように、p−ウエル5上に開口を有す
るレジスト膜22を形成し、リンを低濃度に浅くイオン
注入してLDD領域23を形成する。
【0018】レジスト膜22を除去して全面に絶縁膜を
形成し、異方性エッチングをなして、図12(b)に示
すように、ゲート電極17の側壁にサイドウォール絶縁
膜24を形成する。
形成し、異方性エッチングをなして、図12(b)に示
すように、ゲート電極17の側壁にサイドウォール絶縁
膜24を形成する。
【0019】p−ウエル5上に開口を有するレジスト膜
25を形成し、ヒ素をイオン注入してn型ソース・ドレ
イン26を形成する。
25を形成し、ヒ素をイオン注入してn型ソース・ドレ
イン26を形成する。
【0020】図12(c)に示すように、n−ウエル7
上に開口を有するレジスト膜27を形成し、フッ化ボロ
ンまたはボロンをイオン注入してp型ソース・ドレイン
28を形成し、レジスト膜27を除去する。
上に開口を有するレジスト膜27を形成し、フッ化ボロ
ンまたはボロンをイオン注入してp型ソース・ドレイン
28を形成し、レジスト膜27を除去する。
【0021】以下、図示しないが、シングルドレイン構
造の場合もLDD構造の場合も全面に絶縁膜を形成して
ソース・ドレイン上にコンタクトホールを形成し、次い
でこのコンタクトホールを埋めて電極・配線を形成す
る。
造の場合もLDD構造の場合も全面に絶縁膜を形成して
ソース・ドレイン上にコンタクトホールを形成し、次い
でこのコンタクトホールを埋めて電極・配線を形成す
る。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】半導体装置の高集積化
が進み、トランジスタが微細化するのに伴って、縦方向
の薄膜化が進んでいる。薄膜化が進むと種々の問題が発
生する。
が進み、トランジスタが微細化するのに伴って、縦方向
の薄膜化が進んでいる。薄膜化が進むと種々の問題が発
生する。
【0023】先ず第1は、イオン注入工程において、イ
オン注入しようとする薄膜をイオンが突き抜けないよう
にするため、加速エネルギーを低くしなければならない
ので、スループットが低下するという問題である。
オン注入しようとする薄膜をイオンが突き抜けないよう
にするため、加速エネルギーを低くしなければならない
ので、スループットが低下するという問題である。
【0024】図13に、あるイオン注入装置における加
速エネルギーと処理時間との関係グラフを示す。なお、
ドーズ量は1×1015cm-2である。この図から明らかな
ように、低加速エネルギーでイオン注入した場合には処
理時間が大幅に増加し、スループットが低下する。
速エネルギーと処理時間との関係グラフを示す。なお、
ドーズ量は1×1015cm-2である。この図から明らかな
ように、低加速エネルギーでイオン注入した場合には処
理時間が大幅に増加し、スループットが低下する。
【0025】第2は、MOS電界効果トランジスタにお
いてゲート電極をマスクとしてシリコン基板に不純物を
イオン注入してソース・ドレインを形成する場合に、不
純物イオンがゲート電極をチャネリングしてチャネル領
域に突き抜け、MOS電界効果トランジスタのしきい値
電圧Vthを低下させるという問題である(Akihiro Nita
yama, Hiroshi Takato, and Riichiro Shirota, New De
gradation PhenomenaInduced by Ion-Implantation Cha
nneling in Short Channel Transistor, Extended Abst
racts of the 18th (1986 International) Conference
on Solid State Devices and Materials, Tokyo, 1986)
。
いてゲート電極をマスクとしてシリコン基板に不純物を
イオン注入してソース・ドレインを形成する場合に、不
純物イオンがゲート電極をチャネリングしてチャネル領
域に突き抜け、MOS電界効果トランジスタのしきい値
電圧Vthを低下させるという問題である(Akihiro Nita
yama, Hiroshi Takato, and Riichiro Shirota, New De
gradation PhenomenaInduced by Ion-Implantation Cha
nneling in Short Channel Transistor, Extended Abst
racts of the 18th (1986 International) Conference
on Solid State Devices and Materials, Tokyo, 1986)
。
【0026】第3は、pチャネルMOS電界効果トラン
ジスタのゲート電極にp型不純物をイオン注入する場
合、イオンがゲート酸化膜またはチャネル領域に突き抜
けてフラットバンド電圧Vfbを上昇させるという問題で
ある(Philip J. Tobin, FrankK. Baker and James R.
Pfiester, The Effect of Silicon Gate Microstructur
e and Gate Oxide Process on Threshold Voltage Inst
abilities in p + −Gate p−chammel MOSFET's with F
luorine, IEEE TRANSATIONS ON ELECTRON DEVICES, vo
l. 39, No. 7, July 1992)。
ジスタのゲート電極にp型不純物をイオン注入する場
合、イオンがゲート酸化膜またはチャネル領域に突き抜
けてフラットバンド電圧Vfbを上昇させるという問題で
ある(Philip J. Tobin, FrankK. Baker and James R.
Pfiester, The Effect of Silicon Gate Microstructur
e and Gate Oxide Process on Threshold Voltage Inst
abilities in p + −Gate p−chammel MOSFET's with F
luorine, IEEE TRANSATIONS ON ELECTRON DEVICES, vo
l. 39, No. 7, July 1992)。
【0027】このようなイオンの突き抜けの問題の解決
策の一つとして、イオン注入の加速エネルギーを低下さ
せる方法があげられるが、前記のようにスループットが
低下して好ましくない。
策の一つとして、イオン注入の加速エネルギーを低下さ
せる方法があげられるが、前記のようにスループットが
低下して好ましくない。
【0028】本発明の目的は、これらの欠点を解消する
ことにあり、十分高い加速エネルギーをもってイオン注
入しても、例えばMOS電界効果トランジスタのソース
・ドレインを形成するときにイオンがゲート電極をチャ
ネリングしてチャネル領域に突き抜けることがなく、ま
たゲート電極にイオンを注入するときにイオンがゲート
酸化膜またはチャネル領域に突き抜けることがないよう
にして、しきい値電圧が低下したり、フラットバンド電
圧が上昇したりしないようなMOS電界効果トランジス
タを高いスループットで製造する方法を提供することに
ある。
ことにあり、十分高い加速エネルギーをもってイオン注
入しても、例えばMOS電界効果トランジスタのソース
・ドレインを形成するときにイオンがゲート電極をチャ
ネリングしてチャネル領域に突き抜けることがなく、ま
たゲート電極にイオンを注入するときにイオンがゲート
酸化膜またはチャネル領域に突き抜けることがないよう
にして、しきい値電圧が低下したり、フラットバンド電
圧が上昇したりしないようなMOS電界効果トランジス
タを高いスループットで製造する方法を提供することに
ある。
【0029】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、半導体層
上に多層レジスト膜の少なくとも1層を形成した状態
で、この少なくとも1層を貫通する加速エネルギーをも
って前記の半導体層に不純物をイオン注入してこの半導
体層の抵抗を低減する工程を有する半導体装置の製造方
法によって達成される。そして、この方法を使用して製
造された低抵抗の半導体層を前記の多層レジスト膜より
なるエッチングマスクを使用してパターニングしてMO
S型電界効果トランジスタのゲート電極を形成するとよ
く、また、半導体基板1上にこの方法を使用してゲート
電極17を形成し、このゲート電極17上に前記の多層
レジスト膜よりなるエッチングマスクの少なくとも1層
を残留させた状態で前記の半導体基板1に不純物をイオ
ン注入してソース・ドレイン19・21を形成するとよ
い。
上に多層レジスト膜の少なくとも1層を形成した状態
で、この少なくとも1層を貫通する加速エネルギーをも
って前記の半導体層に不純物をイオン注入してこの半導
体層の抵抗を低減する工程を有する半導体装置の製造方
法によって達成される。そして、この方法を使用して製
造された低抵抗の半導体層を前記の多層レジスト膜より
なるエッチングマスクを使用してパターニングしてMO
S型電界効果トランジスタのゲート電極を形成するとよ
く、また、半導体基板1上にこの方法を使用してゲート
電極17を形成し、このゲート電極17上に前記の多層
レジスト膜よりなるエッチングマスクの少なくとも1層
を残留させた状態で前記の半導体基板1に不純物をイオ
ン注入してソース・ドレイン19・21を形成するとよ
い。
【0030】なお、前記の多層レジスト膜は2層よりな
り、下層はアモルファスカーボン膜であり、上層は通常
のレジスト膜であってもよく、また、前記の多層レジス
ト膜は3層よりなり、下層は平坦化レジスト膜であり、
中間層はスピンオングラス(SOG)膜であり、上層は
通常のレジスト膜であってもよく、さらにまた、前記の
多層レジスト膜は3層よりなり、下層はアモルファスカ
ーボン膜であり、中間層はスピンオングラス(SOG)
膜であり、上層は通常のレジスト膜であってもよい。
り、下層はアモルファスカーボン膜であり、上層は通常
のレジスト膜であってもよく、また、前記の多層レジス
ト膜は3層よりなり、下層は平坦化レジスト膜であり、
中間層はスピンオングラス(SOG)膜であり、上層は
通常のレジスト膜であってもよく、さらにまた、前記の
多層レジスト膜は3層よりなり、下層はアモルファスカ
ーボン膜であり、中間層はスピンオングラス(SOG)
膜であり、上層は通常のレジスト膜であってもよい。
【0031】
【作用】トランジスタが微細化するのに伴って縦方向の
薄膜化が進み、その薄膜を突き抜けないように低い加速
エネルギーでイオン注入することが必要になっている。
そこで、薄膜上に多層レジスト膜を形成し、この多層レ
ジスト膜を突き抜けたイオンが薄膜に侵入するようにす
れば、高い加速エネルギーでイオン注入することが可能
になり、スループットが向上する。この方法でMOS電
界効果トランジスタのゲート電極の低抵抗化を図れば、
高い加速エネルギーでイオン注入してもゲート酸化膜や
チャネル領域にイオンが突き抜けることがなく、しかも
高いスループットで低抵抗化が可能になる。
薄膜化が進み、その薄膜を突き抜けないように低い加速
エネルギーでイオン注入することが必要になっている。
そこで、薄膜上に多層レジスト膜を形成し、この多層レ
ジスト膜を突き抜けたイオンが薄膜に侵入するようにす
れば、高い加速エネルギーでイオン注入することが可能
になり、スループットが向上する。この方法でMOS電
界効果トランジスタのゲート電極の低抵抗化を図れば、
高い加速エネルギーでイオン注入してもゲート酸化膜や
チャネル領域にイオンが突き抜けることがなく、しかも
高いスループットで低抵抗化が可能になる。
【0032】また、MOS電界効果トランジスタのソー
ス・ドレイン形成のためにゲート電極をマスクとしてイ
オン注入するときに、ゲート電極をエッチング形成する
ときに形成した多層レジスト膜をゲート電極上に残留さ
せた状態でイオン注入すれば、高い加速エネルギーでイ
オン注入してもイオンがゲート電極をチャネリングして
チャネル領域に突き抜けることはなくなる。
ス・ドレイン形成のためにゲート電極をマスクとしてイ
オン注入するときに、ゲート電極をエッチング形成する
ときに形成した多層レジスト膜をゲート電極上に残留さ
せた状態でイオン注入すれば、高い加速エネルギーでイ
オン注入してもイオンがゲート電極をチャネリングして
チャネル領域に突き抜けることはなくなる。
【0033】近年トランジスタの微細化に伴って微細パ
ターンの形成が必要になり、そのため平坦性、反射防止
の面で有効な多層レジスト膜が使用されるようになって
いるので、本発明における多層レジスト膜の使用は直ち
に工程数の増加につながるものではない。
ターンの形成が必要になり、そのため平坦性、反射防止
の面で有効な多層レジスト膜が使用されるようになって
いるので、本発明における多層レジスト膜の使用は直ち
に工程数の増加につながるものではない。
【0034】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の四つの実施
例に係るCMOS電界効果トランジスタの製造方法につ
いて説明する。
例に係るCMOS電界効果トランジスタの製造方法につ
いて説明する。
【0035】第1例 pチャネルMOS電界効果トランジスタのゲート電極も
nチャネルMOS電界効果トランジスタのゲート電極も
共にn型にドープする場合について説明する。
nチャネルMOS電界効果トランジスタのゲート電極も
共にn型にドープする場合について説明する。
【0036】図10(a)参照 従来技術と同一の工程を実行して、図10(a)に示す
形状に形成する。
形状に形成する。
【0037】図1(a)参照 ゲート電極となるシリコン層13上にスパッタ法を使用
して反射防止膜となるアモルファスカーボン膜29を形
成する。なお、反射防止膜は微細パターンをパターニン
グするときには必要不可欠のものとなりつゝある。
して反射防止膜となるアモルファスカーボン膜29を形
成する。なお、反射防止膜は微細パターンをパターニン
グするときには必要不可欠のものとなりつゝある。
【0038】次に、不純物リンをイオン注入してシリコ
ン層13をn型導電層とする。シリコン層13へのイオ
ン注入は、アモルファスカーボン膜29が形成されてい
ない場合には、シリコン層13の膜厚が1000Åの場
合20KeV程度の加速エネルギーで実施される。それ
に対し、反射防止アモルファスカーボン膜29を0.5
μm厚に形成した場合には、加速エネルギーを150〜
160KeVに高めてイオン注入することができ、この
場合イオンはアモルファスカーボン膜29を突き抜けて
シリコン層13に侵入し、シリコン層13を低抵抗化す
る。また、アモルファスカーボン膜29の膜厚を変化さ
せることによってイオン注入時の加速エネルギーを変化
させることが可能であり、スループットは加速エネルギ
ーを高めたことで飛躍的に向上する。
ン層13をn型導電層とする。シリコン層13へのイオ
ン注入は、アモルファスカーボン膜29が形成されてい
ない場合には、シリコン層13の膜厚が1000Åの場
合20KeV程度の加速エネルギーで実施される。それ
に対し、反射防止アモルファスカーボン膜29を0.5
μm厚に形成した場合には、加速エネルギーを150〜
160KeVに高めてイオン注入することができ、この
場合イオンはアモルファスカーボン膜29を突き抜けて
シリコン層13に侵入し、シリコン層13を低抵抗化す
る。また、アモルファスカーボン膜29の膜厚を変化さ
せることによってイオン注入時の加速エネルギーを変化
させることが可能であり、スループットは加速エネルギ
ーを高めたことで飛躍的に向上する。
【0039】図1(b)参照 レジスト膜16を形成し、これをフォトリソグラフィー
技術を使用してパターニングしてゲート電極形成領域上
とCMOS形成領域を取り囲むフィールド酸化膜11上
とに残留する。
技術を使用してパターニングしてゲート電極形成領域上
とCMOS形成領域を取り囲むフィールド酸化膜11上
とに残留する。
【0040】図1(c)参照 レジスト膜16をマスクとして酸素ガスを使用するドラ
イエッチング法を使用してアモルファスカーボン膜29
をエッチングし、さらに塩素と酸素との混合ガスを使用
するドライエッチング法を使用してシリコン層13をエ
ッチングしてゲート電極17を形成する。
イエッチング法を使用してアモルファスカーボン膜29
をエッチングし、さらに塩素と酸素との混合ガスを使用
するドライエッチング法を使用してシリコン層13をエ
ッチングしてゲート電極17を形成する。
【0041】図2(a)参照 レジスト膜20を形成し、これをフォトリソグラフィー
技術を使用してパターニングしてp−ウエル5上から除
去する。シングルドレイン構造のMOS電界効果トラン
ジスタを形成する場合には、この状態でリンまたはヒ素
をイオン注入し、n型ソース・ドレイン21を形成す
る。
技術を使用してパターニングしてp−ウエル5上から除
去する。シングルドレイン構造のMOS電界効果トラン
ジスタを形成する場合には、この状態でリンまたはヒ素
をイオン注入し、n型ソース・ドレイン21を形成す
る。
【0042】イオン注入の加速エネルギーは、ゲート電
極17の突き抜けがないように従来は10〜20KeV
にしていたが、本発明のようにアモルファスカーボン膜
29が形成されている場合には、20KeV程度〜15
0KeV程度まで高めることができ、加速エネルギーの
選択幅が大きくなる。また、突き抜けは確率的に起きる
ものなので確率を下げることができ、歩留り向上に寄与
するところが大きい。
極17の突き抜けがないように従来は10〜20KeV
にしていたが、本発明のようにアモルファスカーボン膜
29が形成されている場合には、20KeV程度〜15
0KeV程度まで高めることができ、加速エネルギーの
選択幅が大きくなる。また、突き抜けは確率的に起きる
ものなので確率を下げることができ、歩留り向上に寄与
するところが大きい。
【0043】図2(b)参照 レジスト膜18を形成し、これをフォトリソグラフィー
技術を使用してパターニングしてn−ウエル7上から除
去し、ボロンをイオン注入してp型ソース・ドレイン1
9を形成する。
技術を使用してパターニングしてn−ウエル7上から除
去し、ボロンをイオン注入してp型ソース・ドレイン1
9を形成する。
【0044】図2(c)参照 アモルファスカーボン膜29を除去して絶縁膜30を形
成し、これをパターニングしてソース・ドレイン19・
21上にコンタクトホール31を形成し、このコンタク
トホール31内を含み絶縁膜30上にアルミニウム膜を
形成した後これをパターニングして、n型ソース・ドレ
イン21とp型ソース・ドレイン19にそれぞれにコン
タクトする電極32を形成する。なお、アモルファスカ
ーボン膜29を残留させておいても問題はないが、この
場合にはゲートの段差が大きくなる。
成し、これをパターニングしてソース・ドレイン19・
21上にコンタクトホール31を形成し、このコンタク
トホール31内を含み絶縁膜30上にアルミニウム膜を
形成した後これをパターニングして、n型ソース・ドレ
イン21とp型ソース・ドレイン19にそれぞれにコン
タクトする電極32を形成する。なお、アモルファスカ
ーボン膜29を残留させておいても問題はないが、この
場合にはゲートの段差が大きくなる。
【0045】第2例 LDD構造のCMOS電界効果トランジスタを製造する
場合について説明する。
場合について説明する。
【0046】図3(a)参照 第1例の図2(a)に示す工程において、リンまたはヒ
素を高濃度にイオン注入する工程に代えて、図3(a)
に示すように、リンまたはヒ素を低濃度にイオン注入し
て、nチャネルトランジスタ形成領域にn型の低不純物
濃度領域(LDD)23を形成する。
素を高濃度にイオン注入する工程に代えて、図3(a)
に示すように、リンまたはヒ素を低濃度にイオン注入し
て、nチャネルトランジスタ形成領域にn型の低不純物
濃度領域(LDD)23を形成する。
【0047】図3(b)参照 CVD法を使用して、全面に酸化シリコン絶縁膜を形成
し、アモルファスカーボン膜29が露出するまで異方性
エッチングをなしてゲート電極17の側壁にサイドウォ
ール絶縁膜24を形成する。なお、平行平板型プラズマ
エッチング装置を使用し、三フッ化メタンガスプラズマ
を照射してエッチングすれば、絶縁膜とゲート電極17
上のアモルファスカーボン膜29との選択比は十分に大
きくなるので、アモルファスカーボン膜29の減膜は少
ない。
し、アモルファスカーボン膜29が露出するまで異方性
エッチングをなしてゲート電極17の側壁にサイドウォ
ール絶縁膜24を形成する。なお、平行平板型プラズマ
エッチング装置を使用し、三フッ化メタンガスプラズマ
を照射してエッチングすれば、絶縁膜とゲート電極17
上のアモルファスカーボン膜29との選択比は十分に大
きくなるので、アモルファスカーボン膜29の減膜は少
ない。
【0048】図3(c)参照 p−ウエル5上に開口を有するレジスト膜25を形成
し、p−ウエル5上のゲート電極17とアモルファスカ
ーボン膜29とサイドウォール絶縁膜24とをマスクと
してヒ素をイオン注入し、n型ソース・ドレイン26を
形成する。
し、p−ウエル5上のゲート電極17とアモルファスカ
ーボン膜29とサイドウォール絶縁膜24とをマスクと
してヒ素をイオン注入し、n型ソース・ドレイン26を
形成する。
【0049】図4参照 同様にしてn−ウエル7にボロンをイオン注入してp型
ソース・ドレイン28を形成した後、過酸化水素水と硫
酸との混合液を使用してアモルファスカーボン膜29を
剥離する。なお、このアモルファスカーボン膜29は残
留させておいても問題ないが、その場合にはゲート電極
17上の段差が大きくなる。
ソース・ドレイン28を形成した後、過酸化水素水と硫
酸との混合液を使用してアモルファスカーボン膜29を
剥離する。なお、このアモルファスカーボン膜29は残
留させておいても問題ないが、その場合にはゲート電極
17上の段差が大きくなる。
【0050】以下の工程は第1例と同一である。
【0051】第3例 pチャネルトランジスタにはp型ゲート電極、nチャネ
ルトランジスタにはn型ゲート電極を形成する場合につ
いて説明する。
ルトランジスタにはn型ゲート電極を形成する場合につ
いて説明する。
【0052】図5(a)参照 従来例の図10(a)に示す工程まで実行した後、反射
防止膜となるアモルファスカーボン膜29を0.5μm
厚程度に形成する。レジスト膜14を形成し、これをフ
ォトリソグラフィー技術を使用してパターニングし、p
−ウエル領域5上から除去する。次いで、リンをイオン
注入し、p−ウエル5上のシリコン層13をn型の導電
層とする。70〜100KeVの加速エネルギーでリン
をイオン注入すれば、p−ウエル5上のシリコン層13
にリンイオンが注入されるが、レジスト膜14の膜厚が
0.4μm以上あればn−ウエル7上のシリコン層13
にリンイオンが注入されることはない。
防止膜となるアモルファスカーボン膜29を0.5μm
厚程度に形成する。レジスト膜14を形成し、これをフ
ォトリソグラフィー技術を使用してパターニングし、p
−ウエル領域5上から除去する。次いで、リンをイオン
注入し、p−ウエル5上のシリコン層13をn型の導電
層とする。70〜100KeVの加速エネルギーでリン
をイオン注入すれば、p−ウエル5上のシリコン層13
にリンイオンが注入されるが、レジスト膜14の膜厚が
0.4μm以上あればn−ウエル7上のシリコン層13
にリンイオンが注入されることはない。
【0053】図5(b)参照 レジスト膜14を剥離し、新たにレジスト膜15を形成
し、これをパターニングしてn−ウエル領域7上から除
去する。p型ゲート電極を形成するためにイオン注入す
るときに、フッ素が入るとボロンがシリコン層13を突
き抜け易くなり、フラットバンド電圧Vfbが高くなるこ
とは一般的に知られている。そのため、ボロンのみのイ
オン注入が必要となり、加速エネルギーは低くしなけれ
ばならない。1000Å厚のシリコン層13にボロンを
イオン注入するには、従来15KeV以下の加速エネル
ギーで注入しなければならない。これに対し、本発明の
ようにシリコン層13上にアモルファスカーボン膜29
が0.5μm厚程度に形成されている場合には、120
KeV程度の加速エネルギーでイオン注入することが可
能になり、スループットが飛躍的に向上する。
し、これをパターニングしてn−ウエル領域7上から除
去する。p型ゲート電極を形成するためにイオン注入す
るときに、フッ素が入るとボロンがシリコン層13を突
き抜け易くなり、フラットバンド電圧Vfbが高くなるこ
とは一般的に知られている。そのため、ボロンのみのイ
オン注入が必要となり、加速エネルギーは低くしなけれ
ばならない。1000Å厚のシリコン層13にボロンを
イオン注入するには、従来15KeV以下の加速エネル
ギーで注入しなければならない。これに対し、本発明の
ようにシリコン層13上にアモルファスカーボン膜29
が0.5μm厚程度に形成されている場合には、120
KeV程度の加速エネルギーでイオン注入することが可
能になり、スループットが飛躍的に向上する。
【0054】ボロンを120KeV程度の加速エネルギ
ーでイオン注入しても、レジスト膜15の厚さが0.5
μmあり、アモルファスカーボン膜29の厚さが0.5
μmあればp−ウエル5上のシリコン層13にボロンが
イオン注入されることはない。
ーでイオン注入しても、レジスト膜15の厚さが0.5
μmあり、アモルファスカーボン膜29の厚さが0.5
μmあればp−ウエル5上のシリコン層13にボロンが
イオン注入されることはない。
【0055】以下、第1例の図1(b)に示す工程以降
の工程と同一の工程を実行すれば、pチャネルトランジ
スタのゲート電極にはp型ゲート電極、nチャネルトラ
ンジスタのゲート電極にはn型ゲート電極が形成された
CMOS電界効果トランジスタが形成される。
の工程と同一の工程を実行すれば、pチャネルトランジ
スタのゲート電極にはp型ゲート電極、nチャネルトラ
ンジスタのゲート電極にはn型ゲート電極が形成された
CMOS電界効果トランジスタが形成される。
【0056】第4例 3層レジスト膜を使用してゲート電極をパターニングす
る場合について説明する。
る場合について説明する。
【0057】図6(a)参照 従来例の図10(a)に示す工程まで実行した後、レジ
スト膜33とSOG膜34とレジスト膜35とを3層積
層形成し、上層のレジスト膜35をパターニングしてp
−ウエル領域5上から除去する。次いで、リンをイオン
注入してp−ウエル領域5のシリコン層13をn型にす
る。
スト膜33とSOG膜34とレジスト膜35とを3層積
層形成し、上層のレジスト膜35をパターニングしてp
−ウエル領域5上から除去する。次いで、リンをイオン
注入してp−ウエル領域5のシリコン層13をn型にす
る。
【0058】図6(b)参照 レジスト膜35を除去し、新たにレジスト膜36を形成
し、これをパターニングしてn−ウエル領域7上から除
去する。次いで、ホウ素をイオン注入し、n−ウエル領
域7のシリコン層13をp型にする。
し、これをパターニングしてn−ウエル領域7上から除
去する。次いで、ホウ素をイオン注入し、n−ウエル領
域7のシリコン層13をp型にする。
【0059】図6(c)参照 レジスト膜36を除去し、新たにレジスト膜37を形成
し、これをパターニングしてゲート電極形成領域に残留
する。
し、これをパターニングしてゲート電極形成領域に残留
する。
【0060】図7(a)参照 レジスト膜37をマスクとしてSOG膜34とレジスト
膜33とシリコン層13とをエッチングして、シリコン
層13をゲート電極形成領域に残留する。
膜33とシリコン層13とをエッチングして、シリコン
層13をゲート電極形成領域に残留する。
【0061】図7(b)参照 図2(a)と図2(b)とに示す第1例の工程と同様に
して、p−ウエル領域5にn型ソース・ドレイン21を
形成し、n−ウエル領域7にp型ソース・ドレイン19
を形成する。
して、p−ウエル領域5にn型ソース・ドレイン21を
形成し、n−ウエル領域7にp型ソース・ドレイン19
を形成する。
【0062】図2(c)参照 レジスト膜37とSOG膜34とレジスト膜33とを除
去した後、図2(c)に示す第1例の工程と同様に絶縁
膜30を形成し、それにコンタクトホール31を形成し
てコンタクトホール31内に電極32を形成する。
去した後、図2(c)に示す第1例の工程と同様に絶縁
膜30を形成し、それにコンタクトホール31を形成し
てコンタクトホール31内に電極32を形成する。
【0063】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る半導
体装置の製造方法においては、半導体層に不純物をイオ
ン注入して抵抗を低減した後、この半導体層上に多層レ
ジスト膜よりなるエッチングマスクを形成して前記の半
導体層をパターニングする従来の方法に対して、多層レ
ジスト膜の少なくとも1層を形成した状態でその少なく
とも1層を貫通する加速エネルギーでイオン注入して半
導体層の抵抗を低減しているので、高い加速エネルギー
でイオン注入することができ、スループットが大幅に向
上する。
体装置の製造方法においては、半導体層に不純物をイオ
ン注入して抵抗を低減した後、この半導体層上に多層レ
ジスト膜よりなるエッチングマスクを形成して前記の半
導体層をパターニングする従来の方法に対して、多層レ
ジスト膜の少なくとも1層を形成した状態でその少なく
とも1層を貫通する加速エネルギーでイオン注入して半
導体層の抵抗を低減しているので、高い加速エネルギー
でイオン注入することができ、スループットが大幅に向
上する。
【0064】また、この方法を使用してMOS電界効果
トランジスタのゲート電極に不純物をイオン注入すれ
ば、高い加速エネルギーでイオン注入してもイオンがゲ
ート酸化膜やチャネル領域に抜けてフラットバンド電圧
が上昇することがなくなり、また、ゲート電極上にゲー
ト電極をパターニングするときに使用した多層レジスト
膜の少なくとも1層を残留させた状態でソース・ドレイ
ン形成用のイオン注入を実施すれば、高い加速エネルギ
ーでイオン注入してもイオンがゲート電極をチャネリン
グしてチャネル領域に突き抜けてしきい値電圧を低下さ
せることがなくなり、特性の良好なMOS電界効果トラ
ンジスタを製造することができる。
トランジスタのゲート電極に不純物をイオン注入すれ
ば、高い加速エネルギーでイオン注入してもイオンがゲ
ート酸化膜やチャネル領域に抜けてフラットバンド電圧
が上昇することがなくなり、また、ゲート電極上にゲー
ト電極をパターニングするときに使用した多層レジスト
膜の少なくとも1層を残留させた状態でソース・ドレイ
ン形成用のイオン注入を実施すれば、高い加速エネルギ
ーでイオン注入してもイオンがゲート電極をチャネリン
グしてチャネル領域に突き抜けてしきい値電圧を低下さ
せることがなくなり、特性の良好なMOS電界効果トラ
ンジスタを製造することができる。
【図1】本発明に係るCMOS電界効果トランジスタの
製造工程図である。
製造工程図である。
【図2】本発明に係るCMOS電界効果トランジスタの
製造工程図である。
製造工程図である。
【図3】本発明に係るLDD構造を有するCMOS電界
効果トランジスタの製造工程図である。
効果トランジスタの製造工程図である。
【図4】本発明に係るLDD構造を有するCMOS電界
効果トランジスタの製造工程図である。
効果トランジスタの製造工程図である。
【図5】pチャネルトランジスタとnチャネルトランジ
スタのゲート電極の導電型が異なるCMOS電界効果ト
ランジスタの製造工程図である。
スタのゲート電極の導電型が異なるCMOS電界効果ト
ランジスタの製造工程図である。
【図6】3層レジスト膜を使用する場合のCMOS電界
効果トランジスタの製造工程図である。
効果トランジスタの製造工程図である。
【図7】3層レジスト膜を使用する場合のCMOS電界
効果トランジスタの製造工程図である。
効果トランジスタの製造工程図である。
【図8】従来技術に係るCMOS電界効果トランジスタ
の製造工程図である。
の製造工程図である。
【図9】従来技術に係るCMOS電界効果トランジスタ
の製造工程図である。
の製造工程図である。
【図10】従来技術に係るCMOS電界効果トランジス
タの製造工程図である。
タの製造工程図である。
【図11】従来技術に係るCMOS電界効果トランジス
タの製造工程図である。
タの製造工程図である。
【図12】従来技術に係るLDD構造を有するMOS電
界効果トランジスタの製造工程図である。
界効果トランジスタの製造工程図である。
【図13】イオン注入の加速エネルギーと処理時間との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
1 シリコン基板 2 酸化膜 3 窒化シリコン膜 4・6・8・9・14・15・16・18・20・22
・25・27・33・35・36・37 レジスト膜 5 p−ウエル 7 n−ウエル 10 チャネルストップ 11 フィールド酸化膜 12 ゲート酸化膜 13 シリコン層 17 ゲート電極 19・28 p型ソース・ドレイン 21・26 n型ソース・ドレイン 23 LDD領域 24 サイドウォール絶縁膜 29 アモルファスカーボン膜 30 絶縁膜 31 コンタクトホール 32 電極 34 SOG膜
・25・27・33・35・36・37 レジスト膜 5 p−ウエル 7 n−ウエル 10 チャネルストップ 11 フィールド酸化膜 12 ゲート酸化膜 13 シリコン層 17 ゲート電極 19・28 p型ソース・ドレイン 21・26 n型ソース・ドレイン 23 LDD領域 24 サイドウォール絶縁膜 29 アモルファスカーボン膜 30 絶縁膜 31 コンタクトホール 32 電極 34 SOG膜
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/027 21/8238 27/092 H01L 21/30 574 27/08 321 D 321 E
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体層上に多層レジスト膜の少なくと
も1層を形成した状態で、該少なくとも1層を貫通する
加速エネルギーをもって前記半導体層に不純物をイオン
注入して該半導体層の抵抗を低減する工程を有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法を
使用して製造された低抵抗の半導体層を前記多層レジス
ト膜よりなるエッチングマスクを使用してパターニング
してMOS型電界効果トランジスタのゲート電極を形成
する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項3】 半導体基板上に請求項2記載の方法を使
用してゲート電極を形成し、 該ゲート電極上に前記多層レジスト膜よりなるエッチン
グマスクの少なくとも1層を残留させた状態で前記半導
体基板に不純物をイオン注入してソース・ドレインを形
成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項4】 前記多層レジスト膜は2層よりなり、下
層はアモルファスカーボン膜であり、上層は通常のレジ
スト膜であることを特徴とする請求項1、2、または、
3記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記多層レジスト膜は3層よりなり、下
層は平坦化レジスト膜であり、中間層はスピンオングラ
ス(SOG)膜であり、上層は通常のレジスト膜である
ことを特徴とする請求項1、2、または、3記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記多層レジスト膜は3層よりなり、下
層はアモルファスカーボン膜であり、中間層はスピンオ
ングラス(SOG)膜であり、上層は通常のレジスト膜
であることを特徴とする請求項1、2、または、3記載
の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6170553A JPH0837300A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6170553A JPH0837300A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0837300A true JPH0837300A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=15907005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6170553A Withdrawn JPH0837300A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0837300A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001284468A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
KR100313716B1 (ko) * | 1999-04-08 | 2001-11-15 | 김영환 | 씨모스 소자의 제조방법 |
KR100792402B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2008-01-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | 듀얼폴리게이트를 갖는 반도체소자의 제조 방법 |
KR20150111966A (ko) * | 2013-01-22 | 2015-10-06 | 티이엘 에프에스아이, 인코포레이티드 | 기판으로부터 탄소 재료를 제거하기 위한 프로세스 |
-
1994
- 1994-07-22 JP JP6170553A patent/JPH0837300A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100313716B1 (ko) * | 1999-04-08 | 2001-11-15 | 김영환 | 씨모스 소자의 제조방법 |
JP2001284468A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
KR100792402B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2008-01-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | 듀얼폴리게이트를 갖는 반도체소자의 제조 방법 |
US7560327B2 (en) | 2005-12-28 | 2009-07-14 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of fabricating semiconductor device with dual gate structure |
KR20150111966A (ko) * | 2013-01-22 | 2015-10-06 | 티이엘 에프에스아이, 인코포레이티드 | 기판으로부터 탄소 재료를 제거하기 위한 프로세스 |
JP2016507157A (ja) * | 2013-01-22 | 2016-03-07 | ティーイーエル エフエスアイ,インコーポレイティド | 基板からカーボン材料を除去する方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011002 |