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JPS6153777A - Mos型半導体装置の製造方法 - Google Patents

Mos型半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPS6153777A
JPS6153777A JP59175416A JP17541684A JPS6153777A JP S6153777 A JPS6153777 A JP S6153777A JP 59175416 A JP59175416 A JP 59175416A JP 17541684 A JP17541684 A JP 17541684A JP S6153777 A JPS6153777 A JP S6153777A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask
semiconductor device
film
mask member
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59175416A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Yoshida
正之 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59175416A priority Critical patent/JPS6153777A/ja
Publication of JPS6153777A publication Critical patent/JPS6153777A/ja
Pending 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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78618Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
    • H01L29/78621Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure with LDD structure or an extension or an offset region or characterised by the doping profile
    • H01L29/78624Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure with LDD structure or an extension or an offset region or characterised by the doping profile the source and the drain regions being asymmetrical

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、MO8型半導体装置の製造方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、MOS )ランジスタからなる半導体装置は、第
3図(5)に示す如く、ケ°−ト電極1.ソース−ドレ
インのコンタクトホール2を配置している。而して、同
図中)に示す如(、サファイアからなる絶縁基板3上に
、ソース4.ドレイン5等を形成した半導体層6を設け
たものでは、基板領域7の電位を固定させることができ
ない。
このため以下の第4図及び第5図にて示す構造の半導体
装置が開発されている。なお、第3図ω)中8はff−
)絶縁膜9上に形成されたゲート電極、zoは、ノ臂ツ
シペーション膜、′1ノはソース4.ドレイン5に接続
された取出電極である。
第4図及び第5図に示す半導体装置ユヱ、13は、いず
れも半導体基板の素子領域を大きくして基板電位を得る
ようにしている。第4図に示す半導体装置12は、ゲー
ト電極14を広げて絶縁している。同図中15は基板電
位取出部、16はソース、17はドレインである。この
ような構造の半導体装置皿は、ゲート電極14の広がり
部14mを設けているため、素子面積は大幅に増加する
。特にソース16.ドレイン17と基板電位取出部15
は逆導電型になるため、それぞれの領域を形成するため
のイオン注入マスクは、他方を完全に覆わなければなら
ず、そのための余裕として広がり部14hを相当大きく
しなげればならない。また、f−)電極14の広がり部
14hの分だけトランジスタのチャネル幅が減少し、電
流が減少する。チャネル幅を通常のトランジスタと同じ
に保とうとすると、素子面積が増大することになる。更
に、1個の素子の凹凸が大きくなるため、複数個のトラ
ンジスタをコンパクトに配置することが回能である。そ
の結果、集積度が大幅に低下すると共に、所iVJ V
LSIに採用できず、しかも素子構造が複雑であるため
設計に多くの手間と時間を要する問題がある。
また、第5図に示す#−導体装置13は、ケ°−ト電極
14の広がり部14aと同じ機能を厚い絶縁膜18によ
りて行わせている。この絶縁膜18は、Stを熱酸化し
て形成した5IO2°j、Pで1が成するため製造工程
が複雑になる。この半導体装置13では前述のものに比
べて素子面積の減少を達成できるが、熱軟化のためのマ
スク工程が増加し、蝕刻(PEP )工程1回、 SI
Nエッチング工程、酸化工程、剥り工程を必要とし、実
用に適さない。更に、前述の半導体装置12と同様に基
板電位取出部15はゲートの延長方向に長い距離を有す
るので、その分だけ抵抗が大ぎくなり、空乏層が伸びる
と基板電位を固定できない欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明は、高い集積度の下に基板電位の固定」 を可能にした半導体装置を簡単な製造工程で容′易に得
ることができるMO8型半導体装置の製造方法を提供す
ることをその目的とするものであ・る。
〔発IJJの概要〕
本発明は、半導体基板の素子領域、上にマスク部羽とケ
゛−ト電41とを所定間隔で形成し、これらをマスクに
して自己整合によりソース、ドレインを形成した後、マ
スク部材及びゲート電極を絶縁膜で−い、この絶縁膜に
マスク部材を洩含するコンタクトホールな開口すると共
に、マスク部材の直下の素子領域内に高諷度領域を形成
することにより、高い集積度の下に基板電位の固定を可
能にしたbioS型半導体装貨をit’:+i単な呉造
工程で容易に得ることができるMO8型半導体装置の製
造方法である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
う 先ず、第1図(A)に示す如(、サファイア基板21上
にエピタキシャル成長させた厚さ約0.6μmのP型シ
リコン眉22の島の表面に、厚さ約100Xのシリコン
熱酸化膜と厚さ約100Xのシリコン窒化膜からなる2
層の7,17肉のゲート絶縁膜23を設ける。次いで、
ケ゛−ト絶縁膜23上に厚さ約70001の多結晶シリ
コン層を形成し、この多結晶シリコン層にリンを拡散し
て抵抗値を下げてから、周知の写真蝕刻法によりパター
ニングを施し、所定形状のゲート電極24とこのゲート
電極24から所定の距離で離間したマスク部材25を形
成する。次いで、マスク部材25及びケ°−ト電極24
をマスクにして、ソース、ドレインを形成するために例
えばリンを29KeV、2X10  cm  個の条件
で注入し、素子領域内に低濃度ソース、ドレイン拡散層
26を形成する。このリンの最終xjは、約0.2μm
であり、サファイア基板21には倒達しない。
次に、同図(B)に示す如く、ケ°−ト絶縁膜23の露
出面全面を覆うようにしてC,V、D、 (Chemi
calVapor I:@poaitlon )法によ
り厚さ約4000Xの絶縁部材27を堆積し、これにC
F4とH2ガスを用いた反応性イオンエツチングで異方
性エツチングを施し、マスク部材25とff−)電極2
4の間を埋めると共に、両者の側面を厚さ約0.4μm
の絶縁部材27で覆う。次いで、絶縁部材27、マスク
部材25及びr−)電極24をマスクにして、A3イオ
ンを60 keV、 3X10  cm個の条件で注入
し、熱処理後にサファイア基板21に達する高濃度のソ
ース、ドレイン拡散層28を形成する。
次に、同図C)に示す如く、絶縁部材27、マスク部材
25及びゲート電極24を含むr−ト絶縁膜23上にパ
ッシベーション膜29として厚さ約1.5μmのS i
O2膜を形成する。次いで、このパッシベーション膜2
9に周知の写真蝕刻法によυ、マスク部材25を包含す
るコンタクトホール、? Oa及び高濃度のソース、ド
レイン拡散層28に通じるコンタクトホール30bを開
口する。
次に、同図(D)に示す如< 、i4 ノシベーション
lid! 29をマスクにして全直にホウ素イオン31
を300 keV 、 I X 1015cm−2個の
条件で注入する。
このホウ先イオンは、Rp(Projection R
ange )=0.7211mであるので、マスク部制
25をrI通してその直下に高濃度領域32が形成され
る。
1だ、マスク部材25のないところではサファイア基板
21にまで達する。
次に、同図(ト))に示す如く、CF4+0□の条件で
ドライエツチングを施し、コンタクトホール30a内の
マスク部材25を除去する。次いで、コンタクトホール
30h、30b内のタート絶縁膜23を除去する。この
ケ0−ト絶縁膜23の窒化シリコン膜は、CF4+02
十N2fスでドライエツチングにて除去し、酸化膜の方
は、KF + N1(4Fの水溶液でウェットエツチン
グにより除去する。
然る後、アルミニウムからなる取出電極の形成等を行な
い所定の仕様を満したMO8型半導体装置を得る。なお
、第2図は、第1図(E)に示すMO8型半導体装置の
要部の平面図である。
このようにして得られたMOS型半導体装16によ  
  1れば、ソース、ドレインのいずれか一方の電位に
基板電位を固定することが可能である。通常NMOSで
はアース、PMO8では、電源電圧に固定するので、こ
のような場合にはソースの電位に固定させるのが良い。
基板取出し部は、チャネルのごく近傍に存在するため、
抵抗も小さく基板電位を確実に固定できる。また、本発
明方法では、写真蝕刻工程を増加することなく、単にマ
スク部材25下への不純物の導入工程、コンタクトホー
ル30tt 、30b内のマスク部材25の除去をケ゛
−ト絶縁膜23の除去工程のみが増加するだけであり、
製造工程そのものは極めて簡単なものである。
丘だ、通常サファイアを絶縁基板に用いた半嚢体装置で
は基板電位が電気的に浮いているため、キンクや寄生バ
イポーラブレークダウンによるドレイン耐圧の低下が問
題となる。これらはチャネルを流れるキャリアがドレイ
ン近傍の高電界で加速され、格子とイン/4’クトアイ
オニゼーシヨンを起こし、発生したキャリアーが基板に
溜ることが主な原因と考えられる。本発明方法で得られ
た半導体装低重Jは、素子を微細化しながら、しかも基
板電位を確実に固定できるので、このような問題を解消
ずろことができる0 また、ウェルを有する所謂CMO8K本発明方法を適用
すれば、ウェルや基板の電極をチャネルの近傍に形成で
きるので、小さな抵抗の下にウェル電位を確実に固定し
て、ラッチアップ防止に極めて有効である。
なお、実施例では、マスク部材25を貫通するようにボ
ロンのイオン注入を行なっているが配線とマスク部材2
5下のコンタクトが得られるものであれば特にイオン注
入をする必要はな〜)。
また、ゲート絶縁膜23は、酸化膜と窒化シリコン膜の
二層構造のものを使用したが、−43の酸化膜としても
良い。この場合には、ケ゛−ト電極24等の側壁絶縁部
材を形成する際の異方性エツチング時に、オーバエツチ
ングされず素子領域の表面を覆っているようにすれば良
い。
また、r−)電極24は、多結晶シリコンの他にもマス
ク部材25を除去する際に選択的にエツチングできるも
のを用いても良〜・。
また、マスク部材25とe−)電極24との間隔は、側
壁絶縁部材で埋めることができる穆度のものであれば良
い。
また、実施例ではNMOSについて説明したが、この他
にも所定領域の導電型をP型とN型の間で相互に入れ替
えることにより、PMO8にも適用できると共に、両者
を複合した0MO8にも適用できることは勿論である。
また、本発明は、絶縁基板にサファイアを採用しない通
常のバルクディックイスにも適用できることは勿論であ
る。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明に係るMOS型半導体装置の
製造方法によれば、高い集積度の下に基板電位の固定を
可能にしたMO8型半導体装置を簡単な製造工程で容易
に得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)乃至同図(ト))は、本発明方法を工程順
に示す説明図、第2図は、本発明方法で得られた半導体
装置の要部を示す平面図、第3図(5)は、従来の基板
取出しのないSO8)ランノスタからなる半導体装置の
要部の平面図、同図(B)は、同半導体装置の要部の断
面図、第4図及び第5図は、従来の基板電位を固定させ
ることのできるsos トyンノスタからなる半導体装
置の要部の平面図である。 21・・・サファイア基板、22・・・シリコン層、2
3・・・ゲート絶縁膜、24・・・ゲート電極、25・
・・マスク部材、26・・・低濃度ソース、ドレイン拡
散層、27・・・絶縁部材、28・・・高濃度のソース
、ドレイン拡散NI、29・・・パッシベーション膜、
30h 、30b・・・ジンタクトホール、3ノ・・・
ホウ素イオン、32・・・高濃度領域。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦−4Q。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板の素子領域上に薄肉絶縁膜を形成する工程と
    、該薄肉絶縁膜上にマスク部材とゲート電極とを所定間
    隔を設けて形成する工程と、該マスク部材及び該ゲート
    電極をマスクにして自己整合にて不純物を前記半導体基
    板内に導入してソース、ドレインを形成する工程と、前
    記マスク部材と前記ゲート電極の間を絶縁部材で塞ぐ工
    程と、該絶縁部材、前記マスク部材及び前記ゲート電極
    を含む前記薄肉絶縁膜上に絶縁膜を形成する工程と、前
    記絶縁膜に前記マスク部材を包含するコンタクトホール
    を開口する工程と、前記マスク部材を貫通して前記半導
    体基板内に高濃度不純物を導入する工程とを具備するこ
    とを特徴とするMOS型半導体装置の製造方法。
JP59175416A 1984-08-23 1984-08-23 Mos型半導体装置の製造方法 Pending JPS6153777A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019031316A1 (ja) * 2017-08-07 2019-02-14 パナソニック・タワージャズセミコンダクター株式会社 半導体装置

Cited By (3)

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WO2019031316A1 (ja) * 2017-08-07 2019-02-14 パナソニック・タワージャズセミコンダクター株式会社 半導体装置
JPWO2019031316A1 (ja) * 2017-08-07 2020-07-09 パナソニック・タワージャズセミコンダクター株式会社 半導体装置
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