本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法，尤其涉及相對于多晶硅層的圖案自對準(zhǔn)地形成離子注入雜質(zhì)層的制造方法。

背景技術(shù)：

作為相對于多晶硅層的圖案自對準(zhǔn)地形成雜質(zhì)層的使用例之一，在現(xiàn)有的MOS晶體管的制造中，可舉出形成晶體管的源-漏區(qū)域的雜質(zhì)層的例子。采用以下所示的工序。

首先，如圖2的(a)所示，例如在硅襯底11上形成元件分離絕緣膜12和柵絕緣膜13。接著，在硅襯底11上的整個(gè)面形成了多晶硅層14后，涂覆光致抗蝕劑層并利用與多晶硅層14的構(gòu)圖對應(yīng)的光掩模進(jìn)行曝光，形成第1光致抗蝕劑層15。

繼而，如圖2的(b)所示，將第1光致抗蝕劑層15作為掩模材料來蝕刻去除多晶硅層14，在形成了由多晶硅層14構(gòu)成的柵電極14-1、14-2、電阻14-3和布線后，去除第1光致抗蝕劑層15。

繼而，如圖2的(c)所示，以使得期望的、例如將柵電極14-1作為電極的MOS晶體管的源極和漏極形成在期望的區(qū)域的方式，對第2光致抗蝕劑層16進(jìn)行構(gòu)圖，利用離子注入法選擇性形成源-漏雜質(zhì)層17。

此時(shí)被離子注入雜質(zhì)的、第2光致抗蝕劑層16的開口部不僅形成在期望的MOS晶體管的源-漏區(qū)域上，還形成在柵電極14-1上，因此柵電極14-1成為離子注入時(shí)的掩模，從而能夠相對于柵電極14-1自對準(zhǔn)地形成源-漏雜質(zhì)層17。

由此，具備以下所示的優(yōu)點(diǎn)。

(1)無需考慮源-漏雜質(zhì)層與柵電極在光致抗蝕劑層圖案加工時(shí)的對位偏差，能夠使得晶體管相應(yīng)地變得細(xì)微。

(2)無需對源-漏雜質(zhì)層用的光致抗蝕劑層圖案過度地進(jìn)行細(xì)微加工，能夠更為簡單地進(jìn)行至少源-漏雜質(zhì)層用的加工。

如上所示那樣，形成相對于多晶硅層的柵電極圖案自對準(zhǔn)地具備源-漏雜質(zhì)層的MOS晶體管。

進(jìn)而，如圖2的(d)所示，根據(jù)需要，對例如將柵電極14-2作為電極的MOS晶體管，在期望的區(qū)域反復(fù)進(jìn)行上述圖2的(c)的工序，由此形成源-漏雜質(zhì)層18，形成多種MOS晶體管。

已廣泛知曉自對準(zhǔn)地具備源-漏雜質(zhì)層的MOS晶體管及其制造方法，例如，非專利文獻(xiàn)1中公開了利用上述工序形成MOS晶體管的源-漏雜質(zhì)層的方法。

非專利文獻(xiàn)1：岸野正剛著《超LSI材料·プロセスの基礎(chǔ)》歐姆公司、1987年12月25日、第11-12頁

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，非專利文獻(xiàn)1所示的MOS晶體管的制造方法具有以下所示的缺陷。

通常用作晶體管的柵電極的多晶硅層由單晶粒的集合體構(gòu)成，因而在源-漏雜質(zhì)的離子注入時(shí)由于注入雜質(zhì)通過晶粒間的間隙的溝道效應(yīng)(channeling)現(xiàn)象，導(dǎo)致穿透由多晶硅層構(gòu)成的柵電極，柵電極下硅襯底的晶體管的溝道區(qū)域也被注入雜質(zhì)。

這種現(xiàn)象會(huì)成為導(dǎo)致作為確定晶體管的閾值的重要要素之一的溝道區(qū)域的雜質(zhì)濃度大幅波動(dòng)的要因，會(huì)妨礙晶體管性能的穩(wěn)定化。

于是，本申請發(fā)明的課題在于，提供一種能夠防止溝道效應(yīng)現(xiàn)象，使得晶體管的閾值變得穩(wěn)定的MOS晶體管的制造方法。

為了解決上述課題，本發(fā)明在相對于多晶硅層的圖案自對準(zhǔn)地形成雜質(zhì)層時(shí)，采取以下所述的手段。

(1)在保留在多晶硅層的構(gòu)圖中使用的第1光致抗蝕劑層的狀態(tài)下，離子注入雜質(zhì)。

(2)在保留在多晶硅層的構(gòu)圖中使用的第1光致抗蝕劑層的狀態(tài)下，對雜質(zhì)層用的第2光致抗蝕劑層進(jìn)行構(gòu)圖，并離子注入雜質(zhì)。

本發(fā)明通過在多晶硅層的圖案上保留第1光致抗蝕劑層的狀態(tài)下，進(jìn)行雜質(zhì)層形成的離子注入，由此具備以下所述的效果。

(1)能夠抑制隔著多晶硅層的圖案的離子注入時(shí)的溝道效應(yīng)現(xiàn)象，例如即使相對于多晶硅層的柵電極通過離子注入自對準(zhǔn)地形成MOS晶體管的源-漏雜質(zhì)層，由于不存在向晶體管的溝道區(qū)域的雜質(zhì)注入，因此也能夠使晶體管的閾值穩(wěn)定。

(2)在離子注入前無需去除多晶硅層的圖案上的第1光致抗蝕劑層，能夠在后續(xù)的光致抗蝕劑去除工序、例如第2光致抗蝕劑層去除時(shí)去除第1光致抗蝕劑層，因此能夠削減工序。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序步驟剖視圖。

圖2是示出現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序步驟剖視圖。

標(biāo)號說明

1、11：硅襯底；2、12：元件分離絕緣膜；3、13：柵絕緣膜；4、14：多晶硅層；4-1、4-2、14-1、14-2：柵電極；4-3、14-3：由多晶硅層構(gòu)成的布線電阻膜；5、15：第1光致抗蝕劑層；6：抗蝕劑硬化層；7、9、10、17、18：源-漏雜質(zhì)層；8、16：第2光致抗蝕劑層。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

首先，如圖1的(a)所示，例如在硅襯底1上形成元件分離絕緣膜2和柵絕緣膜3。接著，在硅襯底1上的整個(gè)面上形成了多晶硅層4后，涂覆光致抗蝕劑層并利用與多晶硅層4的構(gòu)圖對應(yīng)的光掩模進(jìn)行曝光，形成第1光致抗蝕劑層5。

接著，對構(gòu)圖有第1光致抗蝕劑層5的硅襯底表面進(jìn)行UV(紫外線)照射，在光致抗蝕劑層5的表面形成具備耐溶劑性和耐曝光性的抗蝕劑硬化層6。

此時(shí)的UV照射只要符合溫度170～190℃、UV曝光量12～15J/cm²的范圍的條件，則能夠形成具備目標(biāo)耐溶劑性和耐曝光性的抗蝕劑硬化層6。

通常對光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光、顯像以形成了圖案后，通過略高的溫度進(jìn)行焙烤以將光致抗蝕劑層內(nèi)的有機(jī)溶劑向外部排出，雖然加入了燒結(jié)抗蝕劑層的工序，然而利用這種單純的焙烤時(shí)，無法期待針對光致抗蝕劑層表面的耐溶劑性和耐曝光性的效果。

接著，如圖1的(b)所示，將具有抗蝕劑硬化層6的第1光致抗蝕劑層5作為掩模材料對多晶硅層4進(jìn)行蝕刻去除，形成由多晶硅層4構(gòu)成的柵電極4-1、4-2、電阻膜4-3和布線。作為柵電極和電阻膜，除了多晶硅層之外，還可以使用鈦、鉭或鎢等高熔點(diǎn)金屬或它們的金屬硅化物等的單層膜或?qū)盈B膜。

接下來，在柵電極4-1、4-2、電阻膜4-3和布線上繼續(xù)保留具有抗蝕劑硬化層6的第1光致抗蝕劑層5，并且可以根據(jù)需要對硅襯底1整個(gè)面進(jìn)行離子注入，對由多晶硅層構(gòu)成的柵電極4-1、4-2自對準(zhǔn)地形成源-漏雜質(zhì)層7。由于在柵電極4-1、4-2、電阻膜4-3和布線上存在具有抗蝕劑硬化層6的第1光致抗蝕劑層5，因此能夠抑制被離子注入的雜質(zhì)離子的溝道效應(yīng)。

繼而，如圖1的(c)所示，從具有抗蝕劑硬化層6的第1光致抗蝕劑層5之上涂覆第2光致抗蝕劑層8后進(jìn)行構(gòu)圖。第1光致抗蝕劑層5形成有圖案，并且作為基底的多晶硅層4被蝕刻，因此硅襯底表面存在對第1光致抗蝕劑層5的厚度加上多晶硅層4的厚度的階差。該階差有時(shí)會(huì)妨礙第2光致抗蝕劑層8的涂覆擴(kuò)散而產(chǎn)生涂覆不均。通過使得在第2光致抗蝕劑層形成中進(jìn)行抗蝕劑涂覆時(shí)的抗蝕劑滴下量多于在第1光致抗蝕劑層形成中進(jìn)行抗蝕劑涂覆時(shí)的抗蝕劑滴下量，能夠避免上述涂覆不均。在后述的第3光致抗蝕劑層形成時(shí)也同樣，通過使得在第3光致抗蝕劑層形成中進(jìn)行抗蝕劑涂覆時(shí)的抗蝕劑滴下量多于在第1光致抗蝕劑層形成中進(jìn)行抗蝕劑涂覆時(shí)的抗蝕劑滴下量，能夠避免上述涂覆不均。另外，第2光致抗蝕劑層形成時(shí)的抗蝕劑滴下量與第3光致抗蝕劑層形成時(shí)的抗蝕劑滴下量可以為相同量。通過使用使得在第2和第3光致抗蝕劑層形成中進(jìn)行抗蝕劑涂覆的抗蝕劑的粘度高于在第1光致抗蝕劑層形成中進(jìn)行抗蝕劑涂覆的抗蝕劑的粘度的方法，也能夠避免涂覆不均。

接著，以使得期望的、例如將柵電極4-1作為電極的MOS晶體管的源極和漏極形成在期望的區(qū)域的方式，在第2光致抗蝕劑層8設(shè)置開口部，利用離子注入法選擇性形成源-漏雜質(zhì)層9。在開口部露出最初形成的具有抗蝕劑硬化層6的第1光致抗蝕劑層5。

被離子注入雜質(zhì)的第2光致抗蝕劑層8的開口部不僅形成在期望的MOS晶體管的源-漏區(qū)域上，還形成在柵電極4-1上，而由于使用在第1光致抗蝕劑層5形成第2光致抗蝕劑層8的雙重抗蝕劑法，因此能夠利用第1光致抗蝕劑層對期望的柵電極選擇性地施加掩模，針對由多晶硅層構(gòu)成的柵電極，能夠以僅對期望的部分注入雜質(zhì)的方式，自對準(zhǔn)地選擇性進(jìn)行雜質(zhì)的離子注入。在柵電極4-1之上存在具有抗蝕劑硬化層6的第1光致抗蝕劑層5，因此能夠抑制被離子注入的雜質(zhì)離子的溝道效應(yīng)。

由此，具備以下所示的優(yōu)點(diǎn)。

(1)無需考慮源-漏雜質(zhì)層與柵電極在光致抗蝕劑層圖案加工時(shí)的對位偏差，能夠相應(yīng)地使晶體管變得細(xì)微。

(2)無需對源-漏雜質(zhì)層用的光致抗蝕劑層圖案過度地進(jìn)行細(xì)微加工，至少能夠更簡單地進(jìn)行源-漏雜質(zhì)層用的加工。

(3)在由多晶硅層構(gòu)成的柵電極上存在光致抗蝕劑層，因此能夠抑制雜質(zhì)離子注入時(shí)的溝道效應(yīng)。

(4)在離子注入前無需去除多晶硅層的圖案上的第1光致抗蝕劑層，可以在后續(xù)的光致抗蝕劑去除工序、例如第2光致抗蝕劑層去除時(shí)去除第1光致抗蝕劑層，因此能夠削減工序。

此外，在之前的圖1的(a)所示的第1光致抗蝕劑層5上存在抗蝕劑硬化層6，由此即使在涂覆了第2光致抗蝕劑層8的情況下溶劑也不會(huì)滲透至第1光致抗蝕劑層5，第1光致抗蝕劑層的圖案不會(huì)破壞。

進(jìn)而，在第2光致抗蝕劑層8需要返工的情況下，能夠在不使用光掩模的情況下，將涂覆或構(gòu)圖有第2光致抗蝕劑層的硅襯底表面的整個(gè)面曝光。即使對第2光致抗蝕劑層進(jìn)行構(gòu)圖從而第1光致抗蝕劑層5露出，由于通過抗蝕劑硬化層6而具備耐曝光性和耐溶劑性，因此整個(gè)面曝光以及此后接著進(jìn)行的用于第2光致抗蝕劑層去除的堿性溶劑處理也不會(huì)對第1光致抗蝕劑層帶來影響。如上所示那樣，形成相對于多晶硅層的柵電極圖案自對準(zhǔn)地具有源-漏雜質(zhì)層的MOS晶體管。

此外，對于利用UV照射的抗蝕劑硬化層6的形成，當(dāng)不在第1光致抗蝕劑層5的構(gòu)圖后進(jìn)行，而在多晶硅層4的蝕刻后進(jìn)行時(shí)，雖然也能夠得到耐曝光性和耐溶劑性的效果，然而通常由于利用UV照射的燒結(jié)，會(huì)產(chǎn)生第1光致抗蝕劑層的縮減，因此在比被蝕刻的多晶硅層4的圖案靠內(nèi)側(cè)的部分，形成具有抗蝕劑硬化層6的第1光致抗蝕劑層5，抗蝕劑縮減的部分處會(huì)露出多晶硅層的表面。

關(guān)于該多晶硅層的表面露出的部分，在后面接著進(jìn)行的源-漏雜質(zhì)的離子注入時(shí)，成為掩模材料的僅為多晶硅層，通過作為上述課題而舉出的離子注入的溝道效應(yīng)，使得柵電極下硅襯底的晶體管的溝道區(qū)域也被注入雜質(zhì)，增大了晶體管的閾值偏差。進(jìn)而，如果程度嚴(yán)重，則在多晶硅層的表面露出部正下方也形成有源-漏區(qū)域，將會(huì)對相對于柵電極圖案自對準(zhǔn)地形成源-漏雜質(zhì)層帶來妨礙。

另一方面，如本申請實(shí)施例中說明的那樣，如果在第1光致抗蝕劑層5的構(gòu)圖后、多晶硅層4的蝕刻前進(jìn)行UV照射，形成抗蝕劑硬化層6，則以縮減后的光致抗蝕劑層圖案作為掩模進(jìn)行多晶硅層的蝕刻，因此能夠維持由蝕刻后的多晶硅層構(gòu)成的柵電極的整個(gè)上表面被具有抗蝕劑硬化層6的第1光致抗蝕劑層覆蓋的狀態(tài)，成為源-漏雜質(zhì)離子注入時(shí)的完整的掩模材料，因此能夠完美地實(shí)現(xiàn)源-漏雜質(zhì)層相對于柵電極的自對準(zhǔn)形成以及溝道效應(yīng)防止。

進(jìn)而，如圖1的(d)所示，根據(jù)需要，例如針對將柵電極4-2作為電極的MOS晶體管，在期望的區(qū)域反復(fù)進(jìn)行上述圖1的(c)的工序，由此能夠形成源-漏雜質(zhì)層10，形成多種MOS晶體管。即，能夠通過改變所涂覆的光致抗蝕劑層、開口部、雜質(zhì)并反復(fù)進(jìn)行如下工序來形成多種MOS晶體管，上述工序?yàn)椋谶x擇性去除了第2光致抗蝕劑層后在第1光致抗蝕劑層上涂覆第3光致抗蝕劑層，然后進(jìn)行構(gòu)圖，在第3光致抗蝕劑層的一部分設(shè)置第2開口部，使第1光致抗蝕劑層在該第2開口部露出，然后從第2開口部離子注入第2雜質(zhì)以形成源-漏雜質(zhì)層。

在反復(fù)進(jìn)行圖1的(c)的工序的情況下，如果源-漏雜質(zhì)層的離子注入濃度在5×10¹⁴atms/cm²以下，則在多晶硅層上的第1光致抗蝕劑層上形成為雙重抗蝕劑的源-漏雜質(zhì)層用的光致抗蝕劑層僅利用濕式法、即光致抗蝕劑去除用溶劑也能夠去除，因此只要具有抗蝕劑硬化層的第1光致抗蝕劑層的耐溶劑性仍然存在，就能夠在多晶硅層上保留第1光致抗蝕劑層的狀態(tài)下多次進(jìn)行雜質(zhì)層用光致抗蝕劑層形成和離子注入處理。

另一方面，對具有抗蝕劑硬化層的第1光致抗蝕劑層，實(shí)施通常應(yīng)用于高濃度注入等處理后的光致抗蝕劑層的光致抗蝕劑層的灰化處理。第1光致抗蝕劑層5雖然有抗蝕劑硬化層6，但由于僅處于抗蝕劑表面部分而能夠通過灰化處理去除抗蝕劑硬化層6，在去除了抗蝕劑硬化層6后，利用通常的光致抗蝕劑去除用溶劑能夠去除第1光致抗蝕劑層和形成為雙重抗蝕劑的光致抗蝕劑層的雙方。

當(dāng)然，即使在去除形成為雙重抗蝕劑的光致抗蝕劑層后，對第1光致抗蝕劑層實(shí)施灰化處理并利用溶劑處理去除第1光致抗蝕劑層，也不會(huì)存在問題。

此外，本發(fā)明的源-漏雜質(zhì)層不限于高濃度的N型或P型雜質(zhì)層，還包括作為以MOS晶體管的最終形態(tài)構(gòu)成源極和漏極的一部分的、例如LDD(Lightly Doped Drain：輕摻雜漏極)、DDD(Double Diffused Drain：雙擴(kuò)散漏極)、作為源-漏間穿通阻止塊的袋形(pocket)注入層或環(huán)狀(halo)注入層。

同樣地，本發(fā)明將MOS晶體管的源-漏雜質(zhì)層的制造方法作為一例舉出，然而不限于此，當(dāng)然也能夠應(yīng)用于相對于多晶硅層的圖案自對準(zhǔn)地形成的雜質(zhì)層的制造方法。