JP2000101068A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2000101068A
JP2000101068A JP10262944A JP26294498A JP2000101068A JP 2000101068 A JP2000101068 A JP 2000101068A JP 10262944 A JP10262944 A JP 10262944A JP 26294498 A JP26294498 A JP 26294498A JP 2000101068 A JP2000101068 A JP 2000101068A
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JP
Japan
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gate electrode
electrode wiring
forming
region
film
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JP10262944A
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Japanese (ja)
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Shigeo Irie
重夫 入江
Takayuki Yamada
隆順 山田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method of manufacturing a semiconductor device which can be scaled down with avoiding deteriorating the reliability of the element. SOLUTION: The manufacturing method comprises forming a polycrystalline Si film 3 through a gate oxide film 2 on a semiconductor substrate 1, patterning a photo resist 6 on a forming region 4 of the polycrystalline Si film 3, implanting an impurity ion 7 in a non-forming region 5 of the polycrystalline Si film 3, using the photoresist 6 as a mask, heat-treating to diffuse the impurity ion 7 into the forming region 4, etching and removing the non-forming region 5 with the photoresist 6 used as a mask, and forming a gate electrode wiring 9.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明に属する技術分野】この発明は、 MOS型トランジ
スタ等の半導体装置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a MOS transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の微細化に伴い、チッ
プ面積を縮小する必要が生じてきている。そのために
は、加工寸法やピッチを小さくしなければならない。図
8に、半導体装置のゲート電極配線の断面構造を示す。
図8に示すように、加工寸法やピッチを縮小しても、ゲ
ート電極配線23の高さを低くしないと、埋め込みにお
けるアスペクト比(素子の高さ/素子間隔)が大きく、
素子間に層間絶縁膜24を埋め込むのが困難である。さ
らに、ドライエッチングによって、ソース,ドレイン上
にコンタクトホール25を形成する場合にも、ドライエ
ッチングにおけるアスペクト比(ホール高さ/ホール
径)が大きいため、エッチングに必要なラジカルがコン
タクトホール下部まで入らず、エッチングが非常に困難
となる。したがって、ゲート電極配線23の高さを低く
する必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization of semiconductor elements, it has become necessary to reduce the chip area. To that end, the processing dimensions and pitch must be reduced. FIG. 8 shows a cross-sectional structure of a gate electrode wiring of a semiconductor device.
As shown in FIG. 8, even if the processing size and the pitch are reduced, the aspect ratio (element height / element interval) in embedding becomes large unless the height of the gate electrode wiring 23 is reduced.
It is difficult to bury the interlayer insulating film 24 between the elements. Furthermore, even when the contact holes 25 are formed on the source and the drain by dry etching, radicals required for etching do not enter the lower part of the contact holes because the aspect ratio (hole height / hole diameter) in dry etching is large. , Making etching very difficult. Therefore, it is necessary to reduce the height of the gate electrode wiring 23.

【0003】ゲート電極配線23は、図9に示すよう
に、半導体基板21上にシリコン酸化膜のゲート酸化膜
22を介して形成されており、図10に示すように、多
結晶シリコン膜23′に導電性を持たすために不純物イ
オン26を注入した後、ゲート電極配線の形成領域以外
27を除去することによって形成される。
A gate electrode wiring 23 is formed on a semiconductor substrate 21 via a gate oxide film 22 of a silicon oxide film as shown in FIG. 9, and as shown in FIG. 10, a polycrystalline silicon film 23 'is formed. Is formed by implanting impurity ions 26 so as to have conductivity, and then removing portions 27 other than the formation region of the gate electrode wiring.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ゲート電極配
線23の高さ(多結晶シリコン膜23′の高さ)を、加
工寸法やピッチの縮小に合わせて低くした場合、不純物
イオン26の注入に際し、多結晶シリコン膜23′が薄
いために不純物イオン26がゲート酸化膜22を突き抜
けてしまう。この突き抜けによって、ゲート酸化膜22
が劣化し、半導体装置の信頼性が大幅に低下するという
問題があった。
However, when the height of the gate electrode wiring 23 (the height of the polycrystalline silicon film 23 ') is reduced in accordance with the reduction of the processing size and the pitch, the implantation of the impurity ions 26 is difficult. Since the polycrystalline silicon film 23 'is thin, impurity ions 26 penetrate through the gate oxide film 22. Through this penetration, the gate oxide film 22
And the reliability of the semiconductor device is greatly reduced.

【0005】この発明の目的は、素子の信頼性の低下を
防ぎながら微細化を図ることができる半導体装置の製造
方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can be miniaturized while preventing a decrease in element reliability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体装
置の製造方法は、半導体基板上にゲート酸化膜を介して
多結晶シリコン膜を形成し、多結晶シリコン膜のゲート
電極配線非形成領域に選択的に不純物を注入し、熱処理
によりゲート電極配線非形成領域中の不純物をゲート電
極配線形成領域にまで拡散してゲート電極配線形成領域
を導電性にし、ゲート電極配線非形成領域を除去してゲ
ート電極配線を形成するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a polycrystalline silicon film on a semiconductor substrate via a gate oxide film; The impurity in the gate electrode wiring non-forming region is diffused to the gate electrode wiring forming region by heat treatment to make the gate electrode wiring forming region conductive, and the gate electrode wiring non-forming region is removed. To form a gate electrode wiring.

【0007】請求項1記載の半導体装置の製造方法によ
ると、多結晶シリコン膜のゲート電極配線非形成領域に
不純物を注入しておいて、熱処理することでゲート電極
配線非形成領域中の不純物をゲート電極配線形成領域に
まで拡散させてゲート電極配線形成領域を導電性にする
ので、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物の注入時に
ゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜が劣化し
ない。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, impurities are implanted into the gate electrode wiring non-forming region of the polycrystalline silicon film, and heat treatment is performed to remove impurities in the gate electrode wiring non-forming region. Since the gate electrode wiring formation region is made conductive by diffusing it to the gate electrode wiring formation region, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when impurities are implanted even if the polycrystalline silicon film is thinned.

【0008】請求項2記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上にゲート酸化膜を介して多結晶シリコン膜
を形成し、多結晶シリコン膜のゲート電極配線形成領域
上にマスクを形成し、マスクを用いて多結晶シリコン膜
のゲート電極配線非形成領域に不純物を注入し、熱処理
してゲート電極配線非形成領域中の不純物をゲート電極
配線形成領域にまで拡散してゲート電極配線形成領域を
導電性にし、マスクを用いてゲート電極配線非形成領域
をエッチング除去してゲート電極配線を形成するもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device.
A polycrystalline silicon film is formed on a semiconductor substrate via a gate oxide film, a mask is formed on a gate electrode wiring forming region of the polycrystalline silicon film, and a gate electrode wiring non-forming region of the polycrystalline silicon film is formed using the mask. The impurity in the gate electrode wiring non-forming region is diffused to the gate electrode wiring forming region by heat treatment to make the gate electrode wiring forming region conductive, and the gate electrode wiring non-forming region is formed using a mask. The gate electrode wiring is formed by etching and removing.

【0009】請求項2記載の半導体装置の製造方法によ
ると、多結晶シリコン膜のゲート電極配線非形成領域に
不純物を注入しておいて、熱処理することでゲート電極
配線非形成領域中の不純物をゲート電極配線形成領域に
まで拡散させてゲート電極配線形成領域を導電性にする
ので、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物の注入時に
ゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜が劣化し
ない。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, impurities are implanted into the gate electrode wiring non-forming region of the polycrystalline silicon film, and the impurities in the gate electrode wiring non-forming region are removed by heat treatment. Since the gate electrode wiring formation region is made conductive by diffusing it to the gate electrode wiring formation region, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when impurities are implanted even if the polycrystalline silicon film is thinned.

【0010】請求項3記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上にゲート酸化膜を介して多結晶シリコン膜
を形成し、多結晶シリコン膜のゲート電極配線形成領域
を半導体基板と平行な平面内で拡大した領域上に第1の
フォトレジストをパターニングし、パターニングされた
第1のフォトレジストをマスクとして多結晶シリコン膜
の拡大した領域以外の領域に不純物イオンを注入し、熱
処理して拡大した領域以外の領域中の不純物イオンをゲ
ート電極配線形成領域にまで拡散してゲート電極配線形
成領域を導電性にし、第1のフォトレジストを除去し、
ゲート電極配線形成領域上に第2のフォトレジストをパ
ターニングし、パターニングされた第2のフォトレジス
トをマスクとして多結晶シリコン膜のゲート電極配線非
形成領域をエッチング除去してゲート電極配線を形成す
るものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device.
A polycrystalline silicon film is formed on a semiconductor substrate via a gate oxide film, and a first photoresist is patterned on a region where a gate electrode wiring forming region of the polycrystalline silicon film is enlarged in a plane parallel to the semiconductor substrate. Impurity ions are implanted into regions other than the enlarged region of the polycrystalline silicon film using the patterned first photoresist as a mask, and the impurity ions in regions other than the enlarged region by heat treatment are introduced into the gate electrode wiring formation region. To make the gate electrode wiring formation region conductive, remove the first photoresist,
Patterning a second photoresist on a gate electrode wiring formation region and forming a gate electrode wiring by etching and removing a gate electrode wiring non-forming region of a polycrystalline silicon film using the patterned second photoresist as a mask; It is.

【0011】請求項3記載の半導体装置の製造方法によ
ると、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物イオンの注
入時にゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜が
劣化しない。さらに、多結晶シリコン膜のゲート電極配
線形成領域を半導体基板と平行な平面内で拡大した領域
上に第1のフォトレジストをパターニングして不純物イ
オンを注入するので、ゲート電極配線形成領域とゲート
電極配線非形成領域の境界付近のゲート酸化膜が不純物
イオンの注入に際して劣化するのを確実に防ぐことがで
きる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when impurity ions are implanted even if the polycrystalline silicon film is thinned. Further, since the first photoresist is patterned and an impurity ion is implanted in a region where the gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film is enlarged in a plane parallel to the semiconductor substrate, the gate electrode wiring formation region and the gate electrode are formed. It is possible to reliably prevent the gate oxide film near the boundary of the wiring non-forming region from being deteriorated when impurity ions are implanted.

【0012】請求項4記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上にゲート酸化膜を介して多結晶シリコン膜
と絶縁性膜を順次形成し、多結晶シリコン膜のゲート電
極配線形成領域上に絶縁性膜をパターニングし、パター
ニングされた絶縁性膜をマスクとして多結晶シリコン膜
のゲート電極配線非形成領域に不純物イオンを注入し、
熱処理してゲート電極配線非形成領域中の不純物イオン
をゲート電極配線形成領域にまで拡散してゲート電極配
線形成領域を導電性にし、パターニングされた絶縁性膜
をマスクとしてゲート電極配線非形成領域をエッチング
除去してゲート電極配線を形成するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device.
A polycrystalline silicon film and an insulating film are sequentially formed on a semiconductor substrate via a gate oxide film, and the insulating film is patterned on a gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film, and the patterned insulating film is masked. Implant impurity ions into the gate electrode wiring non-forming region of the polycrystalline silicon film as
Heat treatment is performed to diffuse the impurity ions in the gate electrode wiring non-forming region to the gate electrode wiring forming region to make the gate electrode wiring forming region conductive, and to form the gate electrode wiring non-forming region using the patterned insulating film as a mask. The gate electrode wiring is formed by etching and removing.

【0013】なお、絶縁性膜には、シリコン酸化膜やシ
リコン窒化膜を使用する。請求項4記載の半導体装置の
製造方法によると、多結晶シリコン膜を薄くしても不純
物イオンの注入時にゲート電極配線形成領域におけるゲ
ート酸化膜が劣化しない。請求項7記載の半導体装置の
製造方法は、半導体基板上にゲート酸化膜を介して多結
晶シリコン膜と第1の絶縁性膜を順次形成し、多結晶シ
リコン膜のゲート電極配線形成領域上に第1の絶縁性膜
をパターニングし、多結晶シリコン膜とパターニングさ
れた第1の絶縁性膜上に第2の絶縁性膜を形成し、第2
の絶縁性膜をエッチングしてパターニングされた第1の
絶縁性膜の側面にサイドウォールを形成し、パターニン
グされた第1の絶縁性膜およびサイドウォールをマスク
として多結晶シリコン膜のゲート電極配線非形成領域に
不純物イオンを注入し、熱処理してゲート電極配線非形
成領域中の不純物イオンをゲート電極配線形成領域にま
で拡散してゲート電極配線形成領域を導電性にし、サイ
ドウォールを除去し、パターニングされた第1の絶縁性
膜をマスクとしてゲート電極配線非形成領域をエッチン
グ除去してゲート電極配線を形成するものである。
Note that a silicon oxide film or a silicon nitride film is used as the insulating film. According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect, even if the polycrystalline silicon film is thinned, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when impurity ions are implanted. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein a polycrystalline silicon film and a first insulating film are sequentially formed on a semiconductor substrate via a gate oxide film, and the polycrystalline silicon film is formed on a gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film. Patterning the first insulating film, forming a second insulating film on the polycrystalline silicon film and the patterned first insulating film;
Forming a sidewall on the side surface of the patterned first insulating film by etching the insulating film, and using the patterned first insulating film and the side wall as a mask to form a gate electrode wiring of a polycrystalline silicon film. Impurity ions are implanted into the formation region, and heat treatment is performed to diffuse the impurity ions in the non-gate electrode line formation region to the gate electrode line formation region, thereby making the gate electrode line formation region conductive, removing sidewalls, and patterning. The gate electrode wiring is formed by removing the region where the gate electrode wiring is not formed by etching using the formed first insulating film as a mask.

【0014】なお、第1の絶縁性膜または第2の絶縁性
膜には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を使用する。
請求項7記載の半導体装置の製造方法によると、多結晶
シリコン膜を薄くしても不純物イオンの注入時にゲート
電極配線形成領域におけるゲート酸化膜が劣化しない。
さらに、多結晶シリコン膜のゲート電極配線形成領域上
に第1の絶縁性膜をパターニングしかつ第1の絶縁性膜
の側面にサイドウォールを形成して不純物イオンを注入
するので、ゲート電極配線形成領域とゲート電極配線非
形成領域の境界付近のゲート酸化膜が不純物イオンの注
入に際して劣化するのを確実に防ぐことができる。
Note that a silicon oxide film or a silicon nitride film is used for the first insulating film or the second insulating film.
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when impurity ions are implanted even if the polycrystalline silicon film is thinned.
Furthermore, since the first insulating film is patterned on the gate electrode wiring forming region of the polycrystalline silicon film and sidewalls are formed on the side surfaces of the first insulating film and impurity ions are implanted, the gate electrode wiring is formed. It is possible to reliably prevent the gate oxide film near the boundary between the region and the region where the gate electrode wiring is not formed from deteriorating when impurity ions are implanted.

【0015】請求項10記載の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上にゲート酸化膜を介して多結晶シリコ
ン膜と金属膜と絶縁性膜を順次形成し、多結晶シリコン
膜のゲート電極配線形成領域上に絶縁性膜をパターニン
グし、パターニングされた絶縁性膜をマスクとして金属
膜をパターニングし、パターニングされた絶縁性膜と金
属膜をマスクとして多結晶シリコン膜のゲート電極配線
非形成領域に不純物イオンを注入し、熱処理してゲート
電極配線非形成領域中の不純物イオンをゲート電極配線
形成領域にまで拡散してゲート電極配線形成領域を導電
性にし、パターニングされた絶縁性膜をマスクとしてゲ
ート電極配線非形成領域をエッチング除去してゲート電
極配線を形成するものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a polycrystalline silicon film, a metal film, and an insulating film are sequentially formed on a semiconductor substrate via a gate oxide film, and a gate electrode wiring of the polycrystalline silicon film is formed. Patterning the insulating film on the region, patterning the metal film using the patterned insulating film as a mask, and using the patterned insulating film and the metal film as a mask to form impurities in the gate electrode wiring non-formed region of the polycrystalline silicon film. Ions are implanted, and heat treatment is performed to diffuse impurity ions in the gate electrode wiring non-forming region to the gate electrode wiring forming region, thereby making the gate electrode wiring forming region conductive, and using the patterned insulating film as a mask to form the gate electrode. The gate electrode wiring is formed by removing the wiring non-forming region by etching.

【0016】請求項10記載の半導体装置の製造方法に
よると、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物イオンの
注入時にゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜
が劣化しない。さらに、多結晶シリコン膜のゲート電極
配線形成領域上に金属膜がパターニングされるので、ゲ
ート電極配線の導電性が向上する。請求項11記載の半
導体装置の製造方法は、半導体基板上にゲート酸化膜を
介して多結晶シリコン膜と厚さ20nm程度の薄い絶縁性膜
を順次形成し、多結晶シリコン膜のゲート電極配線形成
領域上に薄い絶縁性膜をパターニングし、パターニング
された薄い絶縁性膜をマスクとして多結晶シリコン膜の
ゲート電極配線非形成領域とゲート電極配線形成領域上
部に不純物イオンを注入し、熱処理してゲート電極配線
非形成領域中の不純物イオンをゲート電極配線形成領域
にまで拡散しかつゲート電極配線形成領域上部の不純物
イオンをゲート酸化膜方向に拡散してゲート電極配線形
成領域を導電性にし、パターニングされた薄い絶縁性膜
をマスクとしてゲート電極配線非形成領域をエッチング
除去してゲート電極配線を形成するものである。
According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when impurity ions are implanted even if the polycrystalline silicon film is thinned. Further, since the metal film is patterned on the gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film, the conductivity of the gate electrode wiring is improved. 12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein a polycrystalline silicon film and a thin insulating film having a thickness of about 20 nm are sequentially formed on the semiconductor substrate via a gate oxide film, and a gate electrode wiring of the polycrystalline silicon film is formed. A thin insulating film is patterned on the region, and impurity ions are implanted into the gate electrode wiring non-forming region and the gate electrode wiring forming region of the polycrystalline silicon film using the patterned thin insulating film as a mask, and heat treatment is performed. The impurity ions in the non-electrode wiring formation region are diffused to the gate electrode wiring formation region, and the impurity ions in the upper portion of the gate electrode wiring formation region are diffused in the direction of the gate oxide film to make the gate electrode wiring formation region conductive and patterned. The gate electrode wiring is formed by etching away the region where the gate electrode wiring is not formed using the thin insulating film as a mask.

【0017】請求項11記載の半導体装置の製造方法に
よると、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物イオンの
注入時にゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜
が劣化しない。さらに、多結晶シリコン膜のゲート電極
配線形成領域上にパターニングされた薄い絶縁性膜をマ
スクとして不純物イオンを注入することで、ゲート電極
配線非形成領域に加えゲート電極配線形成領域上部にも
不純物イオンが注入され、ゲート電極配線の導電性が向
上する。
According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate even when the impurity ions are implanted even if the polycrystalline silicon film is thinned. Further, by implanting impurity ions using the thin insulating film patterned on the gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film as a mask, the impurity ions are formed not only in the gate electrode wiring non-formation region but also in the upper portion of the gate electrode wiring formation region. Is implanted, and the conductivity of the gate electrode wiring is improved.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】第1の実施の形態 この発明の第1の実施の形態について、図1を参照しな
がら説明する。図1は、 MOS型トランジスタのゲート電
極配線の形成工程図を示している。図1(a)では、半
導体(シリコン)基板1上に、絶縁層となる5nmのゲー
ト酸化膜2と、配線形成層となる100nmの多結晶シリ
コン膜3を堆積する。多結晶シリコン膜3中に点線で示
した領域をゲート電極配線形成領域(形成領域)4と
し、それ以外の領域をゲート電極配線非形成領域(非形
成領域)5とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a process chart for forming a gate electrode wiring of a MOS transistor. In FIG. 1A, a 5 nm gate oxide film 2 serving as an insulating layer and a 100 nm polycrystalline silicon film 3 serving as a wiring forming layer are deposited on a semiconductor (silicon) substrate 1. A region indicated by a dotted line in the polycrystalline silicon film 3 is a gate electrode wiring formation region (formation region) 4, and the other region is a gate electrode wiring non-formation region (non-formation region) 5.

【0019】図1(b)では、形成領域4上にリソグラ
フィ技術を用いてフォトレジスト6をパターニングし、
そのパターニングしたフォトレジスト6をマスクにし
て、多結晶シリコン膜3の非形成領域5に、イオン注入
法によって、n型(例えばリン)もしくはp型(例えば
ボロン)の不純物イオン(本実施例ではn型不純物イオ
ン)7を注入し、非形成領域5を導電性にする。
In FIG. 1B, a photoresist 6 is patterned on the formation region 4 by using a lithography technique.
Using the patterned photoresist 6 as a mask, n-type (for example, phosphorus) or p-type (for example, boron) impurity ions (in this embodiment, n-type) are implanted into the non-formation region 5 of the polycrystalline silicon film 3 by ion implantation. (Type impurity ions) 7 to make the non-formed region 5 conductive.

【0020】図1(c)では、750度の熱処理を行う
ことで、非形成領域5の不純物イオン7が形成領域4ま
で横方向拡散し、形成領域4も導電性になる。図1
(d)では、パターニングされたフォトレジスト6をマ
スクにして、多結晶シリコン膜3における非形成領域5
をドライエッチングで取り除き、かつフォトレジスト6
を除去して、導電性の形成領域4からなるゲート電極配
線9を形成する。
In FIG. 1C, by performing the heat treatment at 750 ° C., the impurity ions 7 in the non-forming region 5 diffuse laterally to the forming region 4, and the forming region 4 also becomes conductive. FIG.
4D, the non-formed region 5 in the polycrystalline silicon film 3 is formed using the patterned photoresist 6 as a mask.
Is removed by dry etching, and the photoresist 6 is removed.
Is removed to form a gate electrode wiring 9 including the conductive formation region 4.

【0021】このように構成された半導体装置の製造方
法によると、多結晶シリコン膜3の非形成領域5に不純
物イオン7を注入しておいて、熱処理することで非形成
領域5中の不純物イオン7を形成領域4にまで拡散させ
て形成領域4を導電性にするので、多結晶シリコン膜3
を薄くしても不純物イオン7の注入時に形成領域4にお
けるゲート酸化膜2が劣化せず、素子の信頼性を低下さ
せることなく、微細化が図れる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device having the above-described structure, the impurity ions 7 are implanted into the non-formation region 5 of the polycrystalline silicon film 3 and then subjected to a heat treatment. 7 is diffused to the formation region 4 to make the formation region 4 conductive.
Even when the thickness is reduced, the gate oxide film 2 in the formation region 4 does not deteriorate when the impurity ions 7 are implanted, and miniaturization can be achieved without lowering the reliability of the device.

【0022】なお、使用するマスクとしてはフォトレジ
ストに限るものではなく、また注入する不純物も不純物
イオンに限るものではない。 第2の実施の形態 この発明の第2の実施の形態について、図2および図3
を参照しながら説明する。図2は、 MOS型トランジスタ
のゲート電極配線の形成工程図を示している。
The mask to be used is not limited to a photoresist, and the impurities to be implanted are not limited to impurity ions. Second Embodiment FIGS. 2 and 3 show a second embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a process chart of forming a gate electrode wiring of a MOS transistor.

【0023】図2(a)では、半導体(シリコン)基板
1上に5nmのゲート酸化膜2を熱酸化により形成後、LP
CVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法で1
00nmの多結晶シリコン膜3を堆積する。多結晶シリコ
ン膜3中に点線で示した領域をゲート電極配線形成領域
(形成領域)4とし、それ以外の領域をゲート電極配線
非形成領域(非形成領域)5とする。
In FIG. 2A, after forming a 5 nm gate oxide film 2 on a semiconductor (silicon) substrate 1 by thermal oxidation,
1 by CVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method
A polycrystalline silicon film 3 of 00 nm is deposited. A region indicated by a dotted line in the polycrystalline silicon film 3 is a gate electrode wiring formation region (formation region) 4, and the other region is a gate electrode wiring non-formation region (non-formation region) 5.

【0024】図2(b)では、図3に示すように形成領
域4をX方向およびY方向に0.07μmだけ拡大した領域
11上に、リソグラフィ技術を用いて第1のフォトレジ
スト10をパターニングし、そのパターニングした第1
のフォトレジスト10をマスクにして、イオン注入法に
よって、多結晶シリコン膜3の拡大した領域11以外の
領域にn型(例えばリン)もしくはp型(例えばボロ
ン)の不純物イオン(本実施例ではn型不純物イオン)
7を注入する。
In FIG. 2B, a first photoresist 10 is patterned by lithography on a region 11 in which the formation region 4 is enlarged by 0.07 μm in the X and Y directions as shown in FIG. , Its patterned first
Using the photoresist 10 as a mask, n-type (for example, phosphorus) or p-type (for example, boron) impurity ions (in this embodiment, n-type) are ion-implanted into regions other than the enlarged region 11 of the polycrystalline silicon film 3. Type impurity ion)
Inject 7

【0025】図2(c)では、約750度の熱処理を行
い、多結晶シリコン膜3における拡大した領域11以外
の領域から形成領域4まで不純物イオン7が横方向拡散
し、形成領域4を導電性にする。図2(d)では、第1
のフォトレジスト10をエッチング除去し、形成領域4
上にリソグラフィ技術を用いて第2のフォトレジスト1
2をパターニングする。
In FIG. 2C, a heat treatment at about 750 ° C. is performed to diffuse the impurity ions 7 in the polycrystalline silicon film 3 from the region other than the enlarged region 11 to the formation region 4 in the lateral direction. Sex. In FIG. 2D, the first
Of the photoresist 10 is removed by etching, and the formation region 4 is removed.
The second photoresist 1 is formed thereon using a lithography technique.
2 is patterned.

【0026】図2(e)では、パターニングされた第2
のフォトレジスト12をマスクにして、多結晶シリコン
膜3の非形成領域5をドライエッチングで取り除き、か
つ第2のフォトレジスト12を除去して、導電性の形成
領域4からなるゲート電極配線9を形成する。このよう
に構成された半導体装置の製造方法によると、多結晶シ
リコン膜3を薄くしても不純物イオン7の注入時に形成
領域4におけるゲート酸化膜2が劣化せず、素子の信頼
性を低下させることなく、微細化が図れる。さらに、多
結晶シリコン膜3の形成領域4を半導体基板1と平行な
平面内で拡大した領域11上に第1のフォトレジスト1
0をパターニングして不純物イオン7を注入するので、
形成領域4と非形成領域5の境界付近のゲート酸化膜2
が不純物イオン7の注入に際して劣化するのを確実に防
ぐことができる。
In FIG. 2E, the patterned second
Using the photoresist 12 as a mask, the non-formation region 5 of the polycrystalline silicon film 3 is removed by dry etching, and the second photoresist 12 is removed, so that the gate electrode wiring 9 comprising the conductive formation region 4 is removed. Form. According to the method of manufacturing a semiconductor device configured as described above, even if the polycrystalline silicon film 3 is thinned, the gate oxide film 2 in the formation region 4 does not deteriorate when the impurity ions 7 are implanted, and the reliability of the element is reduced. It can be miniaturized without any problem. Further, the first photoresist 1 is formed on a region 11 in which the formation region 4 of the polycrystalline silicon film 3 is enlarged in a plane parallel to the semiconductor substrate 1.
Since 0 is patterned and impurity ions 7 are implanted,
Gate oxide film 2 near the boundary between formation region 4 and non-formation region 5
Can be surely prevented from deteriorating when the impurity ions 7 are implanted.

【0027】第3の実施の形態 この発明の第3の実施の形態について、図4を参照しな
がら説明する。図4は、 MOS型トランジスタのゲート電
極配線の形成工程図を示している。図4(a)では、半
導体(シリコン)基板1上に5nmのゲート酸化膜2を熱
酸化により形成後、 LPCVD(Low Pressure Chemical Vap
or Deposition)法で100nmの多結晶シリコン膜3を堆
積し、さらにLPCVD 法により絶縁性膜となる100nmの
シリコン酸化膜13を堆積する。多結晶シリコン膜3中
に点線で示した領域をゲート電極配線形成領域(形成領
域)4とし、それ以外の領域をゲート電極配線非形成領
域(非形成領域)5とする。
Third Embodiment A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a process chart for forming a gate electrode wiring of a MOS transistor. In FIG. 4A, after a 5 nm gate oxide film 2 is formed on a semiconductor (silicon) substrate 1 by thermal oxidation, LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor) is performed.
or Deposition method, a 100 nm polycrystalline silicon film 3 is deposited, and a 100 nm silicon oxide film 13 serving as an insulating film is further deposited by an LPCVD method. A region indicated by a dotted line in the polycrystalline silicon film 3 is a gate electrode wiring formation region (formation region) 4, and the other region is a gate electrode wiring non-formation region (non-formation region) 5.

【0028】図4(b)では、シリコン酸化膜13上
に、リソグラフィ技術を用いてフォトレジストをパター
ニングし、そのフォトレジストをマスクにして、シリコ
ン酸化膜13をドライエッチングし、形成領域4上にパ
ターニングする。図4(c)では、パターニングされた
シリコン酸化膜13をマスクにして、非形成領域5にn
型(例えばリン)もしくはp型(例えばボロン)の不純
物イオン(本実施例ではn型不純物イオン)7を注入す
る。
In FIG. 4B, a photoresist is patterned on the silicon oxide film 13 using a lithography technique, and the silicon oxide film 13 is dry-etched using the photoresist as a mask to form Perform patterning. In FIG. 4C, n is formed in the non-formation region 5 using the patterned silicon oxide film 13 as a mask.
A type (for example, phosphorus) or p-type (for example, boron) impurity ion (in this embodiment, an n-type impurity ion) 7 is implanted.

【0029】図4(d)では、約750度の熱処理を行
い、非形成領域5から形成領域4まで不純物イオンが横
方向拡散し、形成領域4を導電性にする。図4(e)で
は、シリコン酸化膜13をマスクにして、非形成領域5
をドライエッチングし、シリコン酸化膜13を除去して
ゲート電極配線9を形成する。このように構成された半
導体装置の製造方法によると、多結晶シリコン膜3を薄
くしても不純物イオン7の注入時に形成領域4における
ゲート酸化膜2が劣化せず、素子の信頼性を低下させる
ことなく、微細化が図れる。
In FIG. 4D, a heat treatment at about 750 ° C. is performed to diffuse the impurity ions in the lateral direction from the non-forming region 5 to the forming region 4, thereby making the forming region 4 conductive. In FIG. 4E, the non-formation region 5 is formed using the silicon oxide film 13 as a mask.
Is dry-etched to remove the silicon oxide film 13 to form the gate electrode wiring 9. According to the method of manufacturing a semiconductor device configured as described above, even if the polycrystalline silicon film 3 is thinned, the gate oxide film 2 in the formation region 4 does not deteriorate when the impurity ions 7 are implanted, and the reliability of the element is reduced. It can be miniaturized without any problem.

【0030】さらに、多結晶シリコン膜3の形成領域4
上にパターニングされたシリコン酸化膜13をマスクと
して非形成領域5に不純物イオン7を注入し、かつシリ
コン酸化膜13をマスクとして非形成領域5をエッチン
グ除去するので、マスクの形成が1度で済み、製造工程
数を削減できる。なお、絶縁性膜は、シリコン酸化膜1
3に限るものではなくシリコン窒化膜であってもよい。
Further, the formation region 4 of the polycrystalline silicon film 3
Impurity ions 7 are implanted into the non-formation region 5 using the silicon oxide film 13 patterned thereon as a mask, and the non-formation region 5 is removed by etching using the silicon oxide film 13 as a mask. Thus, the number of manufacturing steps can be reduced. The insulating film is a silicon oxide film 1
It is not limited to 3 but may be a silicon nitride film.

【0031】また、図4(a)において、多結晶シリコ
ン膜3の上に金属膜を堆積しておいてシリコン酸化膜1
3を堆積し、図4(b)で、シリコン酸化膜13をパタ
ーニングした後、当該パターニングされたシリコン酸化
膜13をマスクにして金属膜をパターニングし、ゲート
電極配線9上に金属膜を形成することで導電性の向上を
図ってもよい。
In FIG. 4A, a metal film is deposited on the polycrystalline silicon film 3 and a silicon oxide film 1 is formed.
3 is deposited, and in FIG. 4B, the silicon oxide film 13 is patterned, and then the metal film is patterned by using the patterned silicon oxide film 13 as a mask to form a metal film on the gate electrode wiring 9. This may improve conductivity.

【0032】第4の実施の形態 この発明の第4の実施の形態について、図5および図6
を参照しながら説明する。図5は、 MOS型トランジスタ
のゲート電極配線の形成工程図を示している。図5
(a)では、形成領域4上に絶縁性膜となる第1のシリ
コン酸化膜13をパターニング後、 LPCVD(Low Pressur
e Chemical Vapor Deposition)法で絶縁性膜となる50
nmの第2のシリコン酸化膜14を堆積する。
Fourth Embodiment FIGS. 5 and 6 show a fourth embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a process chart of forming a gate electrode wiring of a MOS transistor. FIG.
1A, after a first silicon oxide film 13 serving as an insulating film is patterned on a formation region 4, LPCVD (Low Pressurization) is performed.
e Chemical Vapor Deposition) method to become an insulating film 50
A second silicon oxide film 14 of nm is deposited.

【0033】図5(b)では、第2のシリコン酸化膜1
4を異方性ドライエッチングすることで、パターニング
された第1のシリコン酸化膜13の側面にシリコン酸化
膜のサイドウォール14′を形成する。図5(c)で
は、パターニングされた第1のシリコン酸化膜13とサ
イドウォール14′をマスクにして、非形成領域5にn
型(例えばリン)もしくはp型(例えばボロン)の不純
物イオン(本実施例ではn型不純物イオン)7を注入す
る。
In FIG. 5B, the second silicon oxide film 1
4 is anisotropically dry-etched to form side walls 14 ′ of the silicon oxide film on the side surfaces of the patterned first silicon oxide film 13. In FIG. 5C, n is formed in the non-formation region 5 using the patterned first silicon oxide film 13 and the side wall 14 'as a mask.
A type (for example, phosphorus) or p-type (for example, boron) impurity ion (in this embodiment, an n-type impurity ion) 7 is implanted.

【0034】図5(d)では、サイドウォール14′を
除去した後約750度の熱処理を行い、非形成領域5か
ら形成領域4まで不純物イオンが横方向拡散し、形成領
域4を導電性にする。図5(e)では、第1のシリコン
酸化膜13をマスクにして、非形成領域5をドライエッ
チングし、第1のシリコン酸化膜13を除去してゲート
電極配線9を形成する。
In FIG. 5D, after removing the side wall 14 ', a heat treatment at about 750 ° C. is performed to diffuse the impurity ions from the non-formation region 5 to the formation region 4 in the lateral direction, thereby making the formation region 4 conductive. I do. In FIG. 5E, the non-formation region 5 is dry-etched using the first silicon oxide film 13 as a mask, the first silicon oxide film 13 is removed, and the gate electrode wiring 9 is formed.

【0035】このように構成された半導体装置の製造方
法によると、多結晶シリコン膜3を薄くしても不純物イ
オン7の注入時に形成領域4におけるゲート酸化膜2が
劣化せず、素子の信頼性を低下させることなく、微細化
が図れる。さらに、多結晶シリコン膜3の形成領域4上
に第1のシリコン酸化膜13をパターニングしかつ第1
のシリコン酸化膜13の側面にサイドウォール14′を
形成して不純物イオン7を注入するので、形成領域4と
非形成領域5の境界付近のゲート酸化膜2が不純物イオ
ン7の注入に際して劣化するのを確実に防ぐことができ
る。すなわち、図6に示すように、サイドウォール1
4′が無い場合、第1のシリコン酸化膜13のみをマス
クにして不純物イオン7を注入すると、不純物イオン7
が形成領域4と非形成領域5の境界付近のゲート酸化膜
2を突き抜け、形成領域4のゲート酸化膜2が劣化する
恐れがあるが、サイドウォール14′を形成することで
そのような問題がなくなる。
According to the method of manufacturing the semiconductor device thus configured, even if the polycrystalline silicon film 3 is thinned, the gate oxide film 2 in the formation region 4 does not deteriorate when the impurity ions 7 are implanted. Miniaturization can be achieved without reducing the density. Further, the first silicon oxide film 13 is patterned on the formation region 4 of the polycrystalline silicon film 3 and the first silicon oxide film 13 is formed.
Since the side wall 14 'is formed on the side surface of the silicon oxide film 13 and the impurity ions 7 are implanted, the gate oxide film 2 near the boundary between the formation region 4 and the non-formation region 5 deteriorates when the impurity ions 7 are implanted. Can be reliably prevented. That is, as shown in FIG.
If there is no 4 ', the impurity ions 7 are implanted by using only the first silicon oxide film 13 as a mask.
May penetrate the gate oxide film 2 near the boundary between the formation region 4 and the non-formation region 5, and the gate oxide film 2 in the formation region 4 may be deteriorated. However, the formation of the sidewalls 14 'solves such a problem. Disappears.

【0036】なお、第1,2の絶縁性膜は、シリコン酸
化膜13,14に限るものではなくシリコン窒化膜であ
ってもよい。 第5の実施の形態 この発明の第5の実施の形態について、図7を参照しな
がら説明する。図7は、 MOS型トランジスタのゲート電
極配線の形成工程図を示している。
The first and second insulating films are not limited to the silicon oxide films 13 and 14, but may be silicon nitride films. Fifth Embodiment A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a process chart of forming a gate electrode wiring of a MOS transistor.

【0037】図7(a)では、半導体(シリコン)基板
1上に5nmのゲート酸化膜2を熱酸化により形成後、 L
PCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法で1
00nmの多結晶シリコン膜3を堆積し、さらにLPCVD 法
により薄い絶縁性膜となる厚さ20nmの薄いシリコン窒
化膜15を堆積する。多結晶シリコン膜3中に点線で示
した領域をゲート電極配線形成領域(形成領域)4と
し、それ以外の領域をゲート電極配線非形成領域(非形
成領域)5とする。
In FIG. 7A, after a 5 nm gate oxide film 2 is formed on a semiconductor (silicon) substrate 1 by thermal oxidation,
1 by PCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method
A polycrystalline silicon film 3 having a thickness of 00 nm is deposited, and a thin silicon nitride film 15 having a thickness of 20 nm serving as a thin insulating film is deposited by LPCVD. A region indicated by a dotted line in the polycrystalline silicon film 3 is a gate electrode wiring formation region (formation region) 4, and the other region is a gate electrode wiring non-formation region (non-formation region) 5.

【0038】図7(b)では、多結晶シリコン膜3にお
ける形成領域4上に、リソグラフィ技術を用いてフォト
レジストをパターニングし、そのフォトレジストをマス
クにして、シリコン窒化膜15をドライエッチングす
る。図7(c)では、パターニングされたシリコン窒化
膜15をマスクにして、n型(例えばリン)もしくはp
型(例えばボロン)の不純物イオン(本実施例ではn型
不純物イオン)7を注入する。この時、非形成領域5で
は、導電性になる程度の不純物イオン7が注入される
が、形成領域4では、薄いシリコン窒化膜15がライト
ストッパとなり、不純物イオン7は形成領域上部に注入
される。
In FIG. 7B, a photoresist is patterned on the formation region 4 in the polycrystalline silicon film 3 using a lithography technique, and the silicon nitride film 15 is dry-etched using the photoresist as a mask. In FIG. 7C, an n-type (for example, phosphorus) or p-type silicon nitride film 15 is used as a mask.
A type (for example, boron) impurity ion (in this embodiment, an n-type impurity ion) 7 is implanted. At this time, impurity ions 7 are implanted into the non-formation region 5 to such an extent that the impurity ions become conductive. In the formation region 4, the thin silicon nitride film 15 serves as a write stopper, and the impurity ions 7 are implanted into the upper portion of the formation region. .

【0039】図7(d)では、約750度の熱処理を行
い、形成領域4の上部の不純物イオン7はゲート酸化膜
2方向に拡散し、非形成領域5中の不純物イオン7は非
形成領域5から形成領域4まで横方向拡散し、形成領域
4を導電性にする。図7(e)では、シリコン窒化膜1
5をマスクにして、非形成領域5をドライエッチング
し、シリコン窒化膜15を除去してゲート電極配線9を
形成する。
In FIG. 7D, a heat treatment at about 750 ° C. is performed to diffuse the impurity ions 7 above the formation region 4 toward the gate oxide film 2 and to remove the impurity ions 7 in the non-formation region 5 from the non-formation region. 5 is diffused laterally from the formation region 4 to make the formation region 4 conductive. In FIG. 7E, the silicon nitride film 1
Using the mask 5 as a mask, the non-formation region 5 is dry-etched, the silicon nitride film 15 is removed, and the gate electrode wiring 9 is formed.

【0040】このように構成された半導体装置の製造方
法によると、多結晶シリコン膜3を薄くしても不純物イ
オン7の注入時に形成領域4におけるゲート酸化膜2が
劣化せず、素子の信頼性を低下させることなく、微細化
が図れる。さらに、多結晶シリコン膜3の形成領域4上
にパターニングされた薄いシリコン窒化膜15をマスク
として不純物イオン7を注入することで、非形成領域5
に加え形成領域4の上部にも不純物イオン7が注入さ
れ、熱処理後の形成領域4の不純物イオン7が増大し、
ゲート電極配線9の導電性が向上する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device having such a structure, the gate oxide film 2 in the formation region 4 is not deteriorated when the impurity ions 7 are implanted even if the polycrystalline silicon film 3 is thinned, and the reliability of the element is reduced. Miniaturization can be achieved without reducing the density. Further, by implanting impurity ions 7 using the thin silicon nitride film 15 patterned on the formation region 4 of the polycrystalline silicon film 3 as a mask, the non-formation region 5 is formed.
In addition, impurity ions 7 are also implanted in the upper portion of the formation region 4, and the impurity ions 7 in the formation region 4 after the heat treatment increase,
The conductivity of the gate electrode wiring 9 is improved.

【0041】なお、薄い絶縁性膜は、厚さ20nmの薄い
シリコン窒化膜に限るものではなく、厚さは約20nm程
度であればよく、またシリコン酸化膜であってもよい。
It should be noted that the thin insulating film is not limited to a thin silicon nitride film having a thickness of 20 nm, but may have a thickness of about 20 nm, or may be a silicon oxide film.

【0042】[0042]

【発明の効果】請求項1記載の半導体装置の製造方法に
よると、多結晶シリコン膜のゲート電極配線非形成領域
に不純物を注入しておいて、熱処理することでゲート電
極配線非形成領域中の不純物をゲート電極配線形成領域
にまで拡散させてゲート電極配線形成領域を導電性にす
るので、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物の注入時
にゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜が劣化
せず、素子の信頼性を低下させることなく、微細化が図
れる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, impurities are implanted into a region where a gate electrode wiring is not formed in a polycrystalline silicon film, and a heat treatment is performed. Since the impurity is diffused to the gate electrode wiring formation region to make the gate electrode wiring formation region conductive, even if the polycrystalline silicon film is thinned, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when the impurity is implanted. In addition, miniaturization can be achieved without lowering the reliability of the device.

【0043】請求項2記載の半導体装置の製造方法によ
ると、多結晶シリコン膜のゲート電極配線非形成領域に
不純物を注入しておいて、熱処理することでゲート電極
配線非形成領域中の不純物をゲート電極配線形成領域に
まで拡散させてゲート電極配線形成領域を導電性にする
ので、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物の注入時に
ゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜が劣化せ
ず、素子の信頼性を低下させることなく、微細化が図れ
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, impurities are implanted into the gate electrode wiring non-forming region of the polycrystalline silicon film, and the impurities in the gate electrode wiring non-forming region are removed by heat treatment. Since the gate electrode wiring formation region is made conductive by diffusing it to the gate electrode wiring formation region, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when impurities are implanted even if the polycrystalline silicon film is thinned. Can be miniaturized without lowering the reliability of the device.

【0044】請求項3記載の半導体装置の製造方法によ
ると、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物イオンの注
入時にゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜が
劣化せず、素子の信頼性を低下させることなく、微細化
が図れる。さらに、多結晶シリコン膜のゲート電極配線
形成領域を半導体基板と平行な平面内で拡大した領域上
に第1のフォトレジストをパターニングして不純物イオ
ンを注入するので、ゲート電極配線形成領域とゲート電
極配線非形成領域の境界付近のゲート酸化膜が不純物イ
オンの注入に際して劣化するのを確実に防ぐことができ
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, even if the polycrystalline silicon film is thinned, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when impurity ions are implanted, and the reliability of the device is reduced. It is possible to achieve miniaturization without performing the process. Further, since the first photoresist is patterned and an impurity ion is implanted in a region where the gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film is enlarged in a plane parallel to the semiconductor substrate, the gate electrode wiring formation region and the gate electrode are formed. It is possible to reliably prevent the gate oxide film near the boundary of the wiring non-forming region from being deteriorated when impurity ions are implanted.

【0045】請求項4記載の半導体装置の製造方法によ
ると、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物イオンの注
入時にゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜が
劣化せず、素子の信頼性を低下させることなく、微細化
が図れる。請求項7記載の半導体装置の製造方法による
と、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物イオンの注入
時にゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜が劣
化せず、素子の信頼性を低下させることなく、微細化が
図れる。さらに、多結晶シリコン膜のゲート電極配線形
成領域上に第1の絶縁性膜をパターニングしかつ第1の
絶縁性膜の側面にサイドウォールを形成して不純物イオ
ンを注入するので、ゲート電極配線形成領域とゲート電
極配線非形成領域の境界付近のゲート酸化膜が不純物イ
オンの注入に際して劣化するのを確実に防ぐことができ
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, even if the polycrystalline silicon film is thinned, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when impurity ions are implanted, and the reliability of the device is reduced. It is possible to achieve miniaturization without performing the process. According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh aspect, even if the polycrystalline silicon film is thinned, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when impurity ions are implanted, and the reliability of the element is not reduced. And miniaturization can be achieved. Furthermore, since the first insulating film is patterned on the gate electrode wiring forming region of the polycrystalline silicon film and sidewalls are formed on the side surfaces of the first insulating film and impurity ions are implanted, the gate electrode wiring is formed. It is possible to reliably prevent the gate oxide film near the boundary between the region and the region where the gate electrode wiring is not formed from deteriorating when impurity ions are implanted.

【0046】請求項10記載の半導体装置の製造方法に
よると、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物イオンの
注入時にゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜
が劣化せず、素子の信頼性を低下させることなく、微細
化が図れる。さらに、多結晶シリコン膜のゲート電極配
線形成領域上に金属膜がパターニングされるので、ゲー
ト電極配線の導電性が向上する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, even if the polycrystalline silicon film is thinned, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region does not deteriorate when impurity ions are implanted, and the reliability of the device is reduced. It is possible to achieve miniaturization without performing the process. Further, since the metal film is patterned on the gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film, the conductivity of the gate electrode wiring is improved.

【0047】請求項11記載の半導体装置の製造方法に
よると、多結晶シリコン膜を薄くしても不純物イオンの
注入時にゲート電極配線形成領域におけるゲート酸化膜
が劣化せず、素子の信頼性を低下させることなく、微細
化が図れる。さらに、多結晶シリコン膜のゲート電極配
線形成領域上にパターニングされた薄い絶縁性膜をマス
クとして不純物イオンを注入することで、ゲート電極配
線非形成領域に加えゲート電極配線形成領域上部にも不
純物イオンが注入され、ゲート電極配線の導電性が向上
する。
According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, even if the polycrystalline silicon film is thinned, the gate oxide film in the gate electrode wiring formation region is not deteriorated when impurity ions are implanted, and the reliability of the device is reduced. It is possible to achieve miniaturization without performing the process. Further, by implanting impurity ions using the thin insulating film patterned on the gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film as a mask, the impurity ions are formed not only in the gate electrode wiring non-formation region but also in the upper portion of the gate electrode wiring formation region. Is implanted, and the conductivity of the gate electrode wiring is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施の形態における半導体装
置の製造工程図である。
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施の形態における半導体装
置の製造工程図である。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第2の実施の形態における半導体装
置の部分平面図である。
FIG. 3 is a partial plan view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第3の実施の形態における半導体装
置の製造工程図である。
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第4の実施の形態における半導体装
置の製造工程図である。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第4の実施の形態における半導体装
置の長所を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a sectional view illustrating advantages of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第5の実施の形態における半導体装
置の製造工程図である。
FIG. 7 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】従来例における半導体装置の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device in a conventional example.

【図9】従来例における半導体装置の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【図10】従来例における半導体装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 ゲート酸化膜(絶縁層) 3 多結晶シリコン膜(配線形成層) 4 ゲート電極配線形成領域 5 ゲート電極配線非形成領域 6,10,12 フォトレジスト 7 不純物イオン 9 ゲート電極配線 11 ゲート電極配線形成領域を拡大した領域 13,14 シリコン酸化膜(絶縁性膜) 14′ サイドウォール 15 薄いシリコン窒化膜(薄い絶縁性膜) Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 gate oxide film (insulating layer) 3 polycrystalline silicon film (wiring forming layer) 4 gate electrode wiring forming region 5 gate electrode wiring non-forming region 6, 10, 12 photoresist 7 impurity ion 9 gate electrode wiring 11 gate Region in which electrode wiring formation region is enlarged 13, 14 Silicon oxide film (insulating film) 14 'Side wall 15 Thin silicon nitride film (thin insulating film)

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上にゲート酸化膜を介して多
結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン
膜のゲート電極配線非形成領域に選択的に不純物を注入
する工程と、熱処理により前記ゲート電極配線非形成領
域中の前記不純物を前記ゲート電極配線形成領域にまで
拡散して前記ゲート電極配線形成領域を導電性にする工
程と、前記ゲート電極配線非形成領域を除去してゲート
電極配線を形成する工程とを含む半導体装置の製造方
法。
A step of forming a polycrystalline silicon film on a semiconductor substrate via a gate oxide film; a step of selectively implanting impurities into a region of the polycrystalline silicon film where a gate electrode wiring is not formed; Diffusing the impurities in the non-gate-electrode-wiring-forming region to the gate-electrode-wiring-forming region to make the gate-electrode-wiring-forming region conductive; Forming a wiring.
【請求項2】 半導体基板上にゲート酸化膜を介して多
結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン
膜のゲート電極配線形成領域上にマスクを形成する工程
と、前記マスクを用いて前記多結晶シリコン膜のゲート
電極配線非形成領域に不純物を注入する工程と、熱処理
して前記ゲート電極配線非形成領域中の前記不純物を前
記ゲート電極配線形成領域にまで拡散して前記ゲート電
極配線形成領域を導電性にする工程と、前記マスクを用
いて前記ゲート電極配線非形成領域をエッチング除去し
てゲート電極配線を形成する工程とを含む半導体装置の
製造方法。
2. A step of forming a polycrystalline silicon film on a semiconductor substrate via a gate oxide film, a step of forming a mask on a gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film, and using the mask Implanting an impurity into a region where the gate electrode wiring is not formed in the polycrystalline silicon film; and performing heat treatment to diffuse the impurity in the region where the gate electrode wiring is not formed to the region where the gate electrode wiring is formed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of making a formation region conductive; and a step of forming a gate electrode wiring by etching and removing the gate electrode wiring non-forming region using the mask.
【請求項3】 半導体基板上にゲート酸化膜を介して多
結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン
膜のゲート電極配線形成領域を半導体基板と平行な平面
内で拡大した領域上に第1のフォトレジストをパターニ
ングする工程と、前記パターニングされた第1のフォト
レジストをマスクとして前記多結晶シリコン膜の拡大し
た領域以外の領域に不純物イオンを注入する工程と、熱
処理して前記拡大した領域以外の領域中の前記不純物イ
オンを前記ゲート電極配線形成領域にまで拡散して前記
ゲート電極配線形成領域を導電性にする工程と、前記第
1のフォトレジストを除去する工程と、前記ゲート電極
配線形成領域上に第2のフォトレジストをパターニング
する工程と、前記パターニングされた第2のフォトレジ
ストをマスクとして前記多結晶シリコン膜のゲート電極
配線非形成領域をエッチング除去してゲート電極配線を
形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
3. A step of forming a polycrystalline silicon film on a semiconductor substrate via a gate oxide film, and forming a gate electrode wiring forming region of the polycrystalline silicon film on a region enlarged in a plane parallel to the semiconductor substrate. Patterning a first photoresist; implanting impurity ions into a region other than the enlarged region of the polycrystalline silicon film using the patterned first photoresist as a mask; Diffusing the impurity ions in a region other than the region to the gate electrode wiring formation region to make the gate electrode wiring formation region conductive; removing the first photoresist; Patterning a second photoresist on the wiring formation region, and using the patterned second photoresist as a mask Forming a gate electrode wiring by etching and removing a region where the gate electrode wiring is not formed in the polycrystalline silicon film.
【請求項4】 半導体基板上にゲート酸化膜を介して多
結晶シリコン膜と絶縁性膜を順次形成する工程と、前記
多結晶シリコン膜のゲート電極配線形成領域上に前記絶
縁性膜をパターニングする工程と、前記パターニングさ
れた絶縁性膜をマスクとして前記多結晶シリコン膜のゲ
ート電極配線非形成領域に不純物イオンを注入する工程
と、熱処理して前記ゲート電極配線非形成領域中の前記
不純物イオンを前記ゲート電極配線形成領域にまで拡散
して前記ゲート電極配線形成領域を導電性にする工程
と、前記パターニングされた絶縁性膜をマスクとして前
記ゲート電極配線非形成領域をエッチング除去してゲー
ト電極配線を形成する工程とを含む半導体装置の製造方
法。
4. A step of sequentially forming a polycrystalline silicon film and an insulating film on a semiconductor substrate via a gate oxide film, and patterning the insulating film on a gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film. A step of implanting impurity ions into a gate electrode wiring non-forming region of the polycrystalline silicon film using the patterned insulating film as a mask; and performing a heat treatment to remove the impurity ions in the gate electrode wiring non-forming region. Making the gate electrode wiring formation region conductive by diffusing to the gate electrode wiring formation region; and removing the gate electrode wiring non-formation region by etching using the patterned insulating film as a mask. Forming a semiconductor device.
【請求項5】 絶縁性膜がシリコン酸化膜からなること
を特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the insulating film comprises a silicon oxide film.
【請求項6】 絶縁性膜がシリコン窒化膜からなること
を特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein the insulating film comprises a silicon nitride film.
【請求項7】 半導体基板上にゲート酸化膜を介して多
結晶シリコン膜と第1の絶縁性膜を順次形成する工程
と、前記多結晶シリコン膜のゲート電極配線形成領域上
に前記第1の絶縁性膜をパターニングする工程と、前記
多結晶シリコン膜と前記パターニングされた第1の絶縁
性膜上に第2の絶縁性膜を形成する工程と、前記第2の
絶縁性膜をエッチングして前記パターニングされた第1
の絶縁性膜の側面にサイドウォールを形成する工程と、
前記パターニングされた第1の絶縁性膜および前記サイ
ドウォールをマスクとして前記多結晶シリコン膜のゲー
ト電極配線非形成領域に不純物イオンを注入する工程
と、熱処理して前記ゲート電極配線非形成領域中の前記
不純物イオンを前記ゲート電極配線形成領域にまで拡散
して前記ゲート電極配線形成領域を導電性にする工程
と、前記サイドウォールを除去する工程と、前記パター
ニングされた第1の絶縁性膜をマスクとして前記ゲート
電極配線非形成領域をエッチング除去してゲート電極配
線を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
7. A step of sequentially forming a polycrystalline silicon film and a first insulating film on a semiconductor substrate via a gate oxide film, and forming the first insulating film on a gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film. Patterning an insulating film, forming a second insulating film on the polycrystalline silicon film and the patterned first insulating film, and etching the second insulating film. The patterned first
Forming a sidewall on the side surface of the insulating film of
Using the patterned first insulating film and the sidewalls as a mask to implant impurity ions into the gate electrode wiring non-forming region of the polycrystalline silicon film; Diffusing the impurity ions to the gate electrode wiring formation region to make the gate electrode wiring formation region conductive, removing the sidewalls, and masking the patterned first insulating film. Forming a gate electrode wiring by removing the gate electrode wiring non-forming region by etching.
【請求項8】 第1の絶縁性膜または第2の絶縁性膜が
シリコン酸化膜からなることを特徴とする請求項7記載
の半導体装置の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein the first insulating film or the second insulating film comprises a silicon oxide film.
【請求項9】 第1の絶縁性膜または第2の絶縁性膜が
シリコン窒化膜からなることを特徴とする請求項7記載
の半導体装置の製造方法。
9. The method according to claim 7, wherein the first insulating film or the second insulating film is made of a silicon nitride film.
【請求項10】 半導体基板上にゲート酸化膜を介して
多結晶シリコン膜と金属膜と絶縁性膜を順次形成する工
程と、前記多結晶シリコン膜のゲート電極配線形成領域
上に前記絶縁性膜をパターニングする工程と、前記パタ
ーニングされた絶縁性膜をマスクとして前記金属膜をパ
ターニングする工程と、前記パターニングされた絶縁性
膜と金属膜をマスクとして前記多結晶シリコン膜のゲー
ト電極配線非形成領域に不純物イオンを注入する工程
と、熱処理して前記ゲート電極配線非形成領域中の前記
不純物イオンを前記ゲート電極配線形成領域にまで拡散
して前記ゲート電極配線形成領域を導電性にする工程
と、前記パターニングされた絶縁性膜をマスクとして前
記ゲート電極配線非形成領域をエッチング除去してゲー
ト電極配線を形成する工程とを含む半導体装置の製造方
法。
10. A step of sequentially forming a polycrystalline silicon film, a metal film, and an insulating film on a semiconductor substrate via a gate oxide film, and forming the insulating film on a gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film. Patterning, patterning the metal film using the patterned insulating film as a mask, and forming a gate electrode wiring non-forming region of the polycrystalline silicon film using the patterned insulating film and the metal film as a mask. Implanting impurity ions into the, and heat treatment to diffuse the impurity ions in the gate electrode wiring non-forming region to the gate electrode wiring forming region to make the gate electrode wiring forming region conductive, A step of forming a gate electrode wiring by etching and removing the gate electrode wiring non-forming region using the patterned insulating film as a mask; And a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項11】 半導体基板上にゲート酸化膜を介して
多結晶シリコン膜と厚さ20nm程度の薄い絶縁性膜を順次
形成する工程と、前記多結晶シリコン膜のゲート電極配
線形成領域上に前記薄い絶縁性膜をパターニングする工
程と、前記パターニングされた薄い絶縁性膜をマスクと
して前記多結晶シリコン膜のゲート電極配線非形成領域
と前記ゲート電極配線形成領域上部に不純物イオンを注
入する工程と、熱処理して前記ゲート電極配線非形成領
域中の前記不純物イオンを前記ゲート電極配線形成領域
にまで拡散しかつ前記ゲート電極配線形成領域上部の不
純物イオンを前記ゲート酸化膜方向に拡散して前記ゲー
ト電極配線形成領域を導電性にする工程と、前記パター
ニングされた薄い絶縁性膜をマスクとして前記ゲート電
極配線非形成領域をエッチング除去してゲート電極配線
を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
11. A step of sequentially forming a polycrystalline silicon film and a thin insulating film having a thickness of about 20 nm on a semiconductor substrate with a gate oxide film interposed therebetween, and forming the polycrystalline silicon film on a gate electrode wiring formation region of the polycrystalline silicon film. Patterning a thin insulating film; and implanting impurity ions into the gate electrode wiring non-forming region and the gate electrode wiring forming region of the polycrystalline silicon film using the patterned thin insulating film as a mask, The heat treatment is performed to diffuse the impurity ions in the non-gate electrode wiring formation region to the gate electrode wiring formation region and to diffuse the impurity ions in the upper portion of the gate electrode wiring formation region in the direction of the gate oxide film to form the gate electrode. Making the wiring forming region conductive; and forming the gate electrode wiring non-forming region using the patterned thin insulating film as a mask. The method of manufacturing a semiconductor device including the step of forming a gate electrode wiring and etching removal.
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