JP2000216384A - Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device manufactured by the method - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device manufactured by the method

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JP2000216384A JP11017309A JP1730999A JP2000216384A JP 2000216384 A JP2000216384 A JP 2000216384A JP 11017309 A JP11017309 A JP 11017309A JP 1730999 A JP1730999 A JP 1730999A JP 2000216384 A JP2000216384 A JP 2000216384A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device wherein a short channel effect is suppressed and a high speed is realized, while simplifying the manufacturing process. SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor device of an asymmetric LDD structure comprises the steps of forming at least a pair of gate electrodes 6 on a semiconductor substrate 1 using a resist, obliquely implanting ions for permitting formation of a first conductivity-type low concentration region 7 only in the vicinity of one gate electrode 6 using the other gate electrode 6 as a mask, where a distance a between the gate electrodes and an inclination angle θ from the surface of the semiconductor substrate 1 are set to satisfy than θ=t/(s-d), and ion-implanting a second conductivity-type impurity in the semiconductor substrate 1 perpendicularly thereto to convert the first conductivity-type low concentration region 7 to a second conductivity-type low concentration region 9a to form a second conductivity-type high concentration source/drain region 9.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関し、より詳細には、短チャネル効果を抑制
しつつ、同時に、高速動作を実現することができる微細
化及び高速化に対応した半導体装置の製造方法及びこの
方法により形成された半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device capable of miniaturization and high-speed operation capable of realizing high-speed operation while suppressing a short channel effect. The present invention relates to a device manufacturing method and a semiconductor device formed by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】トラン
ジスタの微細化に伴い、短チャネル効果が顕著になる。
従来から、これを抑制するために、ソース/ドレイン領
域端の電界を小さくする手法として、ソース/ドレイン
領域端の双方をLDD構造とする手法がとられている。
しかし、ソース/ドレイン領域端双方を低濃度であるL
DD構造とすると、短チャネル効果の抑制には有効であ
るが、その一方で、低濃度層が高抵抗となるので、ドラ
イブ電流の低下が懸念される。ドライブ電流が低下する
と、電流駆動力が低下し、トランジスタの高速化の実現
が難しくなる。そこで、ドレイン領域端のみを低濃度層
とする非対称なLDD構造が提案されている(特開昭6
2−132363号公報、特開平4−171942号公
報、特開平5−2756932号公報及び特願平7−3
8099号公報等)。例えば、特開平4−171942
号には、図2(a)に示したように、p型半導体基板2
1上にゲート電極22及び絶縁膜24を形成した後に、
垂直上方からイオン注入してn型の低濃度拡散層23を
形成した後、図2(b)に示したように、ソース領域側
の30〜60°傾斜した方向からイオン注入することに
より、ソース領域25にはn型の高濃度拡散層を、ドレ
イン領域27には比較的長いn型の低濃度拡散層を形成
する方法が記載されている。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of transistors, the short channel effect becomes remarkable.
Conventionally, in order to suppress this, as a method of reducing the electric field at the end of the source / drain region, a method of forming both the end of the source / drain region with an LDD structure has been adopted.
However, both ends of the source / drain regions have a low concentration of L
The DD structure is effective for suppressing the short-channel effect, but on the other hand, the low-concentration layer has a high resistance, so that the drive current may be reduced. When the drive current decreases, the current driving force decreases, and it is difficult to realize a high-speed transistor. Therefore, an asymmetric LDD structure in which only the end of the drain region has a low concentration layer has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 6
JP-A-2-132363, JP-A-4-171942, JP-A-5-2756932 and Japanese Patent Application No. 7-3.
No. 8099). For example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
As shown in FIG. 2A, the p-type semiconductor substrate 2
After forming the gate electrode 22 and the insulating film 24 on
After the n-type low-concentration diffusion layer 23 is formed by vertically ion-implanting the n-type diffusion layer 23, as shown in FIG. A method of forming an n-type high concentration diffusion layer in the region 25 and forming a relatively long n-type low concentration diffusion layer in the drain region 27 is described.

【0003】この方法によれば、サイドウォールを形成
することなく、非対称のLDD構造を有する半導体装置
を形成することができる。しかし、ソース領域25側か
ら30〜60°の角度をもってイオン注入を行うので、
ソース領域25側のゲート電極下では、深くまでn型の
高濃度のイオンが注入されることとなる。よって、これ
に起因して、短チャネル効果の防止が困難になり、トラ
ンジスタ特性が不安定になるという問題がある。また、
特開昭62−132363号公報には、半導体基板31
上に、レジスト層34を利用してゲート電極32を形成
した後、図3(a)に示したように、ゲート電極32及
びレジスト層34をマスクとして用いて、上方からイオ
ン注入して高濃度不純物領域33を形成し、次いで、図
3(b)に示したように、ドレイン領域側の斜め上方か
ら角度をもたせてゲート電極32を異方性エッチングし
て、ドレイン領域側のゲート電極32端が長さA内側に
傾斜した形状とし、さらに、図3(c)に示したよう
に、このゲート電極32をマスクとして用いて、ドレイ
ン領域側の斜め上方からイオン注入し、ドレイン領域端
にのみ低濃度不純物領域35を形成する方法が記載され
ている。
According to this method, a semiconductor device having an asymmetric LDD structure can be formed without forming a sidewall. However, since ion implantation is performed at an angle of 30 to 60 ° from the source region 25 side,
Under the gate electrode on the source region 25 side, high-concentration n-type ions are implanted deeply. Accordingly, this causes a problem that it is difficult to prevent the short channel effect, and the transistor characteristics become unstable. Also,
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-132363 discloses a semiconductor substrate 31.
After the gate electrode 32 is formed thereon by using the resist layer 34, as shown in FIG. 3A, ion implantation is performed from above using the gate electrode 32 and the resist layer 34 as a mask to perform high-density ion implantation. An impurity region 33 is formed, and then, as shown in FIG. 3B, the gate electrode 32 is anisotropically etched at an angle from an obliquely upper side on the drain region side to form an end of the gate electrode 32 on the drain region side. Is formed into a shape inclined inward of the length A, and further, as shown in FIG. 3C, ions are implanted from obliquely above the drain region side using this gate electrode 32 as a mask, and only at the end of the drain region. A method for forming the low concentration impurity region 35 is described.

【0004】この方法によれば、サイドウォールを形成
することなく、ドレイン領域端のみに低濃度拡散層を有
する非対称のLDD構造を有する半導体装置を形成する
ことができる。しかし、ゲート電極32に傾斜を形成す
るための異方性エッチング時に、ソース領域側をレジス
ト等で保護しておく必要があり、フォト回数が一回増え
ることとなる。また、ゲート電極32のエッチング形状
(傾斜の形状)を制御するのが難しく、これを用いたト
ランジスタは、その特性が不安定になるという問題があ
る。
According to this method, a semiconductor device having an asymmetric LDD structure having a low concentration diffusion layer only at the end of the drain region can be formed without forming a sidewall. However, at the time of anisotropic etching for forming an inclination in the gate electrode 32, it is necessary to protect the source region side with a resist or the like, and the number of times of photo increases by one. In addition, it is difficult to control the etching shape (shape) of the gate electrode 32, and a transistor using the same has a problem that its characteristics become unstable.

【0005】さらに、特開平5−27593号公報に
は、半導体基板41上にゲート電極42を形成した後、
図4(a)に示したように、ドレイン領域側からの斜め
イオン注入法によりB+を注入する。この際、B+はゲー
ト電極42に遮られるため、ソース領域側には注入され
ず、ドレイン領域側にのみP型領域43が形成される。
この後、図4(b)に示したように、垂直方向から半導
体基板41全体にP+をイオン注入する。これにより、
図4(c)に示したように、ゲート電極42下部にはP
+は注入されないため、ドレイン領域45側のゲート電
極42下部にP型領域43を有し、ドレイン領域45自
体はB+とP+とが相殺するため、ソース領域44よりも
不純物濃度が低い非対称のMOSトランジスタを形成す
ることができる。このMOSトランジスタによれば、ド
レイン領域45側のゲート電極42下にのみP型領域4
3が存在するため、空乏層のパンチスルー現象を抑制
し、耐圧を増大することとなり、よって、素子自体の微
細化に対応することが可能となる。しかし、ドレイン領
域45側のN型不純物濃度が低くなるため、拡散層の抵
抗値が高くなり、その結果、ドライブ電流が低くなり、
高速化に対応できなくなるという問題が発生する。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-27593 discloses that after a gate electrode 42 is formed on a semiconductor substrate 41,
As shown in FIG. 4A, B + is implanted from the drain region side by oblique ion implantation. At this time, since B + is blocked by the gate electrode 42, the P + region 43 is formed only on the drain region side without being injected into the source region side.
Thereafter, as shown in FIG. 4B, P + ions are implanted into the entire semiconductor substrate 41 from the vertical direction. This allows
As shown in FIG. 4C, a P
Since + is not implanted, the drain region 45 itself has a P-type region 43 below the gate electrode 42, and the drain region 45 itself has an impurity concentration lower than that of the source region 44 because B + and P + cancel each other out. MOS transistors can be formed. According to this MOS transistor, the P-type region 4 is formed only under the gate electrode 42 on the drain region 45 side.
3, the punch-through phenomenon of the depletion layer is suppressed, and the breakdown voltage is increased. Therefore, it is possible to cope with miniaturization of the element itself. However, since the N-type impurity concentration on the drain region 45 side is low, the resistance value of the diffusion layer is high, and as a result, the drive current is low,
A problem arises in that it is not possible to cope with the increase in speed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、(a)
レジスト膜を用いて半導体基板上に少なくとも1対のゲ
ート電極を形成し、かつ該1対のゲート電極のうち一方
のゲート電極近傍にのみ第1導電型低濃度領域を形成で
きるように、他方のゲート電極をマスクとして用いて斜
めイオン注入し、その際、前記ゲート電極及びレジスト
膜の総膜厚t、ゲート電極間距離s、前記第1導電型低
濃度領域のゲート電極端からの幅d及び半導体基板表面
からの傾斜角度θが、下記式 tanθ=t/(s−d) を満たすように設定され、(b)前記半導体基板に対し
て垂直な方向から第2導電型不純物をイオン注入して、
前記第1導電型低濃度領域を第2導電型低濃度領域に変
換するとともに、第2導電型高濃度ソース/ドレイン領
域を形成することからなるドレイン領域端にのみ第2導
電型低濃度領域を有する非対称LDD構造の半導体装置
の製造方法が提供される。
According to the present invention, (a)
At least one pair of gate electrodes is formed on a semiconductor substrate using a resist film, and the other of the pair of gate electrodes is formed so that the first conductivity type low concentration region can be formed only near one of the gate electrodes. Oblique ion implantation is performed using the gate electrode as a mask. At this time, the total thickness t of the gate electrode and the resist film, the distance s between the gate electrodes, the width d of the first conductivity type low-concentration region from the gate electrode end, and The inclination angle θ from the surface of the semiconductor substrate is set so as to satisfy the following equation: tan θ = t / (s−d), and (b) the second conductivity type impurity is ion-implanted from a direction perpendicular to the semiconductor substrate. hand,
The low-concentration region of the first conductivity type is converted into a low-concentration region of the second conductivity type, and the low-concentration region of the second conductivity type is formed only at the end of the drain region formed by the high-concentration source / drain region of the second conductivity type. A method for manufacturing a semiconductor device having an asymmetric LDD structure having the same is provided.

【0007】また、本発明によれば、上記方法によって
形成されてなる非対称LDD構造を有する半導体装置が
提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a semiconductor device having an asymmetric LDD structure formed by the above method.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置の製造方法で
は、まず、工程(a)において、レジスト膜を用いて半
導体基板上に少なくとも1対のゲート電極を形成する。
ここで、この製造方法に使用することができる半導体基
板とは、通常半導体装置が製造される半導体基板であれ
ば特に限定されるものではなく、例えば、シリコン、ゲ
ルマニウム等の半導体基板、GaAs、InGaAs等
の化合物半導体等、種々のものが挙げられる。なかで
も、シリコン基板が好ましい。なお、半導体基板は、第
1導電型不純物がドーピングされていることが好まし
い。この場合の第1導電型不純物は、P型の場合にはリ
ン、砒素等、N型の場合にはボロン等が挙げられる。不
純物濃度は、通常トランジスタを構成する半導体基板に
含有される濃度であれば特に限定されるものではなく、
例えば、5×1016〜3×1017cm-3程度が挙げられ
る。また、この半導体基板には、LOCOS膜等の素子
分離膜等が形成されていてもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, first, in a step (a), at least one pair of gate electrodes is formed on a semiconductor substrate using a resist film.
Here, the semiconductor substrate that can be used in this manufacturing method is not particularly limited as long as it is a semiconductor substrate on which a semiconductor device is usually manufactured. For example, a semiconductor substrate of silicon, germanium, or the like, GaAs, InGaAs, or the like can be used. And various others such as compound semiconductors. Among them, a silicon substrate is preferable. Note that the semiconductor substrate is
Preferably, one conductivity type impurity is doped. In this case, the first conductivity type impurities include phosphorus and arsenic in the case of P type, and boron and the like in the case of N type. The impurity concentration is not particularly limited as long as the concentration is usually contained in the semiconductor substrate constituting the transistor.
For example, about 5 × 10 16 to 3 × 10 17 cm −3 is mentioned. An element isolation film such as a LOCOS film may be formed on the semiconductor substrate.

【0009】上記半導体基板上に、ゲート電極を、通
常、ゲート絶縁膜を介して少なくとも1対形成する。こ
の際のゲート電極は、公知の方法、例えば、レジスト膜
を用いたフォトリソグラフィ及びエッチング工程により
形成することができる。ここで、ゲート電極は、1対の
ゲート電極間距離sで形成する。また、ゲート電極は、
前記レジスト膜との総膜厚がtとなるように形成する。
つまり、ここで形成するゲート電極は、レジスト膜とと
もに、後工程において、他方のゲート電極に対する第1
導電型低濃度領域を半導体基板表面に対して傾斜角度θ
で斜めイオン注入によって形成する際のマスクとして機
能するため、後述する斜めイオン注入の傾斜角度θ及び
第1導電型低濃度領域のゲート電極端からの幅dとの関
係を考慮して、一対のゲート電極間距離s、ゲート電極
及びレジスト膜の総膜厚tを調整することが必要とな
り、例えば、 tanθ=t/(s−d) の関係をほぼ満足することが好ましい(図1(c)参
照)。具体的には、1対のゲート電極は、互いに平行に
形成されることが好ましく、そのゲート電極間の距離s
は、0.5〜0.75μm程度が挙げられる。また、ゲ
ート電極の膜厚は、150〜200nm程度が挙げられ
る。なお、ゲート電極を形成する際のレジスト膜の膜厚
は、例えば、300〜800nm程度、さらに500n
m前後程度とすることができる。また、ゲート電極の幅
は、通常ワードラインとして使用される幅を有していれ
ば特に限定されるものではなく、例えば、0.35〜
0.50μm程度が挙げられる。ゲート電極は、通常半
導体装置のワードラインとして機能する材料、例えば、
アルミニウム、銅、銀、白金、高融点金属(タングステ
ン、タンタル、チタン、モリブデン等)等の金属、ポリ
シリコン、高融点金属とのシリサイド、ポリサイド等で
形成することができる。
On the semiconductor substrate, at least one pair of gate electrodes is usually formed with a gate insulating film interposed therebetween. The gate electrode at this time can be formed by a known method, for example, a photolithography and etching process using a resist film. Here, the gate electrode is formed with a distance s between the pair of gate electrodes. Also, the gate electrode
It is formed so that the total film thickness with the resist film becomes t.
In other words, the gate electrode formed here, together with the resist film, is used in a later step for the first gate electrode relative to the other gate electrode.
The inclination angle θ of the conductive type low concentration region with respect to the semiconductor substrate surface
In order to function as a mask when forming by oblique ion implantation, a pair of oblique ion implantation described later and a width d from the end of the gate electrode of the first conductivity type low-concentration region are taken into consideration. It is necessary to adjust the distance s between the gate electrodes and the total thickness t of the gate electrode and the resist film. For example, it is preferable that the relationship of tan θ = t / (s−d) is almost satisfied (FIG. 1C). reference). Specifically, the pair of gate electrodes are preferably formed in parallel with each other, and the distance s between the gate electrodes is preferably s.
Is about 0.5 to 0.75 μm. The thickness of the gate electrode is about 150 to 200 nm. The thickness of the resist film when forming the gate electrode is, for example, about 300 to 800 nm,
m. The width of the gate electrode is not particularly limited as long as it has a width normally used as a word line.
About 0.50 μm. The gate electrode is usually made of a material that functions as a word line of a semiconductor device, for example,
Metals such as aluminum, copper, silver, platinum, and high melting point metals (such as tungsten, tantalum, titanium, and molybdenum), polysilicon, silicide with high melting point metal, and polycide can be used.

【0010】また、上記1対のゲート電極のうち一方の
ゲート電極近傍にのみ第1導電型低濃度領域を形成でき
るように、他方のゲート電極をマスクとして用いて斜め
イオン注入する。この際の斜めイオン注入は、他方のゲ
ート電極側から、すなわち一方のゲート電極に対してソ
ース/ドレイン領域となる領域のいずれか一方、好まし
くはドレイン領域側から、ドレイン領域側の一方のゲー
ト電極近傍のみに第1導電型不純物が注入されるような
傾斜角度(半導体基板表面に対する傾斜角度)をもたせ
て、第1導電型不純物領域のゲート電極端からの幅がd
となるように行う。ここで、傾斜角度θは、上記関係式
を満たすように、ゲート電極とレジスト膜との総膜厚
t、1対のゲート電極間距離s及び第1導電型低濃度領
域のゲート電極端からの距離dを考慮して決定すること
ができ、例えば、50〜60°程度が挙げられる。
In addition, oblique ion implantation is performed using the other gate electrode as a mask so that the first conductivity type low concentration region can be formed only in the vicinity of one of the pair of gate electrodes. At this time, the oblique ion implantation is performed from the other gate electrode side, that is, from one of the regions serving as the source / drain regions with respect to the one gate electrode, preferably from the drain region side, to one of the gate electrodes on the drain region side. An inclination angle (inclination angle with respect to the surface of the semiconductor substrate) is provided so that the first conductivity type impurity is implanted only in the vicinity, and the width of the first conductivity type impurity region from the gate electrode end is d.
And so on. Here, the inclination angle θ is the total thickness t of the gate electrode and the resist film, the distance s between the pair of gate electrodes, and the distance from the gate electrode end of the first conductivity type low concentration region so as to satisfy the above relational expression. The distance can be determined in consideration of the distance d, for example, about 50 to 60 °.

【0011】つまり、ドレイン領域側から上記の傾斜角
度で斜めイオン注入しようとすると、他方のゲート電極
により、半導体基板上に影となる領域が生じ、この領域
にはイオン注入が行われない。よって、他方のゲート電
極側、つまりドレイン領域側の半導体基板の一方のゲー
ト電極近傍にのみ第1導電型低濃度領域をゲート電極端
からの幅dの範囲に形成することができる。ここで、ド
レイン領域側の半導体基板のゲート電極近傍とは、通
常、ゲート電極に形成されるサイドウォールスペーサが
形成される領域程度の幅を有する領域を意味する。例え
ば、通常、ゲート電極側壁に形成されるサイドウォール
スペーサは、膜厚200〜240nm程度の絶縁膜を全
面エッチバックすることにより形成することができ、サ
イドウォールスペーサの半導体基板領域直上の幅は0.
1〜0.15μm程度である。よって、ドレイン領域側
の半導体基板のゲート電極近傍としては、ゲート電極端
から0.1〜0.15μm程度の幅dの領域内(図1
(d)中、d参照)とすることができる。
In other words, if an attempt is made to implant ions obliquely from the drain region side at the above-mentioned inclination angle, a shadow region is formed on the semiconductor substrate by the other gate electrode, and no ion implantation is performed in this region. Therefore, the first-conductivity-type low-concentration region can be formed only in the vicinity of one gate electrode of the semiconductor substrate on the other gate electrode side, that is, on the drain region side, within the range of the width d from the gate electrode end. Here, the vicinity of the gate electrode of the semiconductor substrate on the drain region side usually means a region having a width about the region where the sidewall spacer formed on the gate electrode is formed. For example, a sidewall spacer usually formed on the side wall of a gate electrode can be formed by etching back an insulating film having a thickness of about 200 to 240 nm over the entire surface. .
It is about 1 to 0.15 μm. Therefore, the vicinity of the gate electrode of the semiconductor substrate on the drain region side is within a region having a width d of about 0.1 to 0.15 μm from the gate electrode end (FIG. 1).
(See d in (d)).

【0012】また、この斜めイオン注入により、第1導
電型不純物がゲート電極下に入り込みすぎないようにす
ることが必要である。よって、イオン注入の条件は、例
えば、注入角度θ、イオン種等により適宜調整すること
ができるが、例えば、イオン種が砒素イオン又はBF2+
の場合には、加速エネルギーは10〜20KeV程度、
注入量は1〜10×1014cm-2程度が挙げられる。こ
れにより、第1導電型低濃度領域は、不純物濃度が1×
1017〜1×1018cm-3程度で形成することができ
る。
Further, it is necessary to prevent the first conductivity type impurity from excessively entering below the gate electrode by the oblique ion implantation. Therefore, the conditions of ion implantation can be appropriately adjusted depending on, for example, the implantation angle θ, the ion species, and the like. For example, the ion species is arsenic ion or BF 2+.
In the case of, the acceleration energy is about 10 to 20 KeV,
The injection amount is about 1 to 10 × 10 14 cm −2 . Thereby, the first conductivity type low concentration region has an impurity concentration of 1 ×.
It can be formed at about 10 17 to 1 × 10 18 cm −3 .

【0013】工程(b)において、半導体基板に対して
垂直な方向から第2導電型不純物をイオン注入する。こ
の際のイオン注入の条件は、例えば、イオン種等により
適宜調整することができるが、イオン種がBF2+の場合
には、加速エネルギーは30〜50KeV程度、注入量
は1〜2×1015cm-2程度が挙げられる。これによ
り、第1導電型低濃度領域を、不純物濃度が1×1017
〜1×1018cm-3程度の第2導電型低濃度領域に変換
することができるとともに、不純物濃度が、1×1019
〜1×1020cm-3程度の第2導電型高濃度のソース/
ドレイン領域を形成することができる。また、イオン種
が砒素イオンの場合には、加速エネルギーは40〜60
KeV程度、注入量は1〜5×1015cm-2程度が挙げ
られる。これにより、第1導電型低濃度領域を、不純物
濃度が1×1017〜1×1018cm -3程度の第2導電型
低濃度領域に変換することができるとともに、不純物濃
度が、1×1020〜1×1021cm-3程度の第2導電型
高濃度のソース/ドレイン領域を形成することができ
る。これにより、ドレイン領域端にのみ第2導電型低濃
度領域を有する非対称LDD構造の半導体装置を形成す
ることができる。
In the step (b), the semiconductor substrate is
The second conductivity type impurity is ion-implanted from a vertical direction. This
The conditions for ion implantation at this time are, for example,
It can be adjusted as appropriate, but if the ion species is BF2+in the case of
, The acceleration energy is about 30-50 KeV,
Is 1-2 × 1015cm-2Degree. This
In this case, the first conductivity type low concentration region has an impurity concentration of 1 × 1017
~ 1 × 1018cm-3Converted into low concentration region of second conductivity type
And an impurity concentration of 1 × 1019
~ 1 × 1020cm-3Second-conductivity-type high-concentration source /
A drain region can be formed. Also, ion species
Is arsenic ion, the acceleration energy is 40-60.
About KeV, injection amount is 1-5 × 1015cm-2Degree
Can be Thereby, the first conductivity type low concentration region is formed
Concentration is 1 × 1017~ 1 × 1018cm -3Second conductivity type
It can be converted to a low concentration region,
The degree is 1 × 1020~ 1 × 10twenty onecm-3Second conductivity type
High concentration source / drain regions can be formed
You. Thereby, the second conductivity type low concentration is formed only at the end of the drain region.
Semiconductor device with asymmetric LDD structure having degree region
Can be

【0014】本発明の半導体装置の製造方法において
は、上記工程の前、間、後に、洗浄、絶縁膜の形成、保
護膜の形成、チャネル注入、熱処理、層間絶縁膜の形
成、コンタクトホールの形成、配線の形成等、通常半導
体装置を形成する際に行われる1以上の処理を行っても
よい。特に、斜めイオン注入と垂直方向からのイオン注
入との間に、イオン注入の際の基板に対するダメージを
軽減するために、注入保護酸化膜を形成することが好ま
しい。この際の注入保護膜は、酸化処理により形成する
ことが好ましい。この酸化処理によって、半導体基板上
全面に膜厚50〜200Å程度のシリコン酸化膜を形成
することができるとともに、特に工程(a)においてイ
オン注入された領域上には、増速酸化により膜厚300
〜400Å程度の厚膜状のシリコン酸化膜を形成するこ
とができる。このような部分的に厚膜として形成された
注入保護酸化膜は、工程(b)においてイオン注入する
際に、厚膜領域においては半導体基板表面近傍にピーク
をもつように不純物が注入されるため、第1導電型低濃
度領域を、ソース/ドレイン領域よりも浅い第2導電型
低濃度領域に変換することができるため、好都合であ
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, before, during, and after the above steps, cleaning, formation of an insulating film, formation of a protective film, channel implantation, heat treatment, formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole. One or more processes that are usually performed when a semiconductor device is formed, such as forming a wiring, may be performed. In particular, it is preferable to form an implantation protection oxide film between the oblique ion implantation and the vertical ion implantation in order to reduce damage to the substrate during the ion implantation. At this time, the injection protection film is preferably formed by an oxidation treatment. By this oxidation treatment, a silicon oxide film having a thickness of about 50 to 200 ° can be formed on the entire surface of the semiconductor substrate.
A thick silicon oxide film of about 400 ° can be formed. In the ion implantation in the step (b), impurities are implanted into the thick oxide region so as to have a peak near the surface of the semiconductor substrate in the ion implantation in the step (b). This is advantageous because the low-concentration region of the first conductivity type can be converted into a low-concentration region of the second conductivity type that is shallower than the source / drain regions.

【0015】以下に本発明の半導体装置の実施の形態を
図面に基いて説明する。まず、チャネル注入時の基板へ
のダメージを軽減するために膜厚200Å程度の酸化膜
(図示せず)を形成し、その後、チャネル注入
11+、注入エネルギー:20KeV、注入量:1.
0〜10×1012cm-2)を行う。その後、RCA洗浄
等の前洗浄を十分行い、図1(a)に示したように、シ
リコン基板1上に、ゲート酸化(900℃)によりゲー
ト絶縁膜2a(90Å)を形成する。このゲート絶縁膜
2a上に、ポリシリコン膜3aの堆積(SiH4ガス、
620℃、膜厚1000Å)を行い、続いてWSi膜4
aの堆積(360℃、膜厚1000Å)を行う。
An embodiment of a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an oxide film (not shown) having a thickness of about 200 ° is formed in order to reduce damage to the substrate at the time of channel implantation, and thereafter, channel implantation ( 11 B + , implantation energy: 20 KeV, implantation amount: 1.
0 to 10 × 10 12 cm −2 ). Thereafter, pre-cleaning such as RCA cleaning is sufficiently performed, and as shown in FIG. 1A, a gate insulating film 2a (90 °) is formed on the silicon substrate 1 by gate oxidation (900 ° C.). On this gate insulating film 2a, a polysilicon film 3a is deposited (SiH 4 gas,
620 ° C., thickness 1000 °), and then the WSi film 4
a is deposited (360 ° C., film thickness 1000 °).

【0016】次いで、図1(b)に示したように、得ら
れたシリコン基板1上にレジストを塗布し、フォトリソ
グラフィ及びエッチング工程によりレジストをパターニ
ングしてレジストマスク5を形成する。このレジストマ
スク5を用いて、WSi膜4a、ポリシリコン膜3a及
びゲート絶縁膜2aをドライエッチングして、ゲート電
極間の距離sが0.5〜0.75μm程度の一対のゲー
ト電極6(膜厚:2000Å、ゲート電極及びレジスト
膜の総膜厚:7000Å)及び配線の一部を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a resist is applied on the obtained silicon substrate 1, and the resist is patterned by a photolithography and etching process to form a resist mask 5. Using this resist mask 5, the WSi film 4a, the polysilicon film 3a and the gate insulating film 2a are dry-etched to form a pair of gate electrodes 6 (films) having a distance s between the gate electrodes of about 0.5 to 0.75 μm. Thickness: 2000 Å, total thickness of gate electrode and resist film: 7000 及 び) and a part of wiring.

【0017】続いて、図1(c)に示したように、ゲー
ト電極6及びレジストマスク5をマスクとして用いて、
シリコン基板1表面に対して、50〜60°の傾斜角度
θで、一定の方向から75As+注入を行い、ゲート電極
6端部から、幅dが0.1〜0.15μm程度の低濃度
領域7を形成する。この際の注入条件は、注入エネルギ
ー:10〜20KeV、注入量:1.0〜10.0×1
14cm-2程度が適当である。その後、図1(d)に示
したように、レジストマスク5を剥離し、得られたシリ
コン基板1上全面を酸化して、膜厚100Å程度の酸化
膜8を形成する。この酸化膜8は、次工程のイオン注入
の基板へのダメージを軽減するためのものである。
Subsequently, as shown in FIG. 1C, using the gate electrode 6 and the resist mask 5 as a mask,
75 As + is implanted into the surface of the silicon substrate 1 at a tilt angle θ of 50 to 60 ° from a predetermined direction, and a low concentration of about 0.1 to 0.15 μm in width d is obtained from the end of the gate electrode 6. Region 7 is formed. The implantation conditions at this time are: implantation energy: 10 to 20 KeV, implantation amount: 1.0 to 10.0 × 1.
About 14 cm -2 is appropriate. Thereafter, as shown in FIG. 1D, the resist mask 5 is peeled off, and the entire surface of the obtained silicon substrate 1 is oxidized to form an oxide film 8 having a thickness of about 100 °. This oxide film 8 is for reducing damage to the substrate due to ion implantation in the next step.

【0018】次いで、図1(e)に示したように、シリ
コン基板1に対して垂直な方向から 49BF2+注入を行っ
て、高濃度のソース/ドレイン領域9を形成するととも
に、低濃度領域7をp型の低濃度領域9aに変換する。
この際の注入条件は、注入エネルギー:40KeV、注
入量:1.0〜2.0×1015cm-2程度が適当であ
る。続いて、図1(f)に示したように、酸化膜8を除
去した後、得られたシリコン基板1上全面に層間絶縁膜
10を形成し、表面を全面エッチバックにより平滑化す
る。その後、この層間絶縁膜10にコンタクトホールを
形成し、コンタクトホールを含む層間絶縁膜10上にA
lCu膜を形成し、パターニングして金属配線11を形
成する。このような方法により、ドレイン領域端にのみ
低濃度領域が配置した非対称の半導体装置を形成するこ
とができる。
Next, as shown in FIG.
From the direction perpendicular to the control board 1 49BF2+Make an injection
To form a high concentration source / drain region 9
Then, the low-concentration region 7 is converted into a p-type low-concentration region 9a.
The implantation conditions at this time are: implantation energy: 40 KeV;
Amount: 1.0-2.0 × 1015cm-2Appropriate degree
You. Subsequently, as shown in FIG. 1F, the oxide film 8 is removed.
After removing, an interlayer insulating film is formed on the entire surface of the obtained silicon substrate 1.
10 is formed, and the entire surface is smoothed by etch back.
You. After that, a contact hole is formed in the interlayer insulating film 10.
Formed on the interlayer insulating film 10 including the contact hole.
1Cu film is formed and patterned to form the metal wiring 11
To achieve. By such a method, only at the end of the drain region
Forming an asymmetric semiconductor device with low concentration regions
Can be.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明によれば、まず、隣接するゲート
電極をマスクとして利用することにより、ドレイン端に
のみ第1導電型低濃度領域を形成し、次いで、この第1
導電型低濃度領域を第2導電型低濃度領域に変換すると
同時に、第2導電型高濃度領域であるソース/ドレイン
領域を形成するため、サイドウォールスペーサの形成を
行うことなく、ドレイン端にのみ確実にLDD領域を形
成することができる。よって、半導体装置の製造工程を
簡略化することが可能となり、ひいては製造コストの削
減を実現することができる。
According to the present invention, first, the first conductivity type low concentration region is formed only at the drain end by using the adjacent gate electrode as a mask.
At the same time as converting the low-concentration region of the conductivity type to the low-concentration region of the second conductivity type, the source / drain region that is the high-concentration region of the second conductivity type is formed. The LDD region can be reliably formed. Thus, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

【0020】しかも、従来技術でのように、ゲート電極
自体に特別な加工を行うことなく、ドレイン端にのみ確
実にLDD領域を形成することができるため、特性の安
定した信頼性の高い半導体装置を低コストで製造するこ
とができることとなる。さらに、第2導電型高濃度領域
は、垂直方向のイオン注入により形成することができる
ため、ゲート電極下への不純物の回り込みを回避するこ
とができ、さらに特性の安定した信頼性の高い半導体装
置を製造することができる。また、上記のように製造工
程の簡略化を実現しながら、短チャネル効果を抑制する
ことができるとともに、同じ不純物濃度のソース/ドレ
イン領域を形成することによりソース/ドレイン領域の
抵抗値を低く維持して高ドライブ電流を得ることがで
き、半導体装置の微細化が進んだ場合でも高速化を図る
ことが可能となる。
Furthermore, unlike the prior art, the LDD region can be formed only at the drain end without performing any special processing on the gate electrode itself. Can be manufactured at low cost. Furthermore, since the second conductivity type high-concentration region can be formed by ion implantation in the vertical direction, it is possible to prevent impurities from flowing under the gate electrode, and furthermore, a highly reliable semiconductor device having stable characteristics. Can be manufactured. Further, the short channel effect can be suppressed while realizing the simplification of the manufacturing process as described above, and the resistance value of the source / drain region is kept low by forming the source / drain region having the same impurity concentration. As a result, a high drive current can be obtained, and high-speed operation can be achieved even when the semiconductor device is miniaturized.

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

【図1】本発明の半導体装置の製造方法の実施例を説明
するための要部の概略断面製造工程図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional manufacturing process diagram of a main part for describing an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
要部の概略断面製造工程図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional manufacturing process diagram of a main part for describing a conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【図3】従来の別の半導体装置の製造方法を説明するた
めの要部の概略断面製造工程図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional manufacturing process view of a main part for describing another conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図4】従来のさらに別の半導体装置の製造方法を説明
するための要部の概略断面製造工程図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional manufacturing process diagram of a main part for describing another conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板(半導体基板) 2a、2 ゲート絶縁膜 3a ポリシリコン膜 4a WSi膜 5 レジストマスク 6 ゲート電極 7 低濃度領域(第1導電型低濃度領域) 8 酸化膜(注入保護酸化膜) 9 ソース/ドレイン領域(第2導電型高濃度ソース/
ドレイン領域) 9a P型低濃度領域(第2導電型低濃度領域) 10 層間絶縁膜 11 金属配線
Reference Signs List 1 silicon substrate (semiconductor substrate) 2a, 2 gate insulating film 3a polysilicon film 4a WSi film 5 resist mask 6 gate electrode 7 low-concentration region (first-conductivity-type low-concentration region) 8 oxide film (injection protection oxide film) 9 source / Drain region (second conductivity type high concentration source /
Drain region) 9a P-type low concentration region (second conductivity type low concentration region) 10 Interlayer insulating film 11 Metal wiring

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)レジスト膜を用いて半導体基板上
に少なくとも1対のゲート電極を形成し、かつ該1対の
ゲート電極のうち一方のゲート電極近傍にのみ第1導電
型低濃度領域を形成できるように、他方のゲート電極を
マスクとして用いて斜めイオン注入し、その際、前記ゲ
ート電極及びレジスト膜の総膜厚t、ゲート電極間距離
s、前記第1導電型低濃度領域のゲート電極端からの幅
d及び半導体基板表面からの傾斜角度θが、下記式 tanθ=t/(s−d) を満たすように設定され、 (b)前記半導体基板に対して垂直な方向から第2導電
型不純物をイオン注入して、前記第1導電型低濃度領域
を第2導電型低濃度領域に変換するとともに、第2導電
型高濃度ソース/ドレイン領域を形成することからなる
ドレイン領域端にのみ第2導電型低濃度領域を有する非
対称LDD構造の半導体装置の製造方法。
(A) forming at least one pair of gate electrodes on a semiconductor substrate using a resist film, and a first conductivity type low concentration region only in the vicinity of one of the pair of gate electrodes; Is formed by oblique ion implantation using the other gate electrode as a mask. At this time, the total thickness t of the gate electrode and the resist film, the distance s between the gate electrodes, the first conductive type low concentration region The width d from the end of the gate electrode and the inclination angle θ from the surface of the semiconductor substrate are set so as to satisfy the following equation: tan θ = t / (s−d), and (b) the angle d from the direction perpendicular to the semiconductor substrate. Forming a second conductive type high-concentration source / drain region while converting the first conductive low-concentration region into a second conductive low-concentration region by ion-implanting a second conductive type impurity; Only first The method of manufacturing a semiconductor device of the asymmetric LDD structure having a conductivity type low concentration region.
【請求項2】 斜めイオン注入と垂直方向からのイオン
注入との間に、さらに得られた半導体基板上全面に、酸
化処理により注入保護酸化膜を形成する請求項1に記載
の半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein between the oblique ion implantation and the vertical ion implantation, an implantation protection oxide film is formed by oxidation treatment on the entire surface of the obtained semiconductor substrate. Method.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の方法により形成
されてなる非対称LDD構造の半導体装置。
3. A semiconductor device having an asymmetric LDD structure formed by the method according to claim 1.
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