JP2001085676A - Mos transistor and its manufacturing method - Google Patents

Mos transistor and its manufacturing method

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JP2001085676A JP2000252166A JP2000252166A JP2001085676A JP 2001085676 A JP2001085676 A JP 2001085676A JP 2000252166 A JP2000252166 A JP 2000252166A JP 2000252166 A JP2000252166 A JP 2000252166A JP 2001085676 A JP2001085676 A JP 2001085676A
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gate
oxide film
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Bon-Jae Rii
リー,ボン−ジャエ
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an LDD(lightly doped drain) MOS transistor for preventing the switching speed of a MOS transistor from decreasing, and a method for manufacturing the LDD MOS transistor. SOLUTION: The transistor is equipped with a first conductivity-type semiconductor substrate 112, first insulating layers 130A and 130B that are formed on the substrate 112, a trench that is formed in the gate formation region of the substrate 112 and the first insulating layers 130A and 130B, a source and a drain that are formed by setting second conductivity-type upper and lower parts to high concentration regions 126A and 126B and lower ones 120A and 120B, respectively, side wall spacer 145 of a second insulating layer that is formed at both the side wall parts of the trench, a gate oxide film 144 that is formed at the trench bottom being sandwiched between the side wall spacers 145, and a gate 148a that is formed inside the trench on the gate oxide film 144.

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、MOSトランジス
タ及びその製造方法に関するもので、特に改良されたL
DD(Lightly Doped Drain)を有
するMOSトランジスタ及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS transistor and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an improved L transistor.
The present invention relates to a MOS transistor having DD (Lightly Doped Drain) and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4〜図8は、従来技術によるNMOS
トランジスタの製造工程を説明するための断面図であ
る。図4(A)において、集積回路製造用の半導体基板
12は<100>方向を有し、基板12のP形ドーパン
トの濃度は1016ions/cm3程度である。
2. Description of the Related Art FIGS.
FIG. 14 is a cross-sectional view for describing a manufacturing step of the transistor. In FIG. 4A, the semiconductor substrate 12 for manufacturing an integrated circuit has a <100> direction, and the concentration of the P-type dopant in the substrate 12 is about 10 16 ions / cm 3 .

【0003】図5(B)において、基板12の上部表面
に熱酸化法でゲート酸化膜14を形成し、ゲート酸化膜
14は60〜120Åの厚さを有する。図5(C)にお
いて、LPCVD(Low Pressure Che
mical Vapor Deposition)法で
ゲート酸化膜14の上部表面にポリシリコン層16を形
成し、ポリシリコン層16は2000〜3000Åの厚
さを有する。また、ポリシリコン層16は、インシチュ
ー(In−Situ)法でリン(P)がドーピングされ
る。
In FIG. 5B, a gate oxide film 14 is formed on the upper surface of a substrate 12 by a thermal oxidation method, and the gate oxide film 14 has a thickness of 60 to 120 °. In FIG. 5C, LPCVD (Low Pressure Che)
A polysilicon layer 16 is formed on the upper surface of the gate oxide film 14 by a physical vapor deposition method, and the polysilicon layer 16 has a thickness of 2000 to 3000 degrees. The polysilicon layer 16 is doped with phosphorus (P) by an in-situ (In-Situ) method.

【0004】図6(D)において、フォトリソグラフィ
ーと異方性乾式エッチング(Anisotropic
Dry Etch)でポリシリコン層16をパターニン
グする。サブミクロン単位の精度でパターニングするた
めに、水銀ランプを用いるI−ラインのステッパー露光
技術を用いるのが好ましい。ポリシリコン層16が除去
される領域でゲート酸化膜14の上部が除去されるが、
ゲート酸化膜14の下部を残留して前記異方性乾式エッ
チング工程時に基板12がエッチングされないようにす
る。パターニングされたポリシリコン層16は2000
〜10000Åの幅を有する。
In FIG. 6D, photolithography and anisotropic dry etching (Anisotropic) are performed.
The polysilicon layer 16 is patterned by Dry Etch. For patterning with sub-micron accuracy, it is preferable to use an I-line stepper exposure technique using a mercury lamp. The upper portion of the gate oxide film 14 is removed in a region where the polysilicon layer 16 is removed.
The lower portion of the gate oxide film 14 is left so that the substrate 12 is not etched during the anisotropic dry etching process. The patterned polysilicon layer 16 has a thickness of 2000
It has a width of 〜1010000Å.

【0005】図6(E)において、LDD領域20Aと
20Bは、ポリシリコン層16をイオン注入マスクとし
て用いて基板12内にイオン注入することによって形成
される。これにより、上部にポリシリコン層16を有し
ていないゲート酸化膜14によって覆われたアクティブ
領域だけがイオン注入される。基板12に向けたイオン
ビームは、1013ions/cm2の濃度及び20〜8
0KeVのエネルギーを有するリンイオン(P)を含
む。その結果、LDD領域20Aと20Bは、1017
ons/cm3程度のドーパント濃度を有するN形にド
ーピングされ、100〜300Åの接合深さを有する。
LDD領域20Aと20Bは、ポリシリコン層16に自
己整合し、ポリシリコン層16の幅は、チャネル長を規
定することに重要な役割を担い、ポリシリコン層16と
LDD領域20A、20BはそれぞれMOSFETのゲ
ートとソース、ドレーンの形成に用いられる。
In FIG. 6E, LDD regions 20A and 20B are formed by implanting ions into substrate 12 using polysilicon layer 16 as an ion implantation mask. As a result, only the active region covered with the gate oxide film 14 having no polysilicon layer 16 thereon is ion-implanted. The ion beam directed to the substrate 12 has a concentration of 10 13 ions / cm 2 and 20 to 8 ions.
Contains phosphorus ions (P) having an energy of 0 KeV. As a result, the LDD regions 20A and 20B become 10 17 i
N-type doped with a dopant concentration on the order of ons / cm 3 and has a junction depth of 100-300 °.
The LDD regions 20A and 20B are self-aligned with the polysilicon layer 16, the width of the polysilicon layer 16 plays an important role in defining the channel length, and the polysilicon layer 16 and the LDD regions 20A and 20B are MOSFETs respectively. Gate, source, and drain.

【0006】イオン注入されたドーパントのランダムな
散乱(Random Scattering)によっ
て、ポリシリコン層16下にLDD領域20Aと20B
の小さい領域が形成される。このLDD領域の側方向の
広がり(Lateral Straggle)は重畳距
離D1で表され、ポリシリコン層16の左端部とLDD
領域20Aの右端部との間の側方向距離及びポリシリコ
ン層16の右端部とLDD領域20Bの左端部との間の
側方向距離を示す。また、前記側方向の広がりは、LD
D領域20A、20Bの接合深さの約60%である。L
DD領域20Aと20Bは、100〜300Åの接合深
さを有するので、前記側方向の広がり(距離D1)は約
60〜180Åである。
The LDD regions 20A and 20B are formed under the polysilicon layer 16 by random scattering of the ion-implanted dopant.
Is formed. The lateral spread of the LDD region (Lateral Strangle) is represented by the overlap distance D1, and the left end of the polysilicon layer 16 and the LDD
The lateral distance between the right end of the region 20A and the lateral distance between the right end of the polysilicon layer 16 and the left end of the LDD region 20B are shown. Further, the lateral spread is LD
This is about 60% of the junction depth of the D regions 20A and 20B. L
Since the DD regions 20A and 20B have a junction depth of 100-300 °, the lateral extent (distance D1) is about 60-180 °.

【0007】図7(F)において、基板12上方にある
ゲート酸化膜14とポリシリコン層16の表面に、酸化
膜22を形成する。酸化膜22を300〜400℃の温
度でCVD法により形成し、この結果、酸化膜22は、
6000〜12000Åの厚さを有する。図7(G)に
おいて、RIE(Reactive Ion Etc
h)で酸化膜22をエッチングして、ポリシリコン層1
6の両側面及びLDD領域20Aと20Bの一部を覆う
領域にそれぞれサイドウォールスペーサー22A、22
Bを形成する。この際、ポリシリコン層16とサイドウ
ォールスペーサー22A、22Bの外側の酸化膜14、
22と同様に、前記RIEでポリシリコン層16上部の
酸化膜22を除去する。
[0007] In FIG. 7 (F), an oxide film 22 is formed on the surface of the gate oxide film 14 and the polysilicon layer 16 above the substrate 12. The oxide film 22 is formed by a CVD method at a temperature of 300 to 400 ° C. As a result, the oxide film 22
It has a thickness of 6000 to 12000 °. In FIG. 7G, RIE (Reactive Ion Etc)
h), the oxide film 22 is etched to form the polysilicon layer 1.
6 and regions that partially cover the LDD regions 20A and 20B, respectively.
Form B. At this time, the oxide film 14 outside the polysilicon layer 16 and the sidewall spacers 22A and 22B,
Similarly to 22, the oxide film 22 on the polysilicon layer 16 is removed by RIE.

【0008】図8(H)において、熱酸化工程により酸
化膜24を形成し、熱酸化工程中にスペーサー酸化膜を
稠密化(Densify)する。熱酸化工程は850〜
950℃の温度で進行し、熱酸化工程時間は40〜60
分程度である。酸化膜24の厚さは60〜150Åであ
る。さらに、相対的に長時間の高温に晒されるため、領
域20Aと20Bは熱により拡散して数百Å程度側方向
に広がる。この結果、重畳距離D1は、重畳距離D2に
増加する。重畳距離D2は、ポリシリコン層16の左端
部と拡散されたLDD領域20Aの右端部との間の側方
向距離及びポリシリコン16層の右端部と拡散されたL
DD領域20Bの左端部との間の側方向距離を示す。酸
化膜24は主に基板12及びポリシリコン層16上に形
成される一方、無視出来る程度の酸化膜24がサイドウ
ォールスペーサー22A、22Bの表面に形成される。
尚、サイドウォールスペーサー22A、22B上の酸化
膜は図示していない。
In FIG. 8H, an oxide film 24 is formed by a thermal oxidation process, and the spacer oxide film is densified during the thermal oxidation process. The thermal oxidation process is 850-
It proceeds at a temperature of 950 ° C., and the thermal oxidation process time is 40-60
Minutes. Oxide film 24 has a thickness of 60 to 150 °. Further, since the regions 20A and 20B are exposed to high temperature for a relatively long time, the regions 20A and 20B are diffused by heat and spread laterally by about several hundreds of square meters. As a result, the overlapping distance D1 increases to the overlapping distance D2. The overlap distance D2 is a lateral distance between the left end of the polysilicon layer 16 and the right end of the diffused LDD region 20A, and the distance L2 diffused from the right end of the polysilicon 16 layer.
The lateral distance from the left end of the DD area 20B is shown. The oxide film 24 is mainly formed on the substrate 12 and the polysilicon layer 16, while negligible oxide film 24 is formed on the surfaces of the sidewall spacers 22A and 22B.
The oxide films on the side wall spacers 22A and 22B are not shown.

【0009】図8(I)において、ポリシリコン層16
及びサイドウォールスペーサー22A、22Bをイオン
注入マスクとして用いて基板12内に、イオン注入して
高濃度でドーピングされた領域26A及び26Bを形成
する。この場合、ポリシリコン層16及びサイドウォー
ルスペーサー22A、22B外側の酸化膜24でおおわ
れたアクティブ領域のみにイオン注入し、1015ion
s/cm2の濃度及び20〜80KeVのエネルギーを
有する砒素(As)イオンを含むイオンビームが基板1
2に加わる。その結果、領域26Aと26Bは、1020
〜1021ions/cm3程度のN形(N+)にドーピン
グされ、領域26Aと26Bは、1500〜2500Å
の接合深さを有する。このイオン注入後、領域26Aと
26Bを活性化するためにアニーリング工程を行う。即
ち、1000℃、10秒のRTA(Rapid The
rmal Anneal)工程で、イオン注入された高
濃度のドーパントが活性化し、領域20A、20B、2
6A及び26B内のイオン注入されたドーパントを基板
内に更に拡散する。拡散は基板12の側方向と垂直方向
の両方に発生するが、RTAの短い工程時間により、1
0〜50Å程度の微細拡散が発生する。前記の方法で領
域26Aは領域20Aと、領域26Bは領域20Bとそ
れぞれ融合し、その結果、領域20Aと26Aはソース
を形成し、領域20B、26Bはドレーンを形成する。
In FIG. 1I, a polysilicon layer 16 is formed.
Then, ions are implanted into the substrate 12 using the sidewall spacers 22A and 22B as an ion implantation mask to form heavily doped regions 26A and 26B. In this case, ions are implanted only into the active region covered with the oxide film 24 outside the polysilicon layer 16 and the sidewall spacers 22A and 22B, and 10 15 ion
An ion beam containing arsenic (As) ions having a concentration of s / cm 2 and an energy of 20 to 80 KeV is applied to the substrate 1.
Join 2 As a result, the regions 26A and 26B have 10 20
N-type (N + ) is doped at about 10 to 21 ions / cm 3 , and the regions 26A and 26B are formed at 1500 to 2500 °
Having a junction depth of After this ion implantation, an annealing step is performed to activate the regions 26A and 26B. That is, RTA (Rapid Theme) at 1000 ° C. for 10 seconds.
In a step (rm Anneal), the ion-implanted high-concentration dopant is activated, and the regions 20A, 20B, 2
The implanted dopants in 6A and 26B are further diffused into the substrate. Diffusion occurs in both the lateral direction and the vertical direction of the substrate 12, but due to the short RTA process time,
Fine diffusion of about 0 to 50 ° occurs. In the manner described above, region 26A merges with region 20A, and region 26B merges with region 20B, such that regions 20A and 26A form the source and regions 20B and 26B form the drain.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たイオン注入を用いる従来のLDDMOSトランジスタ
の製造方法は、低濃度の領域を形成した後、ソース及び
ドレーンを形成するための高温の熱酸化工程によって低
濃度領域(Lightly Doped Regio
n)がゲート下で側方向に広がり、その結果、ゲート電
極に面しているゲート酸化膜とLDD領域との間の重畳
領域が増加する。したがって、素子動作中に前記重畳領
域がキャパシタンスを増加させて、切換速度(Swit
chingSpeed)を減少させる等の問題点があっ
た。
However, in the conventional method of manufacturing an LDDMOS transistor using ion implantation described above, a low-temperature region is formed by a high-temperature thermal oxidation process for forming a source and a drain after forming a low-concentration region. Density region (Lightly Doped Region)
n) spreads laterally under the gate, resulting in an increase in the overlap region between the gate oxide film facing the gate electrode and the LDD region. Therefore, during the operation of the device, the superimposition region increases the capacitance, and the switching speed (Switch) is increased.
There is a problem such as a reduction in the speed (chingSpeed).

【0011】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、素子の切換速度を減少させないLDDMOSトラン
ジスタとその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an LDDMOS transistor which does not reduce the switching speed of elements and a method of manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1に記
載の発明のMOSトランジスタでは、第1導電形の半導
体基板と、該基板上に形成した第1絶縁層と、前記基板
と前記第1絶縁層のゲート形成領域に形成したトレンチ
と、前記トレンチ領域を除いた前記基板表面下に第2導
電形の上部が高濃度領域で下部が低濃度領域として形成
されたソース及びドレーンと、前記トレンチの両側壁部
に形成された第2絶縁層のスペーサーと、該スぺーサー
で挟まれた前記トレンチ底部に形成されたゲート酸化膜
と、該ゲート酸化膜上のトレンチ内部に形成されたゲー
トとを備えて構成した。
Therefore, in the MOS transistor according to the first aspect of the present invention, a semiconductor substrate of a first conductivity type, a first insulating layer formed on the substrate, A trench formed in a gate formation region of the first insulating layer, a source and a drain having an upper portion of a second conductivity type formed as a high-concentration region and a lower portion formed as a low-concentration region below the substrate surface excluding the trench region; A spacer of a second insulating layer formed on both side walls of the trench, a gate oxide film formed on the bottom of the trench sandwiched between the spacers, and a gate formed inside the trench on the gate oxide film And was configured.

【0013】かかる構成では、ゲートが、ソース、ドレ
ーン領域の低濃度領域とゲート酸化膜を挟んで重畳しな
い。また、請求項2に記載の発明のMOSトランジスタ
では、前記トレンチの底部が前記低濃度領域の底部より
更に深い領域に形成した。また、請求項3に記載の発明
の製造方法では、第1導電形の半導体基板内にイオン注
入して第2導電形の低濃度領域を形成する工程と、前記
基板内にイオン注入して第2導電形の高濃度領域を形成
する工程と、前記基板上に第1絶縁層を形成し、当該第
1絶縁層にゲート形成領域をパターニングし、該ゲート
形成領域をエッチングして前記低濃度領域及び前記高濃
度領域を露出させるトレンチを形成する工程と、前記ト
レンチの両側壁部に第2絶縁層のスペーサーを形成する
工程と、前記スペーサーで挟まれた前記トレンチの底部
にゲート酸化膜を形成する工程と、前記トレンチの内部
にゲートを形成する工程とを備えた。
In this configuration, the gate does not overlap with the low concentration regions of the source and drain regions with the gate oxide film interposed therebetween. In the MOS transistor according to the second aspect of the present invention, the bottom of the trench is formed in a region deeper than the bottom of the low concentration region. According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of forming a low-concentration region of a second conductivity type by ion implantation into a semiconductor substrate of a first conductivity type. Forming a two-conductivity-type high-concentration region; forming a first insulating layer on the substrate; patterning a gate-forming region on the first insulating layer; and etching the gate-forming region to form the low-concentration region. Forming a trench exposing the high-concentration region, forming spacers of a second insulating layer on both side walls of the trench, and forming a gate oxide film on the bottom of the trench sandwiched between the spacers And forming a gate inside the trench.

【0014】また、請求項4に記載の発明の製造方法で
は、前記高濃度領域を前記基板の表面と前記低濃度領域
との間に形成した。また、請求項5に記載の発明の製造
方法では、前記高濃度領域及び前記低濃度領域でソース
及びドレーンを形成した。
Further, in the manufacturing method according to the present invention, the high concentration region is formed between the surface of the substrate and the low concentration region. In the manufacturing method according to the fifth aspect of the present invention, the source and the drain are formed in the high concentration region and the low concentration region.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図1〜図3は、本発明の実施形態に
おけるNMOSトランジスタの製造工程を説明する断面
図である。図1(A)において、<100>方向を有
し、1016ions/cm3程度のP形ドーパントの濃
度を有する第1導電形であるP形半導体基板112のア
クティブ領域内に、第2導電形であるN形の低濃度領域
(以下N-領域という)120及び第2導電形であるN
形の高濃度領域(以下N+領域という)126を形成す
る。ここで、N-領域120は、リン(P)イオン注入
で形成され、N+領域126は、砒素(As)イオン注
入で形成される。そして、N+領域126は、基板11
2の表面上にN-領域120よりも上部となるようにN-
領域120の接合深さが、N+領域126のそれよりも
深く形成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing an NMOS transistor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1A, a second conductive layer is formed in an active region of a P-type semiconductor substrate 112 having a <100> direction and having a P-type dopant concentration of about 10 16 ions / cm 3. N-type low-concentration region (hereinafter referred to as an N region) 120 and a second conductivity type N
A high-concentration region (hereinafter, referred to as an N + region) 126 is formed. Here, the N region 120 is formed by phosphorus (P) ion implantation, and the N + region 126 is formed by arsenic (As) ion implantation. Then, the N + region 126 is
N such that the upper than the region 120 - on the second surface N -
The junction depth of region 120 is formed deeper than that of N + region 126.

【0016】図1(B)において、絶縁膜130を基板
112全体の表面に形成してからフォトリソグラフィー
でゲート形成領域をパターニングする。前記ゲート形成
領域は、シリコン酸化膜(SiO2)またはシリコン窒
化膜(Si34)からなる絶縁膜130のうち、第1絶
縁層である絶縁膜130A、130Bを除いた領域を除
去することによって、N+領域126が露出した領域で
ある。
Referring to FIG. 1B, after an insulating film 130 is formed on the entire surface of the substrate 112, a gate forming region is patterned by photolithography. In the gate forming region, a region excluding the insulating films 130A and 130B as the first insulating layer in the insulating film 130 made of a silicon oxide film (SiO 2 ) or a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) is removed. Is an area where the N + region 126 is exposed.

【0017】図2(C)において、等方性エッチングで
基板112をエッチングして絶縁膜130A、130B
と基板112のゲート形成領域にトレンチ141を形成
する。前記トレンチ141の深さは2000Å〜700
0Åであり、N-領域120A、120Bの接合深さよ
り大きい値を有し、トレンチ141の底部はP形ドーパ
ントの濃度が1016ions/cm3の基板112に対
面している。
In FIG. 2C, the substrate 112 is etched by isotropic etching to form insulating films 130A and 130B.
Then, a trench 141 is formed in the gate formation region of the substrate 112. The depth of the trench 141 is 2,000-700.
0 °, which is larger than the junction depth of the N regions 120A and 120B, and the bottom of the trench 141 faces the substrate 112 having a P-type dopant concentration of 10 16 ions / cm 3 .

【0018】図2(D)において、CVD法でトレンチ
141の表面及び絶縁膜130A、130B上にシリコ
ン酸化膜(SiO2)またはシリコン窒化膜(Si
34)からなる絶縁層、好ましくはシリコン窒化膜(S
34)の絶縁層を形成する。絶縁層をRIEでエッチ
バックして、トレンチ141及び第1絶縁層である絶縁
膜130A、130Bの両側壁部に第2絶縁層であるサ
イドウォールスペーサー145を形成する。次いで、シ
リコン酸化膜(SiO2)からなるゲート酸化膜144
をトレンチ141の底部に熱酸化法またはCVD法で形
成する。そしてソース及びドレーン間のパンチスルー現
象を抑制し、また、しきい値電圧を調節するために、そ
れぞれトレンチ141下部の基板112内にイオン注入
を行う。
In FIG. 2D, a silicon oxide film (SiO 2 ) or a silicon nitride film (Si) is formed on the surface of the trench 141 and on the insulating films 130A and 130B by the CVD method.
3 N 4) made of an insulating layer, preferably silicon nitride film (S
An insulating layer of i 3 N 4 ) is formed. The insulating layer is etched back by RIE to form a sidewall spacer 145 as a second insulating layer on both side walls of the trench 141 and the insulating films 130A and 130B as the first insulating layer. Next, a gate oxide film 144 made of a silicon oxide film (SiO 2 )
Is formed at the bottom of the trench 141 by a thermal oxidation method or a CVD method. Then, in order to suppress the punch-through phenomenon between the source and the drain and adjust the threshold voltage, ions are implanted into the substrate 112 below the trench 141, respectively.

【0019】上記工程で、サイドウォールスペーサー1
45の底部がトレンチ141のエッジ(edge)部分
に位置するようにする。尚、図示しないが、CVD法で
形成されたゲート酸化膜144は、サイドウォールスペ
ーサー145及び絶縁膜130A、130B上にも形成
される。図3(E)において、トレンチ141を充填す
るために、ポリシリコンまたはタングステン、チタン、
タンタル等の遷移金属またはタングステン、チタン、コ
バルト、モリブテン、タンタル等のケイ化物(Sili
cide)からなる導電層148を、ゲート酸化膜14
4、サイドウォールスペーサー145及び絶縁膜130
A、130B上に形成する。
In the above process, the side wall spacer 1
The bottom of 45 is located at the edge of the trench 141. Although not shown, the gate oxide film 144 formed by the CVD method is also formed on the sidewall spacer 145 and the insulating films 130A and 130B. In FIG. 3E, polysilicon or tungsten, titanium,
Transition metals such as tantalum or silicides such as tungsten, titanium, cobalt, molybdenum, and tantalum (Sili)
The conductive layer 148 made of the gate oxide film 14
4. Sidewall spacer 145 and insulating film 130
A, formed on 130B.

【0020】図3(F)において、導電層148の上部
をCMP(Chemical Mechanical
Polishing)法で除去して絶縁膜130A、1
30Bを露出させる。トレンチ141内の導電層148
の残留部分がゲート層148aを形成する。以降、熱処
理工程でN-領域120A、120Bのドーパントを活
性化して、基板112の垂直方向及び側方向にある程度
の拡散をもたらすが、ゲート酸化膜144より下へは拡
散しない。このような方法で領域126A、126Bは
それぞれ領域120A、120Bと融合し、その結果、
領域120Aと126Aはソースを形成し、領域120
B、126Bはドレーンを形成する。
In FIG. 3F, the upper part of the conductive layer 148 is formed by a CMP (Chemical Mechanical).
Polishing) to remove the insulating film 130A, 1
Expose 30B. Conductive layer 148 in trench 141
Form a gate layer 148a. Thereafter, the dopant in the N regions 120A and 120B is activated in the heat treatment step to cause some diffusion in the vertical direction and the side direction of the substrate 112, but does not diffuse below the gate oxide film 144. In this manner, regions 126A and 126B fuse with regions 120A and 120B, respectively, so that
Regions 120A and 126A form the source, and
B and 126B form a drain.

【0021】上述の通り、本実施形態によるMOSトラ
ンジスタは、ソース、ドレーンのN -領域120A、1
20Bとゲートが、ゲート酸化膜144を挟んでゲート
と重畳しないので、切換速度を減少させるキャパシタン
スの生成を防止でき、有効ゲート長を最大化すること
で、トランジスタ動作時にゲート電圧による垂直電界及
びドレーン電圧による水平電界によって発生するホット
キャリアを制御することができると共に、素子特性の劣
化及び素子寿命の低下を防止できる。
As described above, the MOS transistor according to the present embodiment is
Transistor is N of source and drain -Regions 120A, 1
20B and the gate, with the gate oxide film 144 interposed
Capacitor that reduces switching speed because it does not overlap with
To maximize the effective gate length.
The vertical electric field and the
Generated by horizontal electric field due to drain and drain voltage
The carrier can be controlled and the element characteristics are poor.
And a reduction in element life can be prevented.

【0022】尚、本実施形態では、NチャネルのMOS
トランジスタについて示したが、PチャネルのMOSト
ランジスタであってもよい。
In this embodiment, an N-channel MOS
Although the transistor has been described, a P-channel MOS transistor may be used.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ソ
ース、ドレーンの低濃度領域とゲートがゲート酸化膜を
挟んで重畳しないので、切換速度を減少させるキャパシ
タンスの生成を防止でき、有効ゲート長を最大化するこ
とでトランジスタ動作時にゲート電圧による垂直電界及
びドレーン電圧による水平電界によって発生するホット
キャリアを制御することができると共に、素子特性の劣
化及び素子寿命の低下を防止できる。
As described above, according to the present invention, since the low-concentration regions of the source and drain do not overlap with the gate with the gate oxide film interposed therebetween, it is possible to prevent the generation of capacitance that reduces the switching speed, and to reduce the effective gate. By maximizing the length, hot carriers generated by a vertical electric field due to a gate voltage and a horizontal electric field due to a drain voltage during operation of a transistor can be controlled, and deterioration of element characteristics and a reduction in element life can be prevented.

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

【図1】 本発明によるNMOSトランジスタの製造工
程の一実施形態を説明する断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a manufacturing process of an NMOS transistor according to the present invention.

【図2】 図1に続く製造工程を説明する断面図FIG. 2 is a sectional view illustrating a manufacturing process following FIG. 1;

【図3】 図2に続く製造工程を説明する断面図FIG. 3 is a sectional view illustrating a manufacturing process following FIG. 2;

【図4】 従来技術によるNMOSトランジスタの製造
工程を説明する断面図
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an NMOS transistor according to the related art.

【図5】 図4に続く製造工程を説明する断面図FIG. 5 is a sectional view illustrating a manufacturing process following FIG. 4;

【図6】 図5に続く製造工程を説明する断面図FIG. 6 is a sectional view illustrating a manufacturing process following FIG. 5;

【図7】 図6に続く製造工程を説明する断面図FIG. 7 is a sectional view illustrating a manufacturing process following FIG. 6;

【図8】 図7に続く製造工程を説明する断面図FIG. 8 is a sectional view illustrating a manufacturing process following FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

112 基板 120A、120B N-領域 126A、126B N+領域 141 トレンチ 144 ゲート酸化膜 145 サイドウォールスぺーサー 148a ゲート層112 substrate 120A, 120B N region 126A, 126B N + region 141 Trench 144 Gate oxide film 145 Sidewall spacer 148a Gate layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電形の半導体基板と、 該基板上に形成した第1絶縁層と、 前記基板と前記第1絶縁層のゲート形成領域に形成した
トレンチと、 前記トレンチ領域を除いた前記基板表面下に第2導電形
の上部が高濃度領域で下部が低濃度領域として形成され
たソース及びドレーンと、 前記トレンチの両側壁部に形成された第2絶縁層のスペ
ーサーと、 該スぺーサーで挟まれた前記トレンチ底部に形成された
ゲート酸化膜と、 該ゲート酸化膜上のトレンチ内部に形成されたゲートと
を備えて構成されたことを特徴とするMOSトランジス
タ。
A semiconductor substrate of a first conductivity type; a first insulating layer formed on the substrate; a trench formed in a gate forming region of the substrate and the first insulating layer; A source and a drain in which an upper portion of the second conductivity type is formed as a high-concentration region and a lower portion is formed as a low-concentration region below the surface of the substrate; a spacer of a second insulating layer formed on both side walls of the trench; A MOS transistor comprising: a gate oxide film formed at the bottom of the trench sandwiched between spacers; and a gate formed inside the trench on the gate oxide film.
【請求項2】前記トレンチの底部が前記低濃度領域の底
部より更に深い領域に形成されたことを特徴とする請求
項1に記載のMOSトランジスタ。
2. The MOS transistor according to claim 1, wherein a bottom of said trench is formed in a region deeper than a bottom of said low concentration region.
【請求項3】第1導電形の半導体基板内にイオン注入し
て第2導電形の低濃度領域を形成する工程と、 前記基板内にイオン注入して第2導電形の高濃度領域を
形成する工程と、 前記基板上に第1絶縁層を形成し、当該第1絶縁層上に
ゲート形成領域をパターニングし、該ゲート形成領域を
エッチングして前記低濃度領域及び前記高濃度領域を露
出させるトレンチを形成する工程と、 前記トレンチの両側壁部に第2絶縁層のスペーサーを形
成する工程と、 前記スペーサーで挟まれた前記トレンチの底部にゲート
酸化膜を形成する工程と、 前記トレンチの内部にゲートを形成する工程とを備える
MOSトランジスタの製造方法。
3. A step of forming a low-concentration region of the second conductivity type by ion-implanting into a semiconductor substrate of the first conductivity type; and forming a high-concentration region of the second conductivity type by ion-implanting into the substrate. Forming a first insulating layer on the substrate, patterning a gate forming region on the first insulating layer, and etching the gate forming region to expose the low-concentration region and the high-concentration region. Forming a trench; forming spacers of a second insulating layer on both side walls of the trench; forming a gate oxide film at a bottom of the trench sandwiched between the spacers; Forming a gate on the MOS transistor.
【請求項4】前記高濃度領域を前記基板の表面と前記低
濃度領域との間に形成する請求項3に記載のMOSトラ
ンジスタの製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the high-concentration region is formed between the surface of the substrate and the low-concentration region.
【請求項5】前記高濃度領域及び前記低濃度領域でソー
ス及びドレーンを形成する請求項3または4に記載のM
OSトランジスタの製造方法。
5. The M according to claim 3, wherein a source and a drain are formed in the high concentration region and the low concentration region.
A method for manufacturing an OS transistor.
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