JP2541251B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2541251B2 JP62299434A JP29943487A JP2541251B2 JP 2541251 B2 JP2541251 B2 JP 2541251B2 JP 62299434 A JP62299434 A JP 62299434A JP 29943487 A JP29943487 A JP 29943487A JP 2541251 B2 JP2541251 B2 JP 2541251B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、相補型で且つLDD構造のMISトランジスタを
有する半導体装置の製造方法に関するものである。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a complementary MIS transistor having an LDD structure.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、上記の様な半導体装置の製造方法におい
て、半導体基体中で不純物濃度を相対的に高くする部分
への不純物の導入を半導体層からの拡散によって行い、
且つ相対的に低濃度及び相対的に高濃度の不純物の導入
に際して不純物の補償を行うことによって、工程を複雑
化させることなく高品質の半導体装置を製造することが
できる様にしたものである。
According to the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device as described above, the impurity is introduced into a portion of the semiconductor substrate having a relatively high impurity concentration by diffusion from the semiconductor layer,
In addition, by compensating impurities when introducing impurities of relatively low concentration and relatively high concentration, a high quality semiconductor device can be manufactured without complicating the process.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

CMOS等の様に相補型のMISトランジスタを有する半導
体装置を製造するためには、例えば、p型領域をマスク
で覆ってイオン注入を行うことによってn型領域にpチ
ャネルMOSトランジスタのソース・ドレイン領域を形成
し、次にn型領域をマスクで覆ってイオン注入を行うこ
とによってp型領域にnチャネルMOSトランジスタのソ
ース・ドレイン領域を形成する方法が一般に考えられて
いる。
In order to manufacture a semiconductor device having a complementary MIS transistor such as CMOS, for example, by covering the p-type region with a mask and performing ion implantation, the source / drain regions of the p-channel MOS transistor are formed in the n-type region. It is generally considered that the source / drain regions of the n-channel MOS transistor are formed in the p-type region by forming the n-type region, and then performing ion implantation while covering the n-type region with a mask.

そして、トランジスタをLDD構造とするためには、低
濃度の不純物と高濃度の不純物との2回ずつのイオン注
入を何れの型の領域に対しても行う必要がある。
Then, in order to make the transistor have an LDD structure, it is necessary to perform ion implantation of a low-concentration impurity and a high-concentration impurity twice for each type of region.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、半導体基体に対しては多数回のイオン注入
を行うと、特に、高濃度の不純物を高エネルギでイオン
注入すると、半導体基体が大きな損傷を受ける。従っ
て、この様な半導体基体に形成された半導体装置は品質
が低い。
However, if the semiconductor substrate is ion-implanted a number of times, particularly if a high-concentration impurity is ion-implanted with high energy, the semiconductor substrate is greatly damaged. Therefore, the quality of the semiconductor device formed on such a semiconductor substrate is low.

一方、特開昭61−123181号公報には、半導体基体上に
半導体層を形成し、高濃度の不純物を半導体層から半導
体基体中へ固相−固相拡散させる方法が開示されてい
る。この方法では、高濃度の不純物を半導体基体中へイ
オン注入しないので、半導体基体も損傷を受けない。
On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-123181 discloses a method of forming a semiconductor layer on a semiconductor substrate and diffusing high-concentration impurities from the semiconductor layer into the solid phase. In this method, since a high concentration impurity is not ion-implanted into the semiconductor substrate, the semiconductor substrate is not damaged.

しかし、この方法をLDD構造のCMOSの製造に適用する
と、半導体層に対しても2枚のマスクが必要であり、上
述の2枚のマスクと合わせて合計4枚のマスクが必要と
なる。従って、この方法では製造工程が複雑になる。
However, if this method is applied to manufacture of a CMOS having an LDD structure, two masks are required for the semiconductor layer, and a total of four masks are required in addition to the above two masks. Therefore, this method complicates the manufacturing process.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明による半導体層の製造方法は、上面に絶縁膜1
7、18を有するゲート電極21、22を第1及び第2導電型
の半導体領域13、14上に夫々形成する工程と、前記ゲー
ト電極21、22をマスクにして前記第1及び第2導電型の
半導体領域13、14へ相対的に低濃度の第1導電型の不純
物23を導入する工程と、前記第2導電型の半導体領域14
上に第1のマスク24を形成する工程と、前記第1のマス
ク24と前記ゲート電極21とをマスクにして前記第1導電
型の半導体領域13へ相対的に低濃度の第2導電型の不純
物25を導入して不純物の補償を行う工程と、前記第1の
マスク24を除去し、前記ゲート電極21、22の側面に絶縁
膜26、27を形成する工程と、半導体基体11のうちで少な
くとも前記不純物23、24を導入した部分に半導体層28を
積層させる工程と、相対的に高濃度の第1及び第2導電
型の不純物31、33のうちの一方31を前記半導体層28へ導
入する工程と、この工程で導入した前記不純物31とは異
なる導電型の前記半導体領域14上に第2のマスク32を形
成する工程と、相対的に高濃度の前記第1及び第2導電
型の不純物31、33のうちの他方33を前記半導体層28のう
ちで前記第2のマスク32に覆われていない部分へ導入し
て不純物の補償を行う工程と、前記半導体層28へ導入し
た相対的に高濃度の前記第1及び第2導電型の不純物3
1、33を前記半導体基体11へ拡散させて不純物拡散領域3
6、37を形成する工程とを夫々具備している。
The method for manufacturing a semiconductor layer according to the present invention includes an insulating film 1 on the upper surface.
Forming gate electrodes 21 and 22 having 7 and 18 on the semiconductor regions 13 and 14 of the first and second conductivity types, respectively, and using the gate electrodes 21 and 22 as a mask, the first and second conductivity types The relatively low concentration of the impurity 23 of the first conductivity type into the semiconductor regions 13 and 14, and the semiconductor region 14 of the second conductivity type.
Forming a first mask 24 thereon, and using the first mask 24 and the gate electrode 21 as a mask, a semiconductor layer 13 of a second conductivity type having a relatively low concentration is applied to the semiconductor region 13 of the first conductivity type. A step of introducing impurities 25 to compensate the impurities; a step of removing the first mask 24 to form insulating films 26 and 27 on the side surfaces of the gate electrodes 21 and 22; A step of stacking the semiconductor layer 28 on at least the portions where the impurities 23 and 24 are introduced, and introducing one of the relatively high concentration first and second conductivity type impurities 31 and 33 into the semiconductor layer 28. And a step of forming a second mask 32 on the semiconductor region 14 having a conductivity type different from that of the impurities 31 introduced in this step, and a relatively high concentration of the first and second conductivity types. The other one of the impurities 31, 33 is covered with the second mask 32 of the semiconductor layer 28. A step of introducing impurities into a non-existing portion to compensate impurities, and a relatively high concentration of impurities of the first and second conductivity type introduced into the semiconductor layer 28.
Impurity diffusion regions 3 are formed by diffusing 1, 33 into the semiconductor substrate 11.
6 and 37 are formed, respectively.

〔作用〕[Action]

本発明による半導体装置の製造方法では、MISトラン
ジスタのソース・ドレイン領域34〜37のうちでゲート電
極21、22の側面の絶縁膜17、18下の部分34、35における
不純物濃度は相対的に低くなり、その他の部分36、37に
おける不純物濃度は相対的に高くなるが、不純物濃度を
相対的に高くする部分36、37への不純物31、33の導入を
半導体層28からの拡散によって行っているので、イオン
注入のみによる場合に比べて、半導体基体11が受ける損
傷が少ない。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the source / drain regions 34 to 37 of the MIS transistor, the impurity concentration in the portions 34 and 35 below the insulating films 17 and 18 on the side surfaces of the gate electrodes 21 and 22 is relatively low. The impurity concentration in the other portions 36 and 37 is relatively high, but the impurities 31 and 33 are introduced into the portions 36 and 37 in which the impurity concentration is relatively high by diffusion from the semiconductor layer 28. Therefore, the semiconductor substrate 11 is less damaged than the case where only ion implantation is performed.

また、相対的に低濃度の不純物23、25を半導体基体11
へ導入する場合も、相対的に高濃度の不純物31、33を半
導体層28へ導入する場合も、不純物の補償を行う様にし
ているので、半導体層28から不純物を拡散させるにも拘
らず必要なマスク24、32の枚数は増加しない。
In addition, the impurities 23 and 25 having a relatively low concentration are added to the semiconductor substrate 11.
In both the case of introducing impurities into the semiconductor layer 28 and the case of introducing impurities 31 and 33 having a relatively high concentration into the semiconductor layer 28, it is necessary even though the impurities are diffused from the semiconductor layer 28. The number of masks 24 and 32 does not increase.

〔実施例〕〔Example〕

以下、LDD構造のCMOSの構造に適用した本発明の一実
施例を、第1図を参照しながら説明する。
An embodiment of the present invention applied to a LDD structure CMOS structure will be described below with reference to FIG.

本実施例では、第1A図に示す様に、n型のsi基体11の
表面にフィールド酸化膜12をまず形成し、このフィール
ド酸化膜12に沿って区分されているn型領域13とpウエ
ル14とを形成する。
In this embodiment, as shown in FIG. 1A, a field oxide film 12 is first formed on the surface of an n-type si substrate 11, and an n-type region 13 and a p-well are divided along the field oxide film 12. Forming 14 and.

次に、n型領域13のゲート酸化膜15上とpウエル14の
ゲート酸化膜16上とに、上面に絶縁膜17、18を有するゲ
ート電極21、22を夫々形成する。
Next, on the gate oxide film 15 in the n-type region 13 and the gate oxide film 16 in the p well 14, gate electrodes 21 and 22 having insulating films 17 and 18 on the upper surfaces are formed, respectively.

そして、これらのゲート電極21、22をマスクにして、
Si基体11の全面に低濃度のn型不純物23をイオン注入す
る。従ってこの低濃度のn型不純物23は、n型領域13に
もpウエル14にも注入される。
Then, using these gate electrodes 21 and 22 as a mask,
Ion implantation of low-concentration n-type impurity 23 is performed on the entire surface of the Si substrate 11. Therefore, this low-concentration n-type impurity 23 is implanted into both the n-type region 13 and the p-well 14.

次に、第1B図に示す様に、pウエル14のみをレジスト
マスク24で覆い、このレジストマスク24と電極21とをマ
スクにして、低濃度のp型不純物25をイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 1B, only the p well 14 is covered with a resist mask 24, and the resist mask 24 and the electrode 21 are used as a mask to ion-implant a low concentration p-type impurity 25.

p型不純物25は、低濃度であるがn型不純物23よりは
高濃度である。このため、n型領域13では、第1A図の工
程で注入されたn型不純物23が補償され、実質的には低
濃度のp型不純物25のみが注入された状態と同等にな
る。
The p-type impurity 25 has a low concentration but a higher concentration than the n-type impurity 23. Therefore, in the n-type region 13, the n-type impurity 23 implanted in the step of FIG. 1A is compensated, and it becomes substantially the same as the state where only the low-concentration p-type impurity 25 is implanted.

次に、第1C図に示す様に、レジストマスク24を除去
し、ゲート電極21、22の側面にも絶縁膜26、27を形成す
る。なおこれらの絶縁膜26、27は、RIE等の従来公知の
方法によって形成することができる。
Next, as shown in FIG. 1C, the resist mask 24 is removed, and insulating films 26 and 27 are formed also on the side surfaces of the gate electrodes 21 and 22. The insulating films 26 and 27 can be formed by a conventionally known method such as RIE.

そして、この状態でSi基体11の全面に多結晶Si層28を
形成し、この多結晶Si層28の全面に高濃度のn型不純物
31をイオン注入する。
Then, in this state, a polycrystalline Si layer 28 is formed on the entire surface of the Si substrate 11, and a high-concentration n-type impurity is formed on the entire surface of the polycrystalline Si layer 28.
31 is ion-implanted.

次に、第1D図に示す様に、多結晶Si層28のうちでpウ
エル14に対応する部分のみをレジストマスク32で覆い、
この状態で高濃度のp型不純物33をイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 1D, only a portion of the polycrystalline Si layer 28 corresponding to the p well 14 is covered with a resist mask 32,
In this state, high concentration p-type impurity 33 is ion-implanted.

p型不純物33は、n型不純物31よりも更に高濃度であ
る。このため、多結晶Si層28のうちでn型領域13に対応
する部分では、第1D図の工程で注入されたn型不純物31
が補償され、実質的には高濃度のp型不純物33のみが注
入された状態と同等になる。
The p-type impurity 33 has a higher concentration than the n-type impurity 31. Therefore, in the portion of the polycrystalline Si layer 28 corresponding to the n-type region 13, the n-type impurity 31 implanted in the step of FIG. 1D is used.
Is compensated, and the state becomes substantially equivalent to the state in which only the high-concentration p-type impurity 33 is implanted.

次に、レジストマスク32を除去し、Si基体11を熱処理
すると、第1E図に示す様に、低濃度のp型不純物25及び
n型不純物23が活性化して絶縁膜26及び27の下方にp-
域34及びn-領域35が形成されると共に、多結晶Si層28中
からn型領域13及びpウエル14へ高濃度のp型不純物33
及びn型不純物31が固相−固相拡散して、p-領域34及び
n-領域35とフィールド酸化膜12との間にp+領域36及びn+
領域37が夫々形成される。
Next, when the resist mask 32 is removed and the Si substrate 11 is heat treated, as shown in FIG. - region 34 and n - with region 35 is formed from the polycrystalline Si layer 28 to the n-type region 13 and p-well 14 a high concentration of p-type impurities 33
And the n-type impurity 31 diffuses into the solid-solid phase to form the p - region 34 and
Between the n region 35 and the field oxide film 12, the p + region 36 and the n +
Regions 37 are formed respectively.

その後、多結晶Si層28をパターニングすることによっ
て、p+領域36及びn+領域に対するコンタクト層38、39を
形成する。この様な本実施例によって製造したCMOSは、
第1E図からも明らかな様に、LDD構造である。
After that, the polycrystalline Si layer 28 is patterned to form contact layers 38 and 39 for the p + region 36 and the n + region. The CMOS manufactured according to this embodiment is
As is clear from FIG. 1E, it has an LDD structure.

なお、本実施例では高濃度の不純物31、33を多結晶Si
層28へイオン注入した後にこの多結晶Si層28をコンタク
ト層38、39へパターニングしているが、多結晶Si層28を
パターニングしてから高濃度の不純物31、33をイオン注
入する様にしてもよい。
In this example, the high-concentration impurities 31 and 33 are mixed with polycrystalline Si.
The polycrystalline Si layer 28 is patterned into the contact layers 38 and 39 after the ion implantation into the layer 28.However, after the polycrystalline Si layer 28 is patterned, the high-concentration impurities 31 and 33 are ion-implanted. Good.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明による半導体装置の製造方法では、必要なマス
クの枚数が増加しないので工程が複雑化しないにも拘ら
ず、半導体基体に与える損傷が少ないので高品質の半導
体装置を製造することができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, since the number of required masks does not increase and the process is not complicated, the semiconductor substrate can be manufactured with high quality because damage to the semiconductor substrate is small.

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

第1図は本発明の一実施例を順次に示す側断面図であ
る。 なお図面に用いた符号において、 11……Si基体 13……n型領域 14……pウエル 17,18……絶縁膜 21,22……ゲート電極 23……低濃度のn型不純物 24……レジストマスク 25……低濃度のp型不純物 26,27……絶縁膜 28……多結晶Si層 31……高濃度のn型不純物 32……レジストマスク 33……高濃度のp型不純物 34……p-領域 35……n-領域 36……p+領域 37……n+領域 である。
FIG. 1 is a side sectional view sequentially showing an embodiment of the present invention. In the reference numerals used in the drawings, 11 ... Si substrate 13 ... n-type region 14 ... p-well 17,18 ... insulating film 21,22 ... gate electrode 23 ... low-concentration n-type impurity 24 ... Resist mask 25 …… Low-concentration p-type impurities 26,27 …… Insulating film 28 …… Polycrystalline Si layer 31 …… High-concentration n-type impurities 32 …… Resist mask 33 …… High-concentration p-type impurities 34… … P - region 35 …… n - region 36 …… p + region 37 …… n + region.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基体の第1導電型の半導体領域に第
2導電型のMISトランジスタを有し、第2導電型の半導
体領域に第1導電型のMISトランジスタを有する半導体
装置の製造方法において、 上面に絶縁膜を有するゲート電極を前記第1及び第2導
電型の半導体領域上に夫々形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクにして前記第1及び第2導電型
の半導体領域へ相対的に低濃度の第1導電型の不純物を
導入する工程と、 前記第2導電型の半導体領域上に第1のマスクを形成す
る工程と、 前記第1のマスクと前記ゲート電極とをマスクにして前
記第1導電型の半導体領域へ相対的に低濃度の第2導電
型の不純物を導入して不純物の補償を行う工程と、 前記第1のマスクを除去し、前記ゲート電極の側面に絶
縁膜を形成する工程と、 前記半導体基体のうちで少なくとも前記不純物を導入し
た部分に半導体層を積層させる工程と、 相対的に高濃度の第1及び第2導電型の不純物のうちの
一方を前記半導体層へ導入する工程と、 この工程で導入した前記不純物とは異なる導電型の前記
半導体領域上に第2のマスクを形成する工程と、 相対的に高濃度の前記第1及び第2導電型の不純物のう
ちの他方を前記半導体層のうちで前記第2のマスクに覆
われていない部分へ導入して不純物の補償を行う工程
と、 前記半導体層へ導入した相対的に高濃度の前記第1及び
第2導電型の不純物を前記半導体基体へ拡散させて不純
物拡散領域を形成する工程とを夫夫具備する半導体装置
の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device having a second conductivity type MIS transistor in a first conductivity type semiconductor region of a semiconductor substrate, and a first conductivity type MIS transistor in a second conductivity type semiconductor region. A step of forming a gate electrode having an insulating film on an upper surface thereof on each of the first and second conductive type semiconductor regions, and using the gate electrode as a mask, relative to the first and second conductive type semiconductor regions. A step of introducing a low-concentration first-conductivity-type impurity into the substrate, a step of forming a first mask on the second-conductivity-type semiconductor region, and a step of using the first mask and the gate electrode as masks. A step of introducing a relatively low concentration second-conductivity-type impurity into the first-conductivity-type semiconductor region to compensate for the impurity; and removing the first mask to form an insulating film on a side surface of the gate electrode. And forming the semiconductor Stacking a semiconductor layer on at least the portion of the base body into which the impurities are introduced; and introducing one of relatively high-concentration impurities of the first and second conductivity types into the semiconductor layer, A step of forming a second mask on the semiconductor region having a conductivity type different from that of the impurities introduced in the step, and the other of the impurities of the first and second conductivity types having a relatively high concentration A step of introducing into a portion of the layer not covered by the second mask to compensate impurities, and a relatively high concentration of the impurities of the first and second conductivity types introduced into the semiconductor layer. And a step of forming an impurity diffusion region by diffusing into the semiconductor substrate.
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