JP2732845B2 - Method for manufacturing MIS type field effect transistor - Google Patents

Method for manufacturing MIS type field effect transistor

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JP2732845B2
JP2732845B2 JP62324278A JP32427887A JP2732845B2 JP 2732845 B2 JP2732845 B2 JP 2732845B2 JP 62324278 A JP62324278 A JP 62324278A JP 32427887 A JP32427887 A JP 32427887A JP 2732845 B2 JP2732845 B2 JP 2732845B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、LDD(Lightiy Doped Drain)構造を有する
MIS型電界効果トランジスタの製造方法に関する。 〔発明の概要〕 本発明のMIS型電界効果トランジスタの製造方法は、
半導体基体の少なくともドレイン領域が高濃度領域と低
濃度領域とからなり、上記低濃度領域が、第1濃度領域
と、この第1濃度領域よりは高濃度の第2濃度領域とよ
りなるMIS型電界効果トランジスタの製造方法におい
て、半導体基体上に形成したゲート電極をマスクにして
極低濃度の不純物を導入する工程と、少なくとも上記ゲ
ート電極側壁部に第1の絶縁膜を形成し、該第1の絶縁
膜をマスクにして低濃度の不純物を導入する工程と、上
記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成し、更にエッチ
ングにより上記ゲート電極側壁部に第2の絶縁膜を残
し、これをマスクにして高濃度の不純物を導入する工程
とを備え、上記第2濃度領域が、上記第1濃度領域より
も半導体基体の深さ方向に深く形成されるとともに、上
記第1濃度領域は上記ゲート電極とオーバーラップした
構造の低濃度領域を得るもので、これにより、高集積、
高信頼性のMIS型電界効果トランジスタを得られるよう
にしたものである。 〔従来の技術及びその問題点〕 近年トランジスタの分野においては、例えばVLSIのデ
ザインルールがますます微細化されるに伴い、素子の内
部電界強度は必然的に高くなっている。これに伴って、
ショートチャネル効果の問題が生じている。例えばnチ
ャネルMOSトランジスタの飽和動作状態において、電子
がチャネルを流れる際にドレイン電界が充分に高いと、
ドレイン近傍の空乏層内で電離性衝突が起こり、電子・
正孔対が発生する。ここで発生した電子のうち、半導体
基体と絶縁膜であるゲート絶縁膜間のポテンシャル障壁
を超えるだけの充分なエネルギーをもったエレクトロン
がホットエレクトロンとなり、ゲート絶縁膜内に侵入す
ることになる。このようなエレクトロンは、しきい電圧
の変動、コンダクタンスの劣化等を招き、半導体装置の
信頼性を低下させる。このような現象は、チャネル長が
短くなるほど顕著に現れるようになる。 上述のような問題点を解決するため、ドレイン近傍に
低濃度領域を設けることにより、ドレイン近傍の電界強
度を弱めたいわゆるLDD構造が提案されている。従来のL
DD構造の技術については、例えば菅野卓雄監修、香山晋
編、超高速ディジタルデバイスシリーズ「2.超高速MOS
デバイス」(培風館)に記載がある。 以下、従来の技術について具体的に図面を用いて説明
する。 第6図は従来のMIS型電界効果トランジスタの断面の
構造を示す図である。 第7図(a)〜(e)は第6図に示す従来のMIS型電
界効果トランジスタの製造方法の一例を説明するたため
の図である。 これらの図において、1は例えばSiからなる半導体基
体、2は例えばSiO2からなるゲート絶縁膜、3は例えば
SiO2からなる素子分離絶縁膜、4は例えばポリSiからな
るゲート電極、5は例えばSiO2からなる第1の絶縁膜、
6は低濃度領域、7は例えばSiO2からなる絶縁膜、7aは
第2の絶縁膜で、絶縁膜7の不要な部分が除去されて残
った部分である。8は高濃度領域、9は例えばSiO2から
なる層間絶縁膜、10は例えばAlからなる配線層である。 なお、ここでソース/ドレイン領域は高濃度領域8と
低濃度領域6とから構成されている。 次にその製造工程について説明する。 まず第7図(a)に示すように、半導体基体1上に熱
酸化により素子分離絶縁膜3を形成する。次いで、例え
ばCVDによりポリSiを全面に堆積した後、フォトエッチ
ングによりゲート電極4を形成する。 次に第7図(b)に示すように、例えばCVDにより全
面にSiO2を堆積して第1の絶縁膜5を形成した後、イオ
ン注入により低濃度の不純物(例えばp+)を導入して低
濃度領域6を形成する。 次に第7図(c)に示すように、例えばCVDにより全
面にSiO2を堆積して絶縁膜7を形成する。 次に第7図(d)に示すように、異方性エッチングに
より絶縁膜7を選択的にエッチングしてゲート電極4側
壁部に第2の絶縁膜7aを形成した後、イオン注入により
第2の絶縁膜7aをマスクにして高濃度の不純物(例えば
As+)を導入して高濃度領域8を形成する。 そして、例えばCVDによりSiO2を全面に堆積して層間
絶縁膜9を形成した後、配線層10を高濃度領域8とコン
タクトをとるように形成することにより、第6図に示し
たようなMIS型電界効果トランジスタが完成する。 上記のように、LDD構造にすることによってドレイン
電流の経時的低下を抑制できるが、具体的にはLDD構造
の低濃度領域6を調整して最適化すればよい。 その手段としては、まずドレイン領域近傍の高電界領
域からゲート絶縁膜2に注入されるホットエレクトロン
の注入量を減らす手段があり、これには低濃度ドレイン
領域6のドーズ量を3×1013cm-3程度にするのが良いの
であるが、これを行ってもホットエレクトロンはゲート
酸化膜中に注入されないわけではなく、注入されたエレ
クトロンは固定電荷を発生させ、チャネルコンダクタン
スを低下(ドレイン電流の低下)させてしまう。この低
下は初期劣化モードであり、LDD構造特有の問題であ
り、コンベンショナルなドレイン構造よりも初期劣化が
大きい。この初期劣化を防ぐには、ゲート絶縁膜2中に
できたチャージに負けないように、ドレイン領域のキャ
リア濃度を上げてやる必要がある。具体的には、ドレイ
ン領域のドーズ量の最適値を5×1013cm-2程度にする。
しかし、ドーズ量を上げると、例えばアニール時に低濃
度領域6がサイド拡散(拡散横方向に拡散すること)し
てゲート電極4の下部に回り込み、ショートチャネル化
に不利になり、ソース/ドレイン間のパンチスルーの問
題が生じる。このため、高集積化、高信頼性を得ること
ができないという問題があった。 〔発明の目的〕 本発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、ゲート絶縁膜中へのホットエレクトロンの注入量を
最小にするように最適化できるうえ、ゲート絶縁膜中に
注入されたエレクトロンによるチャネルコンダクタンス
の低下を最小にするように最適化でき、かつ低濃度領域
のサイド拡散によるソース/ドレインのパンケスルーを
防止できるMIS型電界効果トランジスタの製造方法を得
ることを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明のMIS型電界効果トランジスタの製造方法は、 半導体基体の少なくともドレイン領域が高濃度領域と
低濃度領域とからなり、上記低濃度領域が、第1濃度領
域と、この第1濃度領域よりは高濃度の第2濃度領域と
よりなるMIS型電界効果トランジスタの製造方法におい
て、 半導体基体上に形成したゲート電極をマスクにして極
低濃度の不純物を導入する工程と、 少なくとも上記ゲート電極側壁部に第1の絶縁膜を形
成し、該第1の絶縁膜をマスクにして低濃度の不純物を
導入する工程と、 上記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成し、更にエ
ッチングにより上記ゲート電極側壁部に第2の絶縁膜を
残し、これをマスクにして高濃度の不純物を導入する工
程とを備え、 上記第2濃度領域が、上記第1濃度領域よりも半導体
基体の深さ方向に深く形成されるとともに、上記第1濃
度領域は上記ゲート電極とオーバーラップした構造の低
濃度領域を得る ことを特徴とするものである。 本発明の構成について、後記詳述する本発明の一実施
例を用いて説明すると次のとおりである。 即ち、本発明のMIS型電界効果トランジスタの製造方
法は、第1図に例示する、半導体基体1の少なくともド
レイン領域が高濃度領域8と低濃度領域6とからなり、
上記低濃度領域6が、第1濃度領域(極低濃度領域6a)
と、この第1濃度領域6aよりは高濃度の第2濃度領域
(低濃度領域6b)とよりなるMIS型電界効果トランジス
タの製造する際、第3図(a)〜(d)に示すように、
半導体基体1上に形成したゲート電極4をマスクにして
極低濃度の不純物(実施例ではp+)を導入し(第3図
(a))、第3図(b)に示すように少なくとも上記ゲ
ート電極4の側壁部に第1の絶縁膜5を形成し、該第1
の絶縁膜5をマスクにして低濃度の不純物(実施例では
p+)を導入し、次いで第3図(c)に示すように、上記
第1の絶縁膜5上に第2の絶縁膜7を形成し、更にエッ
チングにより上記ゲート電極4の側壁部に第2の絶縁膜
7aを残して第3図(d)に示すようにし、この第2の絶
縁膜7aをマスクにして高濃度の不純物(実施例ではA
s+)を導入し、これにより、第1図に例示し、第2図に
更に詳しく例示するように、上記第2濃度領域(低濃度
領域6b)が、上記第1濃度領域(極低濃度領域6a)より
も半導体基体1の深さ方向に深く形成されるとともに、
上記第1濃度領域(極低濃度領域6a)は上記ゲート電極
4とオーバーラップした構造の低濃度領域6を得るもの
である。 〔作用〕 本発明においては、第1図に示したように、ドレイン
領域に形成して極低濃度領域6aにより、該極低濃度領域
6aの電界が緩和され、ゲート絶縁膜2中に注入されるホ
ットエレクトロンの注入量を減らすことができる。 また第1図に示したように、ドレイン領域に形成した
低濃度領域6bにより、ゲート絶縁膜2中への注入された
ホットエレクトロンによるチャネルコンダクタンスの低
下量を減らすことができ、低濃度領域6bを適宜調整(ト
ーズ量の調整)して形成すれば、ホットエレクトロンの
注入量による初期劣化を最小にするように最適化でき
る。 また、低濃度領域6を極低濃度領域6aと低濃度領域6b
とで構成したので、第4図に示した従来のものより低濃
度領域6のドーズ量を小さくすることができ、例えばア
ニール時に低濃度領域6のサイド拡散がなくなり、ソー
ス/ドレイン間のパンチスルーの問題がなくなる。 また、低濃度領域6bが、極濃度領域6aよりも半導体基
体1の深さ方向に深く形成されているので、ホットキャ
リヤが発生しにくく、かつホットキャリヤ耐性が向上す
る。 〔実施例〕 以下、第1図〜第3図を参照して、本発明の一実施例
を説明する。なお、当然のことではあるが、本発明は以
下に述べる実施例に限定されるものではない。 第1図は本発明のMIS型電界効果トランジスタの製造
方法で得られるトランジスタ構造の一例の断面の構造を
示す図、第2図はそのLDD構造の詳細を示す図である。 これらの図において、第6図または第7図(a)〜
(d)と同一符号は同一または相当部分を示し、6aは極
低濃度領域、6bは低濃度領域である。なお、ここで低濃
度領域6は、極低濃度領域6aと低濃度領域6bとから構成
されている。また、ソース/ドレイン領域は高濃度領域
8と低濃度領域とから構成されている。 第3図(a)〜(d)は、本発明のMIS型電界効果ト
ランジスタの製造方法の一実施例を説明するための図で
ある。 この図において、第1図及び第5図(a)〜(d)と
同一または相当部分を示す。 次にその製造工程について説明する。 まず第3図(a)に示すように、半導体基体1上に熱
酸化により素子分離絶縁膜3を形成した後、熱酸化によ
りゲート絶縁膜2を形成する。次いで、例えばCVDによ
りポリSiを全面に堆積した後、フォトエッチングにより
ゲート電極4を形成する。次いで、イオン注入によりゲ
ート電極4をマスクにして極低濃度の不純物(例えば
p+)を導入して極低濃度領域6aを形成する。この時、ド
ーズ量は例えば1×1013cm-2程度がよく、これによりド
レイン近傍の電界が緩和されると考えられる。これが本
発明の、半導体基体上に形成したゲート電極をマスクに
して極低濃度の不純物を導入する工程に該当する。 次に第3図(b)に示すように、例えばCVDにより全
面にSiO2を堆積して膜厚1000Å程度の第1の絶縁膜5を
形成した後、イオン注入により第1の絶縁膜5をマスク
にして低濃度の不純物、(例えばp+)を導入して低濃度
領域6bを形成する。この時、イオン注入はゲート電極4
から1000Åだけ離れた位置から行われる。また、ドーズ
量は例えば7×1013cm-2程度がよく、これによりゲート
絶縁膜2中に捕獲された電荷の影響がなくなると考えら
れる。 次に第3図(c)に示すように、例えばCVDにより全
面にSiO2を堆積して絶縁膜7を形成する。 次に第3図(d)に示すように、異方性エッチングに
より絶縁膜6を選択的にエッチングしてゲート電極4側
壁部に第2の絶縁膜7aを形成し、次いでイオン注入によ
り第2の絶縁膜7aをマスクにして高濃度の不純物(例え
ばAs+)を導入して高濃度領域8を形成する。これが本
発明のゲート電極側壁部に第2の絶縁膜を形成し、第2
の絶縁膜をマスクにして高濃度の不純物を導入する工程
に該当する。 そして、例えばCVDによりSiO2を全面に堆積して層間
絶縁膜9を形成する。次いで、配線層10を高濃度領域8
とコンタクトをとるように形成することにより、第1図
に示したようなMIS型電界効果トランジスタが完成す
る。 即ち上記実施例では、ドレイン領域に極低濃度領域6a
を形成したので、極低濃度領域6aの電界が緩和され、ゲ
ート絶縁膜2中に注入されるホットエレクトロンの量を
最小にするように最適化できる。 また上記実施例では、ドレイン領域に低濃度領域6bを
形成したので、ゲート絶縁膜2中へ注入されたホットエ
レクトロンによるチャネル領域への電界を減らすことが
でき、低濃度領域6bを適宜調整(ドーズ量の調整)して
形成すれば、チャネルコンダクタンスの劣化を最小にす
るように最適化できる。 また上記実施例では、低濃度領域6を極低濃度領域6a
と低濃度領域6bとで構成したので、第6図に示した従来
のものより低濃度領域6のドーズ量を小さくすることが
でき、例えばアニール時に低濃度領域6のサイド拡散が
なくなり、ソース/ドレイン間のパンチスルーの問題が
なくなる。 なお上記実施例では、低濃度領域6を、極低濃度領域
6aと低濃度領域6cとの2つの異なる濃度の領域で構成す
る場合について説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、低濃度領域6を少なくとも2つの異なる
濃度の領域になるように構成すればよく、3つ以上の異
なる濃度の領域で構成してもよい。 また上記実施例では、第3図(b)に示すように、第
1の絶縁膜5及びゲート絶縁膜2を介してイオン注入に
より低濃度領域6bを形成する場合について述べたが、こ
れに限定されることはなく、第4図に示すように直接半
導体基体1にイオン注入により低濃度領域6bを形成する
場合であっても、第5図に示すようにゲート電極4側壁
のみに第1の絶縁膜5を残して直接半導体基体1にイオ
ン注入により低濃度領域6bを形成する場合であってもよ
い。 〔発明の効果〕 上述の如く、本発明によればゲート絶縁膜中へのホッ
トエレクトロンの注入量を最小にするように最適化でき
るうえ、ゲート絶縁膜中に注入されたエレクトロンによ
るチャネルコンダクタンスの低下を最小にするように最
適化でき、かつ低濃度領域のサイド拡散によるソース/
ドレインのパンチスルーを防止できる。このため、高集
積、高信頼性のMISトランジスタが得られるという効果
がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention has an LDD (Lighty Doped Drain) structure
The present invention relates to a method for manufacturing an MIS type field effect transistor. [Summary of the Invention] The method of manufacturing the MIS type field effect transistor of the present invention comprises:
An MIS-type electric field in which at least the drain region of the semiconductor substrate comprises a high concentration region and a low concentration region, and the low concentration region comprises a first concentration region and a second concentration region having a higher concentration than the first concentration region. In the method for manufacturing an effect transistor, a step of introducing an extremely low concentration of impurities using a gate electrode formed on a semiconductor substrate as a mask, and forming a first insulating film at least on the side wall of the gate electrode; Introducing a low-concentration impurity using the insulating film as a mask, forming a second insulating film on the first insulating film, and further etching to leave a second insulating film on the gate electrode side wall; Introducing a high-concentration impurity using the mask as a mask, wherein the second concentration region is formed deeper in the depth direction of the semiconductor substrate than the first concentration region, and the first concentration region is Above Intended to obtain a low concentration region of gate electrode overlaps the structure, thereby, high integration,
It is intended to obtain a highly reliable MIS type field effect transistor. [Prior art and its problems] In the field of transistors in recent years, for example, as the design rules of VLSI have become more and more miniaturized, the internal electric field strength of the element has inevitably increased. Along with this,
The problem of the short channel effect has arisen. For example, in the saturation operation state of an n-channel MOS transistor, if electrons flow through the channel and the drain electric field is sufficiently high,
Ionizing collisions occur in the depletion layer near the drain, causing electrons and
Hole pairs are generated. Among the electrons generated here, electrons having sufficient energy to exceed the potential barrier between the semiconductor substrate and the gate insulating film, which is an insulating film, become hot electrons and penetrate into the gate insulating film. Such electrons cause fluctuations in threshold voltage, deterioration in conductance, and the like, and reduce the reliability of the semiconductor device. Such a phenomenon becomes more conspicuous as the channel length becomes shorter. In order to solve the above problems, a so-called LDD structure has been proposed in which a low-concentration region is provided near the drain to reduce the electric field intensity near the drain. Conventional L
Regarding the technology of the DD structure, for example, supervision of Takuo Sugano, edited by Susumu Kayama, super-high-speed digital device series "2.
Device "(Baifukan). Hereinafter, the related art will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional MIS field-effect transistor. 7 (a) to 7 (e) are views for explaining an example of a method for manufacturing the conventional MIS field effect transistor shown in FIG. In these figures, 1 is a semiconductor substrate made of, for example, Si, 2 is a gate insulating film made of, for example, SiO 2 , 3 is, for example,
Isolation insulating film made of SiO 2, a gate electrode is made of, for example, poly-Si 4, 5, for example a first insulating film made of SiO 2,
Reference numeral 6 denotes a low-concentration region, reference numeral 7 denotes an insulating film made of, for example, SiO 2, and reference numeral 7a denotes a second insulating film, which is a portion remaining after an unnecessary portion of the insulating film 7 is removed. Reference numeral 8 denotes a high concentration region, 9 denotes an interlayer insulating film made of, for example, SiO 2 , and 10 denotes a wiring layer made of, for example, Al. Here, the source / drain region includes a high concentration region 8 and a low concentration region 6. Next, the manufacturing process will be described. First, as shown in FIG. 7A, an element isolation insulating film 3 is formed on a semiconductor substrate 1 by thermal oxidation. Next, after depositing poly-Si on the entire surface by, for example, CVD, the gate electrode 4 is formed by photo-etching. Next, as shown in FIG. 7 (b), after depositing SiO 2 over the entire surface by, eg, CVD to form a first insulating film 5, a low concentration impurity (eg, p + ) is introduced by ion implantation. Thus, a low concentration region 6 is formed. Next, as shown in FIG. 7C, an insulating film 7 is formed by depositing SiO 2 on the entire surface by, for example, CVD. Next, as shown in FIG. 7D, the insulating film 7 is selectively etched by anisotropic etching to form a second insulating film 7a on the side wall of the gate electrode 4, and then the second film is formed by ion implantation. High-concentration impurities (for example,
As + ) is introduced to form the high concentration region 8. Then, for example, by depositing SiO 2 on the entire surface by CVD to form an interlayer insulating film 9, the wiring layer 10 is formed so as to make contact with the high-concentration region 8, so that the MIS as shown in FIG. Type field effect transistor is completed. As described above, the use of the LDD structure can prevent the drain current from decreasing over time. Specifically, the low-concentration region 6 of the LDD structure may be adjusted and optimized. As means therefor, there is firstly a means for reducing the injection amount of hot electrons injected into the gate insulating film 2 from the high electric field region near the drain region. This includes reducing the dose amount of the low concentration drain region 6 to 3 × 10 13 cm. Although it is better to set it to about -3 , this does not mean that hot electrons are not injected into the gate oxide film, and the injected electrons generate fixed charges and lower the channel conductance (drain current Lower). This decrease is an initial deterioration mode, and is a problem peculiar to the LDD structure, and the initial deterioration is larger than that of the conventional drain structure. To prevent this initial deterioration, it is necessary to increase the carrier concentration in the drain region so as not to lose the charge generated in the gate insulating film 2. Specifically, the optimum value of the dose amount of the drain region is set to about 5 × 10 13 cm −2 .
However, when the dose is increased, for example, the low-concentration region 6 diffuses sideways (diffuses in the lateral direction) during annealing and goes around to the lower portion of the gate electrode 4, which is disadvantageous for forming a short channel. The problem of punch-through occurs. Therefore, there is a problem that high integration and high reliability cannot be obtained. [Object of the Invention] The present invention has been made to solve such a problem, and can be optimized so as to minimize the amount of hot electrons injected into the gate insulating film. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a MIS field-effect transistor which can be optimized to minimize the decrease in channel conductance due to electrons and can prevent source / drain puncture through due to side diffusion in a low concentration region. [Means for Solving the Problems] According to a method of manufacturing an MIS field-effect transistor of the present invention, at least a drain region of a semiconductor substrate includes a high-concentration region and a low-concentration region. In a method for manufacturing a MIS field-effect transistor comprising a region and a second concentration region having a higher concentration than the first concentration region, an extremely low concentration impurity is introduced using a gate electrode formed on a semiconductor substrate as a mask. Forming a first insulating film on at least the side wall of the gate electrode, introducing a low-concentration impurity using the first insulating film as a mask, and forming a second insulating film on the first insulating film. Forming an insulating film, further leaving a second insulating film on the side wall of the gate electrode by etching, and introducing a high-concentration impurity using the second insulating film as a mask. concentration With deep formed in the depth direction of the semiconductor body than the frequency, the first doped region is characterized in that to obtain a low-concentration region of the gate electrode and the overlapping structure. The configuration of the present invention will be described below using an embodiment of the present invention described in detail below. That is, in the method of manufacturing the MIS field-effect transistor of the present invention, at least the drain region of the semiconductor substrate 1 includes a high-concentration region 8 and a low-concentration region 6 as illustrated in FIG.
The low density region 6 is a first density region (extremely low density region 6a).
When manufacturing an MIS field-effect transistor comprising a second concentration region (low concentration region 6b) having a higher concentration than the first concentration region 6a, as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d), ,
Using the gate electrode 4 formed on the semiconductor substrate 1 as a mask, an extremely low concentration impurity (p + in the embodiment) is introduced (FIG. 3 (a)), and at least Forming a first insulating film on a side wall of the gate electrode;
Low concentration impurities (in the embodiment,
p +) was introduced and then, as shown in FIG. 3 (c), the second insulating film 7 is formed on the first insulating film 5, a further side wall of the gate electrode 4 by etching 2 insulating film
As shown in FIG. 3 (d) while leaving 7a, using this second insulating film 7a as a mask, high-concentration impurities (A in the embodiment)
s + ), whereby the second concentration region (low-concentration region 6b) is divided into the first concentration region (extremely-low-concentration region) as illustrated in FIG. 1 and more specifically in FIG. While being formed deeper in the depth direction of the semiconductor substrate 1 than the region 6a),
The first concentration region (extremely low concentration region 6a) is for obtaining a low concentration region 6 having a structure overlapping with the gate electrode 4. [Operation] In the present invention, as shown in FIG. 1, the extremely low-concentration region 6a formed in the drain region
The electric field of 6a is relaxed, and the injection amount of hot electrons injected into the gate insulating film 2 can be reduced. Further, as shown in FIG. 1, the low-concentration region 6b formed in the drain region can reduce the amount of decrease in channel conductance due to hot electrons injected into the gate insulating film 2, thereby reducing the low-concentration region 6b. If formed by appropriately adjusting (adjusting the amount of toe), optimization can be made to minimize the initial deterioration due to the injection amount of hot electrons. Further, the low-concentration region 6 is defined as an extremely low-concentration region 6a and a low-concentration region 6b.
Therefore, the dose in the low-concentration region 6 can be made smaller than that in the conventional device shown in FIG. Problem is eliminated. Further, since the low-concentration region 6b is formed deeper in the depth direction of the semiconductor substrate 1 than the extreme-concentration region 6a, hot carriers are less likely to be generated, and hot carrier resistance is improved. Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. Note that, needless to say, the present invention is not limited to the embodiments described below. FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of an example of a transistor structure obtained by a method of manufacturing an MIS field-effect transistor according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing details of the LDD structure. In these figures, FIG. 6 or FIG.
The same reference numerals as in (d) indicate the same or corresponding parts, 6a is an extremely low density area, and 6b is a low density area. Here, the low-concentration region 6 includes an extremely low-concentration region 6a and a low-concentration region 6b. Further, the source / drain region is composed of a high concentration region 8 and a low concentration region. 3 (a) to 3 (d) are diagrams for explaining one embodiment of a method of manufacturing the MIS field effect transistor according to the present invention. In this figure, the same or corresponding parts as those in FIGS. 1 and 5 (a) to (d) are shown. Next, the manufacturing process will be described. First, as shown in FIG. 3A, after an element isolation insulating film 3 is formed on a semiconductor substrate 1 by thermal oxidation, a gate insulating film 2 is formed by thermal oxidation. Next, after depositing poly-Si on the entire surface by, for example, CVD, the gate electrode 4 is formed by photo-etching. Next, an extremely low concentration of impurities (for example, using the gate electrode 4 as a mask by ion implantation)
p + ) is introduced to form the extremely low concentration region 6a. At this time, the dose is preferably, for example, about 1 × 10 13 cm −2 , which is considered to reduce the electric field near the drain. This corresponds to the step of introducing an extremely low-concentration impurity using the gate electrode formed on the semiconductor substrate as a mask according to the present invention. Next, as shown in FIG. 3B, SiO 2 is deposited on the entire surface by, eg, CVD to form a first insulating film 5 having a thickness of about 1000 °, and then the first insulating film 5 is formed by ion implantation. The low concentration region 6b is formed by introducing a low concentration impurity (for example, p + ) as a mask. At this time, the ion implantation is performed on the gate electrode 4.
From a distance of 1000 mm from The dose is preferably, for example, about 7 × 10 13 cm −2, and it is considered that the influence of the charge trapped in the gate insulating film 2 is eliminated. Next, as shown in FIG. 3C, an insulating film 7 is formed by depositing SiO 2 on the entire surface by, for example, CVD. Next, as shown in FIG. 3D, the insulating film 6 is selectively etched by anisotropic etching to form a second insulating film 7a on the side walls of the gate electrode 4, and then the second insulating film 7a is formed by ion implantation. Using the insulating film 7a as a mask, a high concentration impurity (for example, As + ) is introduced to form a high concentration region 8. This forms a second insulating film on the side wall of the gate electrode of the present invention,
This corresponds to the step of introducing high-concentration impurities using the insulating film as a mask. Then, for example, SiO 2 is deposited on the entire surface by CVD to form an interlayer insulating film 9. Next, the wiring layer 10 is moved to the high concentration region 8.
The MIS field effect transistor as shown in FIG. 1 is completed. That is, in the above embodiment, the extremely low concentration region 6a is formed in the drain region.
Is formed, the electric field in the extremely low-concentration region 6a is reduced, and optimization can be performed to minimize the amount of hot electrons injected into the gate insulating film 2. In the above embodiment, since the low-concentration region 6b is formed in the drain region, the electric field to the channel region due to the hot electrons injected into the gate insulating film 2 can be reduced, and the low-concentration region 6b is appropriately adjusted (dose). (Adjustment of the amount), it is possible to optimize so as to minimize the deterioration of the channel conductance. In the above embodiment, the low-concentration region 6 is replaced with the extremely low-concentration region 6a.
And the low-concentration region 6b, the dose of the low-concentration region 6 can be made smaller than that of the conventional device shown in FIG. The problem of punch-through between drains is eliminated. In the above embodiment, the low-concentration region 6 is replaced with the extremely low-concentration region.
Although a case has been described in which the low density region 6c is composed of two regions having different densities, that is, the low density region 6c, the present invention is not limited to this. And may be formed of three or more regions having different densities. In the above embodiment, as shown in FIG. 3B, the case where the low concentration region 6b is formed by ion implantation through the first insulating film 5 and the gate insulating film 2 has been described. Even if the low-concentration region 6b is formed directly by ion implantation into the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 4, the first region is formed only on the side wall of the gate electrode 4 as shown in FIG. The low concentration region 6b may be formed directly by ion implantation into the semiconductor substrate 1 while leaving the insulating film 5. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the amount of hot electrons injected into the gate insulating film can be optimized to be minimized, and the channel conductance due to the electrons injected into the gate insulating film can be reduced. Can be optimized to minimize, and the source /
Drain punch-through can be prevented. Therefore, there is an effect that a highly integrated and highly reliable MIS transistor can be obtained.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明のMIS型電界効果トランジスタの製造方
法の一実施例で得られるトランジスタ構造を示す断面
図、第2図は該例のLDD構造の詳細を示す図、第3図は
本発明のMIS型電界効果トランジスタの製造方法の一実
施例を説明するための図、第4図及び第5図は本発明の
MIS型電界効果トランジスタの製造方法の他の実施例を
説明するための図である。第6図は従来のMIS型電界効
果トランジスタの一例の構造を示す断面図、第7図は従
来のMIS型電界効果トランジスタの製造方法の一例を説
明するための図である。 1……半導体基体、4……ゲート電極、5……第1の絶
縁膜、6……低濃度領域、6a……極低濃度領域、6b……
低濃度領域、7a……第2の絶縁膜。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view showing a transistor structure obtained by one embodiment of a method for manufacturing an MIS field-effect transistor according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing details of an LDD structure of the example. FIG. 3 is a view for explaining one embodiment of the method of manufacturing the MIS field-effect transistor of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are diagrams of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining another embodiment of the method for manufacturing the MIS field-effect transistor. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a structure of an example of a conventional MIS field-effect transistor, and FIG. 7 is a view for explaining an example of a method of manufacturing a conventional MIS field-effect transistor. 1 ... Semiconductor substrate, 4 ... Gate electrode, 5 ... First insulating film, 6 ... Low concentration region, 6a ... Ultra low concentration region, 6b ...
Low concentration region, 7a: second insulating film.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.半導体基体の少なくともドレイン領域が高濃度領域
と低濃度領域とからなり、上記低濃度領域が、第1濃度
領域と、この第1濃度領域よりは高濃度の第2濃度領域
とよりなるMIS型電界効果トランジスタの製造方法にお
いて、 半導体基体上に形成したゲート電極をマスクにして極低
濃度の不純物を導入する工程と、 少なくとも上記ゲート電極側壁部に第1の絶縁膜を形成
し、該第1の絶縁膜をマスクにして低濃度の不純物を導
入する工程と、 上記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成し、更にエッ
チングにより上記ゲート電極側壁部に第2の絶縁膜を残
し、これをマスクにして高濃度の不純物を導入する工程
とを備え、 上記第2濃度領域が、上記第1濃度領域よりも半導体基
体の深さ方向に深く形成されるとともに、上記第1濃度
領域は上記ゲート電極とオーバーラップした構造の低濃
度領域を得る ことを特徴とするMIS型電界効果トランジスタの製造方
法。
(57) [Claims] An MIS-type electric field in which at least the drain region of the semiconductor substrate comprises a high concentration region and a low concentration region, and the low concentration region comprises a first concentration region and a second concentration region having a higher concentration than the first concentration region. A method of manufacturing an effect transistor, a step of introducing an extremely low concentration impurity using a gate electrode formed on a semiconductor substrate as a mask, forming a first insulating film on at least the side wall of the gate electrode, Introducing a low-concentration impurity using the insulating film as a mask, forming a second insulating film on the first insulating film, and further etching to leave a second insulating film on the side wall of the gate electrode; Using the mask as a mask to introduce a high-concentration impurity, wherein the second concentration region is formed deeper in the depth direction of the semiconductor substrate than the first concentration region, and the first concentration region is the above A method for manufacturing an MIS type field effect transistor, characterized in that a low concentration region having a structure overlapping with a gate electrode is obtained.
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