JP2823819B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2823819B2 JP7159686A JP15968695A JP2823819B2 JP 2823819 B2 JP2823819 B2 JP 2823819B2 JP 7159686 A JP7159686 A JP 7159686A JP 15968695 A JP15968695 A JP 15968695A JP 2823819 B2 JP2823819 B2 JP 2823819B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】超大規模集積回路装置(VLSI)にお
いては、低消費電力で動作するように、電源電圧の低化
が試みられつつある。電源電圧の低下に伴い、駆動力の
低下に起因する遅延時間の増加が深刻な問題となってき
ている。
2. Description of the Related Art In a very large scale integrated circuit device (VLSI), attempts are being made to lower the power supply voltage so as to operate with low power consumption. With a decrease in power supply voltage, an increase in delay time due to a decrease in driving force has become a serious problem.

【0003】低電源電圧で、従来構造のCMOSデバイ
スを高速に動作させるには、 (1)ゲート絶縁膜の薄膜化 (2)実効チャネル長の減少(シングルドレイン構造の
採用) (3)寄生効果(ゲート抵抗、接合/ミラー容量等)の
低減 (4)しきい値電圧の低下 等の対応策が考えられる。
In order to operate a CMOS device having a conventional structure at high speed at a low power supply voltage, it is necessary to (1) make the gate insulating film thinner (2) reduce the effective channel length (using a single drain structure) (3) parasitic effects (4) Reduction of (gate resistance, junction / mirror capacitance, etc.) (4) Reduction of threshold voltage, etc.

【0004】低電源電圧で動作するとき、ゲートによる
電界が小さくなるため、リーク電流が流れにくい。その
ため、通常電圧で動作する場合に比較して、薄いゲート
絶縁膜が使用できる(1)。また、ドレイン電圧が小さ
くなる、ホットキャリアによる劣化やショートチャネル
効果が改善される。このため、サブハーフミクロンデバ
イスで従来使用されていたLDD構造に代えて、シング
ルドレイン構造を使用できる(2)。このこは、駆動力
の大幅な改善を招く。
When operating at a low power supply voltage, an electric field generated by a gate is reduced, so that a leak current hardly flows. Therefore, a thinner gate insulating film can be used as compared with the case of operating at a normal voltage (1). In addition, the drain voltage is reduced, and deterioration due to hot carriers and the short channel effect are improved. For this reason, a single drain structure can be used instead of the LDD structure conventionally used in a sub-half micron device (2). This leads to a significant improvement of the driving force.

【0005】しかしながら、上記(1)及び(2)の効
果を大きくすれば、ミラー容量であるゲートドレインオ
ーバラップ容量が増大し、その回路動作(遅延時間、消
費電力)に占める割合は非常に大きくなる。従って、低
電圧動作においては、上記(1)及び(2)の効果を取
り入れ、かつ、ゲートドレインオーバラップ容量の小さ
いデバイス構造が望まれている(3)。
However, if the effects (1) and (2) are increased, the gate-drain overlap capacitance, which is a mirror capacitance, increases, and its ratio to the circuit operation (delay time, power consumption) is very large. Become. Therefore, in low-voltage operation, there is a demand for a device structure incorporating the effects (1) and (2) and having a small gate-drain overlap capacitance (3).

【0006】ゲートドレインオーバラップLDDの寄生
容量を低減させた構造として、I.E.E.E 1991 I.E.D.M.
Technical Digest pp541-544 K.Kurimoto 等によってT
型ゲート構造が提案されている。
As a structure in which the parasitic capacitance of the gate drain overlap LDD is reduced, IEEE 1991 IEDM
Technical Digest pp541-544 T by K. Kurimoto et al.
Type gate structures have been proposed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記T
型ゲート構造を有する半導体装置は、サブハーフミクロ
ン領域以下の微細な半導体装置には適していない。上記
従来のMOSFET装置によれば、ゲート電極の側面に
形成される側壁酸化膜が、ソース/ドレイン形成のため
イオン注入のマスクとして機能するため、ソース/ドレ
インの位置が外側にずれて形成される。このため、実効
チャネル長が増加するので、NchMOSFETトラン
ジスタの駆動力が低下する。
However, the above T
A semiconductor device having a gate structure is not suitable for a fine semiconductor device of a sub-half micron region or less. According to the above-described conventional MOSFET device, since the side wall oxide film formed on the side surface of the gate electrode functions as a mask for ion implantation for forming the source / drain, the position of the source / drain is shifted outward. . Therefore, the effective channel length increases, and the driving force of the NchMOSFET transistor decreases.

【0008】また、上記文献に示された半導体装置の製
造方法によれば、LDD注入後に、ウエット酸素雰囲気
中で850℃60分の熱処理を行うことにより、P(リ
ン)がドープされたポリシリコンゲート電極の表面を酸
化し、ゲートバーズビークを形成している。この方法に
は、以下の2つの問題点がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device disclosed in the above-mentioned document, a heat treatment at 850 ° C. for 60 minutes is performed in a wet oxygen atmosphere after LDD implantation, thereby forming a polysilicon doped with P (phosphorus). The surface of the gate electrode is oxidized to form a gate bird's beak. This method has the following two problems.

【0009】(1)LDD注入後の850℃数10分の
熱処理により、LDD層が縦横方向に拡散し、ショート
チャネル効果による劣化が起きやすくなる。
(1) The heat treatment at 850 ° C. for several tens of minutes after the LDD implantation causes the LDD layer to diffuse in the vertical and horizontal directions, thereby easily causing deterioration due to the short channel effect.

【0010】(2)デュアルゲート技術への適用が困難
である。
(2) It is difficult to apply to dual gate technology.

【0011】本発明は、上記事情に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、駆動力の劣化やショ
ートチャネル効果の増加を招かずに、ゲートオーバラッ
プ容量を減少させた半導体装置及びその製造方法を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to reduce the gate overlap capacitance without deteriorating the driving force and increasing the short channel effect. An object of the present invention is to provide an apparatus and a method of manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
第1導電型の半導体基板と、該半導体基板の一主面の選
択された領域上に形成されたゲート絶縁膜と、該ゲート
絶縁膜上に形成されたゲート電極と、該半導体基板中の
第2導電型高濃度不純物拡散層から形成されたソース/
ドレイン領域と、を備えた半導体装置であって、該ゲー
ト絶縁膜の両端部は、該ゲート絶縁膜の中央部より厚
く、該ソース/ドレイン領域は、該ゲート絶縁膜の該両
端部の下に位置する第1部分と、該第1部分の厚さ以上
の厚さを持つ第2部分とを含んでおり、しかも、該第1
部分の不純物濃度は、該第2部分の不純物濃度に実質的
に等しく、そのことにより上記目的が達成される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A first conductivity type semiconductor substrate, a gate insulating film formed on a selected region of one main surface of the semiconductor substrate, a gate electrode formed on the gate insulating film, Source formed from two-conductivity type high concentration impurity diffusion layer /
A drain region, wherein both end portions of the gate insulating film are thicker than a center portion of the gate insulating film, and the source / drain region is located below the both end portions of the gate insulating film. A second portion having a thickness greater than or equal to the thickness of the first portion;
The impurity concentration of the portion is substantially equal to the impurity concentration of the second portion, thereby achieving the above object.

【0013】前記第1部分不純物濃度は、1×1019
-3から1×1020cm-3の範囲内にあることが好まし
い。
The first partial impurity concentration is 1 × 10 19 c
It is preferably in the range of m −3 to 1 × 10 20 cm −3 .

【0014】ある実施態様では、前記ゲート電極の側面
に形成されたL型側壁を更に備えており、前記ソース/
ドレイン領域の前記第1部分は、該L型側壁の下にまで
広がっている。
In one embodiment, the semiconductor device further includes an L-shaped side wall formed on a side surface of the gate electrode,
The first portion of the drain region extends below the L-shaped sidewall.

【0015】ある実施態様では、前記L型側壁の底部の
膜厚は、側部の膜厚より厚い。
In one embodiment, the thickness of the bottom portion of the L-shaped side wall is larger than the thickness of the side portion.

【0016】前記ゲート電極は、アモルファスシリコン
膜及び多結晶シリコン膜を含む積層構造体から形成され
ていてもよい。前記半導体基板は、SOI基板であって
もよい。
The gate electrode may be formed of a laminated structure including an amorphous silicon film and a polycrystalline silicon film. The semiconductor substrate may be an SOI substrate.

【0017】本発明の半導体装置の製造方法は、第1導
電型半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、酸
化種を通しにくい絶縁膜で側面の上部が選択的に覆われ
たゲート電極を該ゲート絶縁膜上に形成する工程と、該
ゲート電極の側面の露出部分に熱酸化膜を成長させ、該
ゲート絶縁膜の端部を該ゲート絶縁膜の中央部より厚く
する酸化工程と、該ゲート絶縁膜の該両端部の下に位置
する第1部分と、該第1部分の厚さ以上の厚さを持つ第
2部分とを含んでおり、しかも、該第1部分の不純物濃
度が、該第2部分の不純物濃度に実質的に等しいソース
/ドレイン領域を該半導体基板中に形成する工程と、を
包含しており、そのことにより上記目的が達成される。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is provided a step of forming a gate insulating film on a first conductivity type semiconductor substrate, and a step of forming a gate electrode having an upper side portion selectively covered with an insulating film which is hardly permeable to oxidizing species. Forming a thermal oxide film on the exposed portion of the side surface of the gate electrode, and an oxidation step of making the edge of the gate insulating film thicker than the central portion of the gate insulating film; A first portion located below the both ends of the gate insulating film; and a second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion, and the impurity concentration of the first portion is reduced. Forming a source / drain region substantially equal to the impurity concentration of the second portion in the semiconductor substrate, thereby achieving the above object.

【0018】前記ゲート電極を形成する工程は、前記ゲ
ート絶縁膜上に導電性膜を堆積する工程と、該導電性膜
上に前記ゲート電極の位置及び形状を規定するフォトレ
ジストを形成する工程と、垂直方向に強い異方性を持つ
エッチングにより、該フォトレジストをマスクとして、
該導電性膜の露出部分を選択的に除去する工程と、該フ
ォトレジストを除去する工程と、酸化種を通しにくい絶
縁膜を堆積する工程と、垂直方向に強い異方性を持つエ
ッチングにより、該絶縁膜及び該導電性膜をエッチバッ
クし、それによって、該絶縁膜の一部を該ゲート電極の
側面に残置する工程と、を包含していてもよい。
The step of forming the gate electrode includes the steps of: depositing a conductive film on the gate insulating film; and forming a photoresist on the conductive film that defines the position and shape of the gate electrode. By etching with strong anisotropy in the vertical direction, using the photoresist as a mask,
A step of selectively removing an exposed portion of the conductive film, a step of removing the photoresist, a step of depositing an insulating film that is hardly permeable to oxidizing species, and etching with strong anisotropy in the vertical direction, Etching back the insulating film and the conductive film, thereby leaving a part of the insulating film on the side surface of the gate electrode.

【0019】前記導電性膜を堆積する工程は、多結晶シ
リコン膜を前記ゲート絶縁膜上に堆積する工程と、該多
結晶シリコン膜上にアモルファスシリコン膜を堆積する
工程と、含んでいてもよい。
The step of depositing the conductive film may include a step of depositing a polycrystalline silicon film on the gate insulating film and a step of depositing an amorphous silicon film on the polycrystalline silicon film. .

【0020】ある実施態様では、前記導電性膜の露出部
分を選択的に除去する工程は、前記アモルファスシリコ
ン膜及び多結晶シリコン膜の一部を除去する工程を含
む。
In one embodiment, the step of selectively removing the exposed portion of the conductive film includes the step of removing a part of the amorphous silicon film and a part of the polycrystalline silicon film.

【0021】前記導電性膜を堆積する工程は、第1導電
性層を前記ゲート絶縁膜上に堆積する工程と、酸化膜を
該第1導電性層上に形成する工程と、該酸化膜上に第2
導電性層を堆積する工程とを含んでいてもよい。
The step of depositing the conductive film includes the steps of: depositing a first conductive layer on the gate insulating film; forming an oxide film on the first conductive layer; Second
Depositing a conductive layer.

【0022】前記第2導電性層は、アモルファスシリコ
ンから形成されていることが好ましい。
It is preferable that the second conductive layer is formed from amorphous silicon.

【0023】前記導電性膜を堆積する工程は、第1導電
性層を前記ゲート絶縁膜上に堆積する工程と、不純物が
ドーピングされた第2導電性層を該第1導電性層上に形
成する工程と、第3導電性層を該第2導電性層上に堆積
する工程と、含んでいてもよい。
The step of depositing the conductive film includes the step of depositing a first conductive layer on the gate insulating film and the step of forming a second conductive layer doped with impurities on the first conductive layer. And depositing a third conductive layer on the second conductive layer.

【0024】本発明の他の半導体装置の製造方法は、半
導体装置の製造方法第1導電型半導体基板上にゲート絶
縁膜を形成する工程と、ゲート電極を該ゲート絶縁膜上
に形成する工程と、水蒸気及び水素を実質的に含まない
酸素雰囲気中で酸化する第1工程、及び水蒸気及び水素
を含んだ酸素雰囲気中で酸化する第2工程を含む酸化工
程であって、該ゲート絶縁膜の端部を該ゲート絶縁膜の
中央部より厚くする酸化工程と、該ゲート絶縁膜の該両
端部の下に位置する第1部分と、該第1部分の厚さ以上
の厚さを持つ第2部分とを含んでおり、しかも、該第1
部分の不純物濃度が、該第2部分の不純物濃度に実質的
に等しいソース/ドレイン領域を該半導体基板中に形成
する工程とを包含し、そのことにより上記目的が達成さ
れる。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there are provided a method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a gate insulating film on a first conductivity type semiconductor substrate, and a step of forming a gate electrode on the gate insulating film. A first step of oxidizing in an oxygen atmosphere substantially free of water vapor and hydrogen, and a second step of oxidizing in an oxygen atmosphere containing water vapor and hydrogen, wherein the end of the gate insulating film is An oxidation step of making a portion thicker than a central portion of the gate insulating film; a first portion located below the both ends of the gate insulating film; and a second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion. And the first
Forming a source / drain region in the semiconductor substrate wherein the impurity concentration of the portion is substantially equal to the impurity concentration of the second portion, whereby the object is achieved.

【0025】本発明の他の半導体装置の製造方法は、第
1導電型半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程
と、ゲート電極を該ゲート絶縁膜上に形成する工程と、
該半導体基板上の露出する部分、及び該ゲート電極の側
面に存在する酸化膜を等方性エッチングにより除去する
工程と、該酸化膜の除去により露出した表面にシリコン
窒化膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜の端部を該ゲ
ート絶縁膜の中央部より厚くする酸化工程と、該ゲート
絶縁膜の該両端部の下に位置する第1部分と、該第1部
分の厚さ以上の厚さを持つ第2部分とを含んでおり、し
かも、該第1部分の不純物濃度が、該第2部分の不純物
濃度に実質的に等しいソース/ドレイン領域を該半導体
基板中に形成する工程とを包含し、そのことにより上記
目的が達成される。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a gate insulating film on a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film,
Removing the exposed portion on the semiconductor substrate, and the oxide film present on the side surface of the gate electrode by isotropic etching, and forming a silicon nitride film on the exposed surface by removing the oxide film; An oxidation step of making an end of the gate insulating film thicker than a central portion of the gate insulating film; a first portion located below the both ends of the gate insulating film; and a thickness not less than the thickness of the first portion. Forming a source / drain region in the semiconductor substrate, the source / drain region having an impurity concentration of the first portion substantially equal to the impurity concentration of the second portion. And the above objects are achieved.

【0026】前記シリコン窒化膜を形成する工程は、前
記半導体基板の主面の法線に対して斜めに、窒素イオン
を注入した後、窒素雰囲気中でアニールする工程、を包
含してもよい。
[0026] The step of forming the silicon nitride film may include a step of implanting nitrogen ions obliquely to a normal to a main surface of the semiconductor substrate and then annealing in a nitrogen atmosphere.

【0027】本発明の他の半導体装置の製造方法は、第
1導電型半導体基板上に、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜及びシリコン酸化膜の3層構造を持つゲート絶縁膜
を形成する工程と、該半導体基板上に形成された該ゲー
ト絶縁膜の少なくとも該シリコン窒化膜を除去すること
なく、ゲート電極を該ゲート絶縁膜上に形成する工程
と、該ゲート絶縁膜の端部を該ゲート絶縁膜の中央部よ
り厚くする酸化工程と、該ゲート絶縁膜の該両端部の下
に位置する第1部分と、該第1部分の厚さ以上の厚さを
持つ第2部分とを含んでおり、しかも、該第1部分の不
純物濃度が、該第2部分の不純物濃度に実質的に等しい
ソース/ドレイン領域を該半導体基板中に形成する工程
とを包含し、そのことにより上記目的が達成される。
Another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a gate insulating film having a three-layer structure of a silicon oxide film, a silicon nitride film and a silicon oxide film on a first conductivity type semiconductor substrate; Forming a gate electrode on the gate insulating film without removing at least the silicon nitride film of the gate insulating film formed on the semiconductor substrate; and forming an end of the gate insulating film on the gate insulating film. An oxidation step of making the gate insulating film thicker than a central portion thereof, a first portion located below the both ends of the gate insulating film, and a second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion. And forming a source / drain region in the semiconductor substrate in which the impurity concentration of the first portion is substantially equal to the impurity concentration of the second portion, whereby the object is achieved. .

【0028】本発明の他の半導体装置の製造方法は、第
1導電型半導体基板上にシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、シリコン酸化膜の3層からなるゲート絶縁膜を形成
する工程と、前記ゲート絶縁膜上に導電性膜を堆積する
工程と、前記導電性膜上のゲート電極になる所定の位置
にフォトレジストをパターニングする工程と、前記フォ
トレジストをマスクとして、前記ゲート絶縁膜と前記導
電性膜からなる多層膜を選択的に垂直方向に強い異方性
エッチングにより前記ゲート絶縁膜が露出するまでエッ
チングする工程と、酸素雰囲気中で酸化する工程と、該
ゲート絶縁膜の該両端部の下に位置する第1部分と、該
第1部分の厚さ以上の厚さを持つ第2部分とを含んでお
り、しかも、該第1部分の不純物濃度が、該第2部分の
不純物濃度に実質的に等しいソース/ドレイン領域を該
半導体基板中に形成する工程と、を包含し、そのことに
より上記目的が達成される。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there are provided a step of forming a gate insulating film composed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film on a first conductivity type semiconductor substrate; Depositing a conductive film on an insulating film, patterning a photoresist at a predetermined position to be a gate electrode on the conductive film, and using the photoresist as a mask, forming the gate insulating film and the conductive film. Selectively etching the multilayer film made of the film by strong anisotropic etching in the vertical direction until the gate insulating film is exposed; oxidizing the film in an oxygen atmosphere; And a second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion, and the impurity concentration of the first portion is substantially equal to the impurity concentration of the second portion. The source / drain region is equal to include the steps of forming in said semiconductor substrate, said object is achieved.

【0029】本発明の他の半導体装置の製造方法は、第
1導電型半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程
と、該ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
該ゲート電極の側面にL型導電性膜と、該L型導電性膜
の凹部に設けられた酸化種を通しにくい絶縁膜とを形成
する工程と、該L型導電性膜の側面のうち該絶縁膜に覆
われていない部分を酸化し、さらに該ゲート絶縁膜の端
部を前記ゲート絶縁膜の中央部より厚くする酸化工程
と、該ゲート絶縁膜の該両端部の下に位置する第1部分
と、該第1部分の厚さ以上の厚さを持つ第2部分とを含
んでおり、しかも、該第1部分の不純物濃度が、該第2
部分の不純物濃度に実質的に等しいソース/ドレイン領
域を該半導体基板中に形成する工程とを包含し、そのこ
とにより上記目的が達成される。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a gate insulating film on a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film,
Forming an L-type conductive film on a side surface of the gate electrode, and an insulating film provided in a concave portion of the L-type conductive film that is hardly permeable to oxidizing species; An oxidation step of oxidizing a portion that is not covered with the insulating film and further making an end of the gate insulating film thicker than a central portion of the gate insulating film; and a first step located below the both ends of the gate insulating film. And a second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion, and the impurity concentration of the first portion is less than the second portion.
Forming a source / drain region in the semiconductor substrate substantially equal to the impurity concentration of the portion, thereby achieving the above object.

【0030】ある実施態様では、前記ゲート電極を形成
する工程は、不純物がドーピングされていない第1の導
電性膜を前記ゲート絶縁膜上に堆積する工程と、該第1
の導電性膜上に前記ゲート電極の位置及び形状を規定す
るフォトレジストを形成する工程と、該フォトレジスト
をマスクとして、垂直方向に強い異方性を持つエッチン
グにより、該第1の導電性膜の露出部分を選択的に除去
する工程と、を包含しており、前記L型導電性膜及び前
記酸化種を通しにくい絶縁膜を形成する工程は、該ゲー
ト電極及び前記半導体基板上に、第2導電型不純物がド
ーピングされた第2の導電性膜を堆積する工程と、酸化
種を通しにくい絶縁膜を該第2の導電性膜上に堆積する
工程と、垂直方向に強い異方性を持つエッチングによ
り、該酸化種を通しにくい絶縁膜及び該第2の導電性膜
をエッチバックし、該L型導電性膜及び該酸化種を通し
にくい絶縁膜の一部を該ゲート電極の側面に残置する工
程とを包含している。
In one embodiment, the step of forming the gate electrode includes the steps of: depositing a first conductive film not doped with an impurity on the gate insulating film;
Forming a photoresist defining the position and shape of the gate electrode on the conductive film, and etching with strong anisotropy in the vertical direction using the photoresist as a mask. Selectively removing exposed portions of the semiconductor device, wherein the step of forming the L-type conductive film and the insulating film that is difficult to pass through the oxidizing species includes forming a second conductive film on the gate electrode and the semiconductor substrate. A step of depositing a second conductive film doped with a two-conductivity-type impurity, and a step of depositing an insulating film on the second conductive film that is hard to pass oxidizing species. Etching back the insulating film and the second conductive film that are hard to pass the oxidizing species by etching, and a part of the L-type conductive film and the insulating film that is hard to pass the oxidizing species is formed on the side surface of the gate electrode. And the step of leaving

【0031】本発明の他の半導体装置の製造方法は、第
1導電型半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜上に、イオンがドーピングされた
第1の導電性膜とイオンがドーピングされていない第2
の導電性膜からなる多層膜から構成されるゲート電極を
形成する工程と、前記ゲート電極の側部に前記第1の導
電性膜の側部に成長する酸化膜が前記第2の導電性膜の
側部に成長する酸化膜より厚くなるようなL型側壁酸化
膜を形成し、さらに前記ゲート絶縁膜の端部が前記ゲー
ト絶縁膜の中央部より厚くなるような酸化工程と、前記
基板上のソース/ドレイン領域に第2導電型の高濃度拡
散層と前記L型側壁下で浅い接合を有する第2導電型の
高濃度拡散層を形成する工程とを包含し、そのことによ
り、上記目的が達成される。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate of a first conductivity type; and a step of forming a first conductive film doped with ions on the gate insulating film. And the second not doped with ions
Forming a gate electrode composed of a multilayer film made of a conductive film, and forming an oxide film growing on a side portion of the first conductive film on a side portion of the gate electrode. Forming an L-type sidewall oxide film that is thicker than an oxide film that grows on the side of the substrate, further oxidizing the edge portion of the gate insulating film to be thicker than a central portion of the gate insulating film; Forming a second-conductivity-type high-concentration diffusion layer in the source / drain region and a second-conductivity-type high-concentration diffusion layer having a shallow junction under the L-type side wall. Is achieved.

【0032】本発明の他の半導体装置の製造方法は、第
1導電型半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程
と、第2導電型不純物がドーピングされた第1の導電性
膜を下層として有し、不純物がドープされていない第2
の導電性膜を上層として有するゲート電極を該ゲート絶
縁膜上に形成する工程と、熱酸化により、該ゲート電極
の該第1の導電性膜の側面及び該第2の導電性膜の側面
にL型側壁酸化膜を形成し、さらに該ゲート絶縁膜の端
部を前記ゲート絶縁膜の中央部より厚くする酸化工程
と、該ゲート絶縁膜の該両端部及び該L型側壁酸化膜の
下に位置する第1部分と、該第1部分の厚さ以上の厚さ
を持ち第2部分とを含んでおり、しかも、該第1部分の
不純物濃度が、該第2部分の不純物濃度に実質的に等し
いソース/ドレイン領域を該半導体基板中に形成する工
程と、を包含し、そのことにより上記目的が達成され
る。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate of a first conductivity type and a step of forming a first conductive film doped with an impurity of a second conductivity type as a lower layer. Having a second undoped impurity
Forming a gate electrode having a conductive film as an upper layer on the gate insulating film, and thermally oxidizing a gate electrode on a side surface of the first conductive film and a side surface of the second conductive film of the gate electrode. An oxidation step of forming an L-type side wall oxide film and further making an end portion of the gate insulating film thicker than a central portion of the gate insulating film; And a second portion having a thickness greater than or equal to the thickness of the first portion, wherein the impurity concentration of the first portion is substantially equal to the impurity concentration of the second portion. Forming a source / drain region equal to in the semiconductor substrate, whereby the above object is achieved.

【0033】本発明の他の半導体装置の製造方法は、第
1導電型半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程
と、第1導電型のイオンがドーピングされた第1の導電
性膜とイオンがドーピングされていない第2の導電性膜
とを該ゲート絶縁膜上に堆積する工程と、該第2の導電
性膜上に第3の導電性膜を堆積する工程と、該ゲート絶
縁膜と前記第1の導電性膜と該第2の導電性膜と該第3
の導電性膜からなる多層膜上に、ゲート電極の位置及び
形状を規定するフォトレジストを形成する工程と、該フ
ォトレジストをマスクとして、選択的に垂直方向に強い
異方性エッチングにより該多層膜を該ゲート絶縁膜が露
出するまでエッチングする工程と、該半導体基板及び該
ゲート電極上に絶縁膜を堆積する工程と、選択的に垂直
方向に強い異方性を持つエッチングにより、該絶縁膜を
該ゲート電極の側壁に残置させる工程と、該ゲート電極
の側部に前記第1の導電性膜の側部に成長する酸化膜が
前記第2の導電性膜の側部に成長する酸化膜より厚くな
り、さらに前記ゲート絶縁膜の端部が前記ゲート絶縁膜
の中央部より厚くなるような酸化工程と、イオン注入法
により、前記基板上のソース/ドレイン領域に第2導電
型の高濃度拡散層を形成する工程と、選択的に垂直方向
に強い異方性を持つエッチングにより、該半導体基板の
ソース/ドレイン領域が露出させる工程と、該半導体基
板のソース/ドレイン領域をシリサイド化する工程と、
該第3の導電性膜を選択的にエッチングする工程と、イ
オン注入法により、該ゲート電極に第2導電型のイオン
をドーピングする工程とを包含し、そのことにより上記
目的が達成される。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate of a first conductivity type, a step of forming a first conductive film doped with ions of a first conductivity type, Depositing a second conductive film, which is not doped with, on the gate insulating film; depositing a third conductive film on the second conductive film; The first conductive film, the second conductive film, and the third conductive film;
Forming a photoresist defining a position and a shape of a gate electrode on a multilayer film made of a conductive film of the above, and using the photoresist as a mask, selectively subjecting the multilayer film to strong vertical anisotropic etching Etching the gate insulating film until the gate insulating film is exposed, a step of depositing an insulating film on the semiconductor substrate and the gate electrode, and selectively etching the insulating film in the vertical direction with strong anisotropy. Leaving the oxide film on the side wall of the gate electrode, wherein the oxide film growing on the side of the first conductive film on the side of the gate electrode is more dense than the oxide film growing on the side of the second conductive film. An oxidation step of increasing the thickness of the gate insulating film so that an end of the gate insulating film becomes thicker than a central portion of the gate insulating film; layer A step of forming, by etching with strong anisotropy selectively vertically, the steps of the source / drain regions of the semiconductor substrate is exposed, a step of siliciding the source / drain regions of the semiconductor substrate,
The method includes a step of selectively etching the third conductive film and a step of doping the gate electrode with ions of a second conductivity type by an ion implantation method, thereby achieving the above object.

【0034】本発明の他の半導体装置の製造方法は、第
2導電型半導体基板の一主面に素子分離領域を形成する
工程と、前記素子分離領域で分離された特定の島領域に
第1導電型ウエルを形成する工程と、前記第2導電型基
板上と前記第1導電型ウエル領域上にゲート絶縁膜を形
成する工程とを有し、イオン注入法により、第1導電型
基板上のソース/ドレイン領域に第2導電型の高濃度拡
散層を形成する工程のかわりに、前記第1導電型ウエル
領域上に選択的に形成された第1のイオン注入マスクを
マスクとして、イオン注入法により、前記第2導電型基
板上のソース/ドレイン領域に第1導電型の高濃度拡散
層を形成する工程と、前記第2導電型基板上に選択的に
形成された第2のイオン注入マスクをマスクとして、前
記第1導電型ウエル領域上のソース/ドレイン領域に第
2導電型の高濃度拡散層を形成する工程とを包含し、そ
のことにより上記目的が達成される。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming an element isolation region on one principal surface of a second conductivity type semiconductor substrate and a step of forming a first island region in a specific island region separated by the element isolation region are performed. Forming a conductive well, and forming a gate insulating film on the second conductive type substrate and the first conductive type well region, and performing ion implantation on the first conductive type substrate. Instead of the step of forming the second conductive type high concentration diffusion layer in the source / drain regions, an ion implantation method is performed using the first ion implantation mask selectively formed on the first conductive type well region as a mask. Forming a high-concentration diffusion layer of a first conductivity type in source / drain regions on the substrate of the second conductivity type, and a second ion implantation mask selectively formed on the substrate of the second conductivity type. Using the first conductivity type wafer as a mask. Includes a step of forming a high concentration diffusion layer of the second conductivity type source / drain region of the region, the object is achieved.

【0035】本発明の他の半導体装置の製造方法は、第
1導電型半導体基板の一主面に素子分離領域を形成する
工程と、該素子分離領域で分離された特定の島領域に第
2導電型ウエルを形成する工程と、イオン注入法によ
り、該基板表面近傍に第2導電型の埋め込みチャネル層
を、該ウエル領域表面近傍に第2導電型のしきい値電圧
制御層を形成する工程と、該基板上と前記ウエル領域上
にゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜上に
第1の導電性膜と第1の絶縁膜を堆積する工程と、該ゲ
ート絶縁膜と該第1の導電性膜と該第1の絶縁膜からな
る多層膜のゲート電極になる所定の位置にフォトレジス
トをパターニングする工程と、該フォトレジストをマス
クとして、該ゲート絶縁膜と該第1の導電性膜と該第1
の絶縁膜からなる多層膜を選択的に垂直方向に強い異方
性エッチングにより該ゲート絶縁膜が露出するまでエッ
チングする工程と、該ウエル領域上に選択的に形成され
たイオン注入マスクをマスクとして、イオン注入法によ
り、該基板上のソース/ドレイン領域に第2導電型の高
濃度拡散層を形成する工程と、選択的に該第1の絶縁膜
をエッチングする工程と、該基板、該ウエル及び該ゲー
ト電極上に第2の絶縁膜を堆積する工程と、選択的に垂
直方向に強い異方性エッチングにより該第2の絶縁膜を
該ゲート電極の側壁に残置させる工程と、イオン注入法
により、該ウエル領域上のソース/ドレイン領域に第1
導電型の高濃度拡散層を形成し、同時に該ゲート電極に
第1導電型のイオンをドーピングする工程とをを包含
し、そのことにより上記目的が達成される。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming an element isolation region on one main surface of a first conductivity type semiconductor substrate and a step of forming a second island in a specific island region separated by the element isolation region are performed. Forming a conductivity type well and forming a second conductivity type buried channel layer near the substrate surface and a second conductivity type threshold voltage control layer near the well region surface by ion implantation. Forming a gate insulating film on the substrate and the well region; depositing a first conductive film and a first insulating film on the gate insulating film; Patterning a photoresist at a predetermined position to be a gate electrode of a multilayer film including a first conductive film and the first insulating film; and using the photoresist as a mask, forming the gate insulating film and the first A conductive film and the first
Selectively etching the multilayer film composed of the insulating film by strong anisotropic etching in the vertical direction until the gate insulating film is exposed, and using an ion implantation mask selectively formed on the well region as a mask. Forming a second conductive type high concentration diffusion layer in source / drain regions on the substrate by ion implantation, selectively etching the first insulating film; Depositing a second insulating film on the gate electrode, selectively leaving the second insulating film on the side wall of the gate electrode by vertically strong anisotropic etching, As a result, the first / drain regions on the well region
Forming a conductive-type high-concentration diffusion layer, and simultaneously doping the gate electrode with ions of a first conductive type, thereby achieving the object described above.

【0036】前記半導体基板上のソース/ドレイン領域
に第2導電型の高濃度拡散層を形成する前に、イオン注
入法により、前記ウエル領域のソース/ドレイン領域に
第1導電型の低濃度拡散層を形成し、該半導体基板のソ
ース/ドレイン領域に第1導電型のパンチスルーストッ
パ層を形成する工程を包含してもよい。
Before forming the second conductive type high concentration diffusion layer in the source / drain region on the semiconductor substrate, the first conductivity type low concentration diffusion is formed in the source / drain region of the well region by ion implantation. Forming a first conductive type punch-through stopper layer in the source / drain region of the semiconductor substrate.

【0037】本発明の他の半導体装置の製造方法は、第
1導電型半導体基板の一主面に素子分離領域を形成する
工程と、該素子分離領域で分離された特定の島領域に第
2導電型ウエルを形成する工程と、イオン注入法によ
り、該基板表面近傍に第2導電型の埋め込みチャネル層
を、該ウエル領域表面近傍に第2導電型のしきい値電圧
制御層を形成する工程と、該基板上と該ウエル領域上に
ゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜上に第
1導電型のイオンがドーピングされた第1の導電性膜と
イオンがドーピングされていない第2の導電性膜とを堆
積する工程と、該第2の導電性膜上に第1の絶縁膜を堆
積する工程と、該ゲート絶縁膜と該第1の導電性膜と該
第2の導電性膜と該第1の絶縁膜からなる多層膜のゲー
ト電極になる所定の位置にフォトレジストをパターニン
グする工程と、該フォトレジストをマスクとして、該ゲ
ート絶縁膜と該第1の導電性膜と該第2の導電性膜と該
第1の絶縁膜からなる多層膜を選択的に垂直方向に強い
異方性エッチングにより該ゲート絶縁膜が露出するまで
エッチングする工程と、該ゲート電極の側部に該第1の
導電性膜の側部に成長する酸化膜が該第2の導電性膜の
側部に成長する酸化膜より厚くなり、さらに該ゲート絶
縁膜の端部が該ゲート絶縁膜の中央部より厚くなるよう
な酸化工程と、該ウエル領域上に選択的に形成されたイ
オン注入マスクをマスクとして、イオン注入法により、
該基板上のソース/ドレイン領域に第2導電型の高濃度
拡散層を形成する工程と、選択的に該第1の絶縁膜をエ
ッチングする工程と、該半導体基板、該ウエル及び該ゲ
ート電極上に第2の絶縁膜を堆積する工程と、選択的に
垂直方向に強い異方性エッチングにより該第2の絶縁膜
を該ゲート電極の側壁に残置させる工程と、イオン注入
法により、該ウエル領域上のソース/ドレイン領域に第
1導電型の高濃度拡散層を形成し、同時に該ゲート電極
に第1導電型のイオンをドーピングする工程とを包含
し、そのことにより上記目的が達成される。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming an element isolation region on one main surface of a first conductivity type semiconductor substrate and a step of forming a second island in a specific island region separated by the element isolation region are performed. Forming a conductivity type well and forming a second conductivity type buried channel layer near the substrate surface and a second conductivity type threshold voltage control layer near the well region surface by ion implantation. Forming a gate insulating film on the substrate and the well region; forming a first conductive film on the gate insulating film doped with ions of a first conductivity type; Depositing a first conductive film on the second conductive film, depositing a first insulating film on the second conductive film, forming the gate insulating film, the first conductive film, and the second conductive film on the second conductive film. A predetermined gate electrode of a multilayer film composed of a conductive film and the first insulating film. Patterning a photoresist on the substrate, and using the photoresist as a mask, selecting a multilayer film including the gate insulating film, the first conductive film, the second conductive film, and the first insulating film. A step of etching until the gate insulating film is exposed by strong anisotropic etching in a vertical direction, and an oxide film that grows on the side of the first conductive film on the side of the gate electrode is formed on the side of the second conductive film. An oxidation process in which the oxide film grows thicker than the oxide film grown on the side of the conductive film, and an end portion of the gate insulating film becomes thicker than a central portion of the gate insulating film; Using the ion implantation mask as a mask,
Forming a second conductive type high concentration diffusion layer in the source / drain region on the substrate; selectively etching the first insulating film; Depositing a second insulating film on the side wall of the gate electrode, selectively leaving the second insulating film on the side wall of the gate electrode by strong anisotropic etching in the vertical direction, and forming the well region by ion implantation. Forming a high-concentration diffusion layer of the first conductivity type in the upper source / drain region, and simultaneously doping the gate electrode with ions of the first conductivity type, thereby achieving the object described above.

【0038】[0038]

【実施例】以下に、図面を参照しながら、本発明による
半導体装置およびその製造方法の実施例を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0039】(半導体装置の実施例1)図1は、本発明
の半導体装置の第1の実施例の断面図である。図1の半
導体装置は、P型半導体基板11、P型半導体基板11
上に形成されたゲート酸化膜12、ゲート酸化膜12を
介して設けられたゲート電極13、ゲート電極13の側
面部に形成されたL型側壁酸化膜14、及びP型半導体
基板11のソース/ドレイン領域に設けられたN型高濃
度ソース/ドレイン拡散層15を備えている。
(First Embodiment of Semiconductor Device) FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention. The semiconductor device of FIG. 1 includes a P-type semiconductor substrate 11, a P-type semiconductor substrate 11,
The gate oxide film 12 formed thereon, the gate electrode 13 provided through the gate oxide film 12, the L-type sidewall oxide film 14 formed on the side surface of the gate electrode 13, and the source / source of the P-type semiconductor substrate 11. An N-type high concentration source / drain diffusion layer 15 provided in the drain region is provided.

【0040】ゲート酸化膜12の両端部は、中央部より
も厚く形成されている。例えば、中央部の厚さが6nm
の場合、両端部の厚さは、10〜50nm程度に設定さ
れる。ゲート電極の幅(チャネル長方向に沿って計測し
たディメンジョン)が、例えば、300nmの場合、ゲ
ート酸化膜12の比較的に厚い両端部の各幅(チャネル
長方向に沿って計測したディメンジョン)は、20〜7
0nm程度であり、厚さの比較的に薄い平坦な中央部の
幅(チャネル長方向に沿って計測したディメンジョン)
は、160〜260nmである。
Both end portions of the gate oxide film 12 are formed thicker than the central portion. For example, the thickness at the center is 6 nm.
In this case, the thickness at both ends is set to about 10 to 50 nm. When the width of the gate electrode (dimension measured along the channel length direction) is, for example, 300 nm, each width (dimension measured along the channel length direction) of the relatively thick ends of the gate oxide film 12 is: 20-7
The width of a flat central part which is about 0 nm and is relatively thin (dimension measured along the channel length direction)
Is 160 to 260 nm.

【0041】ゲート酸化膜12の厚い両端部及びL型側
壁酸化膜14の下部における高濃度ソース・ドレイン拡
散層15の接合深さ(層厚)D1は、それ以外の領域に
おける高濃度ソース・ドレイン拡散層15の接合深さ
(層厚)D2よりも浅く形成されている。このため、ソ
ース・ドレイン拡散層15からの延びる電界のチャネル
方向への広がりが効果的に抑えられ、微細なMOSFE
Tに特有の閾値電圧(Vt)の低下が効果的に抑制され
る。接合深さD1は、50〜100nmの範囲内にある
ことが好ましく、接合深さD2は、100〜150nm
の範囲内にあることが好ましい。
The junction depth (layer thickness) D1 of the high-concentration source / drain diffusion layer 15 at the thick end portions of the gate oxide film 12 and the lower portion of the L-type sidewall oxide film 14 is the same as the high-concentration source / drain The diffusion layer 15 is formed shallower than the junction depth (layer thickness) D2. Therefore, the spread of the electric field extending from the source / drain diffusion layer 15 in the channel direction is effectively suppressed, and the fine MOSFE
The reduction of the threshold voltage (Vt) specific to T is effectively suppressed. Preferably, the junction depth D1 is in the range of 50 to 100 nm, and the junction depth D2 is 100 to 150 nm.
Is preferably within the range.

【0042】なお、高濃度ソース・ドレイン拡散層15
のうち接合深さD1を持つ部分の不純物濃度は、1×1
19cm-3〜1×1020cm-3であり、接合深さD2の
部分の不純物濃度に実質的に等しい。LDDの不純物濃
度は、通常、1×1018cm-31〜1×1019cm-3
下であるので、接合深さD1の部分は、LDDとは異な
る。LDDではなく、高濃度ソース・ドレイン拡散層1
5の端部が、ゲート酸化膜12の両端の厚い部分の下面
にまで延びていることにより、ドレイン電流を下げるこ
となく、ゲートドレイン間容量とゲートソース間容量を
減少させることができる。
The high concentration source / drain diffusion layer 15
Of the portion having the junction depth D1 is 1 × 1
0 19 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3, which is substantially equal to the impurity concentration at the junction depth D2. Since the impurity concentration of the LDD is usually 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 19 cm −3 or less, the portion of the junction depth D1 is different from the LDD. High concentration source / drain diffusion layer 1 instead of LDD
Since the end portion 5 extends to the lower surface of the thick portion at both ends of the gate oxide film 12, the capacitance between the gate and the drain and the capacitance between the gate and the source can be reduced without lowering the drain current.

【0043】(半導体装置の実施例2)図2は、本発明
による半導体装置の第2の実施例の断面図である。図2
の半導体装置は、P型半導体基板21、P型半導体基板
21上に形成されたゲート酸化膜22、ゲート酸化膜2
2を介して設けられたゲート電極23、及びP型半導体
基板21のソース/ドレイン領域に設けられたN型高濃
度ソース/ドレイン拡散層24とを備えている。
(Second Embodiment of Semiconductor Device) FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention. FIG.
The semiconductor device of the first embodiment includes a P-type semiconductor substrate 21, a gate oxide film 22 formed on the P-type semiconductor substrate 21, and a gate oxide film 2.
2, a gate electrode 23 provided through the gate electrode 2 and an N-type high-concentration source / drain diffusion layer 24 provided in a source / drain region of the P-type semiconductor substrate 21.

【0044】図2の実施例で特徴的なことは、ゲート電
極23が多結晶シリコン膜23bとアモルファスシリコ
ン膜23aの2層から構成されていることである。アモ
ルファスシリコン膜23aの存在により、デュアルゲー
ト技術で問題となる多結晶シリコン膜23bから半導体
基板21へのB(ボロン)の突き抜けを効果的に防止す
ることができる。なお、上記2層から構成されたゲート
電極自体は、1990 Digest of the Intl. Symposium on
VLSI Technology pp111-112 H.-H. Tseng 等に記載され
ている。
A feature of the embodiment shown in FIG. 2 is that the gate electrode 23 is composed of two layers of a polycrystalline silicon film 23b and an amorphous silicon film 23a. The presence of the amorphous silicon film 23a can effectively prevent penetration of B (boron) from the polycrystalline silicon film 23b into the semiconductor substrate 21 which is a problem in the dual gate technology. Note that the gate electrode itself composed of the two layers described above is the same as the 1990 Digest of the Intl. Symposium on
VLSI Technology pp111-112 H.-H. Tseng et al.

【0045】本実施例でも、実施例1と同様に、高濃度
ソース・ドレイン拡散層24がゲート酸化膜22の両端
の厚い部分の下面にまで延びていることにより、ドレイ
ン電流を下げることなくゲートドレイン間容量とゲート
ソース間容量を減少させることができる。
In this embodiment, as in the first embodiment, the high-concentration source / drain diffusion layers 24 extend to the lower surfaces of the thick portions at both ends of the gate oxide film 22 so that the gate current can be reduced without reducing the drain current. The capacitance between the drain and the capacitance between the gate and the source can be reduced.

【0046】(半導体装置の実施例3)図3は、本発明
による半導体装置の第3の実施例の断面図である。図3
の半導体装置は、SOI基板31、SOI基板31上に
形成されたゲート酸化膜32、ゲート酸化膜32を介し
て設けられたゲート電極33、及びSOI基板31のソ
ース/ドレイン領域に設けられたN型高濃度ソース/ド
レイン拡散層34を備えている。
(Embodiment 3 of the Semiconductor Device) FIG. 3 is a sectional view of a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention. FIG.
In the semiconductor device of the first embodiment, an SOI substrate 31, a gate oxide film 32 formed on the SOI substrate 31, a gate electrode 33 provided via the gate oxide film 32, and N A high concentration source / drain diffusion layer.

【0047】図3の実施例で特徴的なことは、高濃度ソ
ース・ドレイン拡散層34がゲート酸化膜32の両端の
厚い部分の下面に延びていることにより、ドレイン電流
を下げることなくゲートドレイン間容量とゲートソース
間容量を減少させることができる。SOI構造の基板に
形成したMOSFETでは、遅延時間に占める接合容量
の割合がゲート容量に比較して非常に小さく、低電圧動
作においてミラー容量であるゲートドレイン間容量の遅
延時間に占める割合は非常に大きい。従って、SOI構
造の基板に形成したMOSFETがT型ゲート構造を採
用していると、ゲートドレイン間容量を減少できるので
遅延時間の改善効果は非常に大きい。
The feature of the embodiment shown in FIG. 3 is that the high concentration source / drain diffusion layer 34 extends to the lower surface of the thick portion at both ends of the gate oxide film 32 so that the gate drain is not reduced without reducing the drain current. The capacitance between the gate and the gate-source can be reduced. In a MOSFET formed on a substrate having an SOI structure, the ratio of the junction capacitance to the delay time is very small compared to the gate capacitance, and the ratio of the gate-drain capacitance, which is a mirror capacitance, to the delay time in low-voltage operation is very small. large. Therefore, when the MOSFET formed on the substrate having the SOI structure adopts the T-type gate structure, the capacitance between the gate and the drain can be reduced, so that the effect of improving the delay time is very large.

【0048】(半導体装置の製造方法1)図4(a)か
ら図4(g)を参照しながら、本発明による半導体装置
の製造方法の実施例を説明する。
(Method 1 of Manufacturing Semiconductor Device) An embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (g).

【0049】まず、図4(a)を参照する。P型半導体
基板上1101にゲート酸化膜1102を8nm程度に形成した
後、ゲート酸化膜1102上にアンドープ多結晶シリコン膜
1103を膜厚330nm程度に堆積する。その後、多結晶
シリコン膜1103上の選択された領域上に、ゲート電極11
06の形状及び位置を規定するパターンを持つフォトレジ
スト1104を形成する。
First, reference is made to FIG. After forming a gate oxide film 1102 to a thickness of about 8 nm on a P-type semiconductor substrate 1101, an undoped polycrystalline silicon film is formed on the gate oxide film 1102.
1103 is deposited to a thickness of about 330 nm. Thereafter, the gate electrode 11 is formed on the selected region on the polycrystalline silicon film 1103.
A photoresist 1104 having a pattern defining the shape and position of 06 is formed.

【0050】次に、図4(b)に示すように、フォトレ
ジスト1104をマスクとして、垂直方向に強い異方性を持
つエッチング工程を行う。このエッチング工程によっ
て、多結晶シリコン膜1103のうちゲート電極1106となる
部分以外の部分が90nm程度の厚さにまでエッチング
される。
Next, as shown in FIG. 4B, an etching step having strong anisotropy in the vertical direction is performed using the photoresist 1104 as a mask. Through this etching step, portions of the polycrystalline silicon film 1103 other than the portion to be the gate electrode 1106 are etched to a thickness of about 90 nm.

【0051】図4(c)に示すように、フォトレジスト
1104を除去した後、酸化種を通しにくい膜としてシリコ
ン窒化膜(厚さ:5nm程度)1105を多結晶シリコン膜
1103上に堆積する。
As shown in FIG. 4C, a photoresist
After removing 1104, a silicon nitride film (thickness: about 5 nm) 1105 is used as a film that is difficult to pass oxidizing species.
Deposits on 1103.

【0052】図4(d)に示すように、ゲート酸化膜11
02と多結晶シリコン膜1103とシリコン窒化膜1105からな
る多層膜を、垂直方向に強い異方性持つエッチング工程
により、エッチングする。エッチングは、シリコン窒化
膜1105がゲート電極1106の側面に残置し、しかも、ゲー
ト酸化膜1102が露出するように行う。この結果、ゲート
電極1106が形成される。この段階において、ゲート電極
1106の側面の上部は、シリコン窒化膜1105により覆われ
ているが、側面の下部は露出している。露出する側面の
高さは、約90nmである。
As shown in FIG. 4D, the gate oxide film 11
The multi-layered film composed of 02, the polycrystalline silicon film 1103, and the silicon nitride film 1105 is etched by an etching step having strong anisotropy in the vertical direction. The etching is performed so that the silicon nitride film 1105 is left on the side surface of the gate electrode 1106 and the gate oxide film 1102 is exposed. As a result, a gate electrode 1106 is formed. At this stage, the gate electrode
The upper part of the side surface of 1106 is covered with the silicon nitride film 1105, but the lower part of the side surface is exposed. The exposed side height is about 90 nm.

【0053】次に、wet雰囲気中で850℃、70分
の熱酸化工程を行い、それによって、図4(e)に示す
ように、シリコン窒化膜1105に覆われていないゲート電
極1106の側面に熱酸化膜1107を60nm程度成長させ
る。熱酸化膜1107は、熱酸化前のゲート側面の位置から
水平方向の外側へ30nm程度成長し、内側へも30n
m程度成長する。なお、この熱酸化工程によって、基板
1101の主面に対して垂直な方向に沿って測定して60n
m程度の厚さの酸化膜1107が基板1101上にも成長する。
以下、この熱酸化工程で形成された酸化膜の厚さを、
「再酸化膜厚」と定義する。本実施例では、再酸化膜厚
は、約60nmである。
Next, a thermal oxidation process is performed at 850 ° C. for 70 minutes in a wet atmosphere, thereby forming a side surface of the gate electrode 1106 which is not covered with the silicon nitride film 1105 as shown in FIG. A thermal oxide film 1107 is grown to a thickness of about 60 nm. The thermal oxide film 1107 grows about 30 nm outward in the horizontal direction from the position of the gate side face before thermal oxidation and 30 n
grow about m. The thermal oxidation process allows the substrate
60n measured along the direction perpendicular to the main surface of 1101
An oxide film 1107 having a thickness of about m also grows on the substrate 1101.
Hereinafter, the thickness of the oxide film formed in this thermal oxidation process is
Defined as "reoxidized film thickness". In this embodiment, the thickness of the re-oxidized film is about 60 nm.

【0054】次に、図4(f)に示すように、垂直方向
に強い異方性を持つエッチング工程により、酸化膜1107
をその上面から60nm程度エッチングする。シリコン
窒化膜1105の下における、ゲート電極1106の側面の酸化
膜1107の厚さ(基板の主面に平行な方向に測定した長
さ)は、30nm程度になる。
Next, as shown in FIG. 4F, an oxide film 1107 is formed by an etching process having strong anisotropy in the vertical direction.
Is etched from its upper surface by about 60 nm. The thickness (length measured in a direction parallel to the main surface of the substrate) of the oxide film 1107 on the side surface of the gate electrode 1106 under the silicon nitride film 1105 is about 30 nm.

【0055】図4(g)に示すように、N型の不純物イ
オンとして、例えば、Asイオンを注入エネルギー80
KeV、注入ドーズ量6×15cm-2程度で基板1101中
に注入した後、850℃の熱処理工程を行う。こうし
て、P型基板1101のソース/ドレイン領域にN型高濃度
拡散層1108を形成する。N型高濃度拡散層1108は、L型
側壁の下の領域では、他の領域におけるよりも浅い接合
を有する。これは、L型側壁を透過して基板1101中に至
る不純物イオンが、酸化膜1107のうち平坦で比較的に薄
い部分を透過して基板1101中に至る不純物イオンよりも
浅い位置に分布するためである。イオン注入後の熱処理
によって、不純物イオンは縦及び横方向に拡散するた
め、L型側壁を透過して基板1101中に至る不純物イオン
は、ゲート電極の中央の直下領域にむけて拡散する。
As shown in FIG. 4G, for example, As ions are implanted as N-type impurity ions at an implantation energy of 80 nm.
After implantation into the substrate 1101 at KeV and an implantation dose of about 6 × 15 cm −2 , a heat treatment process at 850 ° C. is performed. Thus, an N-type high concentration diffusion layer 1108 is formed in the source / drain region of the P-type substrate 1101. The N-type high concentration diffusion layer 1108 has a shallower junction in the region below the L-type side wall than in other regions. This is because impurity ions that pass through the L-type side wall and reach the substrate 1101 are distributed at a position shallower than impurity ions that pass through the flat and relatively thin portion of the oxide film 1107 and reach the substrate 1101. It is. By the heat treatment after the ion implantation, the impurity ions diffuse in the vertical and horizontal directions, so that the impurity ions that pass through the L-type sidewall and reach the substrate 1101 diffuse toward the region directly below the center of the gate electrode.

【0056】N型高濃度拡散層1108のための不純物イオ
ン注入は、同時に、ゲート電極に対しても行われ、N型
ポリシリコンゲート電極1106が得られる。
Impurity ion implantation for the N-type high-concentration diffusion layer 1108 is simultaneously performed on the gate electrode, and an N-type polysilicon gate electrode 1106 is obtained.

【0057】なお、図4(a)の工程で、アンドープ多
結晶シリコン膜1103の代わりにドープト多結晶シリコン
膜を用いる場合には、図4(e)の工程において、酸化
時間を短くする。これは、ドープト多結晶シリコン膜の
酸化レートがアンドープ多結晶シリコン膜1103の酸化レ
ートよりも大きいためである。酸化時間が短くなると、
基板1101上の酸化膜は、例えば15nm程度しか成長し
ないので、図4(f)のエッチング工程を行なう必要が
無くなる。図4(f)のエッチングを行わない場合は、
ゲート電極1106の側面のうちシリコン窒化膜1105に覆わ
れていない部分に位置する酸化膜1107が、ゲート電極の
側面よりも横方向に大きく突き出たまま残置されるた
め、ソース/ドレインのオフセットが大きくなる。この
オフセットの量を小さくするには、図4(b)の工程に
おいて、多結晶シリコン膜1103の厚さを40nm程度に
なるまで、エッチングする必要がある。
When a doped polycrystalline silicon film is used in place of the undoped polycrystalline silicon film 1103 in the step of FIG. 4A, the oxidation time is shortened in the step of FIG. This is because the oxidation rate of the doped polycrystalline silicon film is higher than the oxidation rate of the undoped polycrystalline silicon film 1103. When the oxidation time becomes shorter,
Since the oxide film on the substrate 1101 grows, for example, only about 15 nm, there is no need to perform the etching step of FIG. When the etching of FIG. 4F is not performed,
The oxide film 1107 located on the side of the gate electrode 1106 which is not covered by the silicon nitride film 1105 is left protruding more laterally than the side of the gate electrode, so that the source / drain offset is large. Become. In order to reduce the amount of the offset, it is necessary to perform etching in the step of FIG. 4B until the thickness of the polycrystalline silicon film 1103 becomes about 40 nm.

【0058】上記製造方法によれば、図1の半導体装置
を容易に製造することができる。特に、両端で厚さの増
加したゲート酸化膜と、接合深さに段差のある高濃度不
純物拡散層の形成のためのL字側壁酸化膜とが、一つの
熱酸化工程で簡単に形成される。
According to the above manufacturing method, the semiconductor device of FIG. 1 can be easily manufactured. In particular, a gate oxide film having an increased thickness at both ends and an L-shaped sidewall oxide film for forming a high-concentration impurity diffusion layer having a stepped junction depth can be easily formed in one thermal oxidation step. .

【0059】こうして形成された半導体装置と従来の半
導体装置とについて、プロセス/デバイスシミュレーシ
ョンを用いてショートチャネル効果を評価した。以下
に、図面を参照しながら、その評価結果を説明する。
The semiconductor device thus formed and the conventional semiconductor device were evaluated for short channel effect using process / device simulation. Hereinafter, the evaluation results will be described with reference to the drawings.

【0060】図5(a)及び図5(b)は、それぞれ、
本発明のNchMOSFETと従来例のNchMOSF
ETについて、各々の不純物濃度プロファイルを示す。
ゲート長は0.2μm、酸化膜厚は4nmである。N型
高濃度ソース/ドレイン拡散層はAsイオン注入によ
り、またVt制御はパンチスルーストッパを兼ねてBイ
オン注入により形成されている。
FIGS. 5A and 5B respectively show
NchMOSFET of the Present Invention and NchMOSF of Conventional Example
For ET, respective impurity concentration profiles are shown.
The gate length is 0.2 μm and the oxide film thickness is 4 nm. The N-type high concentration source / drain diffusion layer is formed by As ion implantation, and the Vt control is formed by B ion implantation also serving as a punch-through stopper.

【0061】図5(a)及び図5(b)において、B濃
度のプロファィル曲線は、基板の下部から上部へ、順
に、1×1017、2×1017、4×1017、1×1
18、2×1018、4×1018(cm-3)の値を示して
いる。As濃度のプロファィル曲線は、ゲート下のチャ
ネル中央部からソース/ドレイン拡散層へ、順に、1×
10 17、2×1017、4×1017、1×1018、2×1
18、4×1018、1×1019、2×1019、4×10
19、1×1020(cm-3)の値を示している。
In FIGS. 5A and 5B, the B density
Degree profile curve is from bottom to top of substrate
And 1 × 1017, 2 × 1017, 4 × 1017, 1 × 1
018, 2 × 1018, 4 × 1018(Cm-3) Shows the value
I have. The profile curve of As concentration shows the channel under the gate.
1 × in order from the center of the tunnel to the source / drain diffusion layer.
10 17, 2 × 1017, 4 × 1017, 1 × 1018, 2 × 1
018, 4 × 1018, 1 × 1019, 2 × 1019, 4 × 10
19, 1 × 1020(Cm-3).

【0062】図5(a)及び図5(b)からわかるよう
に、従来例では、ソース及びドレイン拡散層間が、基板
の深い位置では、あまり離れていないのに対して、本発
明では充分に離れている。さらに、ゲート端でのソース
/ドレイン拡散層の高濃度の部分(1×1020cm-3
の位置は同じであり、実効的なゲート長も、ほぼ同等の
長さである。このことにより、本発明は従来例と比較し
て駆動力を同等に保ったまま、ショートチャネル効果を
飛躍的に改善できる。
As can be seen from FIGS. 5 (a) and 5 (b), in the conventional example, the source and drain diffusion layers are not so far apart at a deep position in the substrate, but in the present invention, is seperated. Furthermore, a high-concentration portion of the source / drain diffusion layer at the gate end (1 × 10 20 cm −3 )
Are the same, and the effective gate lengths are also substantially equal. As a result, the present invention can dramatically improve the short channel effect while maintaining the same driving force as in the conventional example.

【0063】図6に、図5(a)及び図5(b)の不純
物濃度プロファイルを持つ本発明と従来例のNchMO
SFETについて、そのサブスレッシュールド特性の比
較を示す。横軸はゲート電圧、縦軸はドレイン電圧が
0.1Vと1.5Vの場合のドレイン電流を示してい
る。しきい値電圧は、ドレイン電流が0.25uAにな
るゲート電圧である。図6からわかるように従来例では
ドレイン電圧が0.1Vと1.5Vのしきい値電圧の差
が0.25V以上ありショートチャネル効果が非常に劣
化しているが、本発明ではドレイン電圧が0.1Vと
1.5Vのしきい値電圧の差が0.10V程度と非常に
改善している。
FIG. 6 shows the NchMO of the present invention and the conventional NchMO having the impurity concentration profiles of FIGS. 5 (a) and 5 (b).
A comparison of the sub-threshold characteristics of the SFET is shown. The horizontal axis shows the gate voltage, and the vertical axis shows the drain current when the drain voltage is 0.1 V and 1.5 V. The threshold voltage is a gate voltage at which the drain current becomes 0.25 uA. As can be seen from FIG. 6, in the conventional example, the difference between the threshold voltages of the drain voltage of 0.1 V and 1.5 V is 0.25 V or more and the short channel effect is extremely deteriorated. The difference between the threshold voltages of 0.1 V and 1.5 V is remarkably improved to about 0.10 V.

【0064】(半導体装置の製造方法の第2の実施例)
図7(a)から図7(g)を参照しながら、本発明によ
る半導体装置の製造方法の他の実施例を説明する。
(Second Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method)
Another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7G.

【0065】まず、図7(a)に示すように、N型半導
体基板1201上にゲート酸化膜1202(厚さ:8nm)を形
成した後、アンドープ多結晶シリコン膜(厚さ:90n
m)1203と、アモルファスシリコン膜(厚さ:240n
m)1204とをゲート酸化膜1202上に堆積する。その後、
多結晶シリコン膜1203上の選択された領域上に、ゲート
電極1207の形状及び位置を規定するパターンを持つフォ
トレジスト1205を形成する。
First, as shown in FIG. 7A, after a gate oxide film 1202 (thickness: 8 nm) is formed on an N-type semiconductor substrate 1201, an undoped polycrystalline silicon film (thickness: 90 nm)
m) 1203 and an amorphous silicon film (thickness: 240 n)
m) 1204 is deposited on the gate oxide film 1202. afterwards,
A photoresist 1205 having a pattern defining the shape and position of the gate electrode 1207 is formed on a selected region on the polycrystalline silicon film 1203.

【0066】図7(b)に示すように、フォトレジスト
1205をマスクとして、垂直方向に強い異方性を持つエッ
チング工程により、アモルファスシリコン膜1204及び多
結晶シリコン膜1203の露出部分を、膜厚90nm程度に
なるまでエッチングする。
As shown in FIG. 7B, a photoresist
With the use of 1205 as a mask, the exposed portions of the amorphous silicon film 1204 and the polycrystalline silicon film 1203 are etched to a thickness of about 90 nm by an etching step having strong anisotropy in the vertical direction.

【0067】図7(c)に示すように、フォトレジスト
1205を除去した後、酸化種を通しにくい膜としてシリコ
ン窒化膜1206を5nm程度堆積する。
As shown in FIG. 7C, a photoresist
After removing 1205, a silicon nitride film 1206 is deposited to a thickness of about 5 nm as a film through which oxidized species cannot easily pass.

【0068】図7(d)に示すように、ゲート酸化膜12
02と多結晶シリコン膜1203とシリコン窒化膜1206からな
る多層膜を、垂直方向に強い異方性を持つエッチング工
程によりエッチングする。エッチングは、シリコン窒化
膜1206がゲート電極1207の側面に残置し、しかも、ゲー
ト酸化膜1202が露出するように行う。こうして、多結晶
シリコン膜1203aとアモルファスシリコン膜1204aとを
有するゲート電極1207が形成される。
As shown in FIG. 7D, the gate oxide film 12
The multi-layered film composed of 02, the polycrystalline silicon film 1203 and the silicon nitride film 1206 is etched by an etching step having strong anisotropy in the vertical direction. The etching is performed so that the silicon nitride film 1206 is left on the side surface of the gate electrode 1207 and the gate oxide film 1202 is exposed. Thus, a gate electrode 1207 having the polycrystalline silicon film 1203a and the amorphous silicon film 1204a is formed.

【0069】図7(e)に示すように、シリコン窒化膜
1206が残置していないゲート電極1207の側部にゲート端
から外側と内側に各々30nm、合計60nm程度酸化
膜1208を成長させ、同時にゲート酸化膜1202の端部がゲ
ート酸化膜1202の中央部より厚くなるように酸素雰囲気
中で酸化する。この際に基板1201上には60nm程度の
酸化膜1208が成長する。このときの酸化条件はwet雰
囲気中850℃、70min程度である。
As shown in FIG. 7E, a silicon nitride film
An oxide film 1208 is grown on the side of the gate electrode 1207 in which 1206 is not left, 30 nm each from the gate end to the outside and inside, and a total of about 60 nm, and at the same time, the end of the gate oxide film 1202 is closer to the center of the gate oxide film 1202 than the center. Oxidize in an oxygen atmosphere to increase the thickness. At this time, an oxide film 1208 of about 60 nm grows on the substrate 1201. The oxidation conditions at this time are 850 ° C. for about 70 minutes in a wet atmosphere.

【0070】図7(f)に示すように、垂直方向に強い
異方性を持つエッチングにより、酸化膜1208を60nm
程度エッチングする。この際シリコン窒化膜1206が残置
していないゲート電極1207の側部の酸化膜1208の厚さは
30nm程度になる。
As shown in FIG. 7F, the oxide film 1208 is formed to a thickness of 60 nm by etching having strong anisotropy in the vertical direction.
Etch to the extent. At this time, the thickness of the oxide film 1208 on the side of the gate electrode 1207 where the silicon nitride film 1206 is not left becomes about 30 nm.

【0071】図7(g)に示すように、P型の不純物イ
オンとして、例えば、BF2イオンを注入エネルギー4
0KeV、注入ドーズ量4×15cm-2程度注入した
後、850℃の熱処理工程を加える。こうして、N型基
板1201にP型高濃度拡散層1209.とシリコン窒化膜
1206が残置していないゲート電極1207の側部の酸化
膜1208下で浅い接合を有するP型高濃度拡散層1209を形
成し、同時にゲート電極1207にBF2イオンをドーピン
グしP型ポリシリコンゲート電極1207を形成する。
As shown in FIG. 7G, for example, BF 2 ions are implanted as P-type impurity ions at an implantation energy of 4.
After implanting 0 KeV and an implantation dose of about 4 × 15 cm −2 , a heat treatment step at 850 ° C. is added. Thus, the P-type high concentration diffusion layer 1209. A silicon nitride film 1206 to form a P-type high-concentration diffusion layer 1209 having a shallow junction under oxide film 1208 side of the gate electrode 1207 which is not leaving, P-type doped with BF 2 ions into the gate electrode 1207 simultaneously A polysilicon gate electrode 1207 is formed.

【0072】なお図7(a)の工程において、アンドー
プ多結晶シリコン膜1203の代わりにドープ多結晶シリコ
ン膜を用いると、図7(e)の工程において酸化時間が
短くなるために、基板上に酸化膜が15nm程度しか成
長しない。このため、図7(f)の工程を行なう必要は
ない。さらにシリコン窒化膜1206が残置していないゲー
ト電極1207の側部の酸化膜1208によるソース/ドレイン
のオフセットを防ぐために、図7(b)の工程において
ゲート電極1207以外の多結晶シリコン膜1203は40nm
程度に残した状態に多結晶シリコン膜1203もエッチング
する必要がある。
When a doped polycrystalline silicon film is used in place of the undoped polycrystalline silicon film 1203 in the step of FIG. 7A, the oxidation time is shortened in the step of FIG. The oxide film grows only about 15 nm. Therefore, it is not necessary to perform the step of FIG. Further, in order to prevent the source / drain offset due to the oxide film 1208 on the side of the gate electrode 1207 where the silicon nitride film 1206 is not left, the polycrystalline silicon film 1203 other than the gate electrode 1207 in the step of FIG.
It is necessary to etch the polycrystalline silicon film 1203 in a state where it is left to the extent.

【0073】(半導体装置の製造方法の第3の実施例)
図8(a)から図8(g)を参照しながら、本発明によ
る半導体装置の製造方法の更に他の実施例を説明する。
(Third Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method)
With reference to FIGS. 8A to 8G, still another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described.

【0074】図8(a)に示すように、N型半導体基板
1301上にゲート酸化膜(厚さ:7nm程度)1302を形成
した後、ゲート酸化膜1302上にアンドープ多結晶シリコ
ン膜(厚さ:90nm程度)1303を堆積する。次に多結
晶シリコン膜1303上に自然酸化膜1304を形成し、アモル
ファスシリコン膜1305を膜厚240nm程度に堆積す
る。自然酸化膜1304は多結晶シリコン膜1303を堆積した
後に大気にさらすことで形成する。自然酸化膜1304の範
囲は2nmから5nmの間にあることが望ましい。
As shown in FIG. 8A, an N-type semiconductor substrate
After a gate oxide film (thickness: about 7 nm) 1302 is formed on 1301, an undoped polycrystalline silicon film (thickness: about 90 nm) 1303 is deposited on the gate oxide film 1302. Next, a natural oxide film 1304 is formed on the polycrystalline silicon film 1303, and an amorphous silicon film 1305 is deposited to a thickness of about 240 nm. The native oxide film 1304 is formed by depositing a polycrystalline silicon film 1303 and then exposing the film to the atmosphere. Desirably, the range of the native oxide film 1304 is between 2 nm and 5 nm.

【0075】次に、アモルファスシリコン膜1305上にゲ
ート電極1308の位置及び形状を規定するフォトレジスト
1306を形成する。 図8(b)に示すように、フォトレ
ジスト1306をマスクとして選択的に垂直方向に強い異方
性エッチングにより、ゲート電極1308以外の部分の多結
晶シリコン膜1303を膜厚70nm程度残した状態にアモ
ルファスシリコン膜1305及び自然酸化膜1304をエッチン
グする。この際にアモルファスシリコン膜1305と酸化膜
1304のエッチング選択比を大きくし、また酸化膜1304を
エッチングする際にSiO2を検出することで、多結晶
シリコン膜1303だけを残した状態にエッチングできる。
Next, a photoresist for defining the position and shape of the gate electrode 1308 is formed on the amorphous silicon film 1305.
Form 1306. As shown in FIG. 8B, the polycrystalline silicon film 1303 other than the gate electrode 1308 is left with a thickness of about 70 nm by selective strong anisotropic etching in the vertical direction using the photoresist 1306 as a mask. The amorphous silicon film 1305 and the natural oxide film 1304 are etched. At this time, the amorphous silicon film 1305 and the oxide film
By increasing the etching selectivity of 1304 and detecting SiO2 when etching the oxide film 1304, etching can be performed while leaving only the polycrystalline silicon film 1303.

【0076】図8(c)に示すように、フォトレジスト
1306を除去し、酸化種を通しにくいシリコン窒化膜1307
を5nm程度堆積する。この後、図8(d)に示すよう
に、ゲート酸化膜1302と多結晶シリコン膜1303とシリコ
ン窒化膜1307からなる多層膜を選択的に垂直方向に強い
異方性を持つエッチングによりシリコン窒化膜1307がゲ
ート電極1308の側面に残置するように、ゲート酸化膜13
02が露出するまでエッチングし、多結晶シリコン膜1303
aとアモルファスシリコン膜1305aとを有するゲート電
極1308を形成する。
As shown in FIG. 8C, the photoresist
Silicon nitride film 1307 that removes 1306 and makes it difficult for oxidizing species to pass through
Is deposited to a thickness of about 5 nm. Thereafter, as shown in FIG. 8D, the multilayer film including the gate oxide film 1302, the polycrystalline silicon film 1303, and the silicon nitride film 1307 is selectively etched in the vertical direction with strong anisotropy to form a silicon nitride film. Gate oxide film 13 such that 1307 is left on the side of gate electrode 1308
Etch until the 02 is exposed.
a and an amorphous silicon film 1305a are formed.

【0077】図8(e)に示すように、シリコン窒化膜
1307が残置していないゲート電極1308の側部にゲート端
から外側と内側に各々30nm、合計60nm程度酸化
膜1309を成長させ、同時にゲート酸化膜1302の端部がゲ
ート酸化膜1302の中央部より厚くなるように酸素雰囲気
中で酸化する。この際に基板1301上には60nm程度の
酸化膜1309が成長する。このときの酸化条件はwet雰
囲気中850℃、70min程度である。
As shown in FIG. 8E, a silicon nitride film
On the side of the gate electrode 1308 where the 1307 is not left, an oxide film 1309 of about 60 nm in total is grown on the outside and the inside from the gate end to a total of about 60 nm, and at the same time, the end of the gate oxide film 1302 is located from the center of the gate oxide film 1302. Oxidize in an oxygen atmosphere to increase the thickness. At this time, an oxide film 1309 of about 60 nm grows on the substrate 1301. The oxidation conditions at this time are 850 ° C. for about 70 minutes in a wet atmosphere.

【0078】図8(f)に示すように、選択的に垂直方
向に強い異方性エッチングにより、図8(e)の工程で
基板上に成長した酸化膜1309を90nm程度エッチング
する。この際シリコン窒化膜1307が残置していないゲー
ト電極1308の側部の酸化膜1309の厚さは30nm程度に
なる。
As shown in FIG. 8 (f), the oxide film 1309 grown on the substrate in the step of FIG. 8 (e) is etched by about 90 nm by selective strong anisotropic etching in the vertical direction. At this time, the thickness of the oxide film 1309 on the side of the gate electrode 1308 where the silicon nitride film 1307 is not left becomes about 30 nm.

【0079】図8(g)に示すように、P型の不純物イ
オンとして、例えば、BF2イオンを注入エネルギー4
0KeV、注入ドーズ量4×15cm-2程度注入した
後、850℃の熱処理工程を加える。こうして、N型半
導体基板1301にP型高濃度拡散層1310を形成し、同時に
ゲート電極1308にBF2イオンをドーピングしP型ポリ
シリコンゲート電極1308を形成する。P型高濃度拡散層
1310は、図1の実施例のN型高濃度拡散層15と同様の
プロファイルを有している。
As shown in FIG. 8G, for example, BF 2 ions are implanted as P-type impurity ions at an implantation energy of 4.
After implanting 0 KeV and an implantation dose of about 4 × 15 cm −2 , a heat treatment step at 850 ° C. is added. Thus, a P-type high concentration diffusion layer 1310 is formed on the N-type semiconductor substrate 1301, and at the same time, BF 2 ions are doped into the gate electrode 1308 to form a P-type polysilicon gate electrode 1308. P-type high concentration diffusion layer
1310 has the same profile as the N-type high concentration diffusion layer 15 of the embodiment of FIG.

【0080】なお、図8(a)の工程においてアンドー
プ多結晶シリコン膜1303の代わりにドープ多結晶シリコ
ン膜を用いる場合には、図8(e)の工程において酸化
時間が短くなるために基板上に酸化膜が15nm程度し
か成長しないので、図8(f)の工程を行なう必要はな
い。さらにシリコン窒化膜1307が残置していないゲート
電極1308の側部の酸化膜1309よるソース/ドレインのオ
フセットを防ぐために、図8(b)の工程においてゲー
ト電極1308以外の多結晶シリコン膜1303は40nm程度
に残した状態に多結晶シリコン膜1303もエッチングする
必要がある。
When a doped polycrystalline silicon film is used instead of the undoped polycrystalline silicon film 1303 in the step of FIG. 8A, the oxidation time is shortened in the step of FIG. Since the oxide film grows only about 15 nm in thickness, there is no need to perform the step of FIG. In order to prevent the source / drain offset due to the oxide film 1309 on the side of the gate electrode 1308 where the silicon nitride film 1307 is not left, the polycrystalline silicon film 1303 other than the gate electrode 1308 has a thickness of 40 nm in the step of FIG. It is necessary to etch the polycrystalline silicon film 1303 in a state where it is left to such an extent.

【0081】本実施例の製造方法によれば、(1)ゲー
ト電極側壁全面に酸化膜が成長しないために実効チャネ
ル長の低減防止による駆動力の増加、(2)L型側壁構
造によるショートチャネル効果の抑制、(3)デュアル
ゲート技術で問題となるP型ポリシリコンからバルクへ
のBの突き抜けの効果的な防止の3つの効果が期待でき
る半導体装置をエッチング時に検出されるSiO2をモ
ニターすることで自己整合的に容易に製造することがで
きる。
According to the manufacturing method of this embodiment, (1) the driving force is increased by preventing the reduction of the effective channel length because the oxide film does not grow on the entire surface of the gate electrode, and (2) the short channel is formed by the L-type side wall structure. Monitoring of SiO2 detected at the time of etching a semiconductor device that can be expected to have three effects of suppressing effects and (3) effectively preventing penetration of B from P-type polysilicon into bulk, which is a problem in dual gate technology. And can be easily manufactured in a self-aligned manner.

【0082】(半導体装置の製造方法の第4の実施例)
図9(a)から図9(d)を参照しながら、本発明によ
る半導体装置の製造方法の更に他の実施例を説明する。
(Fourth Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method)
With reference to FIGS. 9A to 9D, still another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described.

【0083】まず、図9(a)を参照する。P型半導体
基板上1401にゲート酸化膜1402を8nm程度に形成した
後、ゲート酸化膜1402上にアンドープ多結晶シリコン膜
を膜厚330nm程度に堆積する。その後、多結晶シリ
コン膜上の選択された領域上に、ゲート電極1406の形状
及び位置を規定するパターンを持つフォトレジストを形
成し、垂直方向に強い異方性エッチングにより、ゲート
酸化膜1402が露出するまで多結晶シリコン膜をエッチン
グし、ゲート電極1403を形成する。
First, reference is made to FIG. After forming a gate oxide film 1402 on the P-type semiconductor substrate 1401 to a thickness of about 8 nm, an undoped polycrystalline silicon film is deposited on the gate oxide film 1402 to a thickness of about 330 nm. Thereafter, a photoresist having a pattern defining the shape and position of the gate electrode 1406 is formed on a selected region on the polycrystalline silicon film, and the gate oxide film 1402 is exposed by strong anisotropic etching in the vertical direction. The polycrystalline silicon film is etched until a gate electrode 1403 is formed.

【0084】次に、図9(b)に示すように、水蒸気及
び水素を含まないドライ酸素雰囲気中でゲート電極1403
を、850℃で20分間程度酸化する。この酸化工程に
より、ゲート電極1403の上面及び両側面に側壁酸化膜14
04が形成されるとともに、ゲート酸化膜1402の両端部が
厚くなる。その結果、ゲート電極1403の下面端部は、丸
い形状になる。ドライ酸素雰囲気中での酸化は、ゲート
酸化膜1402の両端部を急峻に厚くするのに適している。
Next, as shown in FIG. 9B, the gate electrode 1403 is placed in a dry oxygen atmosphere containing neither water vapor nor hydrogen.
Is oxidized at 850 ° C. for about 20 minutes. By this oxidation step, the side wall oxide film 14 is formed on the upper surface and both side surfaces of the gate electrode 1403.
04 is formed, and both ends of the gate oxide film 1402 become thicker. As a result, the lower surface end of the gate electrode 1403 has a round shape. Oxidation in a dry oxygen atmosphere is suitable for sharply increasing both end portions of the gate oxide film 1402.

【0085】次に、水蒸気及び水素を含んだウェト酸素
雰囲気中でゲート電極1403を、850℃で10分間程度
酸化する。この第2回目の酸化工程により、図9(c)
に示すように、ゲート電極1403の下面端部がより酸化さ
れ、LOCOSのバーズビークのような形状を呈する。
これは、ゲート酸化膜1402を介して酸素がゲート電極14
03底部に供給されるためである。ウェト酸素雰囲気中で
の酸化は、基板の主面に平行な方向に酸化を進め、ゲー
ト酸化膜1402の両端部の他より厚い部分の幅を広くす
る。言い換えると、ゲート電極1403の下面中央に向かっ
て「バーズビーク」が長く延びる。
Next, the gate electrode 1403 is oxidized at 850 ° C. for about 10 minutes in a wet oxygen atmosphere containing water vapor and hydrogen. By this second oxidation step, FIG.
As shown in (1), the lower surface end of the gate electrode 1403 is further oxidized to exhibit a shape like a bird's beak of LOCOS.
This is because oxygen is supplied through the gate oxide film 1402 to the gate electrode 14.
03 because it is supplied to the bottom. Oxidation in a wet oxygen atmosphere promotes oxidation in a direction parallel to the main surface of the substrate, and widens a thicker portion than both ends of the gate oxide film 1402. In other words, the “bird's beak” extends toward the center of the lower surface of the gate electrode 1403.

【0086】次に、図9(d)に示すように、N型の不
純物イオンとして、例えば、Asイオンを注入エネルギ
ー80KeV、注入ドーズ量6×15cm-2程度で基板
1401中に注入した後、850℃の熱処理工程を行う。こ
うして、P型基板1401のソース/ドレイン領域にN型高
濃度拡散層1405を形成する。このイオン注入によって、
ゲート電極1402にも不純物イオンがドープされる。
Next, as shown in FIG. 9D, for example, As ions are implanted as N-type impurity ions at an implantation energy of 80 KeV and an implantation dose of about 6 × 15 cm −2.
After being injected into 1401, a heat treatment step at 850 ° C. is performed. Thus, an N-type high concentration diffusion layer 1405 is formed in the source / drain region of the P-type substrate 1401. By this ion implantation,
The gate electrode 1402 is also doped with impurity ions.

【0087】本製造方法によれば、ドライ酸化によりゲ
ート電極下のバーズビーク酸化膜の高さを高くし、ウエ
ット酸化によりバーズビーク酸化膜を内部にのばす。こ
のために、T型ゲート構造の半導体装置を歩留り良く製
造することができる。
According to the present manufacturing method, the height of the bird's beak oxide film below the gate electrode is increased by dry oxidation, and the bird's beak oxide film is extended inside by wet oxidation. Therefore, a semiconductor device having a T-type gate structure can be manufactured with high yield.

【0088】(半導体装置の製造方法の第5の実施例)
図10(a)から(e)を参照しながら、本発明による
半導体装置の製造方法の更に他の実施例を説明する。
(Fifth Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method)
Referring to FIGS. 10A to 10E, still another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described.

【0089】まず、図10(a)を参照する。P型半導
体基板1501上にゲート酸化膜(厚さ:約8nm)1502を
介してアンドープ多結晶シリコン膜からなるゲート電極
(厚さ:約330nm)1503を形成する。
First, reference is made to FIG. A gate electrode (thickness: about 330 nm) 1503 made of an undoped polycrystalline silicon film is formed on a P-type semiconductor substrate 1501 via a gate oxide film (thickness: about 8 nm) 1502.

【0090】図10(b)に示すように、フッ酸を用い
た等方性のウェットエッチングによって、ゲート電極15
03の端部にあるゲート酸化膜1502をエッチングする。
As shown in FIG. 10B, the gate electrode 15 is formed by isotropic wet etching using hydrofluoric acid.
The gate oxide film 1502 at the end of 03 is etched.

【0091】次に、図10(c)に示すように、基板15
01上のソース/ドレイン領域及びゲート電極1503の表面
に窒素イオンを注入エネルギー2KeVで、注入ドーズ
量4×13cm-2程度注入する。その後、窒素雰囲気中
で850℃の熱処理を行うことにより、シリコンと窒素
とが反応し、その結果、基板1501上のソース/ドレイン
領域の表面及びゲート電極1503の表面に、シリコン窒化
膜1504が形成される。次に、酸素雰囲気中でゲート電極
1503を酸化することにより、図10(d)に示すよう
に、ゲート酸化膜1502の両端部がゲート酸化膜1502の中
央部よりも厚くなる。
Next, as shown in FIG.
Nitrogen ions are implanted into the source / drain regions on the surface 01 and the surface of the gate electrode 1503 at an implantation energy of 2 KeV and an implantation dose of about 4 × 13 cm −2 . Thereafter, by performing a heat treatment at 850 ° C. in a nitrogen atmosphere, silicon reacts with nitrogen, and as a result, a silicon nitride film 1504 is formed on the surface of the source / drain region on the substrate 1501 and the surface of the gate electrode 1503. Is done. Next, in an oxygen atmosphere, the gate electrode
By oxidizing 1503, both ends of the gate oxide film 1502 become thicker than the center of the gate oxide film 1502, as shown in FIG.

【0092】図10(e)に示すように、N型の不純物
イオンとして、例えばAsイオンを注入エネルギー80
KeV、注入ドーズ量6×15cm-2程度注入した後、
850℃の熱処理により、P型1501基板上のソース/ド
レイン領域にN型高濃度拡散層1505を形成する。これら
の工程により、同時に、ゲート電極1503にAsイオンが
ドーピングされ、N型ポリシリコンゲート電極1503が形
成される。
As shown in FIG. 10E, for example, As ions are implanted as N-type impurity ions at an implantation energy of 80 nm.
After implanting KeV and an implantation dose of about 6 × 15 cm −2 ,
By heat treatment at 850 ° C., an N-type high concentration diffusion layer 1505 is formed in the source / drain region on the P-type 1501 substrate. Through these steps, As ions are doped into the gate electrode 1503 at the same time, and an N-type polysilicon gate electrode 1503 is formed.

【0093】本実施例の製造方法によれば、ゲート電極
側壁にシリコン窒化膜が形成されるために、ゲート電極
の側面全域に酸化膜が成長することはない。このため、
実効チャネル長の低減が防止され、駆動力の増加でき
る。さらに、基板表面にシリコン窒化膜が形成されるた
めに、基板表面にも酸化膜が成長しない。このため、ソ
ース/ドレイン形成のためのイオン注入前に、酸化膜エ
ッチング工程が不必要になり、酸化膜エッチング工程に
よる素子分離酸化膜(LOCOS膜)の薄膜化を防止す
ることができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, since the silicon nitride film is formed on the side wall of the gate electrode, the oxide film does not grow on the entire side surface of the gate electrode. For this reason,
The reduction of the effective channel length is prevented, and the driving force can be increased. Further, since a silicon nitride film is formed on the substrate surface, no oxide film grows on the substrate surface. Therefore, an oxide film etching step is not required before ion implantation for forming the source / drain, and it is possible to prevent the element isolation oxide film (LOCOS film) from being thinned by the oxide film etching step.

【0094】(半導体装置の製造方法の第6の実施例)
図11(a)から図11(d)を参照しながら、本発明
による半導体装置の製造方法の更に他の実施例を説明す
る。
(Sixth Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method)
Another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0095】図11(a)に示すように、P型半導体基
板1601上にシリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン
酸化膜の3層からなるゲート酸化膜1602を酸化膜換算で
8nm程度に形成した後、ゲート酸化膜1602上に多結晶
シリコン膜1603を膜厚330nm程度に堆積する。次
に、多結晶シリコン膜1603上のゲート電極の位置及び形
状を規定するフォトレジスト1604を形成する。
As shown in FIG. 11A, a gate oxide film 1602 composed of three layers of a silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film was formed on a P-type semiconductor substrate 1601 to a thickness of about 8 nm in terms of an oxide film. After that, a polycrystalline silicon film 1603 is deposited on the gate oxide film 1602 to a thickness of about 330 nm. Next, a photoresist 1604 that defines the position and shape of the gate electrode on the polycrystalline silicon film 1603 is formed.

【0096】次に、図11(b)に示すように、フォト
レジスト1604をマスクとして、多結晶シリコン膜1603を
垂直方向に強い異方性を持つエッチング工程によりエッ
チングし、ゲート電極1605を形成する。このエッチング
は、ゲート酸化膜1602が露出するまで行う。基板1601が
露出するまでエッチングしないように注意する。
Next, as shown in FIG. 11B, using the photoresist 1604 as a mask, the polycrystalline silicon film 1603 is etched by an etching step having strong anisotropy in the vertical direction to form a gate electrode 1605. . This etching is performed until the gate oxide film 1602 is exposed. Care is taken not to etch until the substrate 1601 is exposed.

【0097】図11(c)に示すように、酸素雰囲気中
でゲート電極1605を酸化し、ゲート酸化膜1602の両端部
がゲート酸化膜1602の中央部より厚くなるようにする。
この酸化工程で、ゲート電極1605の側面及び上面には酸
化膜1606が形成される。
As shown in FIG. 11C, the gate electrode 1605 is oxidized in an oxygen atmosphere so that both ends of the gate oxide film 1602 are thicker than the center of the gate oxide film 1602.
In this oxidation step, an oxide film 1606 is formed on the side and upper surfaces of the gate electrode 1605.

【0098】図11(d)に示すように、N型の不純物
イオンとして、例えば、Asイオンを注入エネルギー8
0KeV、注入ドーズ量6×15cm-2程度注入した
後、850℃の熱処理工程を加える。こうして、P型基
板1601のソース/ドレイン領域にN型高濃度拡散層1607
を形成するとともに、ゲート電極1605にAsイオンをド
ーピングし、N型ポリシリコンゲート電極1605を形成す
る。
As shown in FIG. 11D, for example, As ions are implanted as N-type impurity ions at an implantation energy of 8 nm.
After implanting 0 KeV and an implantation dose of about 6 × 15 cm −2 , a heat treatment step at 850 ° C. is added. Thus, the N-type high concentration diffusion layer 1607 is formed in the source / drain region of the P-type substrate 1601.
Is formed and the gate electrode 1605 is doped with As ions to form an N-type polysilicon gate electrode 1605.

【0099】本実施例の製造方法によれば、基板表面に
シリコン窒化膜を含むゲート酸化膜1602を形成して
いるために、基板表面に酸化膜が成長しない。このた
め、ソース/ドレイン形成のためのイオン注入前の酸化
膜エッチング工程が不必要になる。酸化膜エッチング工
程による素子分離膜(LOCOS膜)の厚さ減少を防止
することができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, the gate oxide film 1602 including the silicon nitride film is formed on the substrate surface.
To have an oxide film does not grow on the substrate surface. For this reason, an oxide film etching step before ion implantation for source / drain formation becomes unnecessary. A decrease in the thickness of the device isolation film (LOCOS film) due to the oxide film etching process can be prevented.

【0100】(半導体装置の製造方法の第7の実施例)
図12(a)から図12(e)を参照しながら、本発明
による半導体装置の製造方法の更に他の実施例を説明す
る。
(Seventh Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method)
With reference to FIGS. 12A to 12E, still another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described.

【0101】まず、図12(a)に示すように、P型半
導体基板1701上にゲート酸化膜(厚さ:約8nm)1702
を介してアンドープの第1多結晶シリコン膜(厚さ:3
30nm)からなるゲート電極1703を形成する。
First, as shown in FIG. 12A, a gate oxide film (thickness: about 8 nm) 1702 is formed on a P-type semiconductor substrate 1701.
Through the first undoped polycrystalline silicon film (thickness: 3
A gate electrode 1703 of 30 nm) is formed.

【0102】次に、図12(b)に示すように、Pイオ
ンがドーピングされた第2の多結晶シリコン膜1704と酸
化種を通しにくいシリコン窒化膜1705とを、この順序
で、ゲート電極1703及び基板1701上に堆積する。
Next, as shown in FIG. 12B, a second polycrystalline silicon film 1704 doped with P ions and a silicon nitride film 1705 which is hard to pass oxidizing species are formed in this order on the gate electrode 1703. And deposited on the substrate 1701.

【0103】図12(c)に示すように、垂直方向に強
い異方性を持つエッチング工程により、シリコン窒化膜
1705と多結晶シリコン膜1704とをエッチバックする。こ
の工程により、ゲート電極1703の側面に第2の多結晶シ
リコン膜1704の一部(L型の形状)が残置される。第2
の多結晶シリコン膜1704の側面には、シリコン窒化膜17
05の一部が残置される。
As shown in FIG. 12C, a silicon nitride film is formed by an etching process having strong anisotropy in the vertical direction.
The 1705 and the polycrystalline silicon film 1704 are etched back. Through this step, a part (L-shaped) of second polycrystalline silicon film 1704 is left on the side surface of gate electrode 1703. Second
The side of the polycrystalline silicon film 1704 has a silicon nitride film 17
Part of 05 is left behind.

【0104】次に、酸素雰囲気中で酸化工程を行う。第
2の多結晶シリコン膜1704のL型部分のうちシリコン窒
化膜1705に覆われていない部分に、図12(d)に示す
ように、酸化膜が成長する。酸化膜は、シリコン窒化膜
1705と第2の多結晶シリコン膜1704の境界面(基板主面
に垂直に延びる面)から横方向外側及び内側に、各々3
0nm成長する。この結果、ゲート酸化膜1702の両端部
がゲート酸化膜1702の中央部より厚くなるとともに、厚
さ10nm程度の酸化膜1706が基板上に成長する。酸化
膜1706は、ゲート酸化膜1702に隣接する部分で厚くな
り、実質的なL型側壁酸化膜1706が形成される。
Next, an oxidation step is performed in an oxygen atmosphere. As shown in FIG. 12D, an oxide film grows on a portion of the L-shaped portion of the second polycrystalline silicon film 1704 which is not covered with the silicon nitride film 1705. The oxide film is a silicon nitride film
From the boundary surface between 1705 and the second polycrystalline silicon film 1704 (the surface extending perpendicular to the main surface of the substrate), laterally outside and inside, respectively, 3
Grow by 0 nm. As a result, both ends of the gate oxide film 1702 are thicker than the central portion of the gate oxide film 1702, and an oxide film 1706 having a thickness of about 10 nm grows on the substrate. Oxide film 1706 becomes thicker at a portion adjacent to gate oxide film 1702, and substantial L-type sidewall oxide film 1706 is formed.

【0105】この後、図12(e)に示すように、N型
の不純物イオンとして、例えば、Asイオンを注入エネ
ルギー80KeV、注入ドーズ量6×15cm-2程度注
入した後、さらに850℃の熱処理工程を加える。こう
して、P型基板1701にN型高濃度拡散層1707を形成する
ともに、ゲート電極1703にAsイオンをドーピングし、
N型ポリシリコンゲート電極1703aを形成する。N型高
濃度拡散層1707は、L型側壁酸化膜の下で他の部分より
も浅い接合を有する。
Thereafter, as shown in FIG. 12 (e), for example, As ions are implanted as N-type impurity ions at an implantation energy of 80 KeV and an implantation dose of about 6 × 15 cm −2 , and then a heat treatment at 850 ° C. Add a process. In this way, the N-type high concentration diffusion layer 1707 is formed on the P-type substrate 1701 and the gate electrode 1703 is doped with As ions,
An N-type polysilicon gate electrode 1703a is formed. The N-type high-concentration diffusion layer 1707 has a shallower junction under the L-type sidewall oxide film than other portions.

【0106】本実施例の製造方法によれば、ゲート電極
1703の側面の酸化がシリコン窒化膜1705により部分的に
防止され、しかも、第2の多結晶シリコン膜1704のうち
酸化されない部分がゲート電極1703aを構成する。その
結果、ゲート電極1703の幅(ゲート長)は、図12
(a)に示されるゲート電極1703の幅(ゲート長)より
も大きくなる。図12(a)に示されるゲート電極1703
の幅(ゲート長)は、ゲート電極の平面レイアウトを規
定するマスクレイヤーにより決定される。最終的なゲー
ト電極1703aのゲート幅が、マスク寸法よりも大きくな
るため、ゲート酸化膜1702の面積を増加することなく
(ゲート容量を増加することなく)、ゲート電極1703a
の電気抵抗を低下することができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, the gate electrode
Oxidation of the side surface of 1703 is partially prevented by the silicon nitride film 1705, and a portion of the second polycrystalline silicon film 1704 that is not oxidized forms the gate electrode 1703a. As a result, the width (gate length) of the gate electrode 1703 is
The width is larger than the width (gate length) of the gate electrode 1703 shown in FIG. The gate electrode 1703 shown in FIG.
(Gate length) is determined by a mask layer that defines the planar layout of the gate electrode. Since the final gate width of the gate electrode 1703a is larger than the mask size, the gate electrode 1703a can be formed without increasing the area of the gate oxide film 1702 (without increasing the gate capacitance).
Can reduce the electrical resistance.

【0107】(半導体装置の製造方法の第8の実施例)
図13(a)から図13(d)を参照しながら、本発明
による半導体装置の製造方法の更に他の実施例を説明す
る。
(Eighth Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method)
With reference to FIGS. 13A to 13D, still another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described.

【0108】図13(a)に示すように、P型半導体基
板1801上にゲート酸化膜(厚さ:約8nm)1802と、P
イオンがドーピングされた第1の多結晶シリコン膜(厚
さ:約50nm)1803と、アンドープの第2の多結晶シ
リコン膜(厚さ:約280nm)1804とを、この順番で
堆積する。その後、ゲート電極1806の位置及び形状を規
定するフォトレジスト1805を、ゲート酸化膜1802、第1
の多結晶シリコン膜1803及び第2の多結晶シリコン膜18
04からなる多層膜上に形成する。
As shown in FIG. 13A, a gate oxide film (thickness: about 8 nm) 1802 and a P-type semiconductor substrate 1801 are formed on a P-type semiconductor substrate 1801.
A first polycrystalline silicon film (thickness: about 50 nm) 1803 doped with ions and an undoped second polycrystalline silicon film (thickness: about 280 nm) 1804 are deposited in this order. Thereafter, a photoresist 1805 defining the position and shape of the gate electrode 1806 is deposited on the gate oxide film 1802,
Polycrystalline silicon film 1803 and second polycrystalline silicon film 18
It is formed on a multilayer film made of 04.

【0109】図13(b)に示すように、フォトレジス
ト1805をマスクとして、垂直方向に強い異方性を持つエ
ッチング工程により、ゲート酸化膜1802、第1の多結晶
シリコン膜1803及び第2の多結晶シリコン膜1804からな
る多層膜を、ゲート酸化膜1802が露出するまでエッチン
グする。こうして、第1の多結晶シリコン膜1803a及び
第2の多結晶シリコン膜1804aからなるゲート電極1806
を形成する。
As shown in FIG. 13B, the gate oxide film 1802, the first polycrystalline silicon film 1803, and the second The multilayer film including the polycrystalline silicon film 1804 is etched until the gate oxide film 1802 is exposed. Thus, the gate electrode 1806 including the first polycrystalline silicon film 1803a and the second polycrystalline silicon film 1804a
To form

【0110】次に、酸素雰囲気中での熱酸化工程によ
り、図13(c)に示すように、ゲート電極1806の第1
の多結晶シリコン膜1803aの側面に、外側と内側に各々
30nm、合計60nm程度酸化膜1807を成長させる。
この熱酸化工程により、同時に、第2の多結晶シリコン
膜1804aの側面にも、外側と内側に各々7nm、合計1
4nm程度の酸化膜1807が成長する。酸化膜は、L型の
形状をしたL型側壁酸化膜1807を構成するとともに、ゲ
ート酸化膜1802の両端部をゲート酸化膜1802の中央部よ
り厚くする。なお、基板1801上にも厚さ10nm程度の
酸化膜1807が成長する。
Next, as shown in FIG. 13C, the first oxidation of the gate electrode 1806 is performed by a thermal oxidation process in an oxygen atmosphere.
An oxide film 1807 is grown on the side surface of the polycrystalline silicon film 1803a by 30 nm on the outside and on the inside, respectively, for a total of about 60 nm.
By this thermal oxidation step, simultaneously, 7 nm each on the outer and inner sides of the second polycrystalline silicon film 1804a, for a total of 1 nm.
An oxide film 1807 of about 4 nm grows. The oxide film forms an L-shaped side wall oxide film 1807 having an L-shape, and has both ends of the gate oxide film 1802 thicker than a central portion of the gate oxide film 1802. Note that an oxide film 1807 having a thickness of about 10 nm also grows on the substrate 1801.

【0111】図13(d)に示すように、N型の不純物
イオンとして、例えば、Asイオンを注入エネルギー8
0KeV、注入ドーズ量6×15cm-2程度注入した
後、850℃の熱処理工程を行う。こうして、P型基板
にN型高濃度拡散層1808を形成するとともに、同時に、
ゲート電極1806にAsイオンをドーピングしN型ポリシ
リコンゲート電極1806aを形成する。N型高濃度拡散層
1808は、L型側壁酸化膜の下で浅い接合を有する。
As shown in FIG. 13D, for example, As ions are implanted as N-type impurity ions at an implantation energy of 8 nm.
After implanting 0 KeV and an implantation dose of about 6 × 15 cm −2 , a heat treatment process at 850 ° C. is performed. Thus, while forming the N-type high concentration diffusion layer 1808 on the P-type substrate, at the same time,
The gate electrode 1806 is doped with As ions to form an N-type polysilicon gate electrode 1806a. N-type high concentration diffusion layer
1808 has a shallow junction under the L-type sidewall oxide film.

【0112】本実施例の製造方法によれば、(1)ゲー
ト電極側壁全面に酸化膜が厚く成長しないために実効チ
ャネル長の増加防止による駆動力の維持、(2)L型側
壁構造によるショートチャネル効果の抑制の2つの効果
が期待できる半導体装置を現在のLSI技術を用いて自
己整合的に容易に製造することができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, (1) the driving force is maintained by preventing the increase of the effective channel length because the oxide film does not grow thickly on the entire side wall of the gate electrode, and (2) the short circuit is caused by the L-type side wall structure. A semiconductor device that can be expected to have two effects of suppressing the channel effect can be easily manufactured in a self-aligned manner using current LSI technology.

【0113】(半導体装置の製造方法の第9の実施例)
図14(a)から図14(f)を参照しながら、本発明
による半導体装置の製造方法を説明する。
(Ninth Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method)
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0114】まず、図14(a)に示すように、N型半
導体基板1901上に、ゲート酸化膜(厚さ:約8nm)19
02と、ゲート酸化膜1902上にPイオンがドーピングされ
た第1の多結晶シリコン膜(厚さ:約50nm)1903
と、アンドープの第2の多結晶シリコン膜(厚さ:約2
80nm)1904と、TiN膜(厚さ:約50nm)1905
とを、この順番で堆積する。ゲート電極1907の位置及び
形状を規定するフォトレジスト1906をTiN膜1905上に
形成する。
First, as shown in FIG. 14A, a gate oxide film (thickness: about 8 nm) 19 is formed on an N-type semiconductor substrate 1901.
02, a first polycrystalline silicon film (thickness: about 50 nm) 1903 doped with P ions on the gate oxide film 1902
And an undoped second polycrystalline silicon film (thickness: about 2
80 nm) 1904 and a TiN film (thickness: about 50 nm) 1905
Are deposited in this order. A photoresist 1906 for defining the position and shape of the gate electrode 1907 is formed on the TiN film 1905.

【0115】次に、図14(b)に示すように、フォト
レジスト1906をマスクとして、垂直方向に強い異方性を
持つエッチング工程により、ゲート酸化膜1902、第1の
多結晶シリコン膜1903、第2の多結晶シリコン膜1904及
びTiN膜1905からなる多層膜を、ゲート酸化膜1902が
露出するまでエッチングし、ゲート電極1907を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 14B, the gate oxide film 1902, the first polycrystalline silicon film 1903, The multilayer film including the second polycrystalline silicon film 1904 and the TiN film 1905 is etched until the gate oxide film 1902 is exposed to form a gate electrode 1907.

【0116】図14(c)に示すように、ゲート側壁19
08となるHTO膜(厚さ:30nm)をゲート電極1907
及び基板1901上に堆積する。
As shown in FIG. 14C, the gate side wall 19 is formed.
08 HTO film (thickness: 30 nm)
And deposited on the substrate 1901.

【0117】図14(d)に示すように、垂直方向に強
い異方性を持つエッチング工程により、上記多層膜をエ
ッチングし、それによって、ゲート電極1907の側面にH
TO膜を残置させ、ゲート側壁1908を形成する。
As shown in FIG. 14D, the above multilayer film is etched by an etching step having strong anisotropy in the vertical direction.
The gate sidewall 1908 is formed with the TO film left.

【0118】次に、酸素雰囲気中での熱酸化工程によ
り、ゲート電極1907中の第1多結晶シリコン膜1903aの
側面に選択的に酸化膜を成長させる。この酸化膜は、側
面から内側に30nm程度成長する。第2多結晶シリコ
ン膜1904aの側面には、側面から内側に7nm程度酸化
膜が成長する。この結果、ゲート酸化膜1902の端部は、
中央部より厚くなる。なお、この熱酸化工程で、基板上
には10nm程度の酸化膜が成長する。
Next, an oxide film is selectively grown on the side surface of the first polycrystalline silicon film 1903a in the gate electrode 1907 by a thermal oxidation process in an oxygen atmosphere. This oxide film grows about 30 nm inward from the side. On the side surface of the second polycrystalline silicon film 1904a, an oxide film grows about 7 nm inward from the side surface. As a result, the end of the gate oxide film 1902 is
It is thicker than the center. In this thermal oxidation step, an oxide film of about 10 nm grows on the substrate.

【0119】P型の不純物イオンとして、例えば、BF
2イオンを注入エネルギー40KeV、注入ドーズ量4
×15cm-2程度注入し、N型基板1901のソース/ドレ
イン領域にP型高濃度拡散層1909を形成する。次に、垂
直方向に強い異方性を持つエッチング工程により、基板
1901上の酸化膜を除去し、P型高濃度拡散層1909の表面
を露出させる。
As a P-type impurity ion, for example, BF
2 ions implantation energy 40 KeV, implantation dose 4
Implantation is performed at about × 15 cm −2 to form a P-type high concentration diffusion layer 1909 in the source / drain region of the N-type substrate 1901. Next, the etching process with strong anisotropy in the vertical direction
The oxide film on 1901 is removed to expose the surface of the P-type high concentration diffusion layer 1909.

【0120】この後、図14(e)に示すように、P型
高濃度拡散層1909の表面をシリサイド化し、CoSi21
910を形成する。
[0120] Thereafter, as shown in FIG. 14 (e), silicided surface of the P-type high-concentration diffusion layer 1909, CoSi 2 1
Form 910.

【0121】図14(f)に示すように、TiN膜1905
を選択的にエッチングする。N型の不純物イオンとし
て、例えば、Pイオンを注入エネルギー20KeV、注
入ドーズ量6×1015cm-2程度注入し、さらに850
℃の熱処理工程を加えることで、P型高濃度拡散層1909
を活性化する。このとき、同時に、ゲート電極1907にP
イオンをドーピングし、N型ポリシリコンゲート電極19
07bを形成する。
As shown in FIG. 14F, the TiN film 1905
Is selectively etched. As N-type impurity ions, for example, P ions are implanted at an implantation energy of 20 KeV and an implantation dose of about 6 × 10 15 cm −2 , and 850 is further implanted.
By adding a heat treatment step at a temperature of about 1100 ° C., the P-type high-concentration diffusion layer 1909 is formed.
Activate. At this time, at the same time, P
Doping with ions, the N-type polysilicon gate electrode 19
07b is formed.

【0122】シリサイド層CoSi21910はPイオンに
対するマスクとして機能するため、P型高濃度拡散層19
09中には、Pイオンは注入されない。
Since the silicide layer CoSi 2 1910 functions as a mask for P ions, the P-type high concentration diffusion layer 19
During 09, no P ions are implanted.

【0123】本実施例の製造方法によれば、高濃度拡散
層とポリシリコンゲート電極のドーパントの種類を異な
らしめることができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, the type of dopant for the high concentration diffusion layer and the polysilicon gate electrode can be made different.

【0124】(半導体装置の製造方法の第10の実施
例)図15(a)から図15(f)を参照しながら、本
発明による半導体装置の製造方法の更に他の実施例を説
明する。
(Tenth Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method) Still another embodiment of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 15 (a) to 15 (f).

【0125】本実施例では、CMOS構造を持つ半導体
装置を製造する。
In this embodiment, a semiconductor device having a CMOS structure is manufactured.

【0126】まず、図15(a)に示すように、P型半
導体基板2001の一主面に素子分離膜(LOCOS)2003
を形成した後、LOCOS2003で分離された特定の島領
域にN型ウエル2002を形成する。
First, as shown in FIG. 15A, an element isolation film (LOCOS) 2003 is formed on one main surface of a P-type semiconductor substrate 2001.
Is formed, an N-type well 2002 is formed in a specific island region separated by the LOCOS 2003.

【0127】さらにN型の不純物イオンとして、例え
ば、Pイオンを注入エネルギー20KeV、注入ドーズ
量6×11cm-2程度注入することにより、P型半導体
基板2001の表面近傍にN型埋め込みチャネル層2004aを
形成するともに、N型ウエル2002領域の表面近傍にN型
しきい値電圧制御層2004bを形成する。
Further, by implanting, for example, P ions as N-type impurity ions at an implantation energy of 20 KeV and an implantation dose of about 6 × 11 cm −2 , the N-type buried channel layer 2004 a is formed near the surface of the P-type semiconductor substrate 2001. At the same time, an N-type threshold voltage control layer 2004b is formed near the surface of the N-type well 2002 region.

【0128】図15(b)に示すように、P型半導体基
板2001上にゲート酸化膜(厚さ:8nm)2005を形成し
た後、ゲート酸化膜2005上にゲート電極2006となる多結
晶シリコン膜(厚さ:330nm程度)及びHTO膜
(厚さ:50nm程度)2007を堆積する。次に、HTO
膜上にゲート電極2006の位置及び形状を規定するフォト
レジストを形成する。このフォトレジストをマスクとし
て、垂直方向に強い異方性を持つエッチング工程によ
り、HTO膜及び多結晶シリコン膜を、ゲート酸化膜20
05が露出するまでエッチングし、ゲート電極2006を形成
する。
As shown in FIG. 15B, after a gate oxide film (thickness: 8 nm) 2005 is formed on a P-type semiconductor substrate 2001, a polycrystalline silicon film serving as a gate electrode 2006 is formed on the gate oxide film 2005. (Thickness: about 330 nm) and an HTO film (thickness: about 50 nm) 2007 are deposited. Next, HTO
A photoresist that defines the position and shape of the gate electrode 2006 is formed on the film. Using the photoresist as a mask, the HTO film and the polycrystalline silicon film are removed from the gate oxide film 20 by an etching process having strong anisotropy in the vertical direction.
The gate electrode 2006 is formed by etching until 05 is exposed.

【0129】図15(c)に示すように、LDD前保護
酸化を行う。これにより、P型基板2001及びN型ウエル
2002上に7nm程度、ゲート電極2006上に10nm程度
のL型酸化膜2008を形成する。
As shown in FIG. 15C, protection oxidation before LDD is performed. Thereby, the P-type substrate 2001 and the N-type well
An L-type oxide film 2008 having a thickness of about 7 nm on 2002 and a thickness of about 10 nm on the gate electrode 2006 is formed.

【0130】図15(d)に示すように、P型の不純物
イオンとして、例えば、BF2イオンを注入エネルギー
20KeV、注入ドーズ量6×12cm-2程度注入する
ことにより、N型ウエル領域2002にP型の低濃度拡散層
2009bを、P型半導体基板2001にP型パンチスルースト
ッパ層2009aを形成する。
As shown in FIG. 15D, for example, BF 2 ions are implanted as P-type impurity ions at an implantation energy of 20 KeV and an implantation dose of about 6 × 12 cm −2, so that N-type well regions 2002 are implanted. P-type low concentration diffusion layer
2009b, a P-type punch-through stopper layer 2009a is formed on a P-type semiconductor substrate 2001.

【0131】図15(e)に示すように、ウエル領域20
02上に選択的に形成されたイオン注入マスク2010を用い
て、N型の不純物イオンとして、例えば、Asイオンを
注入エネルギー60KeV、注入ドーズ量6×15cm
-2程度注入し、P型半導体基板2001にN型高濃度拡散層
2011を形成する。このイオン注入に際して、ゲート電極
2006上にはHTO膜2007があるので、ゲート電極2006に
Asイオンは注入されない。
As shown in FIG. 15E, the well region 20
For example, As ions are implanted as N-type impurity ions at an implantation energy of 60 KeV and an implantation dose of 6 × 15 cm using an ion implantation mask 2010 selectively formed on the substrate.
About -2 implanted, N-type high concentration diffusion layer on P-type semiconductor substrate 2001
Form 2011. During this ion implantation, the gate electrode
Since the HTO film 2007 is provided on the substrate 2006, As ions are not implanted into the gate electrode 2006.

【0132】図15(f)に示すように、HTO膜2007
を選択的にエッチングする。次に、ゲート電極2006及び
基板2001上に、ゲート側壁2012となるHTO膜(厚さ:
30nm程度)を堆積した後、垂直方向に強い異方性を
持つエッチング工程により、ゲート電極2006の側部にH
TO膜を残置させ、ゲート側壁2012を形成する。さらに
P型の不純物イオンとして、例えば、BF2イオンを注
入エネルギー40KeV、注入ドーズ量3×15cm-2
程度注入し、さらに850℃の熱処理工程を加えること
で、N型ウエル2002にP型高濃度拡散層2013を形成する
ともに、ゲート電極2006にBF2イオンをドーピングし
P型ポリシリコンゲート電極2006を形成する。この際、
P型半導体基板2001に注入されたAsイオンの注入エネ
ルギー及び注入ドーズ量は高いために、BF2イオンの
影響は相殺される。
As shown in FIG. 15F, the HTO film 2007
Is selectively etched. Next, on the gate electrode 2006 and the substrate 2001, an HTO film (thickness:
(About 30 nm), and an etching process having strong anisotropy in the vertical direction is used to form H on the side of the gate electrode 2006.
With the TO film left, a gate sidewall 2012 is formed. Further, as P-type impurity ions, for example, BF 2 ions are implanted at an implantation energy of 40 KeV and an implantation dose of 3 × 15 cm −2.
About 850 ° C. to form a P-type high-concentration diffusion layer 2013 in the N-type well 2002 and to form a P-type polysilicon gate electrode 2006 by doping BF 2 ions into the gate electrode 2006. Form. On this occasion,
Since the implantation energy and implantation dose of As ions implanted into the P-type semiconductor substrate 2001 are high, the effects of BF 2 ions are canceled.

【0133】本実施例の半導体装置の製造方法によれ
ば、P型ポリシリコンシングルゲートを持つ相補型半導
体装置を容易に製造することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, a complementary semiconductor device having a P-type polysilicon single gate can be easily manufactured.

【0134】(半導体装置の製造方法の第11の実施
例)図16(a)から(f)を参照しながら、本発明に
よる半導体装置の製造方法の更に他の実施例を説明す
る。
(Eleventh Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method) Still another embodiment of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 16 (a) to 16 (f).

【0135】図16(a)に示すように、まず、P型半
導体基板2101の一主面にLOCOS2103を形成し、LO
COS2103で分離された特定の島領域にN型ウエル2102
を形成する。
As shown in FIG. 16A, first, a LOCOS 2103 is formed on one main surface of a P-type semiconductor substrate 2101,
N-type well 2102 in a specific island area separated by COS 2103
To form

【0136】さらにN型の不純物イオンとして、例え
ば、Pイオンを注入エネルギー20KeV、注入ドーズ
量6×11cm-2程度注入することにより、P型基板21
01の表面近傍にN型埋め込みチャネル層2104aを形成す
るとともに、N型ウエル2102の表面近傍にN型しきい値
電圧制御層2104bを形成する。
Further, as the N-type impurity ions, for example, P ions are implanted at an implantation energy of 20 KeV and an implantation dose of about 6 × 11 cm −2 , thereby forming the P-type substrate 21.
An N-type buried channel layer 2104a is formed near the surface of 01, and an N-type threshold voltage control layer 2104b is formed near the surface of the N-type well 2102.

【0137】図16(b)に示すように、P型半導体基
板2101上にゲート酸化膜(厚さ:8nm)2105を形成し
た後、Bイオンがドーピングされた第1多結晶シリコン
膜(厚さ:50nm程度)2106、アンドープの第2多結
晶シリコン膜(厚さ:280nm程度)2107、HTO膜
(厚さ:50nm程度)2108をゲート酸化膜2105上に堆
積する。次に、HTO膜2108からなる多層膜上にゲート
電極2109の位置及び形状を規定するフォトレジストを形
成する。フォトレジストをマスクとして、第1の多結晶
シリコン膜2106、第2の多結晶シリコン膜2107及びHT
O膜2108を垂直方向に強い異方性を持つエッチング工程
により、ゲート酸化膜2105が露出するまでエッチング
し、ゲート電極2109を形成する。
As shown in FIG. 16B, after forming a gate oxide film (thickness: 8 nm) 2105 on a P-type semiconductor substrate 2101, a first polycrystalline silicon film (thickness) doped with B ions is formed. : About 50 nm) 2106, an undoped second polycrystalline silicon film (thickness: about 280 nm) 2107, and an HTO film (thickness: about 50 nm) 2108 are deposited on the gate oxide film 2105. Next, a photoresist that defines the position and shape of the gate electrode 2109 is formed on the multilayer film including the HTO film 2108. Using the photoresist as a mask, the first polysilicon film 2106, the second polysilicon film 2107 and the HT
The O film 2108 is etched by an etching step having strong anisotropy in the vertical direction until the gate oxide film 2105 is exposed to form a gate electrode 2109.

【0138】図16(c)に示すように、酸素雰囲気中
での熱酸化工程により、ゲート電極2109の第1の多結晶
シリコン膜2106の側面にゲート端から外側と内側に各々
30nm、合計60nm程度の厚さの酸化膜2110を成長
させる。第2の多結晶シリコン膜2107の側面に側面から
外側と内側に各々7nm、合計14nm程度酸化膜2110
を成長する。このとき成長する酸化膜2110は、L型の形
状をしたL型側壁酸化膜2110となり、同時にゲート酸化
膜2105の端部がゲート酸化膜2105の中央部より厚くな
る。この際に基板上には10nm程度の酸化膜2110が成
長する。
As shown in FIG. 16 (c), the thermal oxidation process in an oxygen atmosphere causes the side surface of the first polycrystalline silicon film 2106 of the gate electrode 2109 to be 30 nm outside and inside from the gate end, respectively, for a total of 60 nm. An oxide film 2110 having a thickness of about the same is grown. An oxide film 2110 is formed on the side surface of the second polycrystalline silicon film 2107 by 7 nm from the side surface to the outside and inside, respectively, for a total of about 14 nm.
Grow. At this time, the grown oxide film 2110 becomes an L-shaped side wall oxide film 2110 having an L shape, and at the same time, the edge of the gate oxide film 2105 is thicker than the center of the gate oxide film 2105. At this time, an oxide film 2110 of about 10 nm grows on the substrate.

【0139】図16(d)に示すように、P型の不純物
イオンとして、例えば、BF2イオンを注入エネルギー
20KeV、注入ドーズ量6×12cm-2程度注入する
ことにより、N型ウエル2102領域にP型低濃度拡散層21
11bを形成し、基板2101にP型パンチスルーストッパ層
2111aを形成する。
As shown in FIG. 16D, for example, BF 2 ions are implanted as P-type impurity ions at an implantation energy of 20 KeV and an implantation dose of about 6 × 12 cm −2, so that the N-type well 2102 region is formed. P-type low concentration diffusion layer 21
11b is formed, and a P-type punch-through stopper layer is formed on the substrate 2101.
2111a is formed.

【0140】図16(e)に示すように、ウエル領域21
02上に選択的に形成されたイオン注入マスク2112をマス
クとして、N型の不純物イオンとして、例えば、Asイ
オンを注入エネルギー60KeV、注入ドーズ量6×1
5cm-2程度注入し、P型基板2101にN型高濃度拡散層
2113を形成する。この際、ゲート電極2109上にはHTO
膜2108があるので、ゲート電極2109にAsイオンは注入
されない。
As shown in FIG. 16E, the well region 21
Using an ion implantation mask 2112 selectively formed on the mask 02 as a mask, for example, As ions are implanted as N-type impurity ions at an implantation energy of 60 KeV and an implantation dose of 6 × 1.
Implant about 5 cm -2 and N-type high concentration diffusion layer on P-type substrate 2101
Form 2113. At this time, HTO is formed on the gate electrode 2109.
Since the film 2108 is provided, As ions are not implanted into the gate electrode 2109.

【0141】図16(f)に示すように、HTO膜2108
を選択的にエッチングする。次にゲート電極2109及び基
板2101上にゲート側壁2114となるHTO膜を膜厚30n
m程度堆積し、選択的に垂直方向に強い異方性を持つエ
ッチング工程により、ゲート電極2109の側部にHTO膜
を残置するようにエッチングし、ゲート側壁2114を形成
する。さらにP型の不純物イオンとして、例えば、BF
2イオンを注入エネルギー40KeV、注入ドーズ量3
×15cm-2程度イオン注入した後、850℃の熱処理
工程を加えることで、N型ウエル2102にP型高濃度拡散
層2115を形成することもに、ゲート電極2109にBF2
オンをドーピングしP型ポリシリコンゲート電極2109を
形成する。この際、P型半導体基板2101に注入されたA
sイオンの注入エネルギー及び注入ドーズ量は高いため
に、BF2イオンの影響は相殺される。
As shown in FIG. 16F, the HTO film 2108
Is selectively etched. Next, an HTO film serving as a gate sidewall 2114 is formed on the gate electrode 2109 and the substrate 2101 by a thickness of 30 n.
The gate side wall 2114 is formed by depositing about m and selectively performing an etching process having strong anisotropy in the vertical direction so that the HTO film is left on the side of the gate electrode 2109. Further, as a P-type impurity ion, for example, BF
2 ion implantation energy 40 KeV, implantation dose 3
After ion implantation of about × 15 cm −2 , a heat treatment process at 850 ° C. is performed to form a P-type high concentration diffusion layer 2115 in the N-type well 2102 and dope BF 2 ions in the gate electrode 2109 to form a P-type impurity. Form a polysilicon gate electrode 2109. At this time, the A implanted into the P-type semiconductor substrate 2101
Since the implantation energy and implantation dose of s ions are high, the influence of BF 2 ions is canceled.

【0142】本実施例の半導体装置の製造方法によれ
ば、P型ポリシリコンシングルゲートを持つ半導体装置
を容易に製造することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of this embodiment, a semiconductor device having a P-type polysilicon single gate can be easily manufactured.

【0143】(半導体装置の製造方法の第12の実施
例)図17(a)から図17(g)は、本発明による半
導体装置の製造方法の更に他の実施例を説明する。
(Twelfth Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method) FIGS. 17A to 17G illustrate still another embodiment of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention.

【0144】まず、図17(a)に示すように、P型半
導体基板2201の一主面に素子分離膜(LOCOS)2203
を形成した後、LOCOS2203で分離された特定の島領
域にN型ウエル2202を形成する。P型半導体基板2201上
にゲート酸化膜(厚さ:8nm)2204を形成した後、ゲ
ート酸化膜2204上にアンドープ多結晶シリコン膜(厚
さ:330nm程度)2205を堆積し、フォトレジスト22
06を用いて、アンドープ多結晶シリコン膜の一部を薄く
エッチングする。
First, as shown in FIG. 17A, an element isolation film (LOCOS) 2203 is formed on one main surface of a P-type semiconductor substrate 2201.
Is formed, an N-type well 2202 is formed in a specific island region separated by the LOCOS 2203. After forming a gate oxide film (thickness: 8 nm) 2204 on a P-type semiconductor substrate 2201, an undoped polycrystalline silicon film (thickness: about 330 nm) 2205 is deposited on the gate oxide film 2204, and a photoresist 22
Using 06, a part of the undoped polycrystalline silicon film is thinly etched.

【0145】次に、図17(b)に示すように、半導体
基板2201の上部の全面上にシリコン窒化膜2207を堆積す
る。
Next, as shown in FIG. 17B, a silicon nitride film 2207 is deposited on the entire upper surface of the semiconductor substrate 2201.

【0146】図17(c)に示すように、シリコン窒化
膜2207及びアンドープ多結晶シリコン膜をエッチバック
することにより、側面の上部がシリコン窒化膜2207で覆
われたゲート電極2208を形成する。
As shown in FIG. 17C, by etching back the silicon nitride film 2207 and the undoped polycrystalline silicon film, a gate electrode 2208 whose upper side is covered with the silicon nitride film 2207 is formed.

【0147】図17(d)に示すように、熱酸化によ
り、ゲート電極2208の側面にL型側壁酸化膜2209を形成
する。
As shown in FIG. 17D, an L-type side wall oxide film 2209 is formed on the side surface of the gate electrode 2208 by thermal oxidation.

【0148】図17(e)に示すように、基板2201上に
成長した酸化膜を薄くエッチングする。
As shown in FIG. 17E, the oxide film grown on the substrate 2201 is etched thinly.

【0149】図17(f)に示すように、ウエル領域22
02上に選択的に形成されたイオン注入マスクを用いて、
N型の不純物イオンとして、例えば、Asイオンを注入
エネルギー40KeV、注入ドーズ量6×1015cm-2
程度注入し、P型半導体基板2201にN型高濃度拡散層22
10を形成する。
As shown in FIG. 17F, the well region 22
02 using an ion implantation mask selectively formed on
As N-type impurity ions, for example, As ions are implanted at an implantation energy of 40 KeV and an implantation dose of 6 × 10 15 cm −2.
To the P-type semiconductor substrate 2201,
Form 10.

【0150】図17(g)に示すように、ゲート側壁22
11を形成した後、P型半導体基板2201上に選択的に形成
されたイオン注入マスクを用いて、P型の不純物イオン
として、例えば、BF2イオンを注入エネルギー40K
eV、注入ドーズ量4×101 5cm-2程度注入した後、
850℃の熱処理工程を加える。こうして、N型ウエル
2202にP型高濃度拡散層2212を形成するともに、ゲート
電極2208にBF2イオンをドーピングしP型ポリシリコ
ンゲート電極を形成する。ゲート側壁2211の厚さを調節
することにより、NchMOSFETの実効チャネル長
(高濃度ソース/ドレイン拡散層2210間の距離)と、P
chMOSFETの実効チャネル長(高濃度ソース/ド
レイン拡散層2212間の距離)とをほぼ同一の長さにする
ことができる。
As shown in FIG. 17G, the gate sidewall 22
After the formation of 11, BF 2 ions, for example, are implanted as P-type impurity ions at an energy of 40 K using an ion implantation mask selectively formed on the P-type semiconductor substrate 2201.
eV, implantation dose 4 × 10 1 5 After cm -2 order of injection,
A heat treatment step at 850 ° C. is added. Thus, N-type well
A P-type high concentration diffusion layer 2212 is formed in 2202, and BF 2 ions are doped in the gate electrode 2208 to form a P-type polysilicon gate electrode. By adjusting the thickness of the gate side wall 2211, the effective channel length of the NchMOSFET (distance between the high concentration source / drain diffusion layers 2210) and P
The effective channel length (the distance between the high concentration source / drain diffusion layers 2212) of the chMOSFET can be made substantially the same.

【0151】このようにして形成された半導体装置と、
従来の半導体装置(従来の半導体装置の製造方法により
製造される半導体装置)とについて、プロセス/デバイ
ス/回路シミュレーションシステムを用いてデバイス特
性及びCMOS回路特性の比較を行なった。
The semiconductor device thus formed,
The device characteristics and the CMOS circuit characteristics of a conventional semiconductor device (a semiconductor device manufactured by a conventional semiconductor device manufacturing method) were compared using a process / device / circuit simulation system.

【0152】ゲート電極2208の側面に成長する酸化膜は
ゲート電極2208の側面を中心としてその両側に同じ厚さ
が成長する。従ってゲート側壁2211の幅は、本発明及び
再酸化膜厚が0nmの場合に60nm、再酸化膜厚が2
0nmの場合に50nm、再酸化膜厚が40nmの場合
に40nm、再酸化膜厚が30nmの場合に30nmに
設定している。
The oxide film grown on the side surface of the gate electrode 2208 has the same thickness on both sides of the side surface of the gate electrode 2208. Therefore, the width of the gate side wall 2211 is 60 nm in the present invention and the re-oxidized film thickness is 0 nm, and the re-oxidized film thickness is 2 nm.
The thickness is set to 50 nm for 0 nm, 40 nm for a re-oxidized film thickness of 40 nm, and 30 nm for a re-oxidized film thickness of 30 nm.

【0153】図18(a)及び図18(b)は、Nch
及びPchMOSFETの各々の本実施例と従来例の飽
和電流を示す。横軸は再酸化膜厚、縦軸は1μmのゲー
ト幅当りの飽和電流値を示している。図18(a)から
わかるようにNchMOSFETにおいては本発明では
飽和電流値が再酸化膜厚に依存しないのに対して、従来
例では再酸化膜厚を厚くするほど飽和電流値が低下して
いる。これは従来例ではゲート電極側壁に形成される側
壁酸化膜によりソース/ドレイン注入位置が外側にずれ
実効チャネル長が増加するのに対して、本発明ではゲー
ト電極側壁に側壁酸化膜が形成されないためである。
FIGS. 18A and 18B show Nch
And the saturation current of the present example and the conventional example of the Pch MOSFET. The horizontal axis shows the re-oxidized film thickness, and the vertical axis shows the saturation current value per 1 μm gate width. As can be seen from FIG. 18A, in the NchMOSFET, the saturation current value does not depend on the re-oxidized film thickness in the present invention, whereas in the conventional example, the saturated current value decreases as the re-oxidized film thickness increases. . This is because, in the conventional example, the source / drain implantation position is shifted outward by the side wall oxide film formed on the side wall of the gate electrode to increase the effective channel length, whereas in the present invention, the side wall oxide film is not formed on the side wall of the gate electrode. It is.

【0154】図19(a)及び図19(b)に、Nch
及びPchMOSFETの各々の本発明と従来例のゲー
トドレイン間容量の比較を示す。横軸は再酸化膜厚、縦
軸は1μmのゲート幅当りのゲートドレイン間容量であ
り、ドレイン電圧/ゲート電圧=0.0/1.5Vの場
合の値とドレイン電圧/ゲート電圧=1.5/0.0V
の場合の値の平均値を示している。図19からわかるよ
うに本発明及び従来例ともに同等にゲートドレイン間容
量は再酸化膜厚に比例して減少している。
FIGS. 19A and 19B show Nch
4 shows a comparison of the gate-drain capacitance of the present invention and the conventional example for each of the PchMOSFET and the PchMOSFET. The horizontal axis represents the re-oxidized film thickness, and the vertical axis represents the gate-drain capacitance per 1 μm gate width. The value when drain voltage / gate voltage = 0.0 / 1.5 V and the drain voltage / gate voltage = 1. 5 / 0.0V
The average of the values in the case of is shown. As can be seen from FIG. 19, the gate-drain capacitance is reduced in proportion to the re-oxidized film thickness in both the present invention and the conventional example.

【0155】図20(a)及び図20(b)に、本発明
と従来例の遅延時間の比較を示す。横軸は再酸化膜厚、
縦軸はファンイン/アウトが1のリングオシレータにお
ける遅延時間を示している。図20(a)は配線負荷容
量が小さい場合、図20(b)は配線負荷容量が大きい
場合を仮定している。図20(a)からわかるように本
発明及び従来例ともに遅延時間は再酸化膜厚に比例して
減少しているが、従来例ではその改善率が再酸化膜厚が
60nmの場合に10%であるのに対して、本発明では
20%と非常に大きい。また図20(b)からわかるよ
うに配線負荷容量が大きい場合には、再酸化膜厚を増加
させると本発明では遅延時間は減少するが、従来例では
逆に遅延時間は増加する。
FIGS. 20A and 20B show a comparison of the delay time between the present invention and the conventional example. The horizontal axis is the reoxidized film thickness,
The vertical axis indicates the delay time in a ring oscillator with a fan-in / out of 1. FIG. 20A shows a case where the wiring load capacitance is small, and FIG. 20B shows a case where the wiring load capacitance is large. As can be seen from FIG. 20A, the delay time decreases in proportion to the re-oxidized film thickness in both the present invention and the conventional example. However, in the conventional example, the improvement rate is 10% when the re-oxidized film thickness is 60 nm. On the other hand, in the present invention, it is as large as 20%. Further, as can be seen from FIG. 20B, when the wiring load capacitance is large, the delay time is reduced in the present invention by increasing the re-oxidized film thickness, but the delay time is increased in the conventional example.

【0156】(半導体装置の製造方法の第13の実施
例)図21(a)から図21(f)を参照しながら、本
発明による半導体装置の製造方法の更に他の実施例を説
明する。
(Thirteenth Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method) Still another embodiment of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 21 (a) to 21 (f).

【0157】まず、図21(a)に示すように、P型半
導体基板2301の一主面に素子分離膜(LOCOS)2303
を形成した後、LOCOS2303で分離された特定の島領
域にN型ウェル2302を形成する。P型半導体基板2301上
にゲート酸化膜(厚さ:7nm)2304を形成した後、ゲ
ート酸化膜2304上にアンドープ多結晶シリコン膜(厚
さ:50nm程度)2305及びアモルファスシリコン膜
(厚さ:280nm)2306を堆積する。
First, as shown in FIG. 21A, an element isolation film (LOCOS) 2303 is formed on one main surface of a P-type semiconductor substrate 2301.
Is formed, an N-type well 2302 is formed in a specific island region separated by the LOCOS 2303. After forming a gate oxide film (thickness: 7 nm) 2304 on a P-type semiconductor substrate 2301, an undoped polycrystalline silicon film (thickness: about 50 nm) 2305 and an amorphous silicon film (thickness: 280 nm) are formed on the gate oxide film 2304. ) Deposit 2306.

【0158】次に、図21(b)に示すように、フォト
レジスト2307を用いて、アモルファスシリコン膜2306及
びアンドープ多結晶シリコン膜2305の一部を除去する。
Next, as shown in FIG. 21B, a part of the amorphous silicon film 2306 and a part of the undoped polycrystalline silicon film 2305 are removed using a photoresist 2307.

【0159】フォトレジスト2307を除去した後、酸化種
を通しにくい膜としてシリコン窒化膜を10nm程度堆
積する。その後、ゲート酸化膜2304と多結晶シリコン膜
23051203とシリコン窒化膜1206からなる多層膜を、垂直
方向に強い異方性を持つエッチング工程によりエッチン
グする。エッチングは、シリコン窒化膜2309がゲート電
極2308の側面に残置し、しかも、ゲート酸化膜2304が露
出するように行う。こうして、図21(c)に示すよう
に、多結晶シリコン膜2305aとアモルファスシリコン膜
2306aとを有するゲート電極2308が形成される。
After removing the photoresist 2307, a silicon nitride film is deposited to a thickness of about 10 nm as a film that does not easily pass oxidizing species. After that, gate oxide film 2304 and polycrystalline silicon film
The multilayer film including 23051203 and the silicon nitride film 1206 is etched by an etching step having strong anisotropy in the vertical direction. The etching is performed so that the silicon nitride film 2309 is left on the side surface of the gate electrode 2308 and the gate oxide film 2304 is exposed. Thus, as shown in FIG. 21C, the polycrystalline silicon film 2305a and the amorphous silicon film
2306a is formed.

【0160】図21(d)に示すように、シリコン窒化
膜2309が残置していないゲート電極2308の側部にゲート
端から外側と内側に各々30nm、合計60nm程度酸
化膜1208を成長させ、同時にゲート酸化膜2304の端部が
ゲート酸化膜2304の中央部より厚くなるように酸素雰囲
気中で酸化する。
As shown in FIG. 21D, an oxide film 1208 is grown on the side of the gate electrode 2308 where the silicon nitride film 2309 is not left, about 30 nm each from the gate end to the outside and inside, and a total of about 60 nm. The gate oxide film 2304 is oxidized in an oxygen atmosphere such that the end portion is thicker than the center portion of the gate oxide film 2304.

【0161】図21(e)に示すように、ウエル領域23
02上に選択的に形成されたイオン注入マスクを用いて、
N型の不純物イオンとして、例えば、Asイオンを注入
エネルギー40KeV、注入ドーズ量6×1015cm-2
程度注入し、P型半導体基板2301にN型高濃度拡散層23
10を形成する。
As shown in FIG. 21E, the well region 23
02 using an ion implantation mask selectively formed on
As N-type impurity ions, for example, As ions are implanted at an implantation energy of 40 KeV and an implantation dose of 6 × 10 15 cm −2.
To the P-type semiconductor substrate 2301,
Form 10.

【0162】図21(f)に示すように、ゲート側壁23
11を形成した後、P型半導体基板2301上に選択的に形成
されたイオン注入マスクを用いて、P型の不純物イオン
として、例えば、BF2イオンを注入エネルギー30K
eV、注入ドーズ量4×101 5cm-2程度注入した後、
850℃の熱処理工程を加える。こうして、N型ウエル
2302にP型高濃度拡散層2312を形成するともに、ゲート
電極2308にBF2イオンをドーピングしP型ポリシリコ
ンゲート電極を形成する。ゲート側壁2311の厚さを調節
することにより、NchMOSFETの実効チャネル長
(高濃度ソース/ドレイン拡散層2310間の距離)と、P
chMOSFETの実効チャネル長(高濃度ソース/ド
レイン拡散層2312間の距離)とをほぼ同一の長さにする
ことができる。
As shown in FIG. 21F, the gate side wall 23 is formed.
After the formation of 11, BF 2 ions, for example, are implanted as P-type impurity ions at an energy of 30 K using an ion implantation mask selectively formed on the P-type semiconductor substrate 2301.
eV, implantation dose 4 × 10 1 5 After cm -2 order of injection,
A heat treatment step at 850 ° C. is added. Thus, N-type well
A P-type high concentration diffusion layer 2312 is formed in 2302, and BF 2 ions are doped in the gate electrode 2308 to form a P-type polysilicon gate electrode. By adjusting the thickness of the gate side wall 2311, the effective channel length of the NchMOSFET (the distance between the high concentration source / drain diffusion layers 2310) and P
The effective channel length (the distance between the high concentration source / drain diffusion layers 2312) of the chMOSFET can be made substantially the same.

【0163】ゲート電極2308の側面に成長する酸化膜は
ゲート電極2308の側面を中心としてその両側に同じ厚さ
が成長する。従ってゲート側壁2311の幅は、本発明及び
再酸化膜厚が0nmの場合に60nm、再酸化膜厚が2
0nmの場合に50nm、再酸化膜厚が40nmの場合
に40nm、再酸化膜厚が30nmの場合に30nmに
設定している。
The oxide film grown on the side surface of the gate electrode 2308 has the same thickness on both sides of the side surface of the gate electrode 2308. Therefore, the width of the gate side wall 2311 is 60 nm in the present invention and the re-oxidized film thickness is 0 nm, and the width of the re-oxidized film is 2 nm.
The thickness is set to 50 nm for 0 nm, 40 nm for a re-oxidized film thickness of 40 nm, and 30 nm for a re-oxidized film thickness of 30 nm.

【0164】本実施例の製造方法により製造される半導
体装置と従来の半導体装置(本実施例の製造方法におい
て図21(c)の工程を省略して製造される半導体装
置)のデバイス特性及びCMOS回路特性の比較を実際
に製造して行った。
Device characteristics and CMOS of a semiconductor device manufactured by the manufacturing method of this embodiment and a conventional semiconductor device (a semiconductor device manufactured by omitting the step of FIG. 21C in the manufacturing method of this embodiment). The comparison of the circuit characteristics was actually made and performed.

【0165】図22に実際に測定されたNchMOSF
ETの本発明と従来例のトランスコンダクタンスの比較
を示す。横軸は再酸化膜厚、縦軸はドレイン電圧及びゲ
ート電圧が1.5Vの場合における1mmのゲート幅当
りのトランスコンダクタンスを示している。図22から
わかるようにNchMOSFETにおいては本発明では
トランスコンダクタンス値が再酸化膜厚に依存しないの
に対して、従来例では再酸化膜厚を厚くするほどトラン
スコンダクタンス値が劣化している。これは従来例では
ゲート電極側壁に形成される側壁酸化膜によりソース/
ドレイン注入位置が外側にずれ実効チャネル長が増加
し、ソース/ドレインの接合部のゲート酸化膜が非常に
厚くなり寄生抵抗が増加するのに対して、本発明ではゲ
ート電極側壁に側壁酸化膜が形成されないためである。
FIG. 22 shows NchMOSF actually measured.
7 shows a comparison between the transconductance of the present invention and the conventional example of ET. The horizontal axis indicates the re-oxidized film thickness, and the vertical axis indicates the transconductance per 1 mm gate width when the drain voltage and the gate voltage are 1.5V. As can be seen from FIG. 22, in the NchMOSFET, the transconductance value does not depend on the reoxidized film thickness in the present invention, whereas in the conventional example, the transconductance value is degraded as the reoxidized film thickness increases. This is because, in the conventional example, the source / source electrode is formed by a sidewall oxide film formed on the sidewall of the gate electrode.
Whereas the drain injection position shifts outward and the effective channel length increases, the gate oxide film at the source / drain junction becomes extremely thick and the parasitic resistance increases. On the other hand, in the present invention, the sidewall oxide film is formed on the side wall of the gate electrode. This is because they are not formed.

【0166】図23に実際に測定されたNchMOSF
ETの本発明と従来例のゲートドレイン間容量の比較を
示す。横軸は再酸化膜厚、縦軸は1μmのゲート幅当り
のゲートドレイン間容量であり、ドレイン電圧及びゲー
ト電圧は0.0Vである。図23からわかるように本発
明及び従来例ともに同等にゲートドレイン間容量は再酸
化膜厚に比例して減少している。
FIG. 23 shows NchMOSF actually measured.
A comparison between the gate-drain capacitance of the present invention and the conventional example of ET is shown. The horizontal axis represents the re-oxidized film thickness, the vertical axis represents the gate-drain capacitance per 1 μm gate width, and the drain voltage and the gate voltage are 0.0V. As can be seen from FIG. 23, the gate-drain capacitance is reduced in proportion to the re-oxidized film thickness in both the present invention and the conventional example.

【0167】図24(a)及び図24(b)に、本発明
と従来例のボロンとフッ素のSIMS濃度プロファイル
の比較を示す。横軸はウエハ断面におけるPchMOS
FETのゲート深さ方向の深さ(単位μm)を、縦軸は
ボロンとフッ素の濃度を示している。図24(a)及び
図24(b)からわかるように、従来例ではSi基板中
にボロンがかなりしみだしているのに対して、本発明で
はアモルファスシリコンとポリシリコンの界面にある自
然酸化膜のためにボロンのSi基板中へのしみだしを助
長するフッ素のしみだしを抑制できるために、ボロンの
Si基板中へのしみだしはほとんどみられない。
FIGS. 24A and 24B show a comparison of the SIMS concentration profiles of boron and fluorine between the present invention and the conventional example. The horizontal axis is the PchMOS in the wafer section
The depth (unit: μm) of the FET in the gate depth direction is shown, and the vertical axis shows the concentrations of boron and fluorine. As can be seen from FIGS. 24A and 24B, in the conventional example, boron considerably seeps into the Si substrate, whereas in the present invention, a natural oxide film at the interface between amorphous silicon and polysilicon is used. For this reason, seepage of fluorine which promotes seepage of boron into the Si substrate can be suppressed, and seepage of boron into the Si substrate is scarcely observed.

【0168】図25に実際に測定された本発明における
サブスレッシュールド特性を示す。横軸はゲート電圧、
縦軸は1μmのゲート幅当りのドレイン電流を示してい
る。NchMOSFETにおけるドレイン電圧は各々
0.1V、1.5V、PchMOSFETにおけるドレ
イン電圧は各々−0.1V、−1.5Vである。図25
からわかるように、本発明はNch、Pchともに非常
に良好なサブスレッシュールド特性を示しており、その
サブスレッシュールド係数はPchで78mV/de
c、Nchで83mV/decと非常に小さい値を示し
ており、しきい値電圧はNchで0.45V、Pchで
0.30Vと低い値を設定できた。またこの実測された
しきい値電圧はシミュレーションによる値とほぼ一致し
たこと、及びC−V測定によるフラットバンドのシフト
は観測されなかったことの2点より、ボロンのしみだし
はほとんどなかったと結論される。
FIG. 25 shows actually measured sub-threshold characteristics in the present invention. The horizontal axis is the gate voltage,
The vertical axis indicates the drain current per 1 μm gate width. The drain voltage of the NchMOSFET is 0.1 V and 1.5 V, respectively, and the drain voltage of the PchMOSFET is -0.1 V and -1.5 V, respectively. FIG.
As can be seen from the drawings, the present invention shows very good sub-threshold characteristics for both Nch and Pch, and its sub-threshold coefficient is 78 mV / de for Pch.
c, a very small value of 83 mV / dec for Nch, and a low threshold voltage of 0.45 V for Nch and 0.30 V for Pch could be set. Also, from the two points that the actually measured threshold voltage almost coincided with the value obtained by the simulation and that no shift of the flat band was observed by the CV measurement, it was concluded that boron bleeding hardly occurred. You.

【0169】図26に実際に測定された本発明と従来例
の遅延時間の比較を示す。横軸は再酸化膜厚、縦軸はフ
ァンイン/アウトが1のリングオシレータにおける遅延
時間を示している。図26からわかるように、従来例で
は再酸化膜厚が20nmの場合に遅延時間が最小値10
6ps/stageをとるのに対して、本発明では再酸
化膜厚が40nmの場合に遅延時間が最小値93ps/
stageをとる。
FIG. 26 shows a comparison between the actually measured delay times of the present invention and the conventional example. The horizontal axis indicates the re-oxidized film thickness, and the vertical axis indicates the delay time in the ring oscillator having the fan-in / out of 1. As can be seen from FIG. 26, in the conventional example, when the re-oxidized film thickness is 20 nm, the minimum delay time is 10
In contrast to 6 ps / stage, in the present invention, when the re-oxidized film thickness is 40 nm, the minimum delay time is 93 ps / stage.
Take stage.

【0170】[0170]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、以下の効
果が得られる。
According to the semiconductor device of the present invention, the following effects can be obtained.

【0171】(1)L型ゲート側壁酸化膜下部の高濃度
ソース・ドレイン拡散層の接合深さD1が、L型側壁下
部以外の高濃度ソース・ドレイン拡散層の接合深さD2
よりも浅く形成されているため、ソース・ドレイン拡散
層からのポテンシャルのチャネル方向への広がりが効果
的に抑えられ、微細MOSFET特有のVtの低下が効
果的に抑制される。
(1) The junction depth D1 of the high-concentration source / drain diffusion layer below the L-type gate sidewall oxide film is equal to the junction depth D2 of the high-concentration source / drain diffusion layer other than the bottom of the L-type sidewall.
Since it is formed shallower, the spread of the potential from the source / drain diffusion layers in the channel direction is effectively suppressed, and a decrease in Vt peculiar to the fine MOSFET is effectively suppressed.

【0172】(2)高濃度ソース・ドレイン拡散層がゲ
ート酸化膜の両端の厚いゲート酸化膜の下面に拡散して
いることにより、ドレイン電流を下げることなくゲート
ドレイン間容量とゲートソース間容量を減少させること
ができる。
(2) Since the high concentration source / drain diffusion layers are diffused under the thick gate oxide film at both ends of the gate oxide film, the gate-drain capacitance and the gate-source capacitance can be reduced without reducing the drain current. Can be reduced.

【0173】(3)ゲート電極が多結晶シリコンとアモ
ルファスシリコンの2層から構成されていることによ
り、デュアルゲート技術で問題となるP型ポリシリコン
からバルクへのBの突き抜けを効果的に防止する。
(3) Since the gate electrode is composed of two layers of polycrystalline silicon and amorphous silicon, the penetration of B from the P-type polysilicon into the bulk, which is a problem in the dual gate technology, is effectively prevented. .

【0174】(4)SOI構造のMOSFETにおいて
T型ゲート構造を採用することで、ゲートドレイン間容
量を減少できるので遅延時間の改善効果は非常に大き
い。
(4) By employing a T-type gate structure in a MOSFET having an SOI structure, the capacitance between the gate and the drain can be reduced, so that the effect of improving the delay time is very large.

【0175】本発明の半導体装置の製造方法によれば、 (1)実効チャネル長の低減防止による駆動力の増加 (2)L型側壁構造によるショートチャネル効果の抑制 (3)デュアルゲート技術で問題となるP型ポリシリコ
ンからバルクへのBの突き抜けの効果的な防止 (4)ドライ酸化及びウエット酸化を用いたゲートバー
ズビーク形成によるT型ゲート構造の効果的な製造 (5)基板表面の酸化膜成長を防止することにより酸化
膜エッチング時のLOCOS膜減りを防止 (6)ゲート長がマスク寸法よりも大きくなり、大きく
なったゲートの部分の酸化膜厚が厚くなるために、酸化
膜容量を増加させずにゲート抵抗の低減が可能 (7)高濃度拡散層とポリシリコンゲート電極のドーズ
種の種類の相違 (8)P型シングルポリシリコンゲート電極 等の効果が期待できる半導体装置を現在のLSI技術を
用いて自己整合的に容易に製造することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, (1) an increase in driving force due to prevention of a reduction in the effective channel length (2) suppression of a short channel effect by an L-type side wall structure (3) a problem with the dual gate technology (4) Effective production of T-type gate structure by forming gate bird's beak using dry oxidation and wet oxidation (5) Oxidation of substrate surface (6) The gate length is longer than the mask dimension and the oxide film thickness at the enlarged gate is thicker by preventing the film growth, thereby reducing the oxide film capacitance. Gate resistance can be reduced without increasing (7) Difference in dose type between high concentration diffusion layer and polysilicon gate electrode (8) P-type single polysilicon It can be easily manufactured in a self-aligned manner by using the current LSI technology a semiconductor device can be expected effects such as over gate electrode.

【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第1の実施例を示す構造
断面図
FIG. 1 is a structural sectional view showing a first embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の第2の実施例を示す構造
断面図
FIG. 2 is a structural sectional view showing a second embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の半導体装置の第3の実施例を示す構造
断面図
FIG. 3 is a structural sectional view showing a third embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図4】(a)から(g)は、本発明の半導体装置の製
造方法の第1の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 4A to 4G are cross-sectional views illustrating a first embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention; FIGS.

【図5】(a)から(b)は、本発明と従来例のNch
MOSFETのプロファイルの比較を示す図
5 (a) and 5 (b) show Nch of the present invention and a conventional example.
Diagram showing comparison of MOSFET profiles

【図6】本発明と従来例のサブスレッシュールド特性の
比較を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a comparison of sub-threshold characteristics between the present invention and a conventional example.

【図7】(a)から(g)は、本発明の半導体装置の製
造方法の第2の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 7A to 7G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention; FIGS.

【図8】(a)から(g)は、本発明の半導体装置の製
造方法の第3の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 8A to 8G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention; FIGS.

【図9】(a)から(d)は、本発明の半導体装置の製
造方法の第4の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 9A to 9D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention; FIGS.

【図10】(a)から(e)は、本発明の半導体装置の
製造方法の第5の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 10A to 10E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】(a)から(d)は、本発明の半導体装置の
製造方法の第6の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 11A to 11D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention. FIGS.

【図12】(a)から(e)は、本発明の半導体装置の
製造方法の第7の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 12A to 12E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図13】(a)から(d)は、本発明の半導体装置の
製造方法の第8の実施例を示す製造工程断面図
13 (a) to 13 (d) are cross-sectional views showing a manufacturing process of an eighth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図14】(a)から(f)は、本発明の半導体装置の
製造方法の第9の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 14A to 14F are cross-sectional views illustrating a ninth embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention; FIGS.

【図15】(a)から(f)は、本発明の半導体装置の
製造方法の第10の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 15A to 15F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図16】(a)から(f)は、本発明の半導体装置の
製造方法の第11の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 16A to 16F are cross-sectional views showing a manufacturing process of an eleventh embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention; FIGS.

【図17】(a)から(g)は、本発明の半導体装置の
製造方法の第12の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 17A to 17G are cross-sectional views showing a manufacturing process of a twelfth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention; FIGS.

【図18】(a)及び(b)は、本発明と従来例の飽和
電流の比較を示す図
FIGS. 18 (a) and (b) are diagrams showing a comparison of the saturation current between the present invention and the conventional example.

【図19】(a)及び(b)は、本発明と従来例のゲー
トドレイン間容量の比較を示す図
FIGS. 19A and 19B are diagrams showing a comparison between the gate-drain capacitance of the present invention and a conventional example.

【図20】本発明と従来例の遅延時間の比較を示す図FIG. 20 is a diagram showing a comparison of delay times between the present invention and a conventional example.

【図21】(a)から(f)は、本発明の半導体装置の
製造方法の第13の実施例を示す製造工程断面図
FIGS. 21A to 21F are cross-sectional views showing a manufacturing process in a thirteenth embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention; FIGS.

【図22】本発明と従来例のトランスコンダクタンス容
量を示す図
FIG. 22 is a diagram showing transconductance capacitances of the present invention and a conventional example.

【図23】本発明と従来例のゲートドレイン間容量の比
較を示す図
FIG. 23 is a diagram showing a comparison between the gate-drain capacitance of the present invention and a conventional example.

【図24】(a)及び(b)は、本発明と従来例のボロ
ンとフッ素の濃度プロファイルを示す図
FIGS. 24A and 24B are diagrams showing boron and fluorine concentration profiles of the present invention and a conventional example.

【図25】本発明のサブスレッシュールド特性を示す図FIG. 25 is a diagram showing a sub-threshold characteristic of the present invention.

【図26】本発明と従来例の遅延時間の比較を示す図FIG. 26 is a diagram showing a comparison of delay times between the present invention and a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 P型半導体基板 21 P型半導体基板 31 P型半導体基板 1101 P型半導体基板 1401 P型半導体基板 1501 P型半導体基板 1601 P型半導体基板 1701 P型半導体基板 1801 P型半導体基板 2001 P型半導体基板 2101 P型半導体基板 12 ゲート酸化膜 22 ゲート酸化膜 32 ゲート酸化膜 1102 ゲート酸化膜 1202 ゲート酸化膜 1302 ゲート酸化膜 1402 ゲート酸化膜 1502 ゲート酸化膜 1702 ゲート酸化膜 1802 ゲート酸化膜 1902 ゲート酸化膜 2005 ゲート酸化膜 2105 ゲート酸化膜 13,23,33,1106 ゲート電極 1207,1308,1403,1503,1605,1703,1806,1907,20
06,2109 ゲート電極 14,1107,1208,1309,1807,2008,2110 L型側壁
酸化膜 15,24,34 N型高濃度拡散層 1108,1405,1505,1607,1707,1808,2011,2113 N
型高濃度拡散層 1908,2012,2114 ゲート側壁 2002,2102 N型ウエル 2003,2103 LOCOS 1404,1606 側壁酸化膜 1104 フォトレジスト 1205 フォトレジスト 1306 フォトレジスト 1604 フォトレジスト 1805 フォトレジスト 1906 フォトレジスト 2010 フォトレジスト 2112 フォトレジスト 1209,1310,1909,2013,2115 P型高濃度拡散層 1103,1203,1303,1804,2107 アンドープポリシリコ
ン 1105,1206,1307,1504,1705,1904 シリコン窒化膜 1201,1301,1901 N型半導体基板 1204,1305 アモルファスシリコン 1304 自然酸化膜 1602 ゲート酸化膜 1603 ポリシリコン 1704,1803,1903 N型ドープポリシリコン 1706 酸化膜 1905 TiN 1910 CoSi2 2004a,2004b 埋め込みチャネル層/しきい値電圧制御
層 2104a,2104b 埋め込みチャネル層/しきい値電圧制御
層 2007, 2108 HTO 2009a,2009b ポケットパンチスルーストッパー/P型
低濃度拡散層 2111a,2111b ポケットパンチスルーストッパー/P型
低濃度拡散層 2106 P型ドープポリシリコン
11 P-type semiconductor substrate 21 P-type semiconductor substrate 31 P-type semiconductor substrate 1101 P-type semiconductor substrate 1401 P-type semiconductor substrate 1501 P-type semiconductor substrate 1601 P-type semiconductor substrate 1701 P-type semiconductor substrate 1801 P-type semiconductor substrate 2001 P-type semiconductor substrate 2101 P-type semiconductor substrate 12 Gate oxide film 22 Gate oxide film 32 Gate oxide film 1102 Gate oxide film 1202 Gate oxide film 1302 Gate oxide film 1402 Gate oxide film 1502 Gate oxide film 1702 Gate oxide film 1802 Gate oxide film 1902 Gate oxide film 2005 Gate oxide film 2105 Gate oxide film 13,23,33,1106 Gate electrode 1207,1308,1403,1503,1605,1703,1806,1907,20
06, 2109 Gate electrode 14, 1107, 1208, 1309, 1807, 2008, 2110 L-type sidewall oxide film 15, 24, 34 N-type high concentration diffusion layer 1108, 1405, 1505, 1607, 1707, 1808, 2011, 2113 N
Type high concentration diffusion layer 1908, 2012, 2114 Gate side wall 2002, 2102 N type well 2003, 2103 LOCOS 1404, 1606 Side wall oxide film 1104 Photo resist 1205 Photo resist 1306 Photo resist 1604 Photo resist 1805 Photo resist 1906 Photo resist 2010 Photo resist 2112 Photoresist 1209, 1310, 1909, 2013, 2115 P type high concentration diffusion layer 1103, 1203, 1303, 1804, 2107 Undoped polysilicon 1105, 1206, 1307, 1504, 1705, 1904 Silicon nitride film 1201, 1301, 1901 N type Semiconductor substrate 1204, 1305 Amorphous silicon 1304 Natural oxide film 1602 Gate oxide film 1603 Polysilicon 1704, 1803, 1903 N-type doped polysilicon 1706 Oxide film 1905 TiN 1910 CoSi 2 2004a, 2004b Buried channel layer / threshold voltage control layer 2104a , 2104b Buried channel layer / threshold voltage control layer 2007, 2108 HTO 2009a, 2009b Pocket pan Through stopper / P-type low concentration diffusion layers 2111a, 2111b pocket punch-through stopper / P-type low concentration diffusion layer 2106 P-type doped polysilicon

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海本 博之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−38092(JP,A) 特開 昭61−112379(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Hiroyuki Umimoto 1006 Kazuma Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-7-38092 (JP, A) JP-A-61 −112379 (JP, A)

Claims (23)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 該半導体基板の一主面の選択された領域上に形成された
ゲート絶縁膜と、 該ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、 該半導体基板中の高濃度不純物拡散層から形成されたソ
ース/ドレイン領域と、 を備えた半導体装置であって、 該ゲート絶縁膜の両端部は、該ゲート絶縁膜の中央部よ
り厚く、 該ソース/ドレイン領域は、該ゲート絶縁膜の該両端部
の下に位置する第1部分と、該第1部分の厚さ以上の厚
さを持つ第2部分と、を含んでおり、該第1部分の先端
は、該ゲート絶縁膜の方向に伸びるとともに、該ゲート
電極下であり且つ該ゲート絶縁膜の該両端部の厚い部分
よりも内側に位置しており、しかも、該第1部分の不純
物濃度は1×10 19 cm -3 から1×10 20 cm -3 の範囲
内にある、半導体装置。
A semiconductor substrate; a gate insulating film formed on a selected region of one main surface of the semiconductor substrate; a gate electrode formed on the gate insulating film; A source / drain region formed from a high-concentration impurity diffusion layer, wherein both end portions of the gate insulating film are thicker than a central portion of the gate insulating film; A first portion located below the both ends of the gate insulating film, and a second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion, the tip of the first portion being the gate The first portion extends in the direction of the insulating film, is located below the gate electrode and inside the thick portions at both ends of the gate insulating film, and has an impurity concentration of 1 × 10 19 cm. from -3 1 × 10 20 range cm -3
The semiconductor device inside .
【請求項2】 前記ゲート電極の側面に形成されたL型
側壁を更に備えており、 前記ソース/ドレイン領域の前記第1部分は、該L型側
壁の下にまで広がっている、請求項1に記載の半導体装
置。
2. The semiconductor device according to claim 1 , further comprising an L-shaped side wall formed on a side surface of the gate electrode, wherein the first portion of the source / drain region extends below the L-shaped side wall. 3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記L型側壁の底部の膜厚は、側部の膜
厚より厚い、請求項1に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a film thickness at a bottom portion of said L-shaped side wall is larger than a film thickness at a side portion.
【請求項4】 前記ゲート電極は、アモルファスシリコ
ン膜及び多結晶シリコン膜を含む積層構造体から形成さ
れている、請求項1に記載の半導体装置。
Wherein said gate electrode is formed from the stacked structure including the amorphous silicon film and a polycrystalline silicon film, a semiconductor device according to claim 1.
【請求項5】 前記半導体基板は、SOI基板である、
請求項1に記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is an SOI substrate.
The semiconductor device according to claim 1.
【請求項6】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する
工程と、 酸化種を通しにくい絶縁膜で側面の上部が選択的に覆わ
れたゲート電極を該ゲート絶縁膜上に形成する工程と、 該ゲート電極の側面の露出部分に熱酸化膜を成長させ、
該ゲート絶縁膜の端部を該ゲート絶縁膜の中央部より厚
くする酸化工程と、 該ゲート絶縁膜の該両端部の下に位置する第1部分と、
該第1部分の厚さ以上の厚さを持つ第2部分と、を含ん
でおり、しかも、該第1部分の不純物濃度が1×10 19
cm -3 から1×10 20 cm -3 の範囲内にあるソース/ド
レイン領域を該半導体基板中に形成する工程と、 を包含する、半導体装置の製造方法。
6. A step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate; and a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, the upper side of which is selectively covered with an insulating film that is hardly permeable to oxidizing species. Growing a thermal oxide film on an exposed portion of the side surface of the gate electrode;
An oxidation step of making an end of the gate insulating film thicker than a central portion of the gate insulating film; a first portion located below the both ends of the gate insulating film;
A second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion, and the impurity concentration of the first portion is 1 × 10 19
forming a source / drain region in the semiconductor substrate within the range of cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 in the semiconductor substrate.
【請求項7】 前記ゲート電極を形成する工程は、 前記ゲート絶縁膜上に導電性膜を堆積する工程と、 該導電性膜上に前記ゲート電極の位置及び形状を規定す
るフォトレジストを形成する工程と、 垂直方向に強い異方性を持つエッチングにより、該フォ
トレジストをマスクとして、該導電性膜の露出部分を選
択的に除去する工程と、 該フォトレジストを除去する工程と、 酸化種を通しにくい絶縁膜を堆積する工程と、 垂直方向に強い異方性を持つエッチングにより、該絶縁
膜及び該導電性膜をエッチバックし、それによって、該
絶縁膜の一部を該ゲート電極の側面に残置する工程と、 を包含している、請求項に記載の半導体装置の製造方
法。
7. The step of forming the gate electrode includes the steps of: depositing a conductive film on the gate insulating film; and forming a photoresist defining the position and shape of the gate electrode on the conductive film. A step of selectively removing exposed portions of the conductive film using the photoresist as a mask by etching having strong anisotropy in a vertical direction; a step of removing the photoresist; Depositing an insulating film that is difficult to pass through, and etching back the insulating film and the conductive film by etching having strong anisotropy in the vertical direction, whereby a part of the insulating film is formed on the side surface of the gate electrode. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 , further comprising:
【請求項8】 前記導電性膜を堆積する工程は、多結晶
シリコン膜を前記ゲート絶縁膜上に堆積する工程と、該
多結晶シリコン膜上にアモルファスシリコン膜を堆積す
る工程と、を含んでいる、請求項に記載の半導体装置
の製造方法。
8. Depositing the conductive film includes a step of depositing a polycrystalline silicon film on the gate insulating layer, depositing an amorphous silicon film on the polycrystalline silicon film, including The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7 , wherein
【請求項9】 前記導電性膜の露出部分を選択的に除去
する工程は、前記アモルファスシリコン膜及び多結晶シ
リコン膜の一部を除去する工程を含む、請求項に記載
の半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 , wherein the step of selectively removing an exposed portion of the conductive film includes a step of removing a part of the amorphous silicon film and a part of the polycrystalline silicon film. Method.
【請求項10】 前記導電性膜を堆積する工程は、第1
導電性層を前記ゲート絶縁膜上に堆積する工程と、酸化
膜を該第1導電性層上に形成する工程と、該酸化膜上に
第2導電性層を堆積する工程と、を含んでいる、請求項
に記載の半導体装置の製造方法。
10. A step of depositing the conductive film, the first
Depositing a conductive layer on the gate insulating film, forming an oxide film on the first conductive layer, and depositing a second conductive layer on the oxide film. Claims
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 7 .
【請求項11】 前記第2導電性層は、アモルファスシ
リコンから形成されている、請求項10に記載の半導体
装置の製造方法。
Wherein said second conductive layer is formed of amorphous silicon, a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10.
【請求項12】 前記導電性膜を堆積する工程は、第1
導電性層を前記ゲート絶縁膜上に堆積する工程と、不純
物がドーピングされた第2導電性層を該第1導電性層上
に形成する工程と、第3導電性層を該第2導電性層上に
堆積する工程と、を含んでいる、請求項に記載の半導
体装置の製造方法。
12. A step of depositing the conductive film, the first
Depositing a conductive layer on the gate insulating film, forming a second conductive layer doped with impurities on the first conductive layer, and forming a third conductive layer on the second conductive layer. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 , further comprising: depositing on a layer.
【請求項13】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、 ゲート電極を該ゲート絶縁膜上に形成する工程と、 該半導体基板上の露出する部分、及び該ゲート電極の側
面に存在する酸化膜を等方性エッチングにより除去する
工程と、 該酸化膜の除去により露出した表面にシリコン窒化膜を
形成する工程と、 該ゲート絶縁膜の端部を該ゲート絶縁膜の中央部より厚
くする酸化工程と、 該ゲート絶縁膜の該両端部の下に位置する第1部分と、
該第1部分の厚さ以上の厚さを持つ第2部分と、を含ん
でおり、しかも、該第1部分の不純物濃度が1×10 19
cm -3 から1×10 20 cm -3 の範囲内にあるソース/ド
レイン領域を該半導体基板中に形成する工程と、 を包含する、半導体装置の製造方法。
13. A step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, an exposed portion on the semiconductor substrate, and a side surface of the gate electrode. Removing the oxide film by isotropic etching; forming a silicon nitride film on the surface exposed by removing the oxide film; and making an end portion of the gate insulating film thicker than a central portion of the gate insulating film. An oxidation step; a first portion located below the both ends of the gate insulating film;
A second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion, and the impurity concentration of the first portion is 1 × 10 19
forming a source / drain region in the semiconductor substrate within the range of cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 in the semiconductor substrate.
【請求項14】 前記シリコン窒化膜を形成する工程
は、 前記半導体基板の主面の法線に対して斜めに窒素イオン
を注入した後、窒素雰囲気中でアニールする工程を包含
する、請求項13に記載の製造方法。
14. step of forming the silicon nitride film, after injecting nitrogen ions obliquely with respect to the normal of the main surface of said semiconductor substrate, comprising the step of annealing in a nitrogen atmosphere, claim 13 The production method described in 1.
【請求項15】 半導体基板上に、シリコン酸化膜、シ
リコン窒化膜及びシリコン酸化膜の3層構造を持つゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、 該半導体基板上に形成された該ゲート絶縁膜の少なくと
も該シリコン窒化膜を除去することなく、ゲート電極を
該ゲート絶縁膜上に形成する工程と、 該ゲート絶縁膜の端部を該ゲート絶縁膜の中央部より厚
くする酸化工程と、 該ゲート絶縁膜の該両端部の下に位置する第1部分と、
該第1部分の厚さ以上の厚さを持つ第2部分と、を含ん
でおり、しかも、該第1部分の不純物濃度が1×10 19
cm -3 から1×10 20 cm -3 の範囲内にあるソース/ド
レイン領域を該半導体基板中に形成する工程と、 を包含する、半導体装置の製造方法。
15. A step of forming a gate insulating film having a three-layer structure of a silicon oxide film, a silicon nitride film and a silicon oxide film on a semiconductor substrate, and forming at least one of the gate insulating films formed on the semiconductor substrate. A step of forming a gate electrode on the gate insulating film without removing the silicon nitride film; an oxidizing step of making an end portion of the gate insulating film thicker than a central portion of the gate insulating film; A first portion located below said opposite ends of
A second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion, and the impurity concentration of the first portion is 1 × 10 19
forming a source / drain region in the semiconductor substrate within the range of cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 in the semiconductor substrate.
【請求項16】 半導体基板上にシリコン酸化膜、シリ
コン窒化膜及びシリコン酸化膜の3層からなるゲート絶
縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に導電性膜を堆積する工程と、 前記導電性膜上のゲート電極になる所定の位置にフォト
レジストをパターニングする工程と、 前記フォトレジストをマスクとして、前記ゲート絶縁膜
と前記導電性膜からなる多層膜を選択的に垂直方向に強
い異方性エッチングにより前記ゲート絶縁膜が露出する
までエッチングする工程と、 酸素雰囲気中で酸化する工程と、 該ゲート絶縁膜の該両端部の下に位置する第1部分と、
該第1部分の厚さ以上の厚さを持つ第2部分と、を含ん
でおり、しかも、該第1部分の不純物濃度が1×10 19
cm -3 から1×10 20 cm -3 の範囲内にあるソース/ド
レイン領域を該半導体基板中に形成する工程と、 を包含する、半導体装置の製造方法。
16. A step of forming a gate insulating film composed of three layers of a silicon oxide film, a silicon nitride film and a silicon oxide film on a semiconductor substrate; a step of depositing a conductive film on the gate insulating film; Patterning a photoresist at a predetermined position to be a gate electrode on the conductive film; and selectively using the photoresist as a mask to selectively form a multilayer film including the gate insulating film and the conductive film in a vertical direction. Etching the gate insulating film until the gate insulating film is exposed by anisotropic etching, oxidizing in an oxygen atmosphere, and a first portion located under the both ends of the gate insulating film;
A second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion, and the impurity concentration of the first portion is 1 × 10 19
forming a source / drain region in the semiconductor substrate within the range of cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 in the semiconductor substrate.
【請求項17】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、 該ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 該ゲート電極の側面に、L型導電性膜と、該L型導電性
膜の凹部に設けられた酸化種を通しにくい絶縁膜と、を
形成する工程と、 該L型導電性膜の側面のうち該絶縁膜に覆われていない
部分を酸化し、さらに該ゲート絶縁膜の端部を前記ゲー
ト絶縁膜の中央部より厚くする酸化工程と、 該ゲート絶縁膜の該両端部の下に位置する第1部分と、
該第1部分の厚さ以上の厚さを持つ第2部分と、を含ん
でおり、しかも、該第1部分の不純物濃度が1×10 19
cm -3 から1×10 20 cm -3 の範囲内にあるソース/ド
レイン領域を該半導体基板中に形成する工程と、 を包含する、半導体装置の製造方法。
17. A step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate; a step of forming a gate electrode on the gate insulating film; an L-type conductive film on a side surface of the gate electrode; Forming an insulating film provided in the concave portion of the conductive film through which oxidizing species are not easily passed; oxidizing a portion of the side surface of the L-type conductive film which is not covered with the insulating film; An oxidation step of making an end of the film thicker than a central part of the gate insulating film; a first portion located below the both ends of the gate insulating film;
A second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion, and the impurity concentration of the first portion is 1 × 10 19
forming a source / drain region in the semiconductor substrate within the range of cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 in the semiconductor substrate.
【請求項18】 前記ゲート電極を形成する工程は、 不純物がドーピングされていない第1の導電性膜を前記
ゲート絶縁膜上に堆積する工程と、 該第1の導電性膜上に前記ゲート電極の位置及び形状を
規定するフォトレジストを形成する工程と、 該フォトレジストをマスクとして、垂直方向に強い異方
性を持つエッチングにより、該第1の導電性膜の露出部
分を選択的に除去する工程と、 を包含しており、 前記L型導電性膜及び前記酸化種を通しにくい絶縁膜を
形成する工程は、 該ゲート電極及び前記半導体基板上に、所定の導電型を
有する不純物がドーピングされた第2の導電性膜を堆積
する工程と、 酸化種を通しにくい絶縁膜を該第2の導電性膜上に堆積
する工程と、 垂直方向に強い異方性を持つエッチングにより、該酸化
種を通しにくい絶縁膜及び該第2の導電性膜をエッチバ
ックし、該L型導電性膜及び該酸化種を通しにくい絶縁
膜の一部を該ゲート電極の側面に残置する工程と、 を包含している、請求項17に記載の半導体装置の製造
方法。
18. The method according to claim 18, wherein the step of forming the gate electrode comprises : depositing a first conductive film not doped with an impurity on the gate insulating film; and forming the gate electrode on the first conductive film. Forming a photoresist that defines the position and shape of the first conductive film, and selectively removing the exposed portion of the first conductive film by using the photoresist as a mask and etching with strong anisotropy in the vertical direction. Forming the L-type conductive film and the insulating film that is difficult to pass through the oxidizing species, wherein the gate electrode and the semiconductor substrate are doped with an impurity having a predetermined conductivity type. Depositing an insulating film, which is hardly permeable to oxidizing species, on the second conductive film; and etching with strong anisotropy in the vertical direction to form the oxidizing species. Through Etching back the insulating film and the second conductive film, and leaving a part of the L-type conductive film and the insulating film that is difficult to pass through the oxidizing species on the side surface of the gate electrode. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17 , wherein
【請求項19】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、 前記ゲート絶縁膜上に、イオンがドーピングされた第1
の導電性膜とイオンがドーピングされていない第2の導
電性膜とからなる多層膜から構成されるゲート電極を形
成する工程と、 前記ゲート電極の側部に前記第1の導電性膜の側部に成
長する酸化膜が前記第2の導電性膜の側部に成長する酸
化膜より厚くなるようなL型側壁酸化膜を形成し、さら
に前記ゲート絶縁膜の端部が前記ゲート絶縁膜の中央部
より厚くなるような酸化工程と、 前記基板上のソース/ドレイン領域に、該ソース/ドレ
イン領域に含まれる所定の導電型を有する高濃度拡散層
と前記L型側壁下で浅い接合を有する、該所定の導電型
を有する他の高濃度拡散層を形成する工程と、 を包含する、半導体装置の製造方法。
19. A step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, and forming a first doped ion on the gate insulating film.
Forming a gate electrode composed of a multilayer film composed of a conductive film of a second type and a second conductive film not doped with ions; and a side of the first conductive film on a side portion of the gate electrode. Forming an L-type side wall oxide film such that an oxide film growing in a portion is thicker than an oxide film growing on a side portion of the second conductive film; An oxidizing step that is thicker than a central portion; and a high-concentration diffusion layer having a predetermined conductivity type included in the source / drain region and a shallow junction under the L-type sidewall in the source / drain region on the substrate. Forming another high-concentration diffusion layer having the predetermined conductivity type.
【請求項20】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、 所定の導電型を有する不純物がドーピングされた第1の
導電性膜を下層として有し、不純物がドープされていな
い第2の導電性膜を上層として有するゲート電極を、該
ゲート絶縁膜上に形成する工程と、 熱酸化により、該ゲート電極の該第1の導電性膜の側面
及び該第2の導電性膜の側面にL型側壁酸化膜を形成
し、さらに該ゲート絶縁膜の端部を前記ゲート絶縁膜の
中央部より厚くする酸化工程と、 該ゲート絶縁膜の該両端部及び該L型側壁酸化膜の下に
位置する第1部分と、該第1部分の厚さ以上の厚さを持
つ第2部分と、を含んでおり、しかも、該第1部分の不
純物濃度が1×10 19 cm -3 から1×10 20 cm -3 の範
囲内にあるソース/ドレイン領域を該半導体基板中に形
成する工程と、 を包含する、半導体装置の製造方法。
20. A step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, comprising a first conductive film doped with an impurity having a predetermined conductivity type as a lower layer, and a second impurity-doped second film. Forming a gate electrode having a conductive film as an upper layer on the gate insulating film; and thermally oxidizing the gate electrode on a side surface of the first conductive film and a side surface of the second conductive film of the gate electrode. An oxidation step of forming an L-type side wall oxide film and further making an end of the gate insulating film thicker than a central part of the gate insulating film; And a second portion having a thickness equal to or greater than the thickness of the first portion, wherein the first portion has an impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3 to 1 ×. The range of 10 20 cm -3
Forming a source / drain region in an enclosure in the semiconductor substrate.
【請求項21】 第1の半導体基板上にゲート絶縁膜を
形成する工程と、 第1導電型のイオンがドーピングされた第1の導電性膜
とイオンがドーピングされていない第2の導電性膜とを
該ゲート絶縁膜上に堆積する工程と、 該第2の導電性膜上に第3の導電性膜を堆積する工程
と、 該ゲート絶縁膜と該第1の導電性膜と該第2の導電性膜
と該第3の導電性膜とからなる多層膜上に、ゲート電極
の位置及び形状を規定するフォトレジストを形成する工
程と、 該フォトレジストをマスクとして、選択的に垂直方向に
強い異方性エッチングにより該多層膜を該ゲート絶縁膜
が露出するまでエッチングする工程と、 該第1の半導体基板及び該ゲート電極上に絶縁膜を堆積
する工程と、 選択的に垂直方向に強い異方性を持つエッチングによ
り、該絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させる工程
と、 該ゲート電極の側部に前記第1の導電性膜の側部に成長
する酸化膜が前記第2の導電性膜の側部に成長する酸化
膜より厚くなり、さらに該ゲート絶縁膜の端部が該ゲー
ト絶縁膜の中央部より厚くなるような酸化工程と、 イオン注入法により、該第1の半導体基板上のソース/
ドレイン領域に第2導電型の高濃度拡散層を形成する工
程と、 選択的に垂直方向に強い異方性を持つエッチングによ
り、該第1の半導体基板のソース/ドレイン領域が露出
させる工程と、 該第1の半導体基板のソース/ドレイン領域をシリサイ
ド化する工程と、 該第3の導電性膜を選択的にエッチングする工程と、 イオン注入法により、該ゲート電極に第2導電型のイオ
ンをドーピングする工程と、 を包含する、半導体装置の製造方法。
21. A step of forming a gate insulating film on a first semiconductor substrate, a first conductive film doped with ions of a first conductivity type and a second conductive film not doped with ions. Depositing a third conductive film on the second conductive film, depositing a third conductive film on the second conductive film, forming the second conductive film on the gate insulating film, the first conductive film, and the second conductive film. Forming a photoresist that defines the position and shape of the gate electrode on a multilayer film composed of the conductive film and the third conductive film, and selectively vertically using the photoresist as a mask. Etching the multilayer film by strong anisotropic etching until the gate insulating film is exposed; and depositing an insulating film on the first semiconductor substrate and the gate electrode; Insulation by etching with anisotropy Remaining on the side wall of the gate electrode; and an oxide film growing on the side of the first conductive film on the side of the gate electrode and growing on the side of the second conductive film. An oxidation step of making the gate insulating film thicker and an end portion of the gate insulating film thicker than a central portion of the gate insulating film;
Forming a second conductive type high concentration diffusion layer in the drain region, selectively exposing the source / drain region of the first semiconductor substrate by etching having strong anisotropy in a vertical direction; A step of silicidizing the source / drain region of the first semiconductor substrate; a step of selectively etching the third conductive film; and a step of ion-implanting ions of the second conductivity type into the gate electrode. Doping a semiconductor device.
【請求項22】 所定の導電型を有する第2の半導体基
板の一主面に素子分離領域を形成する工程と、 該素子分離領域で分離された特定の島領域に第1導電型
ウエルを形成する工程と、 該第2の半導体基板上と該第1導電型ウエル領域上とに
ゲート絶縁膜を形成する工程と、 をさらに包含し、 イオン注入法により、前記第1の半導体基板上のソース
/ドレイン領域に第2導電型の高濃度拡散層を形成する
工程のかわりに、 該第1導電型ウエル領域上に選択的に形成された第1の
イオン注入マスクをマスクとして、イオン注入法によ
り、該第2の半導体基板上のソース/ドレイン領域に第
1導電型の高濃度拡散層を形成する工程と、 該第2の半導体基板上に選択的に形成された第2のイオ
ン注入マスクをマスクとして、該第1導電型ウエル領域
上のソース/ドレイン領域に第2導電型の高濃度拡散層
を形成する工程と、 を包含する、請求項21に記載の半導体装置の製造方
法。
22. A step of forming an element isolation region on one main surface of a second semiconductor substrate having a predetermined conductivity type, and forming a first conductivity type well in a specific island region separated by the element isolation region. And forming a gate insulating film on the second semiconductor substrate and on the first conductivity type well region. The method further comprises: ion-implanting a source on the first semiconductor substrate. Instead of the step of forming the second conductive type high concentration diffusion layer in the / drain region, the first ion implantation mask selectively formed on the first conductive type well region is used as a mask to perform ion implantation. Forming a first conductive type high concentration diffusion layer in source / drain regions on the second semiconductor substrate; and forming a second ion implantation mask selectively formed on the second semiconductor substrate. The first conductivity type well region is used as a mask. Comprising forming a high concentration diffusion layer of the second conductivity type source / drain regions of the above, a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 21.
【請求項23】 第1導電型半導体基板の一主面に素子
分離領域を形成する工程と、 該素子分離領域で分離された特定の島領域に第2導電型
ウエルを形成する工程と、 イオン注入法により、該基板表面近傍に第2導電型の埋
め込みチャネル層を形成し、該ウエル領域表面近傍に第
2導電型のしきい値電圧制御層を形成する工程と、 該基板上と該ウエル領域上とにゲート絶縁膜を形成する
工程と、 該ゲート絶縁膜上に第1導電型のイオンがドーピングさ
れた第1の導電性膜とイオンがドーピングされていない
第2の導電性膜とを堆積する工程と、 該第2の導電性膜上に第1の絶縁膜を堆積する工程と、 該ゲート絶縁膜と該第1の導電性膜と該第2の導電性膜
と該第1の絶縁膜とからなる多層膜のゲート電極になる
所定の位置にフォトレジストをパターニングする工程
と、 該フォトレジストをマスクとして、該ゲート絶縁膜と該
第1の導電性膜と該第2の導電性膜と該第1の絶縁膜と
からなる該多層膜を選択的に垂直方向に強い異方性エッ
チングにより該ゲート絶縁膜が露出するまでエッチング
する工程と、 該ゲート電極の側部において該第1の導電性膜の側部に
成長する酸化膜が該第2の導電性膜の側部に成長する酸
化膜より厚くなり、さらに該ゲート絶縁膜の端部が該ゲ
ート絶縁膜の中央部より厚くなるような酸化工程と、 該ウエル領域上に選択的に形成されたイオン注入マスク
をマスクとして、イオン注入法により、該基板上のソー
ス/ドレイン領域に第2導電型の高濃度拡散層を形成す
る工程と、 選択的に該第1の絶縁膜をエッチングする工程と、 該半導体基板、該ウエル及び該ゲート電極上に第2の絶
縁膜を堆積する工程と、 選択的に垂直方向に強い異方性エッチングにより該第2
の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させる工程と、 イオン注入法により、該ウエル領域上のソース/ドレイ
ン領域に第1導電型の高濃度拡散層を形成し、同時に該
ゲート電極に第1導電型のイオンをドーピングする工程
と、 を包含する、半導体装置の製造方法。
23. A step of forming an element isolation region on one main surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type; a step of forming a second conductivity type well in a specific island region separated by the element isolation region; Forming a buried channel layer of the second conductivity type near the surface of the substrate by implantation, and forming a threshold voltage control layer of the second conductivity type near the surface of the well region; Forming a gate insulating film over the region, and forming a first conductive film doped with ions of the first conductivity type and a second conductive film not doped with ions on the gate insulating film. Depositing a first insulating film on the second conductive film; forming the gate insulating film, the first conductive film, the second conductive film, and the first Photo-resist in a predetermined position to be the gate electrode of a multilayer film consisting of an insulating film Patterning, and using the photoresist as a mask, selectively vertically align the multilayer film including the gate insulating film, the first conductive film, the second conductive film, and the first insulating film. Etching by a strong anisotropic etching in the direction until the gate insulating film is exposed; and forming an oxide film on the side of the first conductive film on the side of the gate electrode by the second conductive film. An oxidation step in which the oxide film grows thicker than the oxide film grown on the side of the film, and an edge of the gate insulating film becomes thicker than a central portion of the gate insulating film; and ions formed selectively on the well region Forming a second conductive type high concentration diffusion layer in the source / drain region on the substrate by ion implantation using the implantation mask as a mask; and selectively etching the first insulating film; The semiconductor substrate, the well And a step of depositing a second insulating film on the gate electrode;
Forming a first conductive type high-concentration diffusion layer in the source / drain region on the well region by ion implantation, and simultaneously forming a first conductive film on the gate electrode by ion implantation. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: doping conductive type ions.
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