JP2956143B2 - Method of manufacturing insulated gate field effect transistor - Google Patents

Method of manufacturing insulated gate field effect transistor

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JP2956143B2
JP2956143B2 JP17045690A JP17045690A JP2956143B2 JP 2956143 B2 JP2956143 B2 JP 2956143B2 JP 17045690 A JP17045690 A JP 17045690A JP 17045690 A JP17045690 A JP 17045690A JP 2956143 B2 JP2956143 B2 JP 2956143B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超LSI(大規模集積回路)を構成するのに好
適の絶縁ゲート電界効果トランジスタの製造方法に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing an insulated gate field effect transistor suitable for forming an VLSI (Large Scale Integrated Circuit).

[従来の技術] 超LSIに使用されている絶縁ゲート電界効果トランジ
スタ(以下、MISFETという)は、半導体装置の高集積化
に伴って、短チャネル化される傾向にある。
[Related Art] Insulated gate field effect transistors (hereinafter referred to as MISFETs) used in VLSIs tend to have shorter channels as semiconductor devices become more highly integrated.

従来、チャネル長が1μm程度のMISFETの場合は、高
濃度ソース・ドレイン領域とチャネル領域との間に低濃
度のソース・ドレイン領域を配置する所謂LDD(Lightly
Doped Drain)構造とすることにより、耐圧特性の向上
及び動作の高速化を実現している。しかしながら、チャ
ネル長が0.5μm程度と更に一層短くなったMISFETにお
いては、これまでのLDD構造では十分な耐圧特性及び高
速性を得ることができない。このため、短チャネル化に
適したMISFETが提案されている{「高耐圧・高速5V動作
サブミクロンデバイスGOLD」、31〜36頁、信学技報(SD
M87−157)、1988年発行}。
Conventionally, in the case of a MISFET having a channel length of about 1 μm, a so-called LDD (Lightly-Diffused) in which a low-concentration source / drain region is disposed between a high-concentration source / drain region and a channel region.
By adopting a Doped Drain (Drain) structure, the withstand voltage characteristics are improved and the operation speed is increased. However, in a MISFET having a much shorter channel length of about 0.5 μm, a sufficient breakdown voltage characteristic and high speed cannot be obtained with the conventional LDD structure. For this reason, MISFETs suitable for shortening the channel have been proposed. "High voltage, high speed 5V operation submicron device GOLD", p. 31-36, IEICE Technical Report (SD
M87-157), published in 1988.

第3図は、上述の短チャネル化に適したMISFETを示す
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a MISFET suitable for shortening the channel described above.

半導体基板11の表面には、n型不純物が高濃度で導入
された1対のn+層19が相互に適長間隔をおいて形成され
ている。この各n+層19の相互に対向する側の端部には、
夫々n型不純物が低濃度で導入されたn-層17が形成され
ている。
On the surface of the semiconductor substrate 11, a pair of n + layers 19 into which n-type impurities are introduced at a high concentration are formed at an appropriate interval from each other. At the end of each n + layer 19 on the side facing each other,
Each has an n layer 17 into which n-type impurities are introduced at a low concentration.

基板11上にはゲート酸化膜12が形成されている。そし
て、n+層19間のゲート酸化膜12上には第1のポリシリコ
ン電極13がパターン形成されている。また、この第1の
ポリシリコン電極13上には、自然酸化膜14を介して、第
2のポリシリコン電極15が形成されている。この第2の
ポリシリコン電極15の幅は第1のポリシリコン電極13の
幅よりも狭くなっており、またこの第2のポリシリコン
電極15の上面の幅は下面の幅よりも狭くなっている。こ
の第2のポリシリコン電極15上には第1の酸化膜16が形
成されている。この第1の酸化膜16の幅は、第2のポリ
シリコン電極15の上面の幅によりも若干広く形成されて
いる。
On the substrate 11, a gate oxide film 12 is formed. A first polysilicon electrode 13 is formed on the gate oxide film 12 between the n + layers 19 by patterning. On the first polysilicon electrode 13, a second polysilicon electrode 15 is formed via a natural oxide film 14. The width of the second polysilicon electrode 15 is smaller than the width of the first polysilicon electrode 13, and the width of the upper surface of the second polysilicon electrode 15 is smaller than the width of the lower surface. . On this second polysilicon electrode 15, a first oxide film 16 is formed. The width of the first oxide film 16 is formed slightly wider than the width of the upper surface of the second polysilicon electrode 15.

これらの第1及び第2のポリシリコン電極13,15及び
第1の酸化膜16の両側部には、第2の酸化膜18が形成さ
れている。
On both sides of the first and second polysilicon electrodes 13, 15 and the first oxide film 16, a second oxide film 18 is formed.

このように構成されたMISFETにおいては、図中破線の
円で示す領域において、ゲート電極(第1のポリシリコ
ン膜13)とn-層17とが平面視でオーバーラップしてい
る。このため、n-層17の電位はゲート電極(第1のポリ
シリコン膜13)の電位に影響される。この場合に、オー
バーラップの幅とn-層17の不純物濃度とを最適化するこ
とにより、チャネル長が約0.5μmであって、耐圧特性
及び高速性が優れたMISFETを実現することができる。ま
た、このMISFETにおいては、ホットキャリア注入領域が
側壁スペーサ(第2の酸化膜18)から離隔されたオーバ
ーラップ領域であるため、スペーサ酸化膜にトラップさ
れるキャリア数が少なく、MISFETのホットキャリア耐性
が高い。
In the MISFET thus configured, the gate electrode (first polysilicon film 13) and the n layer 17 overlap in a plan view in a region indicated by a dashed circle in the drawing. Therefore, the potential of n layer 17 is affected by the potential of gate electrode (first polysilicon film 13). In this case, by optimizing the width of the overlap and the impurity concentration of the n layer 17, a MISFET having a channel length of about 0.5 μm and having excellent withstand voltage characteristics and high-speed characteristics can be realized. In this MISFET, since the hot carrier injection region is an overlap region separated from the side wall spacer (second oxide film 18), the number of carriers trapped in the spacer oxide film is small, and the hot carrier resistance of the MISFET is small. Is high.

次に、上述のMISFETの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the above-described MISFET will be described.

第4図(a)乃至(d)は上述のMISFETの製造方法を
工程順に示す断面図である。
4 (a) to 4 (d) are cross-sectional views showing a method of manufacturing the MISFET described above in the order of steps.

先ず、第4図(a)に示すように、シリコン基板11上
にゲート酸化膜12を形成し、このゲート酸化膜12上に第
1のポリシリコン電極13を例えば50nmの厚さに形成す
る。そして、この第1のポリシリコン電極13の表面を空
気に曝すことにより、ポリシリコン電極13の表面に膜厚
が約1nmの自然酸化膜14を形成する。その後、この自然
酸化膜14上に第2のポリシリコン電極15を堆積させる。
First, as shown in FIG. 4A, a gate oxide film 12 is formed on a silicon substrate 11, and a first polysilicon electrode 13 is formed on the gate oxide film 12 to a thickness of, for example, 50 nm. Then, by exposing the surface of the first polysilicon electrode 13 to air, a natural oxide film 14 having a thickness of about 1 nm is formed on the surface of the polysilicon electrode 13. Thereafter, a second polysilicon electrode 15 is deposited on the natural oxide film 14.

次に、第2のポリシリコン電極15上の全面に第1の酸
化膜16を形成した後、この第1の酸化膜16をパターニン
グして所定の形状に成形する。
Next, after a first oxide film 16 is formed on the entire surface of the second polysilicon electrode 15, the first oxide film 16 is patterned into a predetermined shape.

次に、第4図(b)に示すように、第1の酸化膜16を
マスクとして第2のポリシリコン電極15を高選択ドライ
エッチングする。このエッチングは自然酸化膜14が露出
した時点で終了する。この場合に、第1の酸化膜16の下
方の第2のポリシリコン電極15は若干サイドエッチング
され、第2のポリシリコン電極15の側部には傾斜面が形
成される。その後、第1の酸化膜16をマスクすると共
に、自然酸化膜14、第1のポリシリコン電極13及びゲー
ト酸化膜12を通過させて基板11の表面にリンをイオン注
入することにより、不純物濃度が低いn-層17を自己整合
的に形成する。
Next, as shown in FIG. 4 (b), the second polysilicon electrode 15 is subjected to high selective dry etching using the first oxide film 16 as a mask. This etching is completed when the native oxide film 14 is exposed. In this case, the second polysilicon electrode 15 below the first oxide film 16 is slightly side-etched, and an inclined surface is formed on the side of the second polysilicon electrode 15. Thereafter, the first oxide film 16 is masked, and phosphorus is ion-implanted into the surface of the substrate 11 through the natural oxide film 14, the first polysilicon electrode 13 and the gate oxide film 12, so that the impurity concentration is reduced. The low n - layer 17 is formed in a self-aligned manner.

次に、第4図(c)に示すように、全面に第2の酸化
膜18を堆積させた後、エッチングバックを施して、第1
の酸化膜16及び第2のポリシリコン電極15の側部にのみ
第2の酸化膜18を残存させる。そして、この第2の酸化
膜18に覆われていない部分の自然酸化膜14、第1のポリ
シリコン電極13及びゲート酸化膜12を除去する。
Next, as shown in FIG. 4 (c), after depositing a second oxide film 18 on the entire surface, etching back is performed to form a first oxide film 18.
The second oxide film 18 is left only on the side of the oxide film 16 and the second polysilicon electrode 15. Then, portions of the natural oxide film 14, the first polysilicon electrode 13 and the gate oxide film 12 which are not covered with the second oxide film 18 are removed.

次いで、第4図(d)に示すように、温度が800℃の
ウェット酸化条件で酸化を行なった後、第1及び第2の
酸化膜16,18をマスクとして、基板11の表面にヒ素をイ
オン注入して、不純物濃度が高いn+層19を形成する。こ
のようにして、上述のMISFETを製造することができる。
Next, as shown in FIG. 4 (d), after oxidizing under a wet oxidation condition at a temperature of 800 ° C., arsenic is deposited on the surface of the substrate 11 by using the first and second oxide films 16 and 18 as a mask. By ion implantation, an n + layer 19 having a high impurity concentration is formed. Thus, the above-described MISFET can be manufactured.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した従来のMISFETには、以下に示
す問題点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned conventional MISFET has the following problems.

即ち、第3図に破線の円で示すゲート電極とn-層17と
のオーバーラップ領域は、動作中にホットキャリアが注
入される領域でもある。従って、この領域の近傍のゲー
ト酸化膜12はキャリアトラップ密度が低いことが必要で
ある。しかし、上述した製造方法によりMISFETを製造す
ると、n-層17を形成する工程において、ゲート酸化膜12
がリンのイオン注入により損傷を受け、ゲート酸化膜12
のキャリアトラップ密度が高くなる。このため、従来の
MISFETにおいては、例えば5V動作時におけるホットキャ
リア耐性を確保することができないという問題点があ
る。
In other words, the overlap region between the gate electrode and the n layer 17 indicated by the dashed circle in FIG. 3 is also a region into which hot carriers are injected during operation. Therefore, the gate oxide film 12 near this region needs to have a low carrier trap density. However, when the MISFET is manufactured by the above-described manufacturing method, the gate oxide film 12 is formed in the step of forming the n layer 17.
Is damaged by the phosphorus ion implantation and the gate oxide film 12
Carrier trap density increases. For this reason,
The MISFET has a problem that, for example, hot carrier resistance cannot be ensured at the time of 5V operation.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、ホットキャリアが注入される領域のゲート酸化膜の
キャリアトラップ密度が低く、耐圧特性及び高速性が優
れていると共に、高集積化が可能な絶縁ゲート電界効果
トランジスタ及びその製造方法を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of such a problem, and has a low carrier trap density of a gate oxide film in a region into which hot carriers are injected, has excellent withstand voltage characteristics and high-speed performance, and can be highly integrated. It is an object of the present invention to provide a simple insulated gate field effect transistor and a method for manufacturing the same.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る絶縁ゲート電界効果トランジスタの製造
方法は、半導体基板上に第1のゲート絶縁膜を形成する
工程と、この第1のゲート絶縁膜上に所定のパターンで
第1のゲート電極を形成する工程と、この第1のゲート
電極をマスクとし前記第1のゲート絶縁膜を通して前記
基板表面に不純物を低濃度で導入して低濃度不純物領域
を形成する工程と、前記第1のゲート電極をマスクとし
て前記第1のゲート絶縁膜をエッチング除去する工程
と、前記第1のゲート電極の側部及び前記低濃度不純物
領域上に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第
1のゲートの電極の側方に前記第2のゲート絶縁膜を介
して第2のゲート電極を選択的に形成する工程と、前記
第1及び第2のゲート電極をマスクとして前記第2のゲ
ート絶縁膜を通して前記基板表面に前記低濃度不純物領
域と同一導電型の不純物を高濃度で導入することにより
高濃度不純物領域を形成する工程とを有することを特徴
とする。
[Means for Solving the Problems] A method of manufacturing an insulated gate field effect transistor according to the present invention includes a step of forming a first gate insulating film on a semiconductor substrate, and a step of forming a predetermined gate insulating film on the first gate insulating film. Forming a first gate electrode in a pattern, and forming a low-concentration impurity region by introducing an impurity at a low concentration to the substrate surface through the first gate insulating film using the first gate electrode as a mask; Etching the first gate insulating film using the first gate electrode as a mask; and forming a second gate insulating film on a side portion of the first gate electrode and on the low concentration impurity region. And selectively forming a second gate electrode on the side of the first gate electrode with the second gate insulating film interposed therebetween, and masking the first and second gate electrodes. As the above Forming a high-concentration impurity region by introducing an impurity of the same conductivity type as that of the low-concentration impurity region into the surface of the substrate through a second gate insulating film at a high concentration.

[作用] 本発明においては、半導体基板の表面にチャネル領域
を挾んでソース・ドレイン領域が形成されており、前記
チャネル領域に対して絶縁された第1のゲート電極の側
方に前記ソース・ドレイン領域及び前記第1のゲート電
極の双方に絶縁された第2のゲート電極が形成されてい
る。即ち、第2のゲート電極はソース・ドレイン領域の
チャネル側の端部部分に対して絶縁されて配置されてい
る。このため、ソース・ドレイン領域の前記端部部分の
電位は、容量結合により第2のゲート電極の電位の影響
を受ける。一方、この第2のゲート電極の電位は、容量
結合により第1のゲート電極の電位の影響を受ける。従
って、ソース・ドレイン領域のチャネル側の端部部分の
領域の電位は第1のゲート電極の電位に応じて変化す
る。これにより、トランジスタの耐圧特性を向上させる
こができると共に、トランジスタの高速動作が可能にな
る。
In the present invention, a source / drain region is formed on a surface of a semiconductor substrate with a channel region interposed therebetween, and the source / drain region is formed on a side of a first gate electrode insulated from the channel region. An insulated second gate electrode is formed in both the region and the first gate electrode. That is, the second gate electrode is disposed insulated from the end of the source / drain region on the channel side. Therefore, the potential of the end portion of the source / drain region is affected by the potential of the second gate electrode due to capacitive coupling. On the other hand, the potential of the second gate electrode is affected by the potential of the first gate electrode due to capacitive coupling. Therefore, the potential of the region at the end portion of the source / drain region on the channel side changes according to the potential of the first gate electrode. Accordingly, the withstand voltage characteristics of the transistor can be improved, and the transistor can operate at high speed.

また、本発明方法においては、半導体基板上に第1の
絶縁膜を介して第1のゲート電極を形成する。そして、
この第1のゲート電極をマスクとし、前記基板表面に不
純物を低濃度で導入して低濃度不純物領域を形成する。
この不純物導入時に、第1のゲート電極の直下を除く領
域の前記第1のゲート絶縁膜は不純物イオンにより損傷
を受ける。次に、第1のゲート電極をマスクとして前記
第1のゲート絶縁膜をエッチング除去する。これによ
り、不純物導入時に損傷を受けた前記第1のゲート絶縁
膜は除去される。次に、前記第1のゲート電極の側部及
び基板上に第2のゲート絶縁膜を形成した後、前記第1
のゲート電極の側部に第2のゲート電極を形成する。次
いで、前記第1及び第2のゲート電極をマスクとし、基
板表面に不純物を高濃度で導入して高濃度不純物領域を
形成する。
In the method of the present invention, a first gate electrode is formed on a semiconductor substrate via a first insulating film. And
Using the first gate electrode as a mask, a low-concentration impurity region is formed by introducing impurities at a low concentration into the substrate surface.
At the time of the impurity introduction, the first gate insulating film in a region except immediately below the first gate electrode is damaged by the impurity ions. Next, the first gate insulating film is etched away using the first gate electrode as a mask. Thereby, the first gate insulating film damaged at the time of impurity introduction is removed. Next, after forming a second gate insulating film on the side of the first gate electrode and on the substrate,
A second gate electrode is formed on the side of the gate electrode. Next, using the first and second gate electrodes as a mask, a high concentration impurity is introduced into the substrate surface to form a high concentration impurity region.

本発明方法においては、このようにしてトランジスタ
を製造するから、上述の構造の絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタを容易に製造することができる。また、本発明
方法によれば、低濃度不純物領域上の第2のゲート絶縁
膜は不純物イオンによる損傷を受けないため、この領域
のキャリアトラップ密度が極めて低い。これにより、チ
ャネル長が短く、耐圧特性及び高速性が優れていると共
に、ホットキャリア耐性が高いトランジスタを得ること
ができる。
In the method of the present invention, since the transistor is manufactured in this manner, the insulated gate field effect transistor having the above-described structure can be easily manufactured. Further, according to the method of the present invention, the second gate insulating film on the low-concentration impurity region is not damaged by the impurity ions, so that the carrier trap density in this region is extremely low. Thus, a transistor having a short channel length, excellent withstand voltage characteristics and high speed characteristics, and having high hot carrier resistance can be obtained.

[実施例] 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して
説明する。
Example Next, an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明の実施例に係る絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタを示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an insulated gate field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

シリコン基板1の表面には、適長間隔をおいて1対の
n+層7が形成されており、このn+層7の対向する端部に
は、夫々n-層4が形成されている。このn-層4間の基板
1上には第1のゲート酸化膜2が例えば100Åの厚さで
形成されており、この第1のゲート酸化膜2上には第1
のゲート電極3が形成されている。また、この第1のゲ
ート電極3の側部並びにn-層4及びn+層7上には、第2
のゲート酸化膜5が例えば100Åの厚さで形成されてい
る。そして、n-層4の上方には、この第2のゲート酸化
膜5を介して第2のゲート電極6が形成されている。
On the surface of the silicon substrate 1, a pair of
An n + layer 7 is formed, and n layers 4 are formed at opposite ends of the n + layer 7, respectively. A first gate oxide film 2 having a thickness of, for example, 100 ° is formed on the substrate 1 between the n layers 4, and a first gate oxide film 2 is formed on the first gate oxide film 2.
Gate electrode 3 is formed. Further, on the side portions of the first gate electrode 3 and on the n layer 4 and the n + layer 7, the second
The gate oxide film 5 is formed with a thickness of, for example, 100 °. Then, a second gate electrode 6 is formed above n layer 4 with this second gate oxide film 5 interposed therebetween.

本実施例においては、上述の如く、第1のゲート電極
3の両側部に第2のゲート酸化膜5を介して第2のゲー
ト電極6が形成されており、この第2のゲート電極6の
下方には第2のゲート酸化膜5を介してn-層4が形成さ
れている。このn-層4の電位は、第2のゲート酸化物5
を介した容量結合によって、第2のゲート電極6の電位
の影響を受ける。そして、この第2のゲート電極6の電
位は、第2のゲート酸化膜5を介した容量結合によっ
て、第1のゲート電極3の電位の影響を受ける。即ち、
n-層4の電位は、第1のゲート電極3の電位の影響を受
けることになる。従って、第3図に示す従来のMISFETと
同様に、第2のゲート電極6とn-層4とのオーバーラッ
プの幅及びn-層4の不純物濃度等を適正に選択すること
により、耐圧特性及び高速性が優れたMISFETを実現する
ことができる。例えば、第1のゲート電極3とn-層4と
の間の容量結合を強くしたい場合には、第2のゲート酸
化膜5の膜厚を例えば50Å程度に薄膜化すればよい。一
方、第1のゲート電極3とn-層4との間の容量結合を弱
くしたい場合は、第2のゲート酸化膜5の膜厚を、例え
ば約200Å程度に厚くすればよい。このようにして、動
作時におけるn-層4の電位を最適化することができ、耐
圧特性及び高速性が優れたMISFETを実現することができ
る。
In the present embodiment, as described above, the second gate electrode 6 is formed on both sides of the first gate electrode 3 with the second gate oxide film 5 interposed therebetween. An n layer 4 is formed below via a second gate oxide film 5. The potential of the n layer 4 is changed to the second gate oxide 5
Is affected by the potential of the second gate electrode 6. The potential of the second gate electrode 6 is affected by the potential of the first gate electrode 3 by capacitive coupling via the second gate oxide film 5. That is,
The potential of n layer 4 is affected by the potential of first gate electrode 3. Therefore, similarly to the conventional MISFET shown in FIG. 3, the withstand voltage characteristic can be appropriately selected by appropriately selecting the width of the overlap between the second gate electrode 6 and the n layer 4 and the impurity concentration of the n layer 4. In addition, a MISFET excellent in high speed can be realized. For example, when it is desired to increase the capacitive coupling between the first gate electrode 3 and the n layer 4, the thickness of the second gate oxide film 5 may be reduced to, for example, about 50 °. On the other hand, when it is desired to weaken the capacitive coupling between first gate electrode 3 and n layer 4, the thickness of second gate oxide film 5 may be increased, for example, to about 200 °. In this manner, the potential of the n layer 4 during operation can be optimized, and a MISFET having excellent withstand voltage characteristics and high-speed characteristics can be realized.

第2図(a)乃至(f)は、上述のMISFETの製造方法
を工程順に示す断面図である。
2 (a) to 2 (f) are cross-sectional views showing a method for manufacturing the MISFET described above in the order of steps.

先ず、第2図(a)に示すように、シリコン基板1上
に、第1のゲート酸化膜2を例えば100Åの厚さに形成
する。そして、この第1のゲート酸化膜2上に所定のパ
ターンで第1のゲート電極3を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a first gate oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1 to a thickness of, for example, 100 °. Then, a first gate electrode 3 is formed on the first gate oxide film 2 in a predetermined pattern.

次に、第2図(b)に示すように、第1のゲート電極
3をマスクとし、基板1の表面にリンを低濃度でイオン
注入して、n-層4を自己整合的に形成する。このイオン
注入時に、第1のゲート電極3の直下域を除いた領域の
ゲート酸化膜2が損傷を受ける。
Next, as shown in FIG. 2 (b), using the first gate electrode 3 as a mask, phosphorus is ion-implanted at a low concentration on the surface of the substrate 1 to form the n layer 4 in a self-aligned manner. . During this ion implantation, the gate oxide film 2 in a region other than a region immediately below the first gate electrode 3 is damaged.

次に、第2図(c)に示すように、第1のゲート電極
3をマスクとして、第1のゲート酸化膜2を、例えば希
釈HF液により除去する。この場合に、第1のゲート電極
3の下方のゲート酸化膜2が僅かにサイドエッチングさ
れ、ゲート電極3の下面縁部の下方に空間が形成される
ようにする。
Next, as shown in FIG. 2C, using the first gate electrode 3 as a mask, the first gate oxide film 2 is removed by, for example, a diluted HF solution. In this case, the gate oxide film 2 below the first gate electrode 3 is slightly side-etched, so that a space is formed below the lower edge of the gate electrode 3.

次に、第2図(d)に示すように、高温CVD(気相成
長法)により、ゲート電極3の周面及びn-層4上に第2
のゲート酸化膜5を例えば100Åの厚さで形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (d), the second surface is formed on the peripheral surface of the gate electrode 3 and the n layer 4 by high-temperature CVD (vapor phase growth).
Is formed with a thickness of, for example, 100 °.

次に、第2図(e)に示すように、全面にポリシリコ
ン膜を堆積させ、このポリシリコン膜に対してエッチン
グバックを施して、第1のゲート電極3の側方に第2の
ゲート電極6を形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (e), a polysilicon film is deposited on the entire surface, and this polysilicon film is subjected to etching back so that a second gate is formed on the side of the first gate electrode 3. An electrode 6 is formed.

次いで、第2図(f)に示すように、第1及び第2の
ゲート電極3,6をマスクとして、シリコン基板1の表面
にヒ素をイオン注入することにより、自己整合的にn+
7を形成する。このようにして、本実施例に係る絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタを製造できる。
Next, as shown in FIG. 2F, arsenic is ion-implanted into the surface of the silicon substrate 1 using the first and second gate electrodes 3 and 6 as a mask, so that the n + layer 7 is self-aligned. To form Thus, the insulated gate field effect transistor according to the present embodiment can be manufactured.

本実施例方法によれば、第1図に破線の円で示すホッ
トキャリア注入領域のゲート酸化膜5はイオン注入によ
る損傷を受けていないため、この領域のキャリアトラッ
プ密度が極めて低い。これにより、ホットキャリア耐性
が高く、耐性特性が優れており、高速動作が可能なMISF
ETを得ることができる。
According to the method of the present embodiment, the gate oxide film 5 in the hot carrier injection region indicated by the dashed circle in FIG. 1 is not damaged by ion implantation, so that the carrier trap density in this region is extremely low. As a result, MISF has high hot carrier resistance, excellent resistance characteristics, and can operate at high speed.
You can get ET.

なお、第2のゲート酸化膜5は、前述の高温CVDに替
えて、ゲート電極3及びn-層4の表面を熱酸化すること
により形成してもよい。この場合は、第1のゲート電極
3と第2のゲート電極6とを絶縁する酸化膜と、第2の
ゲート電極6とn-層4とを絶縁する酸化膜とが異なる膜
厚になる。しかし、この場合も、上述の実施例と同様
に、n-層4の電位の最適化は可能である。
Note that the second gate oxide film 5 may be formed by thermally oxidizing the surfaces of the gate electrode 3 and the n layer 4 instead of the high-temperature CVD described above. In this case, the oxide film that insulates first gate electrode 3 and second gate electrode 6 and the oxide film that insulates second gate electrode 6 and n layer 4 have different thicknesses. However, also in this case, the potential of the n layer 4 can be optimized as in the above-described embodiment.

[発明の効果] 本発明方法によれば、基板上に第1のゲート絶縁膜を
介して形成された第1のゲート電極をマスクとし前記基
板表面に低濃度不純物領域を形成し、前記第1のゲート
電極をマスクとして前記第1のゲート絶縁膜を除去した
後、前記低濃度不純物領域上及び前記第1のゲート電極
の側部に第2のゲート絶縁膜を形成するから、ホットキ
ャリア注入領域の絶縁膜はイオン注入による損傷を受け
ることがない。これにより、上述の構造を有しており、
ホットキャリア注入領域のキャリアトラップ密度が極め
て低い絶縁ゲート電界効果トランジスタを製造すること
ができる。
According to the method of the present invention, the first gate electrode formed on the substrate via the first gate insulating film is used as a mask to form a low-concentration impurity region on the substrate surface. After the first gate insulating film is removed using the gate electrode as a mask, a second gate insulating film is formed on the low-concentration impurity region and on the side of the first gate electrode. Is not damaged by ion implantation. Thereby, it has the above-mentioned structure,
An insulated gate field effect transistor having a very low carrier trap density in the hot carrier injection region can be manufactured.

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

第1図は本発明の実施例に係る絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタを示す断面図、第2図(a)乃至(f)は同じ
くその製造方法を工程順に示す断面図、第3図は従来の
絶縁ゲート電界効果トランジスタを示す断面図、第4図
(a)乃至(d)は同じくその製造方法を工程順に示す
断面図である。 1,11;シリコン基板、2,5,12;ゲート酸化膜、3,6;ゲート
電極、4,17;n-層、7,19;n+層、13,15;ポリシリコン層、
14;自然酸化膜、16,18;酸化膜
FIG. 1 is a sectional view showing an insulated gate field effect transistor according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) to 2 (f) are sectional views showing a method of manufacturing the same in the order of steps, and FIG. FIGS. 4 (a) to 4 (d) are cross-sectional views showing a gate field-effect transistor, similarly showing a method of manufacturing the same in order of steps. 1,11; silicon substrate, 2,5,12; gate oxide film, 3,6; gate electrode, 4,17; n - layer, 7,19; n + layer, 13,15; polysilicon layer,
14; natural oxide film, 16, 18; oxide film

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に第1のゲート絶縁膜を形成
する工程と、この第1のゲート絶縁膜上に所定のパター
ンで第1のゲート電極を形成する工程と、この第1のゲ
ート電極をマスクとし前記第1のゲート絶縁膜を通して
前記基板表面に不純物を低濃度で導入して低濃度不純物
領域を形成する工程と、前記第1のゲート電極をマスク
として前記第1のゲート絶縁膜をエッチング除去する工
程と、前記第1のゲート電極の側部及び前記低濃度不純
物領域上に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記
第1のゲート電極の側方に前記第2のゲート絶縁膜を介
して第2のゲート電極を選択的に形成する工程と、前記
第1及び第2のゲート電極をマスクとして前記第2のゲ
ート絶縁膜を通して前記基板表面に前記低濃度不純物領
域と同一導電型の不純物を高濃度で導入することにより
高濃度不純物領域を形成する工程とを有することを特徴
とする絶縁ゲート電界効果トランジスタの製造方法。
A step of forming a first gate insulating film on a semiconductor substrate; a step of forming a first gate electrode in a predetermined pattern on the first gate insulating film; Forming a low-concentration impurity region by introducing an impurity at a low concentration to the substrate surface through the first gate insulating film using an electrode as a mask; and forming the first gate insulating film using the first gate electrode as a mask. Etching; removing a second gate insulating film on a side portion of the first gate electrode and the low-concentration impurity region; and forming a second gate insulating film on a side of the first gate electrode. Selectively forming a second gate electrode via a gate insulating film; and forming the low concentration impurity region on the substrate surface through the second gate insulating film using the first and second gate electrodes as a mask. Of the same conductivity type Method of manufacturing an insulated gate field effect transistor, characterized by a step of forming a high-concentration impurity regions by introducing a pure object at a high concentration.
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