JP2990118B2 - High-performance mos field effect transistor - Google Patents

High-performance mos field effect transistor

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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、寸法の小さいMO
S型電界効果トランジスタおよび幅狭ゲート電極を有す
る電界効果トランジスタの製造方法に関するものであ
る。
The present invention relates to an MO having a small size.
The present invention relates to a method for manufacturing an S-type field effect transistor and a field effect transistor having a narrow gate electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】電界効果トランジスタは、普通FETま
たはMOSFETと呼ばれ、最近の集積回路デバイスの
なかで最も一般的なデバイスである。電界効果トランジ
スタ構体の一例を図1に示す。フィールド分離領域12
が基板10の表面に形成され、これにより能動デバイス
領域が画成され、基板10の表面内および表面上に形成
される隣接するデバイスが横方向に分離されている。電
界効果トランジスタのためのゲート酸化物層が基板10
の能動デバイス領域を被覆しており、ドープポリシリコ
ンのゲート電極16がゲート酸化物層14の上に形成さ
れている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Field effect transistors, commonly referred to as FETs or MOSFETs, are the most common devices among modern integrated circuit devices. FIG. 1 shows an example of a field-effect transistor structure. Field separation area 12
Are formed on the surface of the substrate 10, thereby defining active device regions, and laterally separating adjacent devices formed within and on the surface of the substrate 10. The gate oxide layer for the field effect transistor is
A gate electrode 16 of doped polysilicon is formed over the gate oxide layer 14.

【0003】酸化物スペーサ構体18をゲート電極16
の両側に設けることができる。ソース/ドレイン領域2
0の内側端縁が、基板表面においてチャンネル領域を画
成し、ソース/ドレイン領域がゲート電極16の両側か
らフィールド分離領域12まで延在している。ソース/
ドレイン領域20は低ドープドレイン(LDD)構造を
有し、そのなかで、ソース/ドレイン領域の比較的低ド
ープの内側部分がゲート電極16の端縁と整列し、ソー
ス/ドレイン領域の比較的高ドープ部分が酸化物スペー
サ構体18と整列している。
An oxide spacer structure 18 is connected to a gate electrode 16.
Can be provided on both sides. Source / drain region 2
The inner edge of 0 defines a channel region at the substrate surface, and the source / drain regions extend from both sides of gate electrode 16 to field isolation region 12. Source/
The drain region 20 has a lightly doped drain (LDD) structure in which the relatively lightly doped inner portion of the source / drain region aligns with the edge of the gate electrode 16 and the relatively high source / drain region height. The doped portion is aligned with the oxide spacer structure 18.

【0004】普通、図1に示す電界効果トランジスタ構
体は次のようにして製造される。先ず、基板10の表面
上にフィールド分離マスクを形成し、このマスクに開口
を設けて、フィールド分離構体を形成しようとする領域
において基板を露出させる。次いで、図示するようにシ
リコンの局部的酸化(LOCOS)法を使用するか、あ
るいは浅いトレンチ分離法を使用して、フィールド分離
構体を形成する。次いで、このフィールド分離マスクを
剥離し、基板10の能動領域中に種々の注入を行って能
動領域内の基板のドープ分布を調整することができる。
次いで、ゲート酸化物層14を、基板10の能動領域の
清浄にした表面上に成長させる。ゲート酸化物層および
フィールド分離領域の上に、低圧化学蒸着法(LPCV
D)法により、ポリシリコンをブランケット堆積させ
る。
Normally, the field effect transistor structure shown in FIG. 1 is manufactured as follows. First, a field isolation mask is formed on the surface of the substrate 10, and an opening is provided in the mask to expose the substrate in a region where a field isolation structure is to be formed. The field isolation structure is then formed using a local oxidation of silicon (LOCOS) method as shown, or using a shallow trench isolation method. The field isolation mask can then be stripped and various implants can be made into the active area of substrate 10 to adjust the doping distribution of the substrate in the active area.
Next, a gate oxide layer 14 is grown on the cleaned surface of the active area of the substrate 10. A low pressure chemical vapor deposition (LPCV)
Blanket deposition of polysilicon by method D).

【0005】このポリシリコン層に、例えば、イオン注
入によってドーピングを行い、次いでフォトリソグラフ
ィーを使用して能動領域の上にゲート電極16を画成す
る。ソース/ドレイン領域20を2段階注入法によって
形成する。第1イオン注入は、ゲート電極およびフィー
ルド分離領域を使用して基板をマスクして行って、LD
Dソース/ドレイン領域20の比較的低ドープの部分を
形成する。CVD酸化物層をデバイスの表面上に延在す
るゲート電極上に堆積させ、次いでエッチバック法を使
用してゲート電極16の両側にスペーサ構体18を形成
する。第2イオン注入は第1イオン注入より多いドース
量まで行って、酸化物スペーサ構体18と整列する比較
的高ドープの領域を形成し、かつソース/ドレイン領域
20を完成する。
[0005] This polysilicon layer is doped, for example by ion implantation, and then a gate electrode 16 is defined over the active area using photolithography. Source / drain regions 20 are formed by a two-stage implantation method. The first ion implantation is performed by masking the substrate using the gate electrode and the field isolation region, and performing the LD implantation.
A relatively lightly doped portion of the D source / drain region 20 is formed. A layer of CVD oxide is deposited over the gate electrode extending over the surface of the device, and then a spacer structure 18 is formed on both sides of the gate electrode 16 using an etch-back technique. The second implant is performed to a higher dose than the first implant to form a relatively heavily doped region aligned with the oxide spacer structure 18 and to complete the source / drain region 20.

【0006】デバイス密度の改善および集積回路の製造
コストの低減は、集積回路内のデバイスの大きさを小さ
くすることに密接に関係している。ゲート電極16の
幅、ならびに他のデバイス構体の大きさは、従来のリソ
グラフィー法によって決まる。一般的に、図1に示すM
OS型電界効果トランジスタの大きさの縮小は、図1の
デバイスを製造する際に使用される特定の処理技術にお
ける解像度および整列の限界を越えて進めることはでき
ない。従って、ゲート電極16の幅は、代表的な例にお
いては、ゲート電極を製造する際に使用される特定の方
法の設計規定に等しい幅dになるように設計される。
[0006] Improving device densities and reducing the cost of manufacturing integrated circuits are closely related to reducing the size of devices in integrated circuits. The width of the gate electrode 16, as well as the size of other device structures, are determined by conventional lithographic methods. Generally, M shown in FIG.
The reduction in size of OS field effect transistors cannot be pushed beyond the resolution and alignment limits of the particular processing technology used in fabricating the device of FIG. Thus, the width of the gate electrode 16 is typically designed to have a width d that is equal to the design rules of the particular method used in manufacturing the gate electrode.

【0007】ゲート電極の大きさをさらに小さくするこ
とは、デバイスの大きさを縮小しかつ集積回路の密度を
改善するのに望ましいことである。解像度の一層高いリ
ソグラフィー技術は一層小さいゲート電極の形成を容易
にすることができるが、この技術の採用は極めて費用の
かかることであり、極めて多量の生産をする場合にの
み、経済的に正当化することができる。比較的少量の生
産をする操作および特殊性または低プロフィットマージ
ン回路の場合に、このような費用の高い処理を行うのは
費用効率が悪いことである。従って、解像度の一層高い
リソグラフィー技術を導入しても、図1のMOS型電界
効果トランジスタの大きさを一層縮小するのは困難であ
る。
[0007] Further reducing the size of the gate electrode is desirable to reduce device size and improve the density of integrated circuits. Higher resolution lithography techniques can facilitate the formation of smaller gate electrodes, but the use of this technique is extremely costly and economically justified only in very high volume production. can do. In the case of relatively small production runs and specialty or low profit margin circuits, performing such costly processing is inefficient. Therefore, it is difficult to further reduce the size of the MOS field-effect transistor in FIG. 1 even if a lithography technique having a higher resolution is introduced.

【0008】図1に示すデバイスおよびその製造方法の
他の欠点は、ソース/ドレイン電極が、該電極の抵抗が
良好なデバイス性能を提供するのに充分な低い値になる
ことを保証するのに重要な注入操作を必要とすることで
ある。必要となる高レベルのイオン注入は、種々の問題
を引き起す。例えば、高いイオン注入ドーズ量は、ソー
ス/ドレイン領域を形成しようとする基板をアモルファ
スにする。次いで、ソース/ドレイン領域における基板
の再結晶がアニール処理で行われ、この処理は再結晶し
た材料中に欠陥を生じさせることがあり、あるいはソー
ス/ドレイン領域からの拡散を過大なレベルにすること
がある。ソース/ドレイン領域からの過度の拡散は、ゲ
ート電極の下のチャンネル領域を所望の幅より狭くし
て、デバイスの性能を低下させることがある。
Another disadvantage of the device shown in FIG. 1 and its method of manufacture is that the source / drain electrodes have a low enough resistance to provide good device performance. An important injection operation is required. The required high level of ion implantation raises various problems. For example, a high ion implantation dose renders the substrate on which the source / drain regions are to be formed amorphous. The recrystallization of the substrate in the source / drain regions is then performed by an annealing process, which may cause defects in the recrystallized material or cause excessive diffusion from the source / drain regions. There is. Excessive diffusion from the source / drain regions may cause the channel region under the gate electrode to be narrower than desired and degrade device performance.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、幅狭ゲート電極を有する電界効果トランジスタデバ
イスの製造方法を提供することにある。本発明の他の目
的は、一層制御された方法で、ソース/ドレイン領域を
形成する方法を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a field effect transistor device having a narrow gate electrode. It is another object of the present invention to provide a method for forming source / drain regions in a more controlled manner.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、その第1の面
において、電界効果トランジスタの製造方法を提供す
る。この方法では、基板の上に、基板表面を露出させか
つ壁を有する開口を有するマスクを形成する。マスク上
およびマスクの開口内に、スペーサ材料層を設ける。こ
のスペーサ材料層をエッチングして、マスク開口の壁に
沿ってスペーサを形成し、スペーサ間の基板の表面上に
ゲート絶縁体を形成する。スペーサ間にゲート電極をゲ
ート絶縁体と接触させて形成する。
SUMMARY OF THE INVENTION In a first aspect, the present invention provides a method of manufacturing a field effect transistor. In this method, a mask is formed on a substrate, exposing the surface of the substrate and having an opening having a wall. A spacer material layer is provided on the mask and in the opening of the mask. This layer of spacer material is etched to form spacers along the walls of the mask opening, and a gate insulator is formed on the surface of the substrate between the spacers. A gate electrode is formed between the spacers in contact with a gate insulator.

【0011】本発明は、その第2の面において、基板の
上に第1ポリシリコン層を堆積させ、この第1ポリシリ
コン層中に壁を有する開口を形成することにより、電界
効果トランジスタを製造する。第1ポリシリコン層の上
に絶縁材料層を設け、次いでこの絶縁材料層を第1ポリ
シリコン層の上および開口内の基板の上から除去する。
絶縁材料層の一部分を開口内で開口壁の上に残留させ
る。開口内の基板表面の上にゲート絶縁体を形成し、第
2ポリシリコン層をゲート絶縁体の上および開口内に残
留する絶縁材料層の部分の上に堆積させる。この第2ポ
リシリコン層をパターン化して、ゲート電極の上側部分
を横方向に画成する。
According to the present invention, a field effect transistor is manufactured by depositing a first polysilicon layer on a substrate on a second surface thereof and forming an opening having a wall in the first polysilicon layer. I do. An insulating material layer is provided over the first polysilicon layer, and the insulating material layer is then removed from over the first polysilicon layer and over the substrate in the opening.
A portion of the layer of insulating material is left within the opening on the opening wall. A gate insulator is formed over the substrate surface within the opening, and a second polysilicon layer is deposited over the gate insulator and over portions of the insulating material layer remaining within the opening. The second polysilicon layer is patterned to define an upper portion of the gate electrode in a lateral direction.

【0012】本発明は、その第1の面においては、電界
効果トランジスタの製造に用いられる方法にとっての設
計規定より幅狭のゲート電極を有する電界効果トランジ
スタを製造する。マスク開口の幅は、用いられる方法に
とっての設計規定に等しくなるように設計することがで
きる。絶縁材料層をマスクの上およびマスク開口内の基
板の露出部分の上に堆積させる。絶縁材料層についてエ
ッチバック処理を行ってマスク開口の両側に沿って基板
上にスペーサ構体を画成する。
The present invention, in a first aspect, produces a field effect transistor having a gate electrode that is narrower than the design rules for the method used to fabricate the field effect transistor. The width of the mask opening can be designed to be equal to the design rules for the method used. A layer of insulating material is deposited over the mask and over the exposed portions of the substrate within the mask openings. An etch back process is performed on the insulating material layer to define a spacer structure on the substrate along both sides of the mask opening.

【0013】次いで、マスク開口の基部にゲート酸化物
層を形成して、スペーサ構体間の基板を被覆する。ポリ
シリコン層を、マスクの上、マクス開口内のスペーサ構
体の表面の上、および開口底部のゲート酸化物層の上に
堆積させる。次いで、フォトリソグラフィーを使用して
ポリシリコン層の複数個の部分を除去し、マスク開口内
に延在するポリシリコンゲート電極を残す。この方法に
よって形成されるゲート電極の有効長さは、処理方法に
とっての設計規定より、マスク開口内に形成される絶縁
性スペーサ構体の合計した幅だけ狭くなる。
Next, a gate oxide layer is formed at the base of the mask opening to cover the substrate between the spacer structures. A polysilicon layer is deposited over the mask, over the surface of the spacer structure in the mask opening, and over the gate oxide layer at the bottom of the opening. The portions of the polysilicon layer are then removed using photolithography, leaving a polysilicon gate electrode extending into the mask opening. The effective length of the gate electrode formed by this method is reduced by the total width of the insulating spacer structure formed in the mask opening due to the design rule for the processing method.

【0014】本発明のこの面のいくつかの例において
は、マスクは少なくとも部分的に下側ドープポリシリコ
ン層から形成され、その若干は基板表面の上に存在す
る。この下側のポリシリコン層は電極形成後に所定位置
に残っていて、幅狭ゲート電界効果トランジスタのため
のソース/ドレイン領域と接触する配線ラインを形成す
るのが好ましい。
In some examples of this aspect of the invention, the mask is at least partially formed from a lower doped polysilicon layer, some of which is above the substrate surface. This lower polysilicon layer preferably remains in place after electrode formation to form a wiring line in contact with the source / drain region for the narrow gate field effect transistor.

【0015】本発明のこの面の他の例においては、マス
ク開口内にスペーサ構体を形成した後、しかしゲート電
極にパターン化されるポリシリコン層を堆積させる前
に、しきい値(threshold)調整注入または抗パンチスル
ー注入を行うことができる。スペーサ構体によって狭く
なったマスク開口を通る注入イオンは、しきい値調整注
入または抗パンチスルー注入を形成し、これらの注入は
後で形成される幅狭ゲート電極に自己整列する。
In another example of this aspect of the invention, the threshold adjustment after forming the spacer structure in the mask opening, but before depositing the patterned polysilicon layer on the gate electrode. Injection or anti-punch-through injection can be performed. Implanted ions through the mask opening narrowed by the spacer structure form threshold adjust or anti-punch through implants, which are self-aligned to the subsequently formed narrow gate electrode.

【0016】本発明は、他の面において、結晶質基板の
表面上に少なくとも部分的に隆起しているソース/ドレ
イン領域を有するMOS型電界効果トランジスタを製造
する。例えば、電界効果トランジスタのためのソース/
ドレイン領域を、結晶質基板の表面上のドープシリコン
層から構成し、ソース/ドレイン領域の複数個の部分の
みを基板内に形成することができる。基板内のソース/
ドレイン領域の複数個の部分を、電界効果トランジスタ
製造の後段階において不純物をドープポリシリコン層か
ら基板内のソース/ドレイン領域中に拡散させることに
より、形成するのが最も好ましい。
In another aspect, the present invention produces a MOS field effect transistor having source / drain regions at least partially raised above the surface of a crystalline substrate. For example, a source for a field effect transistor /
The drain region may be comprised of a doped silicon layer on the surface of the crystalline substrate, and only a plurality of source / drain regions may be formed in the substrate. Source in substrate /
Most preferably, the plurality of portions of the drain region are formed by diffusing impurities from the doped polysilicon layer into the source / drain regions in the substrate at a later stage of the field effect transistor fabrication.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の上述の面および
他の面を、図2〜6および他の図面に示す本発明の特定
例について、詳細に説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other aspects of the invention will now be described in detail with reference to specific examples of the invention shown in FIGS.

【0018】図2に示すように、幅狭ゲート電界効果ト
ランジスタの製造を、シリコン基板30上において、該
基板の表面上にフィールド分離領域32を形成すること
により開始する。フィールド分離領域は従来のLOCO
S酸化物構体とすることができ、あるいは浅いトレンチ
分離構体とすることができる。本発明の利点は、現在比
較的安価で比較的信頼性の高いLOCOS技術を使用し
て、大きさを縮小した電界効果トランジスタおよび電界
効果トランジスタを具える大きさを縮小した回路を形成
できることである。本発明の上述の面は、浅いトレンチ
分離構体または他の分離構体が組み込まれているデバイ
スに直ちに適用することができる。ポリシリコン層34
をデバイス上にブランケット堆積させて、分離構体32
および能動領域内の基板表面を被覆する。
As shown in FIG. 2, the fabrication of a narrow gate field effect transistor begins on a silicon substrate 30 by forming a field isolation region 32 on the surface of the substrate. Field isolation area is conventional LOCO
It can be an S-oxide structure or a shallow trench isolation structure. An advantage of the present invention is that reduced size field effect transistors and reduced size circuits comprising field effect transistors can be formed using LOCOS technology, which is now relatively inexpensive and relatively reliable. . The above aspects of the invention are immediately applicable to devices incorporating shallow trench isolation structures or other isolation structures. Polysilicon layer 34
Is blanket deposited on the device to provide a separation structure 32
And coating the substrate surface in the active area.

【0019】ポリシリコン層34は、代表的なLPCV
Dポリシリコン堆積条件を使用して、厚さ2000〜4
000Åまで堆積させることができる。30〜50Ke
Vのエネルギーでヒ素イオンを注入することにより、ポ
リシリコン層34を1×10 15〜2×1016/cm2 のド
ーズ量までドープする。注入エネルギーは、注入された
イオンがポリシリコン層34内に留まっていて基板に到
達せず、基板が注入によって損傷を受ないように、充分
小さくするのが最も好ましい。ポリシリコン層34に供
給されるドーパントの量は、その後のポリシリコン層3
4のアニール処理によって不純物がポリシリコン層34
から基板30中に拡散して、幅狭ゲート電界効果トラン
ジスタのためのソース/ドレイン領域の一層高ドープの
部分を形成するような量とする。
The polysilicon layer 34 is a typical LPCV
Using D polysilicon deposition conditions, a thickness of 2000-4
It can be deposited up to 000 °. 30-50 Ke
By implanting arsenic ions with the energy of V,
1 × 10 silicon layer 34 Fifteen~ 2 × 1016/cmTwoNo
Doping up to the dose amount. Injection energy injected
Ions remain in the polysilicon layer 34 and reach the substrate.
Not enough to prevent the substrate from being damaged by implantation.
Most preferably, it is smaller. Provided to the polysilicon layer 34
The amount of dopant supplied depends on the subsequent polysilicon layer 3
The impurity is changed to the polysilicon layer 34 by the annealing process of FIG.
From the substrate 30 into a narrow gate field effect transistor.
Highly doped source / drain regions for transistors
The amount is such that a portion is formed.

【0020】完成した構体において、ソース/ドレイン
領域は、一部分がポリシリコン層34中に、一部分が基
板30内に位置しているのが好ましい。基板内のソース
/ドレイン領域の部分は拡散によって形成されるので、
これらの部分は、代表的な例においては、図1に示すよ
うにイオン注入のみによって基板内に形成されるソース
/ドレイン領域より浅くなる。処理のこの段階では、活
性化アニール処理を行わないのが好ましい。幅狭ゲート
MOS型電界効果トランジスタ内の不純物を活性化する
ためのアニール処理をプロセスの後段階で行って、熱処
理工程の数を限定し、また基板内のドーパントの拡散範
囲を限定するのが最も好ましい。
In the completed structure, the source / drain regions are preferably located partially in the polysilicon layer 34 and partially in the substrate 30. Since the part of the source / drain region in the substrate is formed by diffusion,
These portions are typically shallower than the source / drain regions formed in the substrate by ion implantation alone, as shown in FIG. Preferably, no activation anneal is performed at this stage of the process. Annealing for activating impurities in the narrow gate MOS field effect transistor is performed at a later stage of the process to limit the number of heat treatment steps and to limit the diffusion range of the dopant in the substrate. preferable.

【0021】次いで、ポリシリコン層34の上に開口3
8を有するマスクを形成する。開口38は、層34に開
口を形成するためにエッチング除去される領域の上のポ
リシリコン層34を露出させる。層34の開口内には後
でゲート電極を形成する。図2に示すマスク36は、従
来のフォトリソグラフィー技術によってフォトレジスト
から形成することができ、あるいは使用する特定の処理
方法に応じて硬質マスクとすることができる。フォトレ
ジストマスク36の開口38は、使用する特定の処理方
法の設計規定に等しい幅dを有するのが好ましい。
Next, an opening 3 is formed on the polysilicon layer 34.
A mask having 8 is formed. The opening 38 exposes the polysilicon layer 34 over the area that will be etched away to form an opening in the layer 34. A gate electrode is formed later in the opening of the layer 34. The mask 36 shown in FIG. 2 can be formed from photoresist by conventional photolithographic techniques, or can be a hard mask depending on the particular processing method used. The openings 38 in the photoresist mask 36 preferably have a width d equal to the design rules of the particular processing method used.

【0022】以下の説明から明らかであるように、その
後の処理の結果として、従来の処理方法の設計規定によ
って指示される長さdより短い有効長さを有するゲート
電極が生成する。次いで、フォトレジストマスク36の
開口38を介して、例えば、HClガスおよびHBrガ
スから得られるプラズマエッチング剤を使用して、ドー
プポリシリコン層34の異方性エッチングを行って、ポ
リシリコン層34に開口35を形成する(図3)。
As will be apparent from the following description, subsequent processing results in a gate electrode having an effective length shorter than the length d dictated by the design rules of the conventional processing method. Next, the anisotropic etching of the doped polysilicon layer 34 is performed through the opening 38 of the photoresist mask 36 by using, for example, a plasma etching agent obtained from HCl gas and HBr gas. An opening 35 is formed (FIG. 3).

【0023】次いで、材料層40、好ましくは絶縁材料
層をデバイスの上に堆積させる。材料層40は、エッチ
バツク法によって、ポリシリコン層34の開口35内で
スペーサ構体に形成される。従って、材料層40は、ポ
リシリコンまたはシリコン基板のいずれかを迅速にエッ
チングすることのないエッチング剤によって、選択的に
エッチングするのが好ましい。好ましくは、堆積させた
絶縁材料はドープ酸化物であるので、不純物をスペーサ
構体からゲート電極が形成される開口に隣接する基板中
に拡散させることにより、幅狭ゲート電界効果トランジ
スタのソース/ドレイン領域の低ドープ部分を形成する
ことができる。
Next, a layer of material 40, preferably a layer of insulating material, is deposited over the device. The material layer 40 is formed in the spacer structure in the opening 35 of the polysilicon layer 34 by an etch back method. Accordingly, the material layer 40 is preferably selectively etched with an etchant that does not rapidly etch either the polysilicon or the silicon substrate. Preferably, the deposited insulating material is a doped oxide, so that the impurities are diffused from the spacer structure into the substrate adjacent to the opening where the gate electrode is formed, thereby providing a source / drain region of the narrow gate field effect transistor. Can be formed.

【0024】この処理を容易にするには、スペーサ構体
の幅を、LDDソース/ドレイン領域の低ドープ部分に
適当な幅を与えるのに充分な幅にする必要がある。ま
た、ポリシリコン層34の開口35の幅を狭くする作用
をするスペーサ構体の幅が、幅狭ゲート電界効果トラン
ジスタのゲート電極の長さを決める。これは、ゲート電
極が開口35内のスペーサ構体を分離するスペース内に
形成されるからである。従って、スペーサ構体の幅は、
幅狭ゲート電界効果トランジスタのためのソース/ドレ
イン領域の一層低ドープの部分の幅およびゲート電極の
長さの両者が決まるように、設定する必要がある。スペ
ーサ構体はエッチバック法によって形成されるので、ス
ペーサの幅は堆積層40の厚さと本質的に同じになる。
To facilitate this process, the width of the spacer structure must be large enough to provide the appropriate width for the lightly doped portions of the LDD source / drain regions. Further, the width of the spacer structure that functions to reduce the width of the opening 35 of the polysilicon layer 34 determines the length of the gate electrode of the narrow gate field effect transistor. This is because the gate electrode is formed in the space separating the spacer structure in the opening 35. Therefore, the width of the spacer structure is
The setting needs to be made so that both the width of the lightly doped portion of the source / drain region and the length of the gate electrode for the narrow gate field effect transistor are determined. Since the spacer structure is formed by an etch-back method, the width of the spacer is essentially the same as the thickness of the deposition layer 40.

【0025】このデバイスの寸法に関し、これらの寸法
は他のデバイス構体の場合には異なることがあると予想
されるが、材料層40の適当な厚さは1000〜200
0Åである。そこで、形成するスペーサ構体は1000
〜2000Åの幅を有する。図2〜6に示す例はNMO
S型電界効果トランジスタに関するものであるので、ド
ナードーパントを絶縁性スペーサから基板中に拡散させ
て、幅狭ゲート電界効果トランジスタの低ドープ部分を
形成するのが好ましい。勿論、PMOS型デバイスまた
は別のLDD構体が形成される場合には、材料層40に
ホウ素のようなアクセプターをドープする。
With respect to the dimensions of this device, it is expected that these dimensions may be different for other device structures, but a suitable thickness of material layer 40 is between 1000 and 200
0 °. Therefore, the spacer structure to be formed is 1000
It has a width of ~ 2000mm. The example shown in FIGS.
As it relates to an S-type field effect transistor, it is preferred to diffuse the donor dopant from the insulating spacer into the substrate to form a lightly doped portion of the narrow gate field effect transistor. Of course, if a PMOS type device or another LDD structure is formed, the material layer 40 is doped with an acceptor such as boron.

【0026】あるいはまた、低ドープ部分を形成する必
要がない場合には、材料層40を未ドープ酸化物から形
成するのが望ましい。このような場合には、未ドープの
側壁スペーサを一層薄くするのが望ましいか、あるいは
側壁スペーサの少なくとも絶縁性部分を一層薄くするの
が望ましい。しかし、側壁構体の表面を信頼できる絶縁
体とするのが最も望ましい。図示するNMOS型電界効
果トランジスタの例の場合には、層40として使用する
材料はリン含有量1〜10%のリンドープ酸化物、例え
ば、リンケイ酸塩がラス(PSG)である。
Alternatively, if it is not necessary to form a lightly doped portion, it is desirable to form material layer 40 from an undoped oxide. In such a case, it is desirable to make the undoped sidewall spacer thinner, or it is desirable to make at least the insulating portion of the sidewall spacer thinner. However, it is most desirable that the surface of the sidewall structure be a reliable insulator. In the case of the illustrated NMOS field effect transistor, the material used for the layer 40 is a phosphorus-doped oxide with a phosphorus content of 1 to 10%, for example lath (PSG) of phosphosilicate.

【0027】材料層40は、基板温度300〜450℃
において化学蒸着(CVD)法を使用して堆積させるこ
とができる。堆積後に、材料層40をエッチバックし
て、ポリシリコン層34の開口35の両側に絶縁性側壁
スペーサ構体42を形成する。適当なエッチバック処理
は、フッ素ベースエッチング剤、例えば、CHF3 また
はC2 6 から得られるエッチング剤による反応性イオ
ンエッチングを使用する異方性エッチングからなる。代
表的な例においては、この処理は材料層40をエッチン
グするが、ポリシリコンライン34の上および基板30
の上で停止する。生成した構体を図4に示す。
The material layer 40 has a substrate temperature of 300 to 450 ° C.
Can be deposited using a chemical vapor deposition (CVD) method. After deposition, material layer 40 is etched back to form insulating sidewall spacer structures 42 on both sides of opening 35 in polysilicon layer 34. Suitable etch-back process, the fluorine-based etchant, for example, consists of an anisotropic etching using a reactive ion etching with an etching agent obtained from CHF 3 or C 2 F 6. In a representative example, this process etches the material layer 40, but over the polysilicon lines 34 and the substrate 30.
Stop on. FIG. 4 shows the generated structure.

【0028】電界効果トランジスタの下の基板中に1回
または2回以上の注入を行って、電界効果トランジスタ
の動作特性を調整するのが望ましいことが多い。例え
ば、幅狭ゲート電界効果トランジスタのためのしきい値
調整注入および抗パンチスルー注入の一方または両方を
行うのが望ましいことがある。しきい値調整注入および
抗パンチスルー注入は、両者とも、絶縁性スペーサ構体
42間の露出している基板30の表面からイオン44を
注入することにより、行うことができる。これらの注入
は、両者とも、図5に示すように、基板表面から下方に
異なる深さまでホウ素イオン44を注入することよりな
る。
It is often desirable to perform one or more injections into the substrate below the field effect transistor to adjust the operating characteristics of the field effect transistor. For example, it may be desirable to perform one or both of a threshold adjustment implant and an anti-punchthrough implant for a narrow gate field effect transistor. Both the threshold adjustment implantation and the anti-punch through implantation can be performed by implanting ions 44 from the exposed surface of the substrate 30 between the insulating spacer structures 42. Both of these implantations consist of implanting boron ions 44 to different depths below the substrate surface, as shown in FIG.

【0029】しきい値調整注入の正確な性質は、デバイ
スが異なれば変わるが、代表的な例では比較的浅い注入
である。抗アンチスルー注入は、代表的な例において
は、電界効果トランジスタのチャンネルの下方比較深く
まで行われ、例えば、約100KeVのエネルギーにお
いて約1×1012/cm2 のドース量までホウ素イオンを
注入することからなる。ゲート電極は、絶縁性スペーサ
42によって画成される開口内にポリシリコンを堆積さ
れることによって形成されるので、図5に示すように行
われる注入は、後で形成されるゲート電極に自己整列す
る。
The exact nature of the threshold adjustment implant will vary from device to device, but is typically a relatively shallow implant. The anti-anti-through implant is typically performed deep below the channel of the field effect transistor, for example, implanting boron ions to a dose of about 1 × 10 12 / cm 2 at an energy of about 100 KeV. Consisting of Since the gate electrode is formed by depositing polysilicon in the openings defined by the insulating spacers 42, the implant performed as shown in FIG. 5 will self-align with the subsequently formed gate electrode. I do.

【0030】これは重要な利点であり、特に抗パンチス
ルー注入に関してそうである。その理由は、従来より一
層限定された抗パンチスルー注入は、ソース/ドレイン
領域とのP/N接合を形成する可能性が、代表的な従来
の電界効果トランジスタ構体におけるより、著しく小さ
いからである。種々のチャンネル注入とソース/ドレイ
ン領域との間のP/N接合が減少または消滅すると、ソ
ース/ドレインキャパシタンスが小さくなり、幅狭ゲー
ト電界効果トランジスタの動作が一層迅速になる。
This is an important advantage, especially with respect to anti-punchthrough injection. The reason for this is that a more limited anti-punchthrough implant than before is much less likely to form a P / N junction with the source / drain regions than in a typical conventional field effect transistor structure. . As the P / N junction between the various channel implants and the source / drain regions decreases or disappears, the source / drain capacitance decreases and the operation of the narrow gate field effect transistor becomes faster.

【0031】所望の注入をすべて行った後に、図5のデ
バイスを加熱して、抗パンチスルー注入によって基板中
に注入された不純物をアニールする。また、この熱処理
は、ポリシリコン層34中に注入された不純物をアニー
ルし、活性化し、好ましくは不純物をポリシリコン層3
4およびドープ酸化物領域42から基板中に拡散させ
る。ポリシリコン層34からの好ましいヒ素ドーパント
を拡散させると、幅狭ゲート電界効果トランジスタのた
めのソース/ドレイン領域の比較的浅い高ドープ部分4
8が形成する。好ましいドープ酸化物スペーサ構体42
から好ましいリンドーパントを拡散させると、ソース/
ドレイン領域の低ドープ領域50が形成する。
After all the desired implants have been made, the device of FIG. 5 is heated to anneal the impurities implanted into the substrate by anti-punch-through implants. This heat treatment anneals and activates the impurities implanted in the polysilicon layer 34, and preferably removes the impurities from the polysilicon layer 3.
4 and from the doped oxide region 42 into the substrate. Diffusion of the preferred arsenic dopant from the polysilicon layer 34 results in a relatively shallow highly doped portion 4 of the source / drain region for the narrow gate field effect transistor.
8 form. Preferred doped oxide spacer structure 42
When the preferred phosphorus dopant is diffused from
A lightly doped region 50 of the drain region is formed.

【0032】図5の構体を形成するのに適したアニール
工程は、デバイスを10〜100分の間800〜900
℃に加熱することからなる。一般的に、基板中に成形さ
れるソース/ドレイン領域の部分は、図1に示す従来の
注入法によって形成されるものより浅い。さらに、基板
内のソース/ドレイン領域は拡散によって形成されるの
で、アニール処理すべきイオン注入による格子の損傷レ
ベルは、イオン注入されたソース/ドレイン領域におけ
る代表的なレベルより著しく低くなる。最後に、ソース
/ドレイン領域の高ドープ部分の大部分は、基板の上か
つポリシリコン層34の下に形成されるので、ソース/
ドレイン領域48,50に対するドーピングレベルを従
来の電界効果トランジスタ構体におけるレベルより低く
するとともに、適当な導電性ソース/ドレイン領域を提
供することができる。
An annealing step suitable for forming the structure of FIG. 5 involves the device being 800-900 minutes for 10-100 minutes.
Heating to ° C. Generally, the portions of the source / drain regions formed in the substrate are shallower than those formed by the conventional implantation method shown in FIG. Further, since the source / drain regions in the substrate are formed by diffusion, the level of damage to the lattice due to ion implantation to be annealed is significantly lower than typical levels in ion implanted source / drain regions. Finally, most of the highly doped source / drain regions are formed above the substrate and below the polysilicon layer 34, so that
The doping levels for the drain regions 48, 50 can be lower than in conventional field effect transistor structures, while providing suitable conductive source / drain regions.

【0033】これは上述のアニール工程にとって適当な
処理段階であるが、このアニール工程を処理の後段階で
行って、熱処理工程の数をさらに減らすことができる。
例えば、このアニール工程を、ゲート電極を導電性にす
るのに使用されるような後のアニール工程がデバイスの
性能を低下させることがない場合には、後のアニール工
程と組み合わせることができる。しかし、大部分の場合
に、アニールをこの段階で行って最高品位のゲート酸化
物層の形成を確実にするのが好ましい。
Although this is a suitable processing step for the annealing step described above, this annealing step can be performed at a later stage of the processing to further reduce the number of heat treatment steps.
For example, this anneal step can be combined with a subsequent anneal step if the subsequent anneal step, such as used to make the gate electrode conductive, does not degrade device performance. However, in most cases, it is preferred that annealing be performed at this stage to ensure the formation of the highest quality gate oxide layer.

【0034】次に、図5のデバイスを酸化性雰囲気中に
置いて、絶縁性スペーサ構体42の間の基板30の露出
部分の上に、ゲート酸化物層52を成長させる。また、
この段階においてポリシリコン配線ライン34のポリシ
リコン表面が露出した状態である場合はに、ポリシリコ
ン配線ライン34の上に酸化ポリシリコン層54を成長
させる。第2ポリシリコン層56を、例えば、2000
〜5000Åの厚さまでデバイスの上にブランケット堆
積させる。第2ポリシリコン層56は、電界効果トラン
ジスタのための幅狭ゲート電極に形成される。
Next, a gate oxide layer 52 is grown on the exposed portions of substrate 30 between insulating spacer structures 42, with the device of FIG. 5 in an oxidizing atmosphere. Also,
At this stage, if the polysilicon surface of the polysilicon wiring line 34 is exposed, a polysilicon oxide layer 54 is grown on the polysilicon wiring line 34. The second polysilicon layer 56 is, for example, 2000
Blanket deposit over the device to a thickness of 55000 °. The second polysilicon layer 56 is formed on a narrow gate electrode for a field effect transistor.

【0035】ポリシリコン配線ライン34を第2ポリシ
リコン層56から、酸化ポリシリコン層54のような信
頼できる絶縁体によって分離するのが好ましい。第2ポ
リシリコン層56には、30〜50KeVのエネルギー
で1×1015〜2×1016/cm2 のドース量までヒ素を
注入することにより、ヒ素をドープする。従来のリソグ
ラフィーを使用して第2ポリシリコン層をパターン化し
てゲート電極56の上側部分を横方向に画成する。この
リソグラフィー処理は、絶縁層54がポリシリコン層5
6のエッチングに対するエッチング停止材として作用す
るように選定するのが好ましい。これにより第1ポリシ
リコン層34が保護される。
Preferably, the polysilicon wiring lines 34 are separated from the second polysilicon layer 56 by a reliable insulator such as a polysilicon oxide layer 54. The second polysilicon layer 56 is doped with arsenic by implanting arsenic with an energy of 30 to 50 KeV to a dose of 1 × 10 15 to 2 × 10 16 / cm 2 . The second polysilicon layer is patterned using conventional lithography to define an upper portion of the gate electrode 56 laterally. In this lithography process, the insulating layer 54 is
Preferably, it is chosen to act as an etch stop for the etch of No. 6. As a result, the first polysilicon layer 34 is protected.

【0036】勿論、ゲート電極56の下側部分の横方向
の範囲は、側壁スペーサ構体42によって限定される。
図示する電界効果トランジスタ構体におけるゲート電極
56の有効部分は、ゲート酸化物層52と接触している
第2ポリシリコン層の有効部分である。従って、ゲート
電極56の有効長さは、絶縁性スペーサ構体42の間の
分離程度によって決まり、分離程度は設計規定dより狭
い。アニールを行ってゲート電極56中の不純物を活性
化し、この処理を、従来法におけるように、幅狭ゲート
電界効果トランジスタを具える集積回路が完成するまで
続ける。
Of course, the lateral extent of the lower portion of the gate electrode 56 is limited by the sidewall spacer structure 42.
The effective portion of the gate electrode 56 in the illustrated field effect transistor structure is the effective portion of the second polysilicon layer in contact with the gate oxide layer 52. Therefore, the effective length of the gate electrode 56 is determined by the degree of separation between the insulating spacer structures 42, and the degree of separation is smaller than the design rule d. An anneal is performed to activate the impurities in the gate electrode 56, and this process is continued until an integrated circuit with a narrow gate field effect transistor is completed, as in the conventional method.

【0037】上述の説明はNMOS型電界効果トランジ
スタの製造方法について行ったが、この方法はPMOS
型電界効果トランジスタの製造に容易に適用することが
できる。例えば、ポリシリコン配線ライン34にホウ素
をドープすることができ、絶縁性スペーサ42をホウ素
ドープケイ酸塩ガラスから形成して、PMOS型電界効
果トランジスタのためのP型ソース/ドレイン領域を形
成することができる。NMOS型電界効果トランジスタ
またはPMOS型電界効果トランジスタは、いずれも、
LDD構体を設けることなく製造することができる。こ
のような場合には、絶縁性スペーサ構体42はドーピン
グされないので、酸化ケイ素ベースのガラスである。
The above description has been made with respect to a method of manufacturing an NMOS field effect transistor.
It can be easily applied to the manufacture of a field effect transistor. For example, the polysilicon interconnect lines 34 can be doped with boron and the insulating spacers 42 can be formed from boron-doped silicate glass to form P-type source / drain regions for PMOS field-effect transistors. it can. Both the NMOS type field effect transistor and the PMOS type field effect transistor are:
It can be manufactured without providing an LDD structure. In such a case, the insulating spacer structure 42 is undoped and is a silicon oxide based glass.

【0038】LDD構体が組み込まれていない電界効果
トランジスタの場合には、完全には絶縁性でない一層薄
いスペーサ構体またはスペーサのいずれかを形成するの
が望ましいと思われる。すなわち、第1ポリシリコン層
34の開口35の壁に隣接するスペーサの部分は、ブラ
ンケット堆積法およびエッチング法によって形成される
ドープポリシリコンから形成することができる。次い
で、ゲート電極の酸化ポリシリコンまたは窒化シリコン
に対面するスペーサの表面を被覆することにより、スペ
ーサの絶縁性表面を形成する。このような方法は、抵抗
の一層大きいチャンネルが望ましくない場合に、チャン
ネル抵抗を低下させるのに好ましい。
For field effect transistors that do not incorporate an LDD structure, it may be desirable to form either a thinner spacer structure or a spacer that is not completely insulating. That is, the portion of the spacer adjacent to the wall of the opening 35 of the first polysilicon layer 34 can be formed from doped polysilicon formed by blanket deposition and etching. Next, the insulating surface of the spacer is formed by coating the surface of the spacer facing the polysilicon oxide or silicon nitride of the gate electrode. Such a method is preferred for lowering the channel resistance when a channel with a higher resistance is not desired.

【0039】図2〜6に示す基本的構体を変えること
が、ある用途では望ましいことがある。例えば、ポリシ
リコン配線ライン34として導電性の一層大きい他の材
料を使用するのが望ましいことがある。このような構体
は、配線ライン34を介して形成されるソース/ドレイ
ン領域への接続部の抵抗を低下させる。配線ライン34
にとって一層高いレベルの導電性が望ましい場合には、
図2に示す工程において、単層ポリシリコン配線ライン
34の代わりに多層導体を使用することができる。ある
適当な多層導体は、ケイ化チタンまたはケイ化タングス
テンのような金属ケイ化物の層によって被覆されている
下側ドープポリシリコン層からなる。
Changing the basic structure shown in FIGS. 2-6 may be desirable in certain applications. For example, it may be desirable to use another material with higher conductivity for the polysilicon wiring lines 34. Such a structure lowers the resistance of the connection to the source / drain region formed via the wiring line 34. Wiring line 34
If a higher level of conductivity is desired for
In the step shown in FIG. 2, a multilayer conductor can be used instead of the single-layer polysilicon wiring line. One suitable multilayer conductor comprises a lower doped polysilicon layer covered by a layer of a metal silicide, such as titanium silicide or tungsten silicide.

【0040】これらの金属ケイ化物は、高温のアニール
工程を回避するために、下側ポリシリコン層の表面に直
接に物理的堆積させることによって形成される。他の方
法では、この高温のアニール工程は、ポリサイド(poly
cide) 構体中に金属ケイ化物を形成する際に使用され
る。あるいは、多層構体を、耐熱金属層で被覆されてい
る下側ドープポリシリコン層から構成することができ
る。さらに他の例では、ポリシリコン層の代わりに、チ
タンのような耐熱金属の単層を使用することができる。
チタン層の使用は上述の方法に適合する。その理由は、
チタン中に注入された不純物原子がチタン中に容易に拡
散するので、チタン配線ラインをソース/ドレイン領域
にドーピングするのに使用することができるからであ
る。
These metal silicides are formed by physical deposition directly on the surface of the lower polysilicon layer to avoid high temperature annealing steps. In other methods, the high temperature anneal step may involve polycide (poly)
cide) Used in forming metal silicides in structures. Alternatively, the multilayer structure can be comprised of a lower doped polysilicon layer covered with a refractory metal layer. In yet another example, a single layer of a refractory metal such as titanium can be used instead of the polysilicon layer.
The use of a titanium layer is compatible with the method described above. The reason is,
This is because the impurity atoms implanted in the titanium easily diffuse into the titanium and can be used to dope the titanium wiring lines into the source / drain regions.

【0041】上述の各変形例では、多層構体をエッチン
グするのに必要な適当なエッチング剤を代わりに使用す
ることにより、処理の残部を上述のようにして続ける。
さらに、代表的な例においては、図6のデバイスに使用
されている酸化ポリシリコンとは異なる多層配線ライン
の上に絶縁体を形成して、この配線ラインをゲート電極
から絶縁する必要がある。図2に示す製造段階におい
て、多層導体上にキャッピング層として堆積させたCV
D窒化物は、特にこの構体に極めて適している。
In each of the above variations, the remainder of the process is continued as described above, by substituting the appropriate etchant necessary to etch the multilayer structure.
Further, in a typical example, it is necessary to form an insulator on a multilayer wiring line different from the polysilicon oxide used in the device of FIG. 6, and to insulate this wiring line from the gate electrode. In the manufacturing stage shown in FIG. 2, the CV deposited as a capping layer on the multilayer conductor
D-nitride is particularly suitable for this structure.

【0042】これは、窒化ケイ素が、スペーサ構体を形
成する際に好ましい酸化物層40に対して使用されるエ
ッチバック法におけるエッチング停止材として作用する
ので、幅狭ゲート電界効果トランジスタを形成する際に
使用されるエッチング工程に適合しているからである。
しかし、大部分の用途では、ドープポリシリコンが唯一
の導体である配線ラインの例が、その製造の容易さ、予
測可能であること、および内側層における低い応力レベ
ルの点で好ましい。
This is important when forming narrow gate field effect transistors because silicon nitride acts as an etch stop in the etch-back method used for the preferred oxide layer 40 in forming the spacer structure. This is because it is compatible with the etching process used in the above.
However, for most applications, the example of a wiring line in which doped polysilicon is the only conductor is preferred because of its ease of manufacture, predictability, and low stress levels in the inner layers.

【0043】図2〜6に示す例に対する他の変形例を図
7に示す。図7の例では、上述の例で設けられている酸
化ポリシリコン層54の代わりに窒化シリコン層60を
形成することにより、配線ライン34とゲート電極56
との間の漏洩の可能性を小さくしている。図7のデバイ
スの他の点は、図6に示すデバイスと同じである。
FIG. 7 shows another modification of the embodiment shown in FIGS. In the example of FIG. 7, the wiring line 34 and the gate electrode 56 are formed by forming a silicon nitride layer 60 instead of the polysilicon oxide layer 54 provided in the above-described example.
To reduce the likelihood of a leak. Other aspects of the device of FIG. 7 are the same as those of the device shown in FIG.

【0044】窒化シリコン層は、図2に示す製造工程に
おいて、ドープポリシリコン層34の上に、CVD法に
よりキャッピング層として堆積させる。以後の処理は、
配線ライン34をエッチングする工程に、窒化ケイ素に
適当なエッチング剤を導入して、上述のように進める。
ポリシリコン配線ライン34を窒化シリコン層によって
キャッピングした場合には、ゲート酸化物層52の形成
中に配線ラインの上に酸化物はほとんどあるいは全く成
長しない。
The silicon nitride layer is deposited as a capping layer on the doped polysilicon layer 34 by the CVD method in the manufacturing process shown in FIG. After that,
In the step of etching the wiring line 34, an appropriate etching agent is introduced into the silicon nitride, and the process proceeds as described above.
If the polysilicon line 34 is capped with a silicon nitride layer, little or no oxide will grow on the line during the formation of the gate oxide layer 52.

【0045】ここに説明した電界効果トランジスタの製
造方法の利点は、ソース/ドレイン領域およびゲート電
極を上述のようにして製造する結果として、ソース/ド
レイン領域に接続する配線ライン34が自然に形成する
ことである。これは、高密度集積回路デバイスとして、
多くの利点を有する。例えば、図示する幅狭ゲート電界
効果トランジスタを静的ランダムアクセス記憶装置中に
使用する場合には、どのような標準セル構体において
も、配線ライン34によって、トランジスタと他のデバ
イスとの間の相互接続部を容易に形成することができ
る。
The advantage of the method of manufacturing a field effect transistor described herein is that the source / drain region and the gate electrode are manufactured as described above, so that the wiring line 34 connected to the source / drain region is naturally formed. That is. This is a high density integrated circuit device,
It has many advantages. For example, if the illustrated narrow gate field effect transistor is used in a static random access memory device, the interconnect lines 34 in any standard cell structure may be interconnected between the transistor and other devices. The part can be easily formed.

【0046】本発明をそのある好適例に特に重点をおい
て説明したが、本発明はこれらの特定の具体例に限定さ
れるものではない。当業者であれば、本発明の異なる実
施例および他の変形例を上述の本発明の教示と合致する
ように実施できることを、理解できるであろう。従っ
て、本発明の範囲は上述の請求の範囲によって決定され
る。
Although the invention has been described with particular emphasis on certain preferred embodiments thereof, the invention is not limited to these particular embodiments. Those skilled in the art will appreciate that different embodiments and other variations of the present invention can be implemented to be consistent with the teachings of the present invention described above. Accordingly, the scope of the present invention is determined by the appended claims.

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

【図1】従来のMOS型電界効果トランジスタ構体の一
例を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a conventional MOS field effect transistor structure.

【図2】本発明のMOS型電界効果トランジスタの製造
方法の一例における第1工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a first step in an example of the method for manufacturing a MOS field effect transistor according to the present invention.

【図3】図2の次の工程を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 2;

【図4】図3の次の工程を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 3;

【図5】図4の次の工程を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 4;

【図6】図5の次の工程を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a step subsequent to that of FIG. 5;

【図7】本発明のMOS型電界効果トランジスタの製造
方法の他の例における、図6に相当する工程を示す断面
図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a step corresponding to FIG. 6 in another example of the method for manufacturing a MOS field effect transistor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 12 フィールド分離領域 14 ゲート酸化物層 16 ゲート電極 18 酸化物スペーサ構体 20 ソース/ドレイン領域 30 シリコン基板 32 フィールド分離領域(分離構体) 34 第1ポリシリコン層(ポリシリコン配線ライン) 35 開口 36 フォトレジストマスク 38 開口 40 材料層(絶縁材料層、堆積層、酸化物層) 42 スペーサ構体(スペーサ、ドープ酸化物領域) 44 イオン(ホウ素イオン) 48 ソース/ドレイン領域の高ドープ部分 50 ソース/ドレイン領域の低ドープ部分 52 ゲート酸化物層 54 酸化ポリシリコン層(絶縁層) 56 第2ポリシリコン層(ゲート電極) 60 窒化シリコン層 10 Substrate 12 Field isolation region 14 Gate oxide layer 16 Gate electrode 18 Oxide spacer structure 20 Source / drain region 30 Silicon substrate 32 Field isolation region (isolation structure) 34 First polysilicon layer (polysilicon wiring line) 35 Opening 36 Photoresist mask 38 Opening 40 Material layer (insulating material layer, deposited layer, oxide layer) 42 Spacer structure (spacer, doped oxide region) 44 Ion (boron ion) 48 Highly doped portion of source / drain region 50 Source / drain Lightly doped part of the region 52 Gate oxide layer 54 Polysilicon oxide layer (insulating layer) 56 Second polysilicon layer (gate electrode) 60 Silicon nitride layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 29/78

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電界効果トランジスタを製造する方法に
おいて、 基板の上に、該基板の表面を露出させかつ壁を有する開
口を有するマスクを形成する工程; 前記マスク上および前記マスク開口内に、ドープ酸化物
からなるスペーサ材料層を設ける工程; 該スペーサ材料層をエッチングして前記マスク開口の壁
に沿ってスペーサを形成する工程; 前記スペーサ間の前記基板の表面上にゲート絶縁体を形
成する工程;および 前記スペーサ間に、前記ゲート絶縁体と接触させてゲー
ト電極を形成する工程;を有することを特徴とする電界
効果トランジスタの製造方法。
A method of manufacturing a 1. A field effect transistor, on a substrate, the step of forming a mask having an opening having a surface exposed allowed and the wall of the substrate; on the mask and in said mask opening, doped Oxide
Step providing a spacer material layer consisting of: step by etching the spacer material layer to form a spacer along the walls of the mask openings; step of forming a gate insulator on the surface of the substrate between the spacers; and Forming a gate electrode by contacting the gate insulator between the spacers.
【請求項2】 前記マスクが導電材料からなり、完成し
た前記ゲート電極が前記マスクの一部分の上に延在して
いることを特徴とする請求項1記載の方法。
Wherein it becomes the mask of a conductive material, The method of claim 1 wherein the finished said gate electrode, characterized in that there <br/> to extend over a portion of the mask.
【請求項3】 さらに、加熱して不純物を前記マスクか
ら前記基板中に拡散させ、ソース/ドレイン領域の少な
くとも一部分を前記マスク開口の壁に隣接させて形成す
る工程を有することを特徴とする請求項1記載の方
法。。
3. The method of claim 2, further comprising the step of heating to diffuse impurities from the mask into the substrate and forming at least a portion of the source / drain region adjacent to a wall of the mask opening. Item 7. The method according to Item 1. .
【請求項4】 前記マスクが導電材料からなり、前記方
法が、前記マスクを加熱して不純物を該マスクから前記
基板中に拡散させ、ソース/ドレイン領域の少なくとも
一部分を前記マスク開口の壁に隣接させて形成する工程
を有することを特徴とする請求項1記載の方法。
4. The method of claim 1, wherein the mask comprises a conductive material, and wherein the method comprises: heating the mask to diffuse impurities from the mask into the substrate; The method of claim 1, further comprising the step of forming.
【請求項5】 前記マスクがポリシリコンからなること
を特徴とする請求項4記載の方法。
5. The method of claim 4, wherein said mask comprises polysilicon.
【請求項6】 前記加熱工程によって、不純物を前記ス
ペーサから前記基板中に拡散させて、ソース/ドレイン
領域の少なくとも一部分を前記マスク開口の壁に隣接さ
せて形成することを特徴とする請求項4記載の方法。
6. The heating step of diffusing impurities from the spacer into the substrate to form at least a portion of a source / drain region adjacent to a wall of the mask opening. The described method.
【請求項7】 電界効果トランジスタを製造するに当
り、 基板の上に第1ポリシリコン層を堆積させる工程; 前記第1ポリシリコン層内に、壁を有する開口を形成す
る工程; 前記第1ポリシリコン層上にドープ酸化物からなる絶縁
材料層を設ける工程; 前記第1ポリシリコン層の表面上および前記開口内の前
記基板上の前記絶縁材料層を除去し、前記絶縁材料層の
一部分を前記開口内で前記開口の壁の上に残留させる除
去工程; 前記開口内の前記基板の上にゲート絶縁体を形成する工
程; 前記ゲート絶縁体の上および前記開口内に残留する前記
絶縁材料層の一部分の上に第2ポリシリコン層を堆積さ
せる工程;および 前記第2ポリシリコン層をパターン化してゲート電極の
上側部分を画成する工程を有することを特徴とする電界
効果トランジスタの製造方法。
7. A method of manufacturing a field effect transistor, comprising: depositing a first polysilicon layer on a substrate; forming an opening having a wall in the first polysilicon layer; Insulation of doped oxide on silicon layer
Providing a layer of material ; removing the layer of insulating material on the surface of the first polysilicon layer and on the substrate in the opening, and removing a portion of the layer of insulating material within the opening on a wall of the opening. Forming a gate insulator on the substrate in the opening; and forming a second polysilicon layer on the gate insulator and on a portion of the insulating material layer remaining in the opening. Depositing; and patterning the second polysilicon layer to define an upper portion of a gate electrode.
【請求項8】 さらに、前記第1ポリシリコン層に前記
開口を形成する前に、前記第1ポリシリコン層中に第1
不純物を注入する工程を有することを特徴とする請求項
記載の方法。
8. The method of claim 1, further comprising: forming a first layer in the first polysilicon layer before forming the opening in the first polysilicon layer.
Claims: A step of implanting an impurity.
7. The method according to 7 .
【請求項9】 前記第1ポリシリコン層を前記開口に隣
接する前記基板の表面と接触させることを特徴とする
求項8記載の方法。
9. which comprises contacting the surface of said substrate adjacent said first polysilicon layer in the opening
The method of claim 8 .
【請求項10】 さらに、前記第1不純物を前記第1ポ
リシリコン層から前記基板中に拡散させて、前記電界効
果トランジスタのためのソース/ドレイン領域の少なく
とも一部分を形成する工程を有することを特徴とする
求項9記載の方法。
10. The method of claim 1, further comprising: diffusing the first impurity from the first polysilicon layer into the substrate to form at least a portion of a source / drain region for the field effect transistor. Suppose
The method of claim 9 .
【請求項11】 前記絶縁材料層がドープ酸化物であ
り、前記第1不純物を拡散させてドープ酸化物からのド
ーパントを前記開口壁に隣接する前記基板中に拡散させ
る拡散工程を有することを特徴とする請求項10記載の
方法。
11. The method according to claim 11, wherein the insulating material layer is a doped oxide, and further comprising a diffusion step of diffusing the first impurity and diffusing a dopant from the doped oxide into the substrate adjacent to the opening wall. The method according to claim 10 , wherein:
【請求項12】 前記絶縁材料層が、前記第1ポリシリ
コン層の表面上および前記基板の露出表面上に堆積させ
た被覆層であることを特徴とする請求項7記載の方法。
12. The method of claim 11, wherein the insulating material layer The method according to claim 7, characterized in that a coating layer deposited on the exposed surface of the surface and the substrate of the first polysilicon layer.
【請求項13】 前記除去工程が、前記開口壁上にスペ
ーサを形成する異方性エッチバック処理であることを特
徴とする請求項7記載の方法。
Wherein said removing step, the method according to claim 7, characterized in that an anisotropic etch-back process to form the spacers on the aperture wall.
【請求項14】 前記第1ポリシリコン層の表面を被覆
する誘電材料層の上に、前記絶縁材料層を堆積させるこ
とを特徴とする請求項12記載の方法。
14. The method of claim 12 , wherein said layer of insulating material is deposited over a layer of dielectric material covering a surface of said first polysilicon layer.
【請求項15】 前記絶縁材料層がSiOからなり、
前記誘電材料層が窒化シリコンからなることを特徴とす
請求項14記載の方法。
15. The insulating material layer is made of SiO 2 ,
The method of claim 14, wherein said layer of dielectric material comprises silicon nitride.
【請求項16】 前記ゲート電極の上部を、前記開口壁
の上および前記第1ポリシリコン層の上で、横方向に延
在させることを特徴とする請求項7記載の方法。
The upper of claim 16, wherein the gate electrode, on top of the aperture wall and said first polysilicon layer, The method of claim 7, wherein the extend laterally.
【請求項17】 前記ゲート電極を、酸化ポリシリコン
によって前記第1ポリシリコン層から分離することを特
徴とする請求項16記載の方法。
17. The method of claim 16 , wherein said gate electrode is separated from said first polysilicon layer by polysilicon oxide.
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