JP3029676B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3029676B2
JP3029676B2 JP3002759A JP275991A JP3029676B2 JP 3029676 B2 JP3029676 B2 JP 3029676B2 JP 3002759 A JP3002759 A JP 3002759A JP 275991 A JP275991 A JP 275991A JP 3029676 B2 JP3029676 B2 JP 3029676B2
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insulating film
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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、半導体装置およびその
製造方法に係り、特に高密度集積回路に用いる微細構造
のMOS型半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a fine structure MOS type semiconductor device used for a high density integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】高集積化はデバイスの微細化によって達
成されるが、これは、加工技術や材料技術の発展に負う
ところが大きい。しかしデバイスの微細化は、単にデバ
イスサイズを小さくすることによって達成できるもので
はない。デバイスを小さくしていくと、デバイスサイズ
が大きいときには気にならなかった現象がクロ―ズアッ
プされてきてこれが高集積回路では重大な欠点になるか
らである。
2. Description of the Related Art High integration is achieved by miniaturization of devices, but this largely depends on the development of processing technology and material technology. However, device miniaturization cannot be achieved simply by reducing the device size. This is because when a device is made smaller, a phenomenon that is not noticed when the device size is large is closed up, which is a serious drawback in a highly integrated circuit.

【0003】短チャネル効果は素子のサイズが小さくな
ることによっておこる効果である。素子寸法が小さくな
るとチャネル領域における電界や電位に及ぼすソ―スお
よびドレインの影響が顕著になってくる。そのため、電
界や電位の1次元近似ができなくなり、本来の2次元あ
るいは3次元的な電界分布および電位分布を考える必要
がでてくる。短チャネル効果はこのような電界や電位の
2次元分布の広がりから生じてくるものである。
[0003] The short channel effect is an effect caused by a reduction in the size of an element. As the element size decreases, the influence of the source and drain on the electric field and potential in the channel region becomes significant. Therefore, one-dimensional approximation of the electric field and the electric potential cannot be performed, and it is necessary to consider the original two-dimensional or three-dimensional electric field distribution and electric potential distribution. The short channel effect arises from the spread of the two-dimensional distribution of the electric field and the electric potential.

【0004】短チャネル効果の代表的なものはしきい値
電圧Vthの低下である。nチャネル,pチャネルともに
チャネル長Lが短くなるに従って、|Vth|が減少す
る。チャネル長が短くなるにつれて、チャネル領域の電
荷がゲ―トだけでなく、ソ―スおよびドレイン領域の空
乏層電荷や電界および電位分布の影響を大きく受けるよ
うになるためである。しきい値電圧の低下以外に、ソ―
ス−ドレイン間耐圧の低下も短チャネル化に伴なう大き
な問題である。チャネル長が短くなるとドレイン空乏層
がソ―スに近づいてきて、ドレイン空乏層とソ―ス空乏
層がつながってしまう。この状態ではドレイン電界がソ
―ス側にまで影響して、ソ―ス近傍の拡散電位を下げる
ため、チャネルが形成されていなくてもソ―ス−ドレイ
ン間に電流が流れるようになる。これはパンチスル―
(punch-through )と呼ばれる現象である。パンチスル
―が起こり始めると飽和領域でもドレイン電流は飽和し
なくなり、ドレイン電圧の増加と共に急増する。
A typical short channel effect is a decrease in the threshold voltage Vth. As the channel length L decreases for both the n-channel and the p-channel, | Vth | decreases. This is because, as the channel length becomes shorter, the charge in the channel region is greatly affected by not only the gate but also the depletion layer charge in the source and drain regions, the electric field and the potential distribution. In addition to lowering the threshold voltage,
Reduction of the breakdown voltage between the drain and the drain is also a major problem associated with the shortened channel. When the channel length becomes short, the drain depletion layer approaches the source, and the drain depletion layer and the source depletion layer are connected. In this state, the drain electric field affects the source side and lowers the diffusion potential near the source, so that a current flows between the source and the drain even when no channel is formed. This is a punch through
This is a phenomenon called (punch-through). When punch through begins to occur, the drain current does not saturate even in the saturation region, and increases sharply with an increase in drain voltage.

【0005】また、MOSトランジスタの微細化に従
い、ソ―ス・ドレイン接合部に高電界がかかることによ
って、ホットキャリアが発生し、それが素子の劣化をも
たらすという問題がある。ソ―ス・ドレイン接合部の高
電界を緩和するトランジスタとしてLDD構造のトラン
ジスタがよく知られている。
In addition, as the MOS transistor becomes finer, a high electric field is applied to the source-drain junction, which causes a problem that hot carriers are generated, which deteriorates the device. A transistor having an LDD structure is well known as a transistor for relaxing a high electric field at a source / drain junction.

【0006】しかしながら、さらに電源電圧を変化する
ことなくそのままMOSトランジスタの微細化が進むと
チャネル方向の電界集中が更に進み、LDD構造のトラ
ンジスタのように低濃度不純物層であるn- 層を設ける
ことでチャネル方向の電界集中を緩和するといった効果
だけでは追随できなくなってくる。
However, when the MOS transistor is further miniaturized without changing the power supply voltage, the electric field concentration in the channel direction further increases, and an n layer which is a low concentration impurity layer like a transistor having an LDD structure is provided. Therefore, the effect of only reducing the electric field concentration in the channel direction cannot be followed.

【0007】そこで1987年IEDMにおいてLDD
構造トランジスタの中でもn+ 領域がゲ―ト下に入りこ
む(即ちn- 領域が全てゲ―ト下に位置する)構造のト
ランジスタ(オ―バラップLDDトランジスタ)がゲ―
ト電界によって拡散層の接合部のチャネル方向電界が緩
和されるため、より信頼性の高いトランジスタであると
いう報告がされた。
[0007] Therefore, in 1987 IEDM LDD
Among the structured transistors, a transistor (overlap LDD transistor) having a structure in which an n + region enters under the gate (that is, all n regions are located under the gate) is used.
It has been reported that the transistor is more reliable because the electric field in the channel reduces the electric field in the channel direction at the junction of the diffusion layer.

【0008】このとき発表されたゲ―トオ―バラップL
DDトランジスタの製造工程を図31に示す。まず、p
型シリコン基板20の表面にゲ―ト酸化膜21を成長さ
せ、その上に500オングストローム程度の第1多結晶
シリコン22を堆積させる。第1多結晶シリコン22上
に5−10オングストローム程度の自然酸化膜23を成
長させ、その上に1000オングストローム程度の第2
多結晶シリコン24を堆積させる。(図31(a) )。
The gate overlap L announced at this time
FIG. 31 shows a manufacturing process of the DD transistor. First, p
A gate oxide film 21 is grown on the surface of a mold silicon substrate 20, and a first polycrystalline silicon 22 of about 500 angstroms is deposited thereon. A native oxide film 23 of about 5-10 Å is grown on the first polycrystalline silicon 22 and a second oxide film of about 1000 Å is formed thereon.
Polycrystalline silicon 24 is deposited. (FIG. 31 (a)).

【0009】さらにその上にCVD法により酸化シリコ
ン膜25を堆積し、ゲ―ト電極のパタ―ンでパタ―ニン
グし、この酸化シリコン膜25をマスクにして高選択ド
ライエッチングを用いて第2多結晶シリコン24をエッ
チングする。このエッチングは自然酸化膜23でストッ
プさせる。その後、酸化シリコン膜25をマスクとして
n型不純物をイオン注入し、n- 拡散層27を形成す
る。このときn型不純物がゲート絶縁膜21および第1
多結晶シリコン膜22を通過する程度に大きな加速電圧
でイオン注入させる(図31(b) )。
Further, a silicon oxide film 25 is deposited thereon by a CVD method, patterned by using a pattern of a gate electrode, and the silicon oxide film 25 is used as a mask to perform a second selective dry etching. The polycrystalline silicon 24 is etched. This etching is stopped at the natural oxide film 23. Thereafter, n-type impurities are ion-implanted using silicon oxide film 25 as a mask to form n diffusion layer 27. At this time, the n-type impurity is
Ions are implanted at an acceleration voltage large enough to pass through the polycrystalline silicon film 22 (FIG. 31B).

【0010】さらに図31(c) に示すように、側壁とな
る酸化シリコン膜26をCVD法により全面に堆積し、
高選択イオンエッチングを用いてこれをエッチバックさ
せる。第1の多結晶シリコンをパタ―ニングしチャネリ
ング防止のため、薄く後酸化した後、この酸化シリコン
膜側壁26の外側よりn+不純物をイオン注入し、熱工
程を加えると、ゲ―トオ―バラップ構造ができあがる。
Further, as shown in FIG. 31C, a silicon oxide film 26 serving as a side wall is deposited on the entire surface by a CVD method.
This is etched back using high selective ion etching. After the first polycrystalline silicon is patterned and thinly post-oxidized to prevent channeling, an n + impurity is ion-implanted from outside the silicon oxide film side wall 26 and a thermal process is performed to obtain a gate overwrap. The structure is completed.

【0011】しかしながら、この方法では、第1に、前
述したようにトランジスタをオ―バラップLDD構造と
することによりチャネル方向の電界を緩和させることが
できるが、さらに素子微細化が進むと、さらにチャネル
方向電界の集中がおこるため、トランジスタの構造を変
えることによりチャネル方向電界を緩和する必要があ
る。
However, in this method, firstly, as described above, the electric field in the channel direction can be alleviated by making the transistor have the overlapping LDD structure. Since the directional electric field is concentrated, it is necessary to reduce the channel direction electric field by changing the structure of the transistor.

【0012】また、第2に従来のゲ―トオ―バラップト
ランジスタでは拡散層とゲ―トとのオ―バラップ部によ
る寄生容量が大きくこのため高速性に向かないという欠
点がある。
Second, the conventional gate overlap transistor has a drawback that the parasitic capacitance due to the overlap portion between the diffusion layer and the gate is large, which is not suitable for high speed operation.

【0013】さらに第3にこの製造工程において第2多
結晶シリコンをエッチングする際に、エッチングを自然
酸化膜でストップさせることができるかどうかが疑問で
ある。もし、エッチングが自然酸化膜で停止できずに最
初に堆積した第1多結晶シリコンがエッチングされれ
ば、n- 不純物のプロファイルが所望通りとならず、ね
らい目どおりのトランジスタ特性が得られなくなる。ま
た、第2多結晶シリコンのエッチングが十分に進まず、
自然酸化膜がそのままの状態で残れば、ゲ―ト内の絶縁
の問題も生じる。
Third, it is questionable whether the etching can be stopped by the natural oxide film when the second polycrystalline silicon is etched in this manufacturing process. If the first polycrystalline silicon deposited first is etched without stopping the etching with the natural oxide film, the profile of the n - impurity is not as desired, and the desired transistor characteristics cannot be obtained. Also, the etching of the second polycrystalline silicon does not proceed sufficiently,
If the native oxide film is left as it is, there is also a problem of insulation in the gate.

【0014】また、第4にこの製造工程においてマスク
となるCVD酸化シリコン膜を残すために、ゲ―トのア
スペクト比が高くなり、段差が大きくなる。
Fourth, in order to leave a CVD silicon oxide film serving as a mask in this manufacturing process, the gate has a high aspect ratio and a large step.

【0015】第5にその製造工程においてn+ イオン注
入前に後酸化を行うためゲ―トバ―ズピ―クが生じ、そ
の部分の力学的ストレスが大きくなり、それが信頼性低
下の原因となる。
Fifth, in the manufacturing process, post-oxidation is performed before n + ion implantation, so that a gate bird's-peak is generated, and a mechanical stress in that portion is increased, which is a cause of a decrease in reliability. Become.

【0016】さらに第6に、その製造工程において最後
の熱工程によって第1の多結晶シリコンが酸化されると
完全なオ―バラップ構造が実現できない可能性がある。
Sixth, if the first polycrystalline silicon is oxidized by the last heat step in the manufacturing process, a complete overlap structure may not be realized.

【0017】第7に全体的に製造工程が複雑である等の
問題がある。
Seventh, there is a problem that the manufacturing process is complicated as a whole.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
のMOSトランジスタではチャネル長Lが小さくなるに
つれてしきい値が低下するなどといった短チャネル効果
が顕在化してくるという問題があった。これはチャネル
領域の電荷がゲ―ト電圧だけでなくソ―スおよびドレイ
ン領域の空乏層電荷や電界および電位分布の影響を大き
く受け、ゲ―トのコントロ―ル性が悪くなるためである
と考えられている。
As described above, the conventional MOS transistor has a problem that a short channel effect such as a decrease in the threshold value as the channel length L decreases becomes apparent. This is because the charge in the channel region is greatly affected by not only the gate voltage but also the depletion layer charge in the source and drain regions, the electric field and the potential distribution, and the controllability of the gate deteriorates. It is considered.

【0019】また、従来のLDD構造トランジスタでは
チャネル方向電界を緩和するのに限界があり、それを補
うために提案された従来のゲ―トオ―バラップLDDト
ランジスタはその製造工程が不安定で、再現性よくMO
Sトランジスタを得ることができないという問題があ
る。また、素子の微細化が更に進むにつれ、更に信頼性
を高める必要があり、高駆動能力かつ高速で短チャネル
効果に強いトランジスタを形成する必要がある。
In addition, the conventional LDD transistor has a limit in relaxing the electric field in the channel direction, and the conventional gate-overlap LDD transistor proposed to compensate for the limitation has an unstable manufacturing process. MO easily
There is a problem that an S transistor cannot be obtained. Further, as the miniaturization of elements further progresses, it is necessary to further increase the reliability, and it is necessary to form a transistor having high driving capability, high speed, and strong short channel effect.

【0020】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、素子の微細化に際しても高駆動能力かつ高速で短チ
ャネル効果に強いトランジスタを提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a transistor having a high driving capability, a high speed, and a strong short-channel effect even when the element is miniaturized.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、ゲ
ート電極の側壁に導体膜を形成し、さらにこの導体膜と
基板との間に、ゲート電極下のゲート絶縁膜よりも誘電
率が高く、該側壁膜と一の平坦な面で接触し、ゲート電
極下に突出した絶縁膜を介在させるようにしている。例
えば、従来のLDD構造を形成するのに用いた側壁を導
電材料で形成するとともに、この導電材料と基板との間
に、ゲート電極下のゲート絶縁膜よりも誘電率の高い絶
縁膜を介在させるようにしている。
Therefore, according to the present invention, a conductive film is formed on a side wall of a gate electrode, and a dielectric constant between the conductive film and the substrate is higher than that of a gate insulating film below the gate electrode. The insulating film is in contact with the side wall film on one flat surface, and the insulating film protrudes below the gate electrode. For example, a sidewall used for forming a conventional LDD structure is formed of a conductive material, and an insulating film having a higher dielectric constant than a gate insulating film below a gate electrode is interposed between the conductive material and the substrate. Like that.

【0022】また、この導電材料のSi 基板に対する仕
事関数差がゲ―ト電極のSi 基板に対する仕事関数差よ
りも小さくなるように側壁の導電材料を選択している。
The conductive material on the side wall is selected so that the work function difference between the conductive material and the Si substrate is smaller than the work function difference between the gate electrode and the Si substrate.

【0023】また本発明の方法によれば、シリコン基板
表面に、高誘電率絶縁膜(以下高誘電膜)を形成し、さ
らにこの上層に酸化シリコン膜を堆積したのち、この上
層にゲート電極形成領域以外の領域を覆うようにレジス
トパタ―ンを形成し、このレジストパターンをマスクと
してゲ―ト電極形成領域の酸化シリコン膜、高誘電率絶
縁膜、ゲ―ト絶縁膜をパターニングし、さらにこの露出
した基板上にゲ―ト絶縁膜を形成し、この後全面にゲー
ト電極材料を堆積し、さらに全面に粘性係数の低いレジ
ストを塗布して表面を平坦化したのち、このレジストお
よび電極材料を異方性エッチングでエッチングし前記酸
化シリコン膜の凹部の中に電極材料を完全に埋め込むよ
うにしたのち、この酸化シリコン膜を除去し、さらにこ
のゲート電極をマスクとして低濃度不純物イオン注入を
行い低濃度領域を形成し、さらに全面に導電材料を堆積
させて、全面異方性エッチングを行い電極材料の両側に
側壁を残して側壁導体膜を形成し、この側壁導体膜とゲ
ート電極とをマスクとして高濃度不純物イオン注入を行
い高濃度領域からなるソースドレイン領域を形成するよ
うにしている。
According to the method of the present invention, a high-dielectric-constant insulating film (hereinafter referred to as a high-dielectric film) is formed on the surface of a silicon substrate, and a silicon oxide film is deposited thereon. A resist pattern is formed so as to cover the region other than the region, and using this resist pattern as a mask, the silicon oxide film, the high dielectric constant insulating film, and the gate insulating film in the gate electrode forming region are patterned and further exposed. A gate insulating film is formed on the resulting substrate, a gate electrode material is deposited on the entire surface, a resist having a low viscosity coefficient is applied on the entire surface, and the surface is flattened. After etching by anisotropic etching to completely bury the electrode material in the recesses of the silicon oxide film, the silicon oxide film is removed, and the gate electrode is further masked. A low-concentration impurity ion implantation is performed as a step to form a low-concentration region, a conductive material is further deposited on the entire surface, anisotropic etching is performed on the entire surface, and a sidewall conductor film is formed while leaving sidewalls on both sides of the electrode material. Using the sidewall conductor film and the gate electrode as a mask, high-concentration impurity ions are implanted to form a source / drain region composed of a high-concentration region.

【0024】すなわち、例えば、Si シリコン基板表面
に素子分離領域を形成し、さらにゲ―ト絶縁膜、高誘電
率絶縁膜を形成する工程、さらにその上に酸化シリコン
膜をCVD法で形成し熱処理を行ってレジストでパタ―
ニングし、レジストをマスクとしてゲ―ト電極形成領域
のCVD酸化シリコン膜、高誘電膜、ゲ―ト絶縁膜を高
選択異方性エッチングで除去し、必要に応じてチャネル
部にしきい値制御のためのイオン注入を行って、露出し
た基板上にゲ―ト絶縁膜を形成し、全面に電極材料を堆
積し、さらに全面に粘性係数の低いレジストを塗料し全
面を平坦にし、レジストを異方性エッチングで除去する
ようにして、さらに電極材料を異方性エッチングで削り
CVD酸化シリコン膜の穴の中に完全に埋め込み、(前
3つの工程は同じサイズのトランジスタを複数形成する
場合は必ずしも必要ではない)、電極材料上に低抵抗材
料を選択成長させ、NH4 F等方エッチングによりCV
D酸化シリコン膜を除去し低濃度不純物イオン注入を行
い、さらにこの上層に導電材料を堆積させ、全面異方性
エッチングを行い電極材料の両側に側壁を残し高濃度不
純物イオン注入を行い、最後に絶縁膜を堆積させ、ソ―
ス・ドレイン領域にコンタクトホ―ルを形成し電極の形
成を行うようにしている。
That is, for example, a step of forming an element isolation region on the surface of a Si silicon substrate, further forming a gate insulating film and a high dielectric constant insulating film, and further forming a silicon oxide film thereon by a CVD method and performing a heat treatment. And pattern with resist
Using a resist as a mask, the CVD silicon oxide film, the high dielectric film, and the gate insulating film in the gate electrode formation region are removed by highly selective anisotropic etching. A gate insulating film on the exposed substrate, deposit an electrode material on the entire surface, paint a resist with a low viscosity coefficient on the entire surface, flatten the entire surface, and make the resist anisotropic. The electrode material is removed by anisotropic etching, and the electrode material is further removed by anisotropic etching to completely bury the material in the hole of the CVD silicon oxide film. (The above three steps are not necessarily required when forming a plurality of transistors of the same size. ), A low-resistance material is selectively grown on the electrode material, and CV is etched by NH 4 F isotropic etching.
The D silicon oxide film is removed, low-concentration impurity ion implantation is performed, and a conductive material is further deposited on the upper layer, high-concentration impurity ion implantation is performed by performing anisotropic etching over the entire surface and leaving sidewalls on both sides of the electrode material. Deposit an insulating film and
A contact hole is formed in the drain region to form an electrode.

【0025】また、望ましくは、LDD構造を製造する
のに用いた側壁を導電材料で形成して、ゲ―トとの導電
をとるようにするとともに、ゲ―トがシリサイド構造を
とるようにしている。
Preferably, the side wall used for manufacturing the LDD structure is formed of a conductive material so as to have conductivity with the gate, and the gate has a silicide structure. I have.

【0026】[0026]

【作用】本発明によれば、側壁導電材料と基板との間
に、ゲ―ト電極下のゲ―ト絶縁膜よりも比誘電率の高
い、高誘電材料を介在させるようにしているため、側壁
の部分で縦方向電界が更に強まり、チャネル方向電界が
より緩和されることになる。また、LDD構造形成のた
めの側壁膜をゲート電極と電気的に接続された導体膜で
構成しているため、低濃度不純物拡散層がゲ―ト電極
(側壁を含む)に完全にオ―バラップされ、ゲ―ト電極
のゲ―ト下のポテンシャルに対するコントロ―ル性が良
くなる。
According to the present invention, a high dielectric material having a higher relative dielectric constant than the gate insulating film below the gate electrode is interposed between the side wall conductive material and the substrate. The vertical electric field is further strengthened at the side wall portion, and the channel electric field is further reduced. Further, since the side wall film for forming the LDD structure is formed of the conductor film electrically connected to the gate electrode, the low concentration impurity diffusion layer completely covers the gate electrode (including the side wall). As a result, the controllability of the gate electrode with respect to the potential under the gate is improved.

【0027】このようにして、高信頼性、高駆動能力、
高速かつ短チャネル効果に強いMOSトランジスタを形
成することができる。
In this way, high reliability, high driving capability,
It is possible to form a MOS transistor which is high-speed and resistant to a short channel effect.

【0028】また、この導電材料を、Si 基板に対する
仕事関数差がゲ―ト電極のSi 基板に対する仕事関数差
よりも小さくなるように選択しているため、ゲ―ト上の
ポテンシャルに対するゲ―トのコントロ―ル性が良くな
り短チャネル効果に強いトランジスタを実現することが
できる。
Also, since this conductive material is selected so that the work function difference between the Si substrate and the gate electrode is smaller than the work function difference between the gate electrode and the Si substrate, the gate electrode with respect to the potential on the gate is reduced. , The controllability of the transistor is improved, and a transistor resistant to the short-channel effect can be realized.

【0029】またゲ−トがシリサイド構造となっている
ため高速である。
The speed is high because the gate has a silicide structure.

【0030】本発明方法によればMOSトランジスタ
は、全面に堆積されたCVD酸化シリコンに穴をあけレ
ジストエッチバック方式を用いて電極材料を埋め込み、
CVD酸化シリコンを等方エッチングで除去した後、全
面に導電材料を堆積し、全面エッチバックで側壁残しを
行うという工程を用いているため、従来のゲ―トオ―バ
ラップLDDトランジスタでみられたような自然酸化膜
でエッチングをストップさせるといった不安定な工程を
用いることなく形成することができ、ゲ―トオ―バラッ
プLDDトランジスタを再現性よく得ることができる。
According to the method of the present invention, in the MOS transistor, an electrode material is buried by making a hole in the CVD silicon oxide deposited on the entire surface and using a resist etch back method.
After the CVD silicon oxide is removed by isotropic etching, a conductive material is deposited on the entire surface, and the entire surface is etched back so as to leave the side walls. Therefore, as seen in the conventional gate-overlap LDD transistor. It can be formed without using an unstable process such as stopping etching with a natural oxide film, and a gate-overlap LDD transistor can be obtained with good reproducibility.

【0031】[0031]

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0032】実施例1 図1および図2は、本発明の第1の実施例のMOS型ト
ランジスタを示す平面図およびそのA―A´断面図であ
る。
Embodiment 1 FIGS. 1 and 2 are a plan view showing a MOS transistor according to a first embodiment of the present invention and a sectional view taken along the line AA 'of FIG.

【0033】このLDDMOS型トランジスタでは、n
型シリコン基板1に形成された素子分離領域2によって
分離された素子領域10内に、pチャネルMOSトラン
ジスタが形成されており、基板1表面に、n+ 多結晶シ
リコン6aとタングステン6bとからなるポリサイド構
造のゲート電極6の側壁にタングステンからなる側壁導
体膜7を形成し、これをマスクとしてイオン注入を行い
LDD構造を形成し、この側壁導体膜7とシリコン基板
1との間に、ゲート電極6下のゲート絶縁膜17よりも
誘電率の高い絶縁膜を介在させるようにしたことを特徴
とするものである。ここでゲート絶縁膜17としては膜
厚100オングストロームの酸化シリコン膜を用い、側
壁導体膜下の絶縁膜としては膜厚50オングストローム
の酸化シリコン膜4と、膜厚100オングストロームの
窒化シリコン膜5との積層膜を用いている。
In this LDDMOS type transistor, n
A p-channel MOS transistor is formed in an element region 10 isolated by an element isolation region 2 formed in a silicon substrate 1, and a polycide comprising n + polycrystalline silicon 6 a and tungsten 6 b is formed on the surface of the substrate 1. A sidewall conductor film 7 made of tungsten is formed on the sidewall of the gate electrode 6 having the structure, and ion implantation is performed using the tungsten as a mask to form an LDD structure. A gate electrode 6 is provided between the sidewall conductor film 7 and the silicon substrate 1. This is characterized in that an insulating film having a higher dielectric constant than the lower gate insulating film 17 is interposed. Here, a silicon oxide film having a thickness of 100 angstroms is used as the gate insulating film 17, and a silicon oxide film 4 having a thickness of 50 angstroms and a silicon nitride film 5 having a thickness of 100 angstroms are formed as insulating films under the side wall conductive film. A laminated film is used.

【0034】そして、側壁導体膜7の下には低濃度のp
型不純物領域8が形成されさらにその外側には高濃度の
+ 型不純物領域9が構成されてソースドレインを構成
している。ここで11は層間絶縁膜、12はソースドレ
インコンタクトである。またゲート電極下に相当する領
域でシリコン基板表面には予めしきい値制御のために不
純物が導入されn型不純物領域3が形成されている。こ
の不純物はしきい値制御のために導入されているもの
で、形成しなくともかまわない。
Then, a low concentration of p
A p-type impurity region 8 is formed, and a p + -type impurity region 9 having a high concentration is formed outside thereof to form a source / drain. Here, 11 is an interlayer insulating film, and 12 is a source / drain contact. Further, an impurity is introduced in advance for controlling the threshold value on the surface of the silicon substrate in a region corresponding to a region under the gate electrode, and an n-type impurity region 3 is formed. This impurity is introduced for controlling the threshold value, and may not be formed.

【0035】かかる構造によれば、LDD構造形成のた
めの側壁膜をゲート電極と電気的に接続された側壁導体
膜で構成しているため、低濃度不純物拡散層8がゲ―ト
電極(側壁を含む)に完全にオ―バラップされ、ゲ―ト
電極のゲ―ト下のポテンシャルに対するコントロ―ル性
が良好となる。
According to this structure, since the side wall film for forming the LDD structure is constituted by the side wall conductor film electrically connected to the gate electrode, the low concentration impurity diffusion layer 8 is formed by the gate electrode (side wall). ), And the controllability to the potential under the gate of the gate electrode is improved.

【0036】また、側壁導電材料と基板との間に、ゲ―
ト電極下のゲ―ト絶縁膜よりも比誘電率の高い、高誘電
材料を介在させているため、側壁の部分で縦方向電界が
更に強まり、チャネル方向電界がより緩和されることに
なり、微細化に際しても信頼性を維持することができ
る。
A gate is provided between the side wall conductive material and the substrate.
Since the high dielectric material, which has a higher dielectric constant than the gate insulating film below the gate electrode, is interposed, the vertical electric field is further strengthened at the side wall and the channel electric field is further reduced. The reliability can be maintained even in the case of miniaturization.

【0037】このようにして、高信頼性、高駆動能力、
高速かつ短チャネル効果に強いMOSトランジスタを形
成することができる。
In this way, high reliability, high driving capability,
It is possible to form a MOS transistor which is high-speed and resistant to a short channel effect.

【0038】また、この側壁導体膜はタングステンで構
成され、Si 基板に対する仕事関数差がn+ 多結晶シリ
コン膜からなるゲ―ト電極のSi 基板に対する仕事関数
差よりも小さくなっているため、ゲ―ト上のポテンシャ
ルに対するゲ―トのコントロ―ル性が良くなり短チャネ
ル効果に強いトランジスタを実現することができる。ま
たゲ−トがポリサイド構造となっているため高速である
なおここで基板の導電型としては、p,nいずれの場合
にも適用可能であり、基板構造は種々変形可能である。
例えば゛pチャネルMOS型トランジスタを形成するの
に、n型Si基板を用いてもよいし、nもしくはp型の
Si基板中に高濃度のn型のウェルを形成したものを用
いてもよい。同様にnチャネルMOS型トランジスタを
形成するのにp形Si基板を用いてもよいし、nもしく
はp型のSi基板中に高濃度のp形のウェルを形成した
ものを用いてもよい。
The side wall conductor film is made of tungsten, and the work function difference with respect to the Si substrate is smaller than the work function difference with respect to the gate electrode made of the n + polycrystalline silicon film with respect to the Si substrate. The controllability of the gate with respect to the potential on the gate is improved, and a transistor which is resistant to the short channel effect can be realized. In addition, since the gate has a polycide structure, the speed is high. The conductivity type of the substrate can be applied to both p and n, and the substrate structure can be variously modified.
For example, an n-type Si substrate may be used to form a p-channel MOS transistor, or a high-concentration n-type well formed in an n-type or p-type Si substrate may be used. Similarly, a p-type Si substrate may be used to form an n-channel MOS transistor, or a high-concentration p-type well formed in an n or p-type Si substrate may be used.

【0039】また前記実施例では、この素子分離用絶縁
膜2は選択酸化法(LOCOS法)によって形成してい
るが、これらの分離技術についても実施例の他、酸化膜
埋め込み法(BOX法)や、深く溝を掘るBOX法(い
わゆるトレンチ分離法)なども適用可能である。
In the above embodiment, the isolation insulating film 2 is formed by the selective oxidation method (LOCOS method). However, these isolation techniques are not limited to the embodiment, and the oxide film embedding method (BOX method) may be used. Alternatively, a BOX method (so-called trench isolation method) for deeply digging a groove can be applied.

【0040】このように素子分離された基板の各領域に
ゲ―ト絶縁膜17を介してゲ―ト電極6が形成されてい
る。ゲ―ト電極はポリサイド構造をとっており、多結晶
シリコン6a上に形成される金属としては、タングステ
ンに限定されることなく、モリブデン,チタン等の他の
高融点低抵抗材料でもよい。
A gate electrode 6 is formed on each of the regions of the substrate thus separated from each other via a gate insulating film 17. The gate electrode has a polycide structure, and the metal formed on the polycrystalline silicon 6a is not limited to tungsten, but may be another high melting point low resistance material such as molybdenum or titanium.

【0041】ゲ―ト電極6の両側には側壁となる側壁導
体膜7が形成されている。この場合、下層側のゲート電
極材料6a(n+ 多結晶シリコン)よりも真空に対する
仕事関数が小さい材料を用いるのが望ましく、金、タン
グステン,モリブデン,チタン,p+ ポリシリコン等が
考えられる。側壁導体膜7とシリコン基板1との間は酸
化シリコン膜4と、ゲ―ト絶縁膜17よりも比誘電率の
高い窒化シリコン膜等の第2の絶縁膜5の2層構造が形
成されている。例えばゲ―ト絶縁膜17の側壁下の絶縁
膜とゲ―ト絶縁膜4として酸化シリコンを選んだ場合、
高誘電率絶縁膜5の材料としては窒化シリコンや五酸化
タンタルなどが考えられる。またゲ―ト絶縁膜17は酸
化シリコンと窒化シリコンなどを組み合わせて2層構造
や3層構造にしたり、また窒化シリコン1層でもかまわ
ない。そのとき側壁導体膜7と基板の間は酸化シリコン
と窒化シリコンと五酸化タンタルなどを組みあわせた3
層もしくは4層構造とすればよい。ここで重要なのは、
ゲ―ト絶縁膜17の比誘電率よりも側壁導体膜7と基板
との間の絶縁膜の比誘電率が高くなるように構成すると
いうことであり、高誘電材料1層でもよい事はいうまで
もない。またソ―ス・ドレイン領域は、第1の低濃度不
純物イオン注入層であるn- 型層もしくはp- 型層8と
高濃度不純物イオン注入であるn+ 型層もしくはp+
層9とから構成されている。そして低濃度不純物層イオ
ン注入層であるn-型層もしくはp- 型層8は、ゲ―ト
電極6をマスクとして、n- 型層の場合はヒ素やリン
を、p- 型層の場合はホウ素やフッ化ホウ素をイオン注
入して形成されたものである。また、高濃度不純物イオ
ン注入n+ 型層もしくはp+ 型層9はゲ―ト電極とのそ
の側壁に選択的に形成された側壁導体膜7をマスクとし
てn+ 型の場合はリンやヒ素,をp+ 型層の場合はホウ
素やフッ化ホウ素をイオン注入して形成されたものであ
る。n- 型層はもしくはp- 型層はそれぞれn+ 型層も
しくはp+ 型層の内側になるように構成しいわゆるLD
D構造を形成する。なお側壁導体膜7は側壁残しの技術
によりゲ―ト電極6の側壁に、異方性エッチングにより
残したものである。 なお、前記実施例では、LDD構
造について説明したが、シングルドレイン構造やLDD
構造など拡散層の不純物プロファイルを変えたトランジ
スタにも適用可能である。具体的な数値を挙げればゲ―
ト長を0.5μm,側壁幅を0.11μm,実効チャネ
ル長を0.4μmとすると側壁を含んだゲ―ト長は0.
7μmとなる。
On both sides of the gate electrode 6, side wall conductor films 7 serving as side walls are formed. In this case, it is desirable to use a material having a smaller work function with respect to vacuum than the lower gate electrode material 6a (n + polycrystalline silicon), and gold, tungsten, molybdenum, titanium, p + polysilicon, or the like can be used. Between the sidewall conductor film 7 and the silicon substrate 1, a two-layer structure of a silicon oxide film 4 and a second insulating film 5 such as a silicon nitride film having a higher dielectric constant than the gate insulating film 17 is formed. I have. For example, when silicon oxide is selected as the insulating film below the side wall of the gate insulating film 17 and the gate insulating film 4,
As a material of the high dielectric constant insulating film 5, silicon nitride, tantalum pentoxide, or the like can be considered. The gate insulating film 17 may have a two-layer structure or a three-layer structure by combining silicon oxide and silicon nitride, or may have a single layer of silicon nitride. At this time, a combination of silicon oxide, silicon nitride, tantalum pentoxide, etc.
It may have a layer or four-layer structure. The important thing here is that
This means that the relative dielectric constant of the insulating film between the side wall conductor film 7 and the substrate is higher than the relative dielectric constant of the gate insulating film 17, and it may be one layer of a high dielectric material. Not even. The source / drain region is formed by an n -type layer or p -type layer 8 as a first low-concentration impurity ion-implanted layer and an n + -type or p + -type layer 9 as high-concentration impurity ion-implantation. It is configured. The low concentration impurity layer n is an ion implantation layer - -type layer or p - type layer 8, gate - a gate electrode 6 as a mask, n - arsenic or phosphorus in the case of type layer, p - For a type layer It is formed by ion implantation of boron or boron fluoride. The high concentration impurity ion implantation n + -type layer or p + -type layer 9 is gate - if the sidewall conductive film 7 is selectively formed on the side wall of the gate electrode of the n + -type as a mask, phosphorus or arsenic, In the case of a p + -type layer, it is formed by ion implantation of boron or boron fluoride. The n -type layer or the p -type layer is configured to be inside the n + -type layer or the p + -type layer, respectively, and a so-called LD
Form a D structure. The side wall conductor film 7 is left on the side wall of the gate electrode 6 by anisotropic etching by the technique of the side wall remaining. In the above embodiment, the LDD structure has been described.
The present invention is also applicable to a transistor in which the impurity profile of a diffusion layer such as a structure is changed. If you give specific numbers,
Assuming that the gate length is 0.5 μm, the side wall width is 0.11 μm, and the effective channel length is 0.4 μm, the gate length including the side wall is 0.1 μm.
7 μm.

【0042】素子のなされた基板上はCVD法で形成し
た酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜11により覆わ
れ、これにコンタクト孔が形成されてアルミニウム膜等
の金属配線12が形成されている。
The substrate on which the elements are formed is covered with an interlayer insulating film 11 made of a silicon oxide film formed by a CVD method, a contact hole is formed in the interlayer insulating film 11, and a metal wiring 12 such as an aluminum film is formed.

【0043】次にこのようなトランジスタの集積化構造
について説明する。
Next, an integrated structure of such a transistor will be described.

【0044】図3および図4は、前記第1の実施例のM
OSトランジスタを、2つ以上(トランジスタT1とト
ランジスタT2)形成した場合の平面図とそのB−B′
断面図である。
FIGS. 3 and 4 show the M of the first embodiment.
Plan view when two or more OS transistors (transistor T1 and transistor T2) are formed and their BB ′
It is sectional drawing.

【0045】この例では第1図の実施例のMOSトラン
ジスタをゲ―ト長を変えて2つ以上(トランジスタT1
とトランジスタT2)形成し、それらをゲ―トポリシリ
コン6a及び低抵抗金属6bで結び、素子分離領域2上
に位置する領域でゲ―ト上にコンタクト孔を開けアルミ
ニウム膜等の金属配線13を形成している。
In this embodiment, two or more MOS transistors (transistor T1) of the embodiment shown in FIG.
And a transistor T2), connecting them with a gate polysilicon 6a and a low resistance metal 6b, opening a contact hole on the gate in a region located on the element isolation region 2, and forming a metal wiring 13 such as an aluminum film. Has formed.

【0046】また、このゲート上のコンタクトは図5に
示すように、素子領域上(SDG上)でとるようにして
もよい。このときこのコンタクトはトランジスタのゲ―
ト長が長い方のトランジスタのゲ―ト上でとる方が良
い。例えばトランジスタT1とトランジスタT2では、
ゲ―ト長の長い方のトランジスタT2のゲ―ト上でとる
方がリソグラフィ技術の点からみてコンタクト形成が楽
である。
The contact on the gate may be made on the element region (on the SDG) as shown in FIG. At this time, this contact is
It is better to take it on the gate of the longer transistor. For example, in the transistor T1 and the transistor T2,
Taking the gate of the transistor T2 having the longer gate length on the gate makes it easier to form a contact from the viewpoint of lithography technology.

【0047】ただし、リリグラフィ技術の点からみて許
されるのであればゲ―ト長の短い方でコンタクトをとる
ようにしてもよい。
However, if it is permissible from the point of view of the lithography technique, the contact may be made at the shorter gate length.

【0048】コンタクト形成のもう1つの方法は図6に
示すように、コンタクトをゲ―ト上だけでなく側壁導体
膜7を含めてとるようにしてもよい。この方法は素子領
域上のみならず、素子分離領域上にコンタクトを形成す
る場合にも適用可能である。コンタクトの形成はゲ―ト
上のみならず、側壁導体膜7を含めてとると両者の導電
性が良くなりトランジスタのゲ―トオ―バラップ効果が
良好に作用し信頼性の高いトランジスタを期待すること
ができる。
As another method of forming the contact, as shown in FIG. 6, the contact may be formed not only on the gate but also on the side wall conductor film 7. This method can be applied to a case where a contact is formed not only on the element region but also on the element isolation region. When the contact is formed not only on the gate, but also when the side wall conductor film 7 is included, the conductivity of both is improved, and the gate overwrap effect of the transistor works well, so that a highly reliable transistor is expected. Can be.

【0049】次にこのトランジスタの製造工程について
説明する。
Next, the manufacturing process of this transistor will be described.

【0050】図7乃至図17は、本発明の第2の実施例
のMOSトランジスタの製造工程を示す断面図および要
部工程での平面図である。
FIGS. 7 to 17 are a cross-sectional view and a plan view showing main steps of a process for manufacturing a MOS transistor according to a second embodiment of the present invention.

【0051】まず、図7(a) および(b) に示すように、
シリコン基板1のMOSトランジスタを形成領域にウェ
ルを形成するなどして素子領域10の表面付近で不純物
濃度を1016cm-3程度としさらにLOCOS法により、
素子分離絶縁膜2を形成する。そして各素子領域に、熱
酸化法により側壁下の絶縁膜となる100オングストロ
ーム程度の酸化シリコン膜4を形成しさらにCVD法に
より膜厚100オングストローム程度の窒化シリコン膜
5を形成する。このとき形成するのは窒化シリコン膜だ
けでもよい。
First, as shown in FIGS. 7A and 7B,
The impurity concentration is set to about 10 16 cm −3 near the surface of the element region 10 by forming a well in a region where a MOS transistor of the silicon substrate 1 is formed, and further by the LOCOS method.
An element isolation insulating film 2 is formed. Then, in each element region, a silicon oxide film 4 having a thickness of about 100 angstroms to be an insulating film below the side wall is formed by a thermal oxidation method, and a silicon nitride film 5 having a thickness of about 100 angstroms is formed by a CVD method. At this time, only the silicon nitride film may be formed.

【0052】この後、図8(a) および(b) に示すよう
に、CVD法により膜厚4000オングストローム程度
の酸化シリコン膜15を形成し、900℃60分の熱処
理を行い、さらにレジスト16を塗布しゲ―ト形成領域
以外にレジストが残るようにパタ―ニングする。
Thereafter, as shown in FIGS. 8A and 8B, a silicon oxide film 15 having a thickness of about 4000 Å is formed by the CVD method, and heat treatment is performed at 900 ° C. for 60 minutes. It is applied and patterned so that the resist remains in the area other than the gate forming area.

【0053】さらに、このレジスト16をマスクにして
反応性イオンエッチング(RIE)等の高選択性異方性
エッチングを用いて、レジスト16から露呈する酸化シ
リコン膜15およびその下の窒化シリコン膜5、酸化シ
リコン膜4を除去する。その後、RIEでダメ―ジを受
けた基板表面をNH4 F系の処理で処理し、さらにパン
チスル―防止やしきい値制御のためのイオン注入を行い
チャネル領域3を形成する。このイオン注入にはチャネ
リング防止のための通常のイオン注入でも良いが、回転
イオン注入を用いるとゲ―ト下のチャネル領域のオフセ
ットがなくなり一層効果的である。
Further, using the resist 16 as a mask, the silicon oxide film 15 exposed from the resist 16 and the silicon nitride film 5 under the resist 16 are subjected to highly selective anisotropic etching such as reactive ion etching (RIE). The silicon oxide film 4 is removed. After that, the surface of the substrate damaged by RIE is processed by NH 4 F-based processing, and further, ion implantation is performed to prevent punch-through and control a threshold value, thereby forming a channel region 3. This ion implantation may be a normal ion implantation for preventing channeling, but the use of rotary ion implantation is more effective because there is no offset in the channel region below the gate.

【0054】そして、図9に示すように、露出したシリ
コン基板1上に、CVD法により膜厚100オングスト
ローム程度の酸化シリコン膜17を形成し、さらにその
上に膜厚6000オングストローム程度のリンを含む多
結晶シリコン6aを堆積する。 この後、この多結晶シ
リコン6を酸化シリコン膜15で形成された穴に埋め込
むわけであるが、ゲ―ト長の異なる2つのトランジスタ
(図3および図4に示したトランジスタT1とトランジ
スタT2を同時に形成するには、多結晶シリコン6の上
に粘性の低いレジスト17(いわゆるエッチバックレジ
スト)を塗布し全体を平坦にする(図10)。
Then, as shown in FIG. 9, a silicon oxide film 17 having a thickness of about 100 Å is formed on the exposed silicon substrate 1 by a CVD method, and further contains phosphorus having a thickness of about 6000 Å. Polycrystalline silicon 6a is deposited. Thereafter, the polycrystalline silicon 6 is buried in the hole formed by the silicon oxide film 15, and two transistors having different gate lengths (the transistors T1 and T2 shown in FIGS. To form it, a low-viscosity resist 17 (so-called etch-back resist) is applied on the polycrystalline silicon 6 to make the whole flat (FIG. 10).

【0055】さらに図11に示すように、高選択性異方
性エッチングを用いて、まずレジスト17をエッチング
する。
Further, as shown in FIG. 11, first, the resist 17 is etched using a highly selective anisotropic etching.

【0056】その後、図12に示すように、多結晶シリ
コン6aをエッチングすることにより多結晶シリコン6
aを完全に酸化シリコン膜15の間に埋め込む。
Thereafter, as shown in FIG. 12, the polycrystalline silicon 6a is etched to
a is completely buried between the silicon oxide films 15.

【0057】さらにまた、図13(a) および(b) に示す
ように、六フッ化タングステンWF6 雰囲気中において
熱処理を行うことによってポリシリコン6a上にW(タ
ングステン)からなる金属ゲート膜6bを選択成長させ
る(いわゆるWの選択成長)。 さらに、NH4 F処理
により多結晶シリコン6aの両側にある酸化シリコン膜
15を除去する。この時、先におこなった基板ダメ―ジ
をなくすためのNH4 F系処理により酸化シリコン膜1
5は図9に示したRIE直後の時よりも多少後退してい
るため、窒化シリコン膜5でブロックされており、酸化
シリコン膜15を除去するためのNH4 Fエッチングに
より多結晶シリコン6a下の酸化シリコン膜17に、N
4 F液が浸入する心配はない。
Further, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), a metal gate film 6b made of W (tungsten) is formed on the polysilicon 6a by performing a heat treatment in a tungsten hexafluoride WF 6 atmosphere. Selective growth (so-called selective growth of W). Further, the silicon oxide films 15 on both sides of the polycrystalline silicon 6a are removed by NH 4 F treatment. At this time, the silicon oxide film 1 is formed by NH 4 F-based treatment for eliminating substrate damage previously performed.
5 is slightly recessed from the position immediately after the RIE shown in FIG. 9 and is blocked by the silicon nitride film 5. The NH 4 F etching for removing the silicon oxide film 15 removes the portion under the polycrystalline silicon 6 a. The silicon oxide film 17 has N
There is no fear that the H 4 F solution enters.

【0058】その後図14に示すように、ゲ―ト電極6
a,6bをマスクとしてn- 不純物層8を形成するため
にP(リン)をド―ズ量4×1013cm-3、加速電圧40
Kevでイオン注入する。
Thereafter, as shown in FIG.
P (phosphorus) is used at a dose of 4 × 10 13 cm −3 and an acceleration voltage of 40 to form the n impurity layer 8 using
Ion implantation with Kev.

【0059】その後、図15に示すように、基板表面全
体に側壁となるタングステン膜7を堆積する。このタン
グステン膜7は、ゲ―トの多結晶シリコン層6bと同様
リンを含む多結晶シリコンで構成しても良いし、また他
の不純物を含むようにしてもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 15, a tungsten film 7 serving as a side wall is deposited on the entire surface of the substrate. This tungsten film 7 may be made of polycrystalline silicon containing phosphorus similarly to gate polycrystalline silicon layer 6b, or may contain other impurities.

【0060】そして、図16(a) および(b) に示すよう
に、高選択性異方性エッチングによりゲ―ト6の両側に
側壁導体膜7を形成する。さらにn+ 不純物層9を形成
するためにAs(ヒ素)をド―ズ量5×1015cm-3、加
速度電圧40kevでイオン注入を行う,第5図(d) )こ
のイオン注入により側壁部の多結晶シリコンの導電性が
増加する。
Then, as shown in FIGS. 16A and 16B, sidewall conductive films 7 are formed on both sides of the gate 6 by highly selective anisotropic etching. As (arsenic) de To further form an n + impurity layer 9 -'s weight 5 × 10 15 cm -3, implanting ions at an acceleration voltage 40 keV, Figure 5 (d)) the side wall portion by the ion implantation Increases the conductivity of the polycrystalline silicon.

【0061】この後、CVD法により酸化シリコンから
なる層間絶縁膜11を全体に堆積させ850℃60分で
熱処理を行い、この層間絶縁膜11に、高選択性異方性
エッチングによってコンタクトホ―ルを形成し、アルミ
ニウム膜による電極配線12を形成する(図17)。
Thereafter, an interlayer insulating film 11 made of silicon oxide is entirely deposited by a CVD method, and a heat treatment is performed at 850 ° C. for 60 minutes, and the interlayer insulating film 11 is contact holed by highly selective anisotropic etching. To form an electrode wiring 12 of an aluminum film (FIG. 17).

【0062】そして最後に、ゲ―ト6上のコンタクトを
形成し、図3および図4に示したようなLDDMOSト
ランジスタが完成する。
Finally, a contact on the gate 6 is formed, and the LDDMOS transistor as shown in FIGS. 3 and 4 is completed.

【0063】この実施例によれば初期特性、特にトラン
ジスタを微細化するときに現れるしきい値の低下(いわ
ゆる短チャネル効果)を大幅に改善することができる。
According to this embodiment, it is possible to greatly improve the initial characteristics, particularly the decrease in the threshold value (so-called short channel effect) which appears when the transistor is miniaturized.

【0064】このことを図18〜23を用いて説明す
る。(ここでは、基板にn型シリコン、ゲ―トにn+
結晶シリコンを用いた実施例1の構造の場合について説
明する。) 図18乃至図20は本発明実施例のトラン
ジスタ、図21乃至図23は従来のトランジスタについ
ての説明図である。
This will be described with reference to FIGS. (Here, the case of the structure of Embodiment 1 using n-type silicon for the substrate and n + polycrystalline silicon for the gate will be described.) FIGS. 18 to 20 show transistors of the embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 23 is an explanatory diagram of a conventional transistor.

【0065】本発明実施例のトランジスタの図18にお
けるA−A′方向(ソ―ス近傍)とB−B′方向(シリ
コン表面)のポテンシャル図をそれぞれ図19,20に
示す。 比較のために従来例のトランジスタの図21に
おけるA−A′方向(ソ―ス近傍)とB−B′方向(シ
リコン表面)のポテンシャル図をそれぞれ図22,23
に示す。
FIGS. 19 and 20 show potential diagrams of the transistor according to the embodiment of the present invention in the AA 'direction (in the vicinity of the source) and the BB' direction (silicon surface) in FIG. For comparison, the potential diagrams of the conventional transistor in the AA 'direction (near the source) and BB' direction (silicon surface) in FIG. 21 are shown in FIGS.
Shown in

【0066】本発明のトランジスタは図18に示すよう
にゲ―トのn+ 多結晶シリコン6aの側壁部にシリコン
基板に対する仕事関数差がn+ 多結晶シリコンよりも小
さい金属(ここではタングステン)からなる側壁導体膜
6bを用いたトランジスタの断面図である。このトラン
ジスタのA−A′方向(ソ―ス近傍)とB−B′方向
(シリコン表面)のポテンシャル図をそれぞれ図19,
20に示す。この場合図19からもわかるように熱平衡
状態におけるバンドの曲りが従来例と比べ小さいためゲ
―ト下のソ―ス近傍のポテンシャルがドレインバイアス
によるポテシャルの効果の影響が受けにくくなってい
る。このためゲ―ト長が短くなってもゲ―トのコントロ
―ル性が良く、短チャネル効果に強いトランジスタを実
現することができる。
In the transistor of the present invention, as shown in FIG. 18, the side wall portion of the gate n + polycrystalline silicon 6a is made of a metal (here, tungsten) having a work function difference smaller than that of the n + polycrystalline silicon with respect to the silicon substrate. FIG. 4 is a cross-sectional view of a transistor using a side wall conductive film 6b. The potential diagrams of this transistor in the AA 'direction (near the source) and BB' direction (silicon surface) are shown in FIG.
20. In this case, as can be seen from FIG. 19, since the bending of the band in the thermal equilibrium state is smaller than that of the conventional example, the potential near the source under the gate is hardly affected by the effect of the potential due to the drain bias. Therefore, even if the gate length is shortened, a transistor having good gate controllability and having a strong short channel effect can be realized.

【0067】短チャネル効果の要因は、ゲ―ト長が短く
なるとゲ―ト下のポテンシャルに対するゲ―トのコント
ロ―ル性が悪くなり、ドレイン電圧を印加することによ
るドレイン近傍のポテンシャルの降下がゲ―ト下(特に
ソ―ス近傍)のポテンシャルに影響を及ぼしポテンシャ
ルを下げるためである。(図23(c)pの部分参照)こ
の問題を回避するために本発明ではゲ―トのn+ 多結晶
シリコンの側壁部にシリコン基板に対する仕事関数差が
ゲ―トのn+ 多結晶シリコンと異なる材料を用いてゲ―
ト下のソ―ス近傍のポテンシャルを制御している。
The cause of the short channel effect is that when the gate length becomes short, the controllability of the gate with respect to the potential under the gate becomes poor, and the drop in the potential near the drain due to the application of the drain voltage is reduced. This is to affect the potential under the gate (especially near the source) and lower the potential. (FIG. 23 (c) partial reference p) the gain in the present invention to work around the problem - work function difference with respect to the silicon substrate on the side wall portion of the bets of n + polysilicon gate - bets n + polycrystalline silicon Using a material different from
It controls the potential near the source below.

【0068】図24は本発明のトランジスタと従来のト
ランジスタとのしきい値電圧Vthのゲ―ト長依存性を測
定した結果を示す。図24からもあきらかなように本発
明実施例のトランジスタは短チャネル効果に強いトラン
ジスタであることがわかる。
FIG. 24 shows the results of measuring the gate length dependence of the threshold voltage Vth of the transistor of the present invention and the conventional transistor. As is apparent from FIG. 24, the transistor according to the embodiment of the present invention is a transistor having a strong short channel effect.

【0069】また、前記実施例によれば側壁部に導電材
料を用いて側壁部を含めてゲ―トとしたため、LDD低
不純物層をゲ―ト下に完全にオ―バラップさせることが
できる。
Further, according to the above embodiment, since the gate is formed including the side wall portion by using the conductive material for the side wall portion, the LDD low impurity layer can be completely overlapped under the gate.

【0070】次に,ゲ―トオ―バラップ構造トランジス
タが何故高信頼性のトランジスタとなるかを説明する。
図25にドレイン電圧Vd =6,ゲ―ト電圧Vg =30
としたときのチャネル方向の電界強度分布のシミュレ―
ション結果を示す。(a) が従来のLDD構造トランジス
タ(b) が実施例である。不純物拡散層をゲ―ト下に完全
にオ―バラップさせることにより縦方向電界を強めるこ
とになり、これによりインパクトイオン化並びにホット
キャリア生成の原因となるチャネル方向電界が弱められ
ていることがわかる。
Next, the reason why the gate-overlap structure transistor becomes a highly reliable transistor will be described.
FIG. 25 shows the drain voltage Vd = 6 and the gate voltage Vg = 30.
Simulation of electric field strength distribution in the channel direction when
Shows the results of the (a) is an example of a conventional LDD structure transistor (b). By completely overlapping the impurity diffusion layer under the gate, the vertical electric field is strengthened, and it is understood that the channel electric field which causes impact ionization and hot carrier generation is weakened.

【0071】また本実施例では導電材料の側壁と基板の
間に高誘電体膜を設けているところが従来のゲ―トオ―
バラップLDDトランジスタと異なっている。その効果
を第図26を用いて説明する。図26は側壁と基板の間
の絶縁膜の比誘電率(εr )を変化させた時のドレイン
近傍でのチャネル方向電界強度分布のシミュレ―ション
である。すなわち、絶縁膜として酸化シリコン(εr =
3.9)を用いた場合が従来ゲ―トオ―バラップLDD
トランジスタ,絶縁膜として窒化シリコン(εr =7.
5や五酸化タンタル(εr =30)を用いた場合が本実
施例である。シミュレ―ション結果より高誘電体(窒化
シリコン,五酸化タンタル)を用いることにより、その
部分の縦方向電界が強くなり、ホットキャリア生成の原
因となるチャネル方向電界が緩和され、信頼性が向上す
る。
Further, in this embodiment, a high dielectric film is provided between the side wall of the conductive material and the substrate.
It is different from the balapped LDD transistor. The effect will be described with reference to FIG. FIG. 26 is a simulation of the electric field intensity distribution in the channel direction near the drain when the relative dielectric constant (εr) of the insulating film between the side wall and the substrate is changed. That is, silicon oxide (εr =
When using 3.9), the conventional gate-overlap LDD
Silicon nitride (εr = 7.
This embodiment is the case where tantalum pentoxide or tantalum pentoxide (εr = 30) is used. According to the simulation results, the use of a high dielectric (silicon nitride, tantalum pentoxide) strengthens the vertical electric field in that part, reduces the channel electric field that causes hot carrier generation, and improves reliability. .

【0072】以上説明したように、従来のLDDトラン
ジスタは低濃度不純物層を設けることで横方向電界を緩
和し、従来のゲ―トオ―バラップLDDトランジスタは
さらに加えて縦方向電界を強め、横方向電界を緩和し、
本実施例においては側壁下に高誘電材料を設けることで
さらに横方向電界を緩和している。以上3つのトランジ
スタの信頼性の違いを図27に示す。縦軸はgmの劣化
量,横軸はストレス時間である。本実施例のトランジス
タは以上3つの中でもっとも高信頼なトランジスタであ
ることがわかる。
As described above, the conventional LDD transistor reduces the lateral electric field by providing a low concentration impurity layer, and the conventional gate-overlap LDD transistor further enhances the vertical electric field, Relieve the electric field,
In this embodiment, the lateral electric field is further reduced by providing a high dielectric material under the side wall. FIG. 27 shows the difference in reliability between the three transistors. The vertical axis indicates the amount of deterioration of gm, and the horizontal axis indicates the stress time. It can be seen that the transistor of this embodiment is the most reliable transistor among the above three.

【0073】本実施例のトランジスタによって得られる
効果は信頼性だけに限らず、初期特性にも現れる。ゲ―
トを低濃度純物層に完全にオ―バラップさせ、更に側壁
下に高誘電体材料を設けることにより縦方向電界が強ま
りゲ―トによるゲ―ト下のポテンシャルの支配力が強く
なる。この効果は短チャネル効果に顕著に現れる。第2
8図に短チャネル効果を説明するための図を示す。この
様に本実施例は短チャネル効果に強いトランジスタであ
ることがわかる。
The effect obtained by the transistor of this embodiment is not limited to the reliability but also appears in the initial characteristics. Gay
By completely overlapping the gate with the low-concentration pure layer and further providing a high-dielectric material under the side wall, the vertical electric field is strengthened and the dominance of the potential under the gate by the gate is increased. This effect is noticeable in the short channel effect. Second
FIG. 8 shows a diagram for explaining the short channel effect. Thus, it can be seen that this embodiment is a transistor which is strong against the short channel effect.

【0074】また縦方向電界を強めることにより、チャ
ネルおよび不純物拡散層を流れる電流の経路の高抵抗領
域のバルクから低抵抗領域の基板表面を流れるようにな
る。これにより駆動能力が従来にくらべ大きくなってく
る。この様子を図29に示す。 また本トランジスタは
シリサイド構造となっているため従来のLDD構造トラ
ンジスタ,従来のオ―バラップLDDトランジスタに比
べ高速である。またチャネルイオン注入がチャネル部し
かされないため拡散層の接合容量が減少しこのことから
も高速であることがわかる。図30に71段のリングオ
シレ―タのゲ―ト遅延の電源電圧依存性を示す。この図
より本発明実施例のトランジスタは極めて高速であるこ
とがわかる。
Further, by increasing the vertical electric field, the current flowing through the channel and the impurity diffusion layer flows from the bulk of the high resistance region to the substrate surface of the low resistance region. As a result, the driving ability becomes larger than before. This state is shown in FIG. In addition, since the present transistor has a silicide structure, it is faster than a conventional LDD transistor and a conventional overlap LDD transistor. In addition, since channel ion implantation is performed only in the channel portion, the junction capacitance of the diffusion layer is reduced, which indicates that the operation speed is high. FIG. 30 shows the power supply voltage dependency of the gate delay of the 71-stage ring oscillator. From this figure, it can be seen that the transistor of the embodiment of the present invention has a very high speed.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明してきたように、ゲート電極側
壁部に導電材料を用い、かつ側壁と基板との間に高誘電
材料を用いることでゲ―トオ―バラップ効果をきかせ、
高信頼性、高駆動能力、かつ短チャネル効果に強く高速
のMOS型トランジスタを実現することができる。
As described above, by using a conductive material for the gate electrode side wall and using a high dielectric material between the side wall and the substrate, the gate overwrap effect can be enhanced.
A high-speed MOS transistor with high reliability, high driving capability, strong short-channel effect and high speed can be realized.

【0076】また本発明の方法によれば、従来のゲ―ト
オ―バラップLDDトランジスタの製造工程のような不
安定なプロセスを用いることもなく、製造することがで
き極めて安定な特性を得ることができる。
Further, according to the method of the present invention, it is possible to manufacture the semiconductor device without using an unstable process such as a conventional manufacturing process of a gate overlap LDD transistor, and to obtain extremely stable characteristics. it can.

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

【図1】本発明の第1の実施例のMOS型トランジスタ
を示す平面図
FIG. 1 is a plan view showing a MOS transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同トランジスタのA−A′断面図FIG. 2 is a sectional view of the transistor taken along the line AA ′.

【図3】本発明の第2の実施例のMOS型トランジスタ
を示す平面図
FIG. 3 is a plan view showing a MOS transistor according to a second embodiment of the present invention;

【図4】同トランジスタのA−A′断面図FIG. 4 is a sectional view of the transistor taken along the line AA ′.

【図5】本発明の他の実施例のMOS型トランジスタを
示す平面図
FIG. 5 is a plan view showing a MOS transistor according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例のMOS型トランジスタを
示す平面図
FIG. 6 is a plan view showing a MOS transistor according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例のMOS型トランジスタ
の製造工程を示す図
FIG. 7 is a view showing a manufacturing process of a MOS transistor according to a second embodiment of the present invention;

【図8】本発明の第2の実施例のMOS型トランジスタ
の製造工程を示す図
FIG. 8 is a view showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図9】本発明の第2の実施例のMOS型トランジスタ
の製造工程を示す図
FIG. 9 is a view showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図10】本発明の第2の実施例のMOS型トランジス
タの製造工程を示す図
FIG. 10 is a view showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図11】本発明の第2の実施例のMOS型トランジス
タの製造工程を示す図
FIG. 11 is a view showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図12】本発明の第2の実施例のMOS型トランジス
タの製造工程を示す図
FIG. 12 is a view showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図13】本発明の第2の実施例のMOS型トランジス
タの製造工程を示す図
FIG. 13 is a view showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図14】本発明の第2の実施例のMOS型トランジス
タの製造工程を示す図
FIG. 14 is a view showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図15】本発明の第2の実施例のMOS型トランジス
タの製造工程を示す図
FIG. 15 is a diagram showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図16】本発明の第2の実施例のMOS型トランジス
タの製造工程を示す図
FIG. 16 is a view showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図17】本発明の第2の実施例のMOS型トランジス
タの製造工程を示す図
FIG. 17 is a view showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図18】本発明実施例のトランジスタの動作を説明す
るための断面図
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating the operation of a transistor of an example of the present invention.

【図19】同トランジスタのA−A′方向(ソ―ス近
傍)のポテンシャル図
FIG. 19 is a potential diagram of the transistor in the AA ′ direction (near the source).

【図20】同トランジスタのB−B′方向(シリコン表
面)のポテンシャル図
FIG. 20 is a potential diagram of the transistor in the BB ′ direction (silicon surface).

【図21】従来例のトランジスタの動作を説明するため
の断面図
FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating the operation of a conventional transistor.

【図22】同トランジスタのA−A′方向(ソ―ス近
傍)のポテンシャル図
FIG. 22 is a potential diagram of the transistor in the AA ′ direction (near the source).

【図23】同トランジスタのB−B′方向(シリコン表
面)のポテンシャル図
FIG. 23 is a potential diagram of the transistor in the BB ′ direction (silicon surface).

【図24】本発明のトランジスタと従来のトランジスタ
とのしきい値電圧Vthのゲ―ト長依存性を測定した結果
を示す図
FIG. 24 is a graph showing the results of measuring the gate length dependence of the threshold voltage Vth of the transistor of the present invention and a conventional transistor.

【図25】従来のLDDトランジスタと本発明実施例の
トランジスタのドレイン近傍でのチャネル方向電界強度
分布を示すシミュレ―ション結果
FIG. 25 is a simulation result showing a channel direction electric field distribution near the drain of the conventional LDD transistor and the transistor of the embodiment of the present invention.

【図26】従来のゲ―トオ―バラップLDDトランジス
タと本発明実施例のトランジスタのドレイン近傍でのチ
ャネル方向電界強度分布を示すシミュレ―ション結果
FIG. 26 is a simulation result showing the electric field intensity distribution in the channel direction near the drain of the conventional gate overlap LDD transistor and the transistor of the embodiment of the present invention.

【図27】従来例のトランジスタと本発明実施例のトラ
ンジスタの信頼性を比較するためのgmの劣化量のスト
レス時間依存性を示す図
FIG. 27 is a graph showing the stress time dependence of the amount of degradation of gm for comparing the reliability of the transistor of the conventional example and the transistor of the example of the present invention.

【図28】従来例のトランジスタと本発明実施例のトラ
ンジスタの短チャネル効果を比較するための図
FIG. 28 is a diagram for comparing the short-channel effect of the transistor of the conventional example and the transistor of the example of the present invention;

【図29】従来例のトランジスタと本発明実施例のトラ
ンジスタの駆動能力を比較するための図である。
FIG. 29 is a diagram for comparing the driving capabilities of a conventional transistor and a transistor of the present invention.

【図30】本発明実施例のトランジスタの高速性を示す
図である。
FIG. 30 is a diagram showing high-speed characteristics of a transistor according to an example of the present invention.

【図31】従来のゲ―トオ―バラップトランジスタの製
造工程を示す図である。
FIG. 31 is a view showing a manufacturing process of a conventional gate overlap transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…Si基板 2…分離用絶縁膜 3…トランジスタのチャネル領域 4…ゲ―ト絶縁膜 5…高誘電率膜 6…ゲ―ト電極 6a…多結晶シリコン 6b…高融点低抵抗金属 7…側壁導体膜 8…低濃度不純物拡散層 9…高濃度不純物拡散層 10…素子領域 11…絶縁膜 12…電極配線 13…電極配線 15…酸化シリコン膜 16…レジスト 17…ゲ―ト絶縁膜 18…レジスト 20…P形半導体基板 21…ゲ―ト酸化膜 22,24…多結晶シリコン 23…自然酸化膜 27…高濃度n型不純物拡散層 28…低濃度n型不純物拡散層 29…酸化シリコン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Si board | substrate 2 ... Isolation insulating film 3 ... Transistor channel region 4 ... Gate insulating film 5 ... High dielectric constant film 6 ... Gate electrode 6a ... Polycrystalline silicon 6b ... High melting point low resistance metal 7 ... Side wall Conductive film 8 Low-concentration impurity diffusion layer 9 High-concentration impurity diffusion layer 10 Element region 11 Insulating film 12 Electrode wiring 13 Electrode wiring 15 Silicon oxide film 16 Resist 17 Gate insulating film 18 Resist Reference Signs List 20 P-type semiconductor substrate 21 Gate oxide film 22, 24 Polycrystalline silicon 23 Natural oxide film 27 High-concentration n-type impurity diffusion layer 28 Low-concentration n-type impurity diffusion layer 29 Silicon oxide

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−126679(JP,A) 特開 昭58−141575(JP,A) 特開 平3−6830(JP,A) 特開 平4−181738(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-126679 (JP, A) JP-A-58-141575 (JP, A) JP-A-3-6830 (JP, A) JP-A-4- 181738 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 21/336

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一導電型の基板表面にゲート絶縁膜を介
して形成されたゲート電極と、 第1の不純物拡散層と前記第1の不純物拡散層よりも低
濃度の第2の不純物拡散層とを有し、前記基板表面に形
成された第2の導電型のソース・ドレイン領域とを具備
したMOS型トランジスタにおいて、 前記ゲート電極の側壁に直接接触した導体からなる側壁
膜を有すると共に、 前記第2の不純物拡散層は少なくとも前記側壁膜の下に
延びて形成され、 前記側壁膜と前記基板との間に、ゲート電極下のゲート
絶縁膜よりも誘電率が高く、該側壁膜と一の平坦な面で
接触した絶縁膜を介在させるようにしたことを特徴とす
る半導体装置。
A gate electrode formed on a surface of a substrate of one conductivity type via a gate insulating film; a first impurity diffusion layer; and a second impurity diffusion layer having a lower concentration than the first impurity diffusion layer. A MOS transistor comprising: a source / drain region of a second conductivity type formed on the surface of the substrate; and a side wall film made of a conductor directly in contact with a side wall of the gate electrode. The second impurity diffusion layer is formed to extend at least below the side wall film, and has a higher dielectric constant between the side wall film and the substrate than a gate insulating film below a gate electrode, and has one A semiconductor device having an insulating film in contact with a flat surface.
【請求項2】 一導電型の基板表面にゲート絶縁膜を介
して形成されたゲート電極と、 第1の不純物拡散層と前記第1の不純物拡散層よりも低
濃度の第2の不純物拡散層とを有し、前記基板表面に形
成された第2の導電型のソース・ドレイン領域とを具備
したMOS型トランジスタにおいて、 前記ゲート電極の側壁に導体からなる側壁膜を有すると
共に、 前記第2の不純物拡散層は少なくとも前記側壁膜の下に
延びて形成され、 前記側壁膜と前記基板との間に、ゲート電極下のゲート
絶縁膜よりも誘電率が高く、該ゲート電極下に突出した
絶縁膜を介在させるようにしたことを特徴とする半導体
装置。
2. A gate electrode formed on a surface of a substrate of one conductivity type via a gate insulating film; a first impurity diffusion layer; and a second impurity diffusion layer having a lower concentration than the first impurity diffusion layer. A MOS transistor comprising: a source / drain region of a second conductivity type formed on the surface of the substrate; and a side wall film made of a conductor on a side wall of the gate electrode; An impurity diffusion layer is formed to extend at least below the sidewall film, and an insulating film between the sidewall film and the substrate having a higher dielectric constant than a gate insulating film below a gate electrode and protruding below the gate electrode. A semiconductor device characterized in that a semiconductor device is provided.
【請求項3】 前記側壁膜は、この側壁膜の前記基板に
対する仕事関数差がゲート電極の基板に対する仕事関数
差よりも小さい材料で構成されていることを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
3. The side wall film is made of a material having a work function difference between the side wall film and the substrate smaller than a work function difference between the gate electrode and the substrate. 3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 シリコン基板表面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該ゲート絶縁膜よりも比誘電率の
高い絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜の上層に酸化シリコン膜を堆積する工程と、 この上層にゲート電極形成領域以外の領域を覆うように
レジストパターンを形成す工程と、 前記レジストパターンをマスクとしてゲート電極形成領
域の前記酸化シリコン膜、前記絶縁膜および前記ゲート
絶縁膜をパターニングする工程と、 全面にゲート電極材料を堆積する工程と、 さらに全面に粘性係数の低いレジストを塗布して表面を
平坦化する工程と、 前記レジストおよび前記電極材料を前記酸化シリコン膜
の凹部の中に埋め込む工程と、 前記酸化シリコン膜上に金属膜を成長させる工程と、 前記酸化シリコン膜を除去する工程と、 前記ゲート電極をマスクとしてイオン注入を行い第1の
不純物濃度を有する領域を形成する工程と、 さらに全面に導電材料を堆積させたのち、異方性エッチ
ングを行い電極材料の両側に側壁を残して側壁導体膜を
形成する工程と、 前記側壁導体膜と前記ゲート電極とをマスクとしてイオ
ン注入を行い第1の不純物濃度よりも不純物の濃度が高
い第2の不純物濃度を有するソース・ドレイン領域を形
成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
A step of forming a gate insulating film on the surface of the silicon substrate; a step of forming an insulating film having a higher relative dielectric constant than the gate insulating film on the gate insulating film; Depositing a silicon film; forming a resist pattern on the upper layer so as to cover a region other than the gate electrode formation region; using the resist pattern as a mask, the silicon oxide film in the gate electrode formation region, the insulating film, and Patterning the gate insulating film; depositing a gate electrode material on the entire surface; applying a resist having a low viscosity coefficient over the entire surface to planarize the surface; and oxidizing the resist and the electrode material. Embedding in a concave portion of the silicon film, growing a metal film on the silicon oxide film, and removing the silicon oxide film Forming a region having a first impurity concentration by performing ion implantation using the gate electrode as a mask, further depositing a conductive material on the entire surface, and then performing anisotropic etching on both sides of the electrode material. Forming a side wall conductive film while leaving the side wall; and performing ion implantation using the side wall conductive film and the gate electrode as a mask to form a source / source having a second impurity concentration higher than the first impurity concentration. Forming a drain region.
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