JP3228200B2 - LDD structure transistor and method of manufacturing the same - Google Patents

LDD structure transistor and method of manufacturing the same

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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CMOS半導体装置
等を構成するLDD構造のトランジスタ及びその製造方
法に関し、特にフォトレジスト工程の数を低減したLD
D構造を有するトランジスタ及びその製造方法に関す
る。
The present invention relates to relates to a method of manufacturing a transistor and its the LDD structure constituting the CMOS semiconductor device or the like, in particular reducing the number of photoresist steps LD
A method of manufacturing a transistor and its having a D configuration.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2(a)乃至(c)は従来のLDD構
造のMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す断面
図である。先ず、図2(a)に示すように、P型又はN
型の基板の表面に、夫々P−ウエル又はN−ウエル1を
形成した後、基板の表面に素子分離領域2を形成し、そ
の後、ゲート酸化膜3を形成し、更に、ポリシリコン層
4とタングステンシリサイド(WSi)層5とからなる
積層ゲート電極6をパターン形成する。その後、このゲ
ート電極6をマスクにして、フォトリソグラフィ(P
R)により、基板表面(ウエル1の表面)にN型又はP
型不純物を注入し、N層又はP層からなる低濃度活性領
域(LDD領域)8を形成する。
2. Description of the Related Art FIGS. 2A to 2C are sectional views showing a method of manufacturing a conventional MOS transistor having an LDD structure in the order of steps. First, as shown in FIG.
After forming a P-well or N-well 1 on the surface of the mold substrate, respectively, an element isolation region 2 is formed on the surface of the substrate, then a gate oxide film 3 is formed, and a polysilicon layer 4 is formed. A stacked gate electrode 6 composed of a tungsten silicide (WSi) layer 5 is patterned. Thereafter, using this gate electrode 6 as a mask, photolithography (P
R), the substrate surface (the surface of well 1) is N-type or P-type.
A low concentration active region (LDD region) 8 composed of an N layer or a P layer is formed by implanting a type impurity.

【0003】次いで、図2(b)に示すように、被覆性
が良い酸化膜を全面に成長させ、異方性のエッチングに
よりゲート電極6の側壁に前記酸化膜を残存させてサイ
ドウォール7を形成する。
[0003] Next, as shown in FIG. 2 (b), an oxide film having good coverage is grown on the entire surface, and the oxide film is left on the side wall of the gate electrode 6 by anisotropic etching to form a sidewall 7. Form.

【0004】その後、図2(c)に示すように、ゲート
電極6及びサイドウォール7をマスクにして、再度PR
工程により、基板表面にN型又はP型不純物を注入し、
+層又はP+層からなる高濃度活性領域(SD領域)9
を形成する。従来方法においては、通常、この段階まで
で、8〜10回のPR工程を必要とする。
Thereafter, as shown in FIG. 2C, the PR is again formed using the gate electrode 6 and the side wall 7 as a mask.
By the process, N-type or P-type impurities are implanted into the substrate surface,
High concentration active region (SD region) 9 composed of N + layer or P + layer
To form In the conventional method, usually, up to this stage, 8 to 10 PR steps are required.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近時、
拡散工程に関する時間短縮が重要な課題となってきてお
り、このため、PR回数の低減に対する要求が強くなっ
てきている。また、生産性の向上は常に課題であり、歩
留り向上へのアプローチ法は常に問題になっている。
However, recently,
The reduction of the time related to the diffusion step has become an important issue, and the demand for reducing the number of PRs has been increasing. Also, improving productivity is always an issue, and approaches to improving yield are always a problem.

【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、PR回数を低減できると共に、生産性及び
歩留りを向上させることができるLDD構造のトランジ
スタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention was made in view of the above problems, it is possible to reduce the PR number, to provide a method for producing a transistor and its LDD structure which can improve productivity and yield Aim.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係るLDD構造
のトランジスタは、半導体基板表面に所定距離をおいて
形成された2つの低濃度活性領域(LDD領域)と、こ
れら2つの低濃度活性領域(LDD領域)間の前記半導
体基板の表面にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート
電極を有するLDD構造のトランジスタにおいて前記ゲ
ート電極は、第1の材料よりなる下層及び第2の材料よ
りなる上層の少なくとも2層が積層されており、かつ、
前記上層の露出している表面全面に第3の材料よりなる
張り出し層を有することを特徴とする。本発明に係るL
DD構造のトランジスタの製造方法は、半導体基板上に
第1の材料よりなる下層及び第2の材料よりなる上層の
少なくとも2層からなる積層ゲート電極をパターン形成
する工程と、前記上層の周囲に第3の材料よりなる張り
出し層を形成する工程と、前記ゲート電極及び前記張り
出し層をマスクにして前記半導体基板表面に対して傾斜
した方向からイオン注入することにより、前記半導体基
板表面に低濃度活性領域を形成する工程と、前記ゲート
電極及び前記張り出し層をマスクにして前記半導体基板
表面に対して垂直方向からイオン注入することによ
り、前記半導体基板表面に前記低濃度活性領域より高濃
度の高濃度活性領域を形成する工程とを有することを特
徴とする。
An LDD structure according to the present invention
Transistor is placed at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate.
The two formed low concentration active regions (LDD regions)
The semiconductor between these two low concentration active regions (LDD regions)
Formed on the surface of the substrate via a gate insulating film
In a transistor having an LDD structure having an electrode,
The lower electrode is composed of a lower layer made of the first material and a second material.
At least two of the upper layers are laminated, and
A third material is formed on the entire exposed surface of the upper layer.
It is characterized by having an overhang layer. L according to the present invention
A method for manufacturing a transistor having a DD structure is described on a semiconductor substrate.
Forming a lower layer and a multilayer gate electrode comprising at least two layers of an upper layer made of the second material pattern made of the first material, the tension <br/> out layer of a third material around the upper and forming, by ion implantation in a direction inclined against the surface of the semiconductor substrate and the gate electrode and the overhanging layer as a mask, forming a low concentration active region in the semiconductor substrate surface, the gate by ion implantation from the direction perpendicular against the surface of the semiconductor substrate and the electrode and the overhanging layer as a mask, and forming a high-concentration active region of higher concentration than the low concentration active region in the semiconductor substrate surface It is characterized by having.

【0008】このLDD構造のトランジスタの製造方法
において、前記上層は、例えば、WSi層であり、前記
下層は、ポリシリコン層であり、前記張り出し層は、W
層とすることができる。
In this method of manufacturing a transistor having an LDD structure, the upper layer is, for example, a WSi layer, the lower layer is a polysilicon layer, and the overhanging layer is a WSi layer.
It can be a layer.

【0009】また、前記低濃度活性領域は、前記半導体
基板を回転させつつ前記半導体基板表面に傾斜した方向
にイオン注入することにより形成することができる。更
に、前記張り出し層を構成するW層は、WF6ガスを使
用した選択成長により形成することができる。
The low-concentration active region can be formed by ion-implanting the semiconductor substrate surface in an inclined direction while rotating the semiconductor substrate. Further, the W layer constituting the overhang layer can be formed by selective growth using WF 6 gas.

【0010】このように、本発明においては、CMOS
半導体装置等のLDD構造を有するトランジスタにおい
て、積層ゲート電極の上層の例えばWSi層の周囲にタ
ングステン(W)を選択的に成長させてマッシュルーム
型電極を構成する。その後、回転斜め注入でLDD領域
を形成し、0゜注入でSD領域を形成する。これによ
り、従来、LDD構造の半導体装置を形成するために、
3乃至4回のPR工程が必要であったのに対し、本発明
においては、このPR工程を2回に削減できる。また、
サイドウォール形成時のエッチバック工程が削減される
ので、基板に与えるダメージが低減され、良好な結晶構
造を保持することができる。
As described above, in the present invention, the CMOS
In a transistor having an LDD structure such as a semiconductor device, a mushroom-type electrode is formed by selectively growing tungsten (W) around a WSi layer, for example, above a stacked gate electrode. Thereafter, an LDD region is formed by oblique rotation implantation, and an SD region is formed by 0 ° implantation. Thereby, conventionally, in order to form a semiconductor device having an LDD structure,
While three or four PR steps are required, the present invention can reduce the number of PR steps to two. Also,
Since the etch-back process at the time of forming the sidewall is reduced, damage to the substrate is reduced, and a favorable crystal structure can be maintained.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図1(a)、
(b)は本発明の実施例方法を工程順に示す断面図であ
る。図1(a)に示すように、従来と同様の工程で、積
層ゲート電極6を形成する。このゲート電極は、下層
がポリシリコン層4であり、上層がWSi層5である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 (a),
(B) is sectional drawing which shows the example method of this invention in order of a process. As shown in FIG. 1A, a stacked gate electrode 6 is formed in the same process as in the related art. The gate electrode 6 has a polysilicon layer 4 as a lower layer and a WSi layer 5 as an upper layer.

【0012】その後、WF6ガスを使用した選択成長を
行ない、WSi層5の周囲、即ち、WSi層5の上面及
び側面にのみ、Wを選択的に成長させることにより、張
り出し層としてW層10を形成する。これにより、マッ
シュルーム型のゲート電極形状を構成する。
Thereafter, selective growth using WF 6 gas is performed, and W is selectively grown only around the WSi layer 5, that is, only on the upper surface and side surfaces of the WSi layer 5, thereby forming the W layer 10 as an overhanging layer. To form Thus, a mushroom type gate electrode shape is formed.

【0013】次いで、図1(b)に示すように、基板を
回転させつつ、基板表面に傾斜した方向からN型又はP
型不純物をイオン注入する回転斜め注入法により、低濃
度のイオン注入を行い、基板表面の下層ポリシリコン層
4に覆われていない部分に低濃度活性領域(LDD領
域)8を形成する。そして、基板表面に垂直の方向に高
濃度でイオン注入することにより、高濃度活性領域(S
D領域)9を形成する。この高濃度活性領域9はゲート
電極6の上層WSi層5から水平方向に張り出した張り
出し層としてのW層10をマスクとして所謂0゜注入に
より形成するから、高濃度活性領域9は張り出し層のW
層10の直下を除く基板表面領域に形成される。イオン
注入領域は、イオン注入後に、従来と同様の熱処理によ
り、活性化させる。このようにして、LDD構造のトラ
ンジスタが形成される。
Next, as shown in FIG. 1B, while rotating the substrate, an N-type or P-type
A low-concentration active region (LDD region) 8 is formed in a portion of the substrate surface that is not covered by the lower polysilicon layer 4 by a rotational oblique implantation method of implanting a type impurity. Then, high-concentration active regions (S
D region) 9 is formed. The high-concentration active region 9 is formed by so-called 0 ° implantation using a W layer 10 as an overhanging layer extending horizontally from the upper WSi layer 5 of the gate electrode 6 as a mask.
It is formed in the substrate surface area except immediately below the layer 10. After the ion implantation, the ion implantation region is activated by the same heat treatment as in the related art. Thus, a transistor having an LDD structure is formed.

【0014】本発明においては、LDD構造の半導体装
置を形成するために、2回のPR工程で足り、PR工程
を従来の3乃至4回より著しく低減できる。また、サイ
ドウォール形成時のエッチバック工程が削減されるの
で、基板に与えるダメージが低減され、良好な結晶構造
を保持することができる。
In the present invention, in order to form a semiconductor device having an LDD structure, two PR steps are sufficient, and the number of PR steps can be remarkably reduced as compared with the conventional three or four times. Further, since an etch back step in forming the sidewall is reduced, damage to the substrate is reduced, and a favorable crystal structure can be maintained.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、例えば、
Wの選択成長により、上層に張り出し層を有するマッシ
ュルーム型ゲート電極を形成し、これをマスクとして、
基板に斜め方向のイオン注入と、基板に垂直方向のイオ
ン注入により、低濃度領域と高濃度領域とを形成するか
ら、従来3〜4PR必要とされるところを2PRで形成
でき、拡散工程を短縮できる。また、サイドウォール形
成時に使用されるエッチバック工程の削減により、基板
へのダメージを低減することができ、これにより、リー
ク起因の不良モードを数%低減させることが可能とな
る。
As described above, the present invention provides, for example,
By the selective growth of W, a mushroom type gate electrode having an overhanging layer on the upper layer is formed, and using this as a mask,
Since low concentration regions and high concentration regions are formed by oblique ion implantation into the substrate and ion implantation in the vertical direction into the substrate, the conventional 3-4 PR required area can be formed by 2PR, and the diffusion process is shortened. it can. Further, by reducing the number of etch-back steps used when forming the sidewall, damage to the substrate can be reduced, thereby reducing the number of defective modes due to leakage by several percent.

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

【図1】本発明の実施例に係るLDD構造のトランジス
タの製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a method for manufacturing a transistor having an LDD structure according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】従来のLDD構造のトランジスタの製造方法を
工程順に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional method of manufacturing a transistor having an LDD structure in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:ウェル 2:素子分離領域 3:ゲート酸化膜 4:ポリシリコン層 5:WSi層 6:ゲート電極 7:サイドウォール 8:低濃度活性領域 9:高濃度活性領域 10:W層 1: Well 2: Device isolation region 3: Gate oxide film 4: Polysilicon layer 5: WSi layer 6: Gate electrode 7: Side wall 8: Low concentration active region 9: High concentration active region 10: W layer

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板表面に所定距離をおいて形成
された2つの低濃度活性領域(LDD領域)と、これら
2つの低濃度活性領域(LDD領域)間の前記半導体基
板の表面にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極
を有するLDD構造のトランジスタにおいて前記ゲート
電極は、第1の材料よりなる下層及び第2の材料よりな
る上層の少なくとも2層が積層されており、かつ、前記
上層の露出している表面全面に第3の材料よりなる張り
出し層を有することを特徴とするLDD構造のトランジ
スタ。
1. A semiconductor substrate is formed at a predetermined distance on a surface of a semiconductor substrate.
Two low-concentration active regions (LDD regions)
The semiconductor substrate between two low concentration active regions (LDD regions)
Gate electrode formed on the surface of the board via a gate insulating film
The gate of the transistor having the LDD structure having
The electrode comprises a lower layer of the first material and a lower layer of the second material.
At least two of the upper layers are laminated, and
Tension made of a third material over the entire exposed surface of the upper layer
Transistor having LDD structure characterized by having an extension layer
Star.
【請求項2】 半導体基板上に第1の材料よりなる下層
及び第2の材料よりなる上層の少なくとも2層からなる
積層ゲート電極をパターン形成する工程と、前記上層の
周囲に第3の材料よりなる張り出し層を形成する工程
と、前記ゲート電極及び前記張り出し層をマスクにして
前記半導体基板表面に対して傾斜した方向からイオン注
入することにより、前記半導体基板表面に低濃度活性領
域を形成する工程と、前記ゲート電極及び前記張り出し
層をマスクにして前記半導体基板表面に対して垂直
からイオン注入することにより、前記半導体基板表面
に前記低濃度活性領域より高濃度の高濃度活性領域を形
成する工程とを有することを特徴とするLDD構造のト
ランジスタの製造方法。
2. A step of patterning a stacked gate electrode comprising at least two layers, a lower layer made of a first material and an upper layer made of a second material, on a semiconductor substrate, and forming a stacked gate electrode around the upper layer using a third material. forming an overhang layer made by ion implantation in a direction inclined against the surface of the semiconductor substrate and the gate electrode and the overhanging layer as a mask, forming a low concentration active region in the semiconductor substrate surface When the by the gate electrode and the overhanging layer as a mask to ion implantation from a vertical towards <br/> direction against the surface of the semiconductor substrate, the low-density active high concentrations of higher than the area on the semiconductor substrate surface Forming a concentration active region.
【請求項3】 前記上層は、WSi層であることを特徴
とする請求項に記載のLDD構造のトランジスタの製
造方法。
3. The method according to claim 2 , wherein the upper layer is a WSi layer.
【請求項4】 前記下層は、ポリシリコン層であること
を特徴とする請求項又はに記載のLDD構造のトラ
ンジスタの製造方法。
Wherein said lower layer, method for producing a transistor of the LDD structure according to claim 2 or 3, characterized in that a polysilicon layer.
【請求項5】 前記張り出し層は、W層であることを特
徴とする請求項に記載のLDD構造のトランジスタの
製造方法。
5. The method according to claim 3 , wherein the overhanging layer is a W layer.
【請求項6】 前記低濃度活性領域は、前記半導体基板
を回転させつつ前記半導体基板表面に傾斜した方向にイ
オン注入することにより形成することを特徴とする請求
乃至のいずれか1項に記載のLDD構造のトラン
ジスタの製造方法。
Wherein said low concentration active region, any one of claims 2 to 5, characterized in that formed by ion implantation in a direction inclined to the surface of the semiconductor substrate while rotating the semiconductor substrate 4. The method for manufacturing a transistor having an LDD structure according to item 1.
【請求項7】 前記張り出し層を構成するW層は、WF
ガスを使用した選択成長により形成することを特徴と
する請求項に記載のLDD構造のトランジスタの製造
方法。
7. The W layer constituting the overhang layer is WF
6. The method for manufacturing a transistor having an LDD structure according to claim 5 , wherein the transistor is formed by selective growth using six gases.
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