JP3866167B2 - Manufacturing method of MIS type semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、MIS(金属−絶縁膜−半導体)型半導体装置、例えば、MOS型電界効果トランジスタおよびその作製方法に関する。本発明によるMIS型半導体装置は、各種半導体集積回路に使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】
MIS型半導体デバイスのデザインルールが縮小するにしたがって、ドレイン−チャネル間の電界強度の急峻さにより、ホットキャリヤ注入現象が生じるようになった。このようなデザインルールの縮小(すなわち、チャネルが短くなること)による特性の劣化を一般に短チャネル効果という。このような短チャネル効果を抑制する方法として、図4に示すような低濃度不純物領域(低濃度ドレイン、LDD)406、407を有するMIS型電界効果トランジスタが開発された。
【0003】
この種のデバイスではソース404とチャネル形成領域、あるいはドレイン405とチャネル形成領域の間に、ソース/ドレインより低濃度のLDD406、407が設けられたために、電界を緩和する効果が生じ、ホットキャリヤの発生を抑制することができた。
図4に示すようなLDDはまず、ゲイト電極401を形成した後に、ドーピングをおこない、低濃度不純物領域を形成し、その後、酸化珪素等の材料によってサイドウォール402を形成し、これをマスクとして自己整合的にドーピングをおこなって、ソース/ドレインを形成する方法が採用された。
【0004】
そのため、LDD上にはゲイト電極が存在せず、さらなる短チャネル化によって、LDD上のゲイト絶縁膜にホットキャリヤがトラップされる現象が生じた。そして、このようなホットキャリヤ、特にホットエレクトロンのトラップによって、LDDの導電型が反転してしまい、しきい値の変動や、サブスレシュホールド係数の増加、パンチスルー耐圧の低下という短チャネル効果が避けられなくなった。
【0005】
このような問題点を解決すべく、LDD上をもゲイト電極で覆った、オーバーラップLDD構造(GOLD)構造が提唱された。この構造を採用すれば、上記のようなLDD上のゲイト絶縁膜にホットキャリヤがトラップされたことによる特性の劣化は避けることができる。しかしながら、GOLDを作製することは容易ではなかった。
これまでに報告されているGOLD構造のMIS型電界効果トランジスタとしては、IT−LDD構造(T.Y.Huang:IEDM Tech.Digest 742(1986))がある。その作製方法の概略を図3に示す。
【0006】
まず、半導体基板301上にフィールド絶縁物302とゲイト絶縁膜303を形成した後、多結晶シリコン等の導電性被膜304を成膜する。(図3(A))そして、導電性被膜304を適度にエッチングし、ゲイト電極306を形成する。このとき注意しなければならないのは、導電性被膜304を全てエッチングしてしまうのではなく、適当な厚さ(100〜1000Å)だけ、残して薄い導電性被膜307とすることである。このため、このエッチング工程は極めて難しい。(点線で示される305は元の導電性被膜である。)
【0007】
このようにして、薄い導電性被膜307とゲイト絶縁膜303を通して、スルードーピングにより、LDD308、309を形成する。(図3(B))
その後、全面に酸化珪素等の材料で被膜310を成膜する。(図3(C))
そして、従来のLDD構造を作製する場合と同様に被膜310を異方性エッチング法によりエッチングすることにより、サイドウォール312を形成する。このエッチング工程では薄い導電性被膜307もエッチングする。そして、このようにして形成したサイドウォールをマスクとして、自己整合的にドーピングをおこない、ソース313、ドレイン314を形成する。(図3(D))
【0008】
その後、層間絶縁物315、ソース電極・配線316、ドレイン電極・配線317を形成してMIS型電界効果トランジスタが完成する。(図3(E))
図から明らかなように、ゲイト電極の部分が逆T字(Inverse−T)であるので、IT−LDDと呼ばれる。そして、ゲイト電極の薄い部分がLDD上に存在するため、LDD表面のキャリヤ密度もゲイト電極によってある程度制御できる。その結果、LDDの不純物濃度をより小さくしてもLDDの直列抵抗によって相互コンダクタンスが減少したり、LDD上の絶縁膜中に注入されたホットキャリヤによってデバイス特性が変動することが少なくなる。
【0009】
これらの利点はIT−LDD構造に固有のものではなく、全てのGOLD構造に共通することである。そして、LDDの不純物濃度を低くできるので電界緩和効果も大きく、また、LDDの浅くできるので、短チャネル効果やパンチスルーも抑制できる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、GOLDの作製方法としては、IT−LDD構造以外には効果的な方法がなく、IT−LDD構造は上記のような利点を多く有するものの、その作製方法が極めて難しいという問題があった。特に図3(B)の導電性被膜のエッチングの制御が極めて難しかった。もし、基板間、基板内で薄い導電性被膜307の厚さにバラツキがあると、ソース/ドレインの不純物濃度が変動してしまい、よって、トランジスタの特性がバラつくこととなる。本発明はこのような問題を鑑みてなされたものであり、より簡便に得られるGOLD構造を提唱することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明では、サイドウォールをシリコンを主成分とする(純度95%以上のシリコンよりなる)材料よりなる導電性のものとし、すなわち、サイドウォールをゲイト電極の一部とすることにより、GOLD構造を得る。このような構造を得るために、シリコンを主成分とする材料よりなる導電性被膜をゲイト電極の中央部となる部分を覆って成膜したのち、フッ化ハロゲン、すなわち、化学式XFn(Xはフッ素以外のハロゲン、nは整数)で示される物質(例えば、ClF、ClF3、BrF、BrF3、IF、IF3等)を含む雰囲気で異方性もしくは準異方性エッチングをおこなうことによって得る。
【0012】
本発明では、従来のLDD構造においてゲイト電極に相当する部分(図4の401)はゲイト電極であるが、それはゲイト電極の全てではないという意味で、ゲイト電極の中央部と称する。また、従来のLDD構造のサイドウォールに相当する部分(図4の402)は本発明ではシリコンを主成分とする材料によって構成された導電性材料でゲイト電極の一部であるので、サイドウォールという呼び名以外にゲイト電極の側部とも称することとする。
【0013】
本発明のMIS型半導体装置の作製方法は、
(1)半導体表面上にゲイト絶縁膜を形成する工程
(2)ゲイト電極の中央部を形成する工程と
(3)前記ゲイト電極の中央部をマスクとして自己整合的に半導体に低濃度の不純物領域(LDD)を形成する工程
(4)シリコンを主成分とする導電性被膜を形成する工程
(5)該被膜をフッ化ハロゲンを有する雰囲気において異方性もしくは準異方性エッチングし、ゲイト電極の中央部の側面にシリコンを主成分とするサイドウォールを形成する工程
(6)前記サイドウォールをマスクとして自己整合的にソース/ドレインを形成する工程
を有する。
【0014】
また、この結果、得られるMIS型半導体装置は、
(A)ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電極の中央部と、
該ゲイト電極の中央部の側面に密着して形成されたシリコンを主成分とするゲイト電極の側部と、
前記ゲイト電極の側部の下方の半導体には、ドレイン(もしくはソース)およびチャネル形成領域に挟まれた低濃度不純物領域と
を有するという特徴を持っている。
【0015】
ここで、ゲイト電極の中央部はシリコンを主成分とする(純度95%以上のシリコンよりなる)材料とするとより好ましい。また、
(B)ドレイン、ソース、チャネル形成領域、低濃度不純物領域上には、同一の酸化珪素を主成分とする絶縁膜が形成されている
という特徴も有する。
【0016】
【作用】
従来のLDD構造において、単にサイドウォールをシリコンを主成分とする導電性被膜で構成することは実用的でなかった。それは、サイドウォールを形成する際のエッチングが、酸化珪素を主成分とするゲイト絶縁膜でストップさせることが難しく、基板を大きくエッチングする可能性があったためである。これは、通常のドライエッチングプロセスでは、シリコンをエッチングする際の酸化珪素との選択比が十分に大きくないことと、ゲイト電極(=サイドウォール)の厚さに比較してゲイト絶縁膜の厚さが1/10程度と小さかったためである。
【0017】
本発明人の研究では、このような問題点はフッ化ハロゲンを用いたエッチングによって解決できることが明らかになった。すなわち、フッ化ハロゲンはシリコンをエッチングする作用は強いが、酸化珪素膜をエッチングする作用は弱いためである。
本発明ではサイドウォールの形成のためのエッチングにおいて、サイドウォール材料とゲイト絶縁膜材料とのエッチングの選択比を十分に大きくすることが可能となる。その結果、半導体基板のオーバーエッチングが回避できるのみか、ゲイト絶縁膜のオーバーエッチングも無くなる。
【0018】
ただし、ガス状のフッ化ハロゲンを用いた通常のガスエッチングでは、等方的なエッチングは容易であったが、異方性もしくは準異方性のエッチングをおこなうことは難しかった。本発明人は様々な条件で検討を試みた結果、微弱なRIE(反応性イオンエッチング)モードでのプラズマ励起を併用することでエッチングの異方性を向上させることが可能であることを見出した。これは、プラズマダメージを受けた部分がよりフッ化ハロゲンによってエッチングされやすいという特性に基づくものであり、プラズマによるイオンや電子を基板に対して垂直に照射することにより、エッチングの異方性を向上させることができる。典型的には、垂直方向のエッチング速度を水平方向のエッチング速度の2〜10倍とすることができた。
【0019】
このエッチングの目的には雰囲気にアルゴン等のプラズマを発生させるのに有利な気体を混入するとよい。さらには、イオンを加速・照射できる機構を設けるとなお好ましい。ただし、過剰なプラズマ励起をおこなうと、シリコンと酸化珪素のエッチングの選択比が低下することに注意しなければならない。
従来のドライエッチングにおけるプラズマの作用は、フッ素イオン等の活性種を発生させるものであったが、本発明で用いるエッチングにおけるプラズマの作用は、あくまでもエッチング表面の活性化(エッチングされやすくすること)であり、エッチング自体はフッ化ハロゲンが担うという特色を有する。
なお、本発明はフッ化ハロゲンを用いて異方性エッチングをおこなうことに特徴を有するのであり、異方性エッチングの詳細な方法は上記のプラズマを用いた方法以外であっても構わない。
【0020】
【実施例】
〔実施例1〕 図1に本実施例を示す。まず、シリコン基板101上に公知のLOCOS形成法によって、厚さ3000Å〜1μmのフィールド絶縁物102を形成した。また、ゲイト絶縁膜として、厚さ100〜500Åの酸化珪素膜103を熱酸化法によって形成した。さらに、熱CVD法によって燐をドーピングして導電率を高めた多結晶シリコン膜(厚さ2000〜5000Å)を堆積し、これをエッチングしてゲイト電極の中央部104を形成した。そして、ゲイト電極の中央部104をマスクとして自己整合的に燐のイオン注入をおこない、低濃度のN型不純物領域(=LDD)105、106を形成した。LDDの燐の濃度は1×1016〜1×1017原子/cm3、深さは300〜1000Åとすると好ましかった。(図1(A))
【0021】
そして、熱CVD法によって燐をドーピングして導電率を高めた多結晶シリコン膜(厚さ2000Å〜1μm)107を成膜した。(図1(B))
その後、ClF3による異方性エッチングをおこなった。エッチングは以下のようにおこなった。基板をエッチングチャンバー(通常のドライエッチングで用いるものと同じ)に設置し、チャンバーにアルゴンとClF3の混合気体を導入し、RF放電させた。アルゴンの流量は100sccm、ClF3 の流量は50sccmとし、圧力は0.1torrとした。基板には−50〜−200Vの自己バイアスが印加されるようにした。エッチングはほとんどゲイト絶縁膜で停止し、以下のオーバーエッチングは観察されなかった。
【0022】
この結果、多結晶シリコン膜107はエッチングされ(図の点線108は元の多結晶シリコン膜を示す)、ゲイト電極の中央部の側面にゲイト電極の側部(サイドウォール)109が形成された。本実施例の条件では、垂直方向のエッチング速度は水平方向の約2倍の準異方性エッチングであったので、ゲイト電極の側部の形状は完全な異方性エッチングの場合に比較して、やや幅が狭くなった。(図1(C))
【0023】
その後、砒素のイオン注入によって、ゲイト電極をマスクとして自己整合的にドーピングをおこない、ソース110、ドレイン111を作製した。砒素の濃度は1×1019〜5×1020原子/cm3とした。そして、熱アニール処理により、LDDおよびソース/ドレインの再結晶化をおこなった。(図1(D))
その後、熱CVD法によって、層間絶縁物として、厚さ3000Å〜1μmの酸化珪素膜112を堆積した。そして、これにコンタクトホールを形成し、ソース電極113、ドレイン電極114を形成した。このようにして、GOLD型トランジスタを作製することができた。(図1(E))
【0024】
〔実施例2〕 図2に本実施例を示す。シリコン基板201上に厚さ3000Å〜1μmのフィールド絶縁物202と厚さ100〜500Åのゲイト絶縁膜(酸化珪素)203を熱酸化法によって形成した。さらに、燐をドーピングして導電率を高めた多結晶シリコン膜(厚さ2000〜5000Å)によって、ゲイト電極の中央部204を形成し、これをマスクとして自己整合的に燐のイオン注入をおこない、低濃度のN型不純物領域(=LDD)205、206を形成した。(図2(A))
【0025】
そして、熱CVD法によって燐をドーピングして導電率を高めた多結晶シリコン膜(厚さ2000Å〜1μm)207を成膜した。(図2(B))
その後、ClF3による異方性エッチングをおこなった。エッチングは以下のようにおこなった。基板505を図5に示すような構造のエッチングチャンバー501のカソード504上に設置した。そして、チャンバー内にアルゴンを導入し、RF電源507によって、アノード502とグリッド503の間にプラズマを発生させた。一方、カソード504とグリッド507の間の電位はアノードが負(−100〜−1000V)となるように保った。この結果、グリッドを通して、カソード方向にアルゴンイオンが加速され、ほぼ基板に対して垂直に入射した。
【0026】
一方、グリッドとカソードの中間に設けられたシャワー状のガス導入口506からはClF3をカソードに向けて噴射した。この結果、基板状のイオンダメージを受けた部分が選択的にエッチングされるため、本実施例ではエッチングの異方性を10:1(実施例1では2:1)にまで高めることができた。
この結果、多結晶シリコン膜207はエッチングされ(図の点線208は元の多結晶シリコン膜を示す)、ゲイト電極の中央部の側面にゲイト電極の側部(サイドウォール)209が形成された。(図2(C))
【0027】
その後、砒素のイオン注入によって、ゲイト電極をマスクとして自己整合的にドーピングをおこない、ソース210、ドレイン211を作製し、熱アニール処理により、LDDおよびソース/ドレインの再結晶化をおこなった。(図2(D))
さらに、層間絶縁物(厚さ3000Å〜1μmの酸化珪素)212を堆積し、これにコンタクトホールを形成し、ソース電極213、ドレイン電極214を形成した。このようにして、GOLD型トランジスタを作製することができた。(図2(E))
【0028】
【発明の効果】
本発明によって、GOLD構造のMIS型電界効果トランジスタを作製することができた。GOLD型トランジスタが優れている点については上述の通りであり、それらは本発明においても該当する。本発明の作製方法が量産に適していることは、図3に示された従来のIT−LDD構造を得る方法と比較すると明らかであろう。
【0029】
上記実施例では、フッ化ハロゲンを用いた異方性エッチングの方法として、プラズマを用いた方法を示したが、本発明においては、異方性もしくは準異方性エッチングであるかぎり、その他の方法でも同様な効果が得られることは明らかであろう。また、半導体基板上に形成する例についてのみ述べたが、これ以外に、絶縁基板上に形成されるTFTに本発明を適用しても同様な効果が得られることは言うまでもない。このように本発明は工業上、有益な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1によるGOLD型トランジスタの作製方法を示す。
【図2】 実施例2によるGOLD型トランジスタの作製方法を示す。
【図3】 従来法によるIT−LDD型トランジスタの作製方法を示す。
【図4】 従来法によるLDD構造のトランジスタを示す。
【図5】 実施例2に用いたエッチング装置の概要を示す。
【符号の説明】
101 半導体基板
102 フィールド絶縁物(酸化珪素)
103 ゲイト絶縁膜(酸化珪素)
104 ゲイト電極の中央部(多結晶シリコン)
105、106 LDD
107 多結晶シリコン膜
108 多結晶シリコン膜のあった位置
109 サイドウォール(ゲイト電極の側部)(多結晶シリコン)
110、111 ソース/ドレイン
112 層間絶縁物(酸化珪素)
113、114 ソース/ドレイン電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a MIS (metal-insulating film-semiconductor) type semiconductor device, for example, a MOS type field effect transistor and a manufacturing method thereof. The MIS type semiconductor device according to the present invention is used for various semiconductor integrated circuits.
[0002]
[Prior art]
As the design rules of MIS semiconductor devices have been reduced, the hot carrier injection phenomenon has occurred due to the steepness of the electric field strength between the drain and the channel. Such deterioration of characteristics due to the reduction of the design rule (that is, the shortening of the channel) is generally called a short channel effect. As a method for suppressing such a short channel effect, a MIS field effect transistor having low concentration impurity regions (low concentration drain, LDD) 406 and 407 as shown in FIG. 4 has been developed.
[0003]
In this type of device, the
In the LDD as shown in FIG. 4, first, after forming the
[0004]
For this reason, there is no gate electrode on the LDD, and a phenomenon in which hot carriers are trapped in the gate insulating film on the LDD occurs due to further shortening of the channel. Such hot carriers, particularly hot electron traps, reverse the LDD conductivity type, avoiding short channel effects such as threshold fluctuations, increased subthreshold coefficients, and reduced punchthrough breakdown voltage. I can't.
[0005]
In order to solve such problems, an overlap LDD structure (GOLD) structure in which the LDD is covered with a gate electrode has been proposed. By adopting this structure, it is possible to avoid deterioration of characteristics due to trapping of hot carriers in the gate insulating film on the LDD as described above. However, it was not easy to produce GOLD.
An MIS type field effect transistor having a GOLD structure that has been reported so far includes an IT-LDD structure (TY Huang: IEDM Tech. Digest 742 (1986)). An outline of the manufacturing method is shown in FIG.
[0006]
First, a
[0007]
In this manner, LDDs 308 and 309 are formed by through doping through the thin
Thereafter, a
Then, the
[0008]
Thereafter, an
As is apparent from the figure, the gate electrode portion is an inverted T-shape (Inverse-T), so it is called IT-LDD. Since a thin portion of the gate electrode exists on the LDD, the carrier density on the surface of the LDD can be controlled to some extent by the gate electrode. As a result, even if the impurity concentration of the LDD is made smaller, the mutual conductance is reduced due to the series resistance of the LDD, and the device characteristics are less likely to vary due to hot carriers injected into the insulating film on the LDD.
[0009]
These advantages are not unique to the IT-LDD structure, but are common to all GOLD structures. Since the LDD impurity concentration can be lowered, the electric field relaxation effect is great, and since the LDD can be shallow, the short channel effect and punch-through can be suppressed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, as a GOLD manufacturing method, there is no effective method other than the IT-LDD structure, and although the IT-LDD structure has many advantages as described above, there is a problem that the manufacturing method is extremely difficult. In particular, it was extremely difficult to control the etching of the conductive film shown in FIG. If there is a variation in the thickness of the thin
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the sidewall is made of a conductive material composed mainly of silicon (made of silicon having a purity of 95% or more), that is, the sidewall is made a part of the gate electrode, thereby forming the GOLD structure. obtain. In order to obtain such a structure, a conductive film made of a material containing silicon as a main component is formed to cover the central portion of the gate electrode, and then halogen fluoride, that is, the chemical formula XF n (X is It is obtained by performing anisotropic or quasi-anisotropic etching in an atmosphere containing a substance (for example, ClF, ClF 3 , BrF, BrF 3 , IF, IF 3, etc.) represented by a halogen other than fluorine, where n is an integer. .
[0012]
In the present invention, the portion corresponding to the gate electrode (401 in FIG. 4) in the conventional LDD structure is the gate electrode, but it is called the central portion of the gate electrode in the sense that it is not all of the gate electrode. Further, in the present invention, the portion corresponding to the sidewall of the conventional LDD structure (402 in FIG. 4) is a part of the gate electrode made of a material mainly composed of silicon. In addition to the nominal name, it is also referred to as the side part of the gate electrode.
[0013]
The manufacturing method of the MIS type semiconductor device of the present invention includes:
(1) a step of forming a gate insulating film on the semiconductor surface, (2) a step of forming a central portion of the gate electrode, and (3) a low concentration impurity region in the semiconductor in a self-aligning manner using the central portion of the gate electrode as a mask. (LDD) forming step (4) forming a conductive film mainly composed of silicon (5) anisotropically or quasi-anisotropically etching the film in an atmosphere containing halogen fluoride to form a gate electrode (6) forming a source / drain in a self-aligning manner using the sidewall as a mask;
[0014]
As a result, the obtained MIS type semiconductor device is
(A) a central portion of the gate electrode formed on the gate insulating film;
A side portion of the gate electrode mainly composed of silicon formed in close contact with the side surface of the central portion of the gate electrode;
The semiconductor below the side of the gate electrode has a feature that it has a drain (or source) and a low concentration impurity region sandwiched between channel forming regions.
[0015]
Here, the central portion of the gate electrode is more preferably made of a material mainly composed of silicon (made of silicon having a purity of 95% or more). Also,
(B) An insulating film containing the same silicon oxide as a main component is formed on the drain, source, channel formation region, and low-concentration impurity region.
[0016]
[Action]
In the conventional LDD structure, it is not practical to simply configure the sidewall with a conductive film mainly composed of silicon. This is because etching when forming the sidewalls is difficult to stop at the gate insulating film containing silicon oxide as a main component, and the substrate may be greatly etched. This is because, in a normal dry etching process, the selectivity with respect to silicon oxide when etching silicon is not sufficiently large, and the thickness of the gate insulating film compared to the thickness of the gate electrode (= side wall). Is about 1/10.
[0017]
The present inventors' research has revealed that such problems can be solved by etching using halogen fluoride. That is, halogen fluoride has a strong action of etching silicon, but a weak action of etching a silicon oxide film.
In the present invention, in the etching for forming the sidewall, the etching selectivity between the sidewall material and the gate insulating film material can be sufficiently increased. As a result, overetching of the semiconductor substrate can only be avoided, or overetching of the gate insulating film is eliminated.
[0018]
However, in normal gas etching using gaseous halogen fluoride, isotropic etching was easy, but anisotropic or quasi-anisotropic etching was difficult. As a result of the examination under various conditions, the present inventor has found that the anisotropy of etching can be improved by using plasma excitation in a weak RIE (reactive ion etching) mode. . This is based on the characteristic that the plasma-damaged part is more easily etched by halogen fluoride, and the etching anisotropy is improved by irradiating plasma ions and electrons perpendicular to the substrate. Can be made. Typically, the vertical etching rate could be 2 to 10 times the horizontal etching rate.
[0019]
For the purpose of this etching, a gas that is advantageous for generating plasma such as argon may be mixed in the atmosphere. Furthermore, it is more preferable to provide a mechanism capable of accelerating / irradiating ions. However, it should be noted that if plasma excitation is excessive, the etching selectivity between silicon and silicon oxide is lowered.
The plasma action in the conventional dry etching is to generate active species such as fluorine ions, but the plasma action in the etching used in the present invention is only to activate the etching surface (make it easy to etch). In addition, the etching itself is characterized by halogen fluoride.
The present invention is characterized in that anisotropic etching is performed using halogen fluoride, and the detailed method of anisotropic etching may be other than the above-described method using plasma.
[0020]
【Example】
Example 1 FIG. 1 shows this example. First, a
[0021]
Then, a polycrystalline silicon film (thickness: 2000 μm to 1 μm) 107 in which conductivity was increased by doping phosphorus by a thermal CVD method was formed. (Fig. 1 (B))
Thereafter, anisotropic etching with ClF 3 was performed. Etching was performed as follows. The substrate was placed in an etching chamber (same as that used in normal dry etching), and a mixed gas of argon and ClF 3 was introduced into the chamber and RF discharge was performed. The flow rate of argon was 100 sccm, the flow rate of ClF3 was 50 sccm, and the pressure was 0.1 torr. A self-bias of −50 to −200 V was applied to the substrate. The etching almost stopped at the gate insulating film, and the following overetching was not observed.
[0022]
As a result, the
[0023]
Thereafter, doping was performed in a self-aligned manner using the gate electrode as a mask by ion implantation of arsenic to produce the
Thereafter, a
[0024]
Embodiment 2 FIG. 2 shows this embodiment. A
[0025]
Then, a polycrystalline silicon film (thickness: 2000 μm to 1 μm) 207 whose conductivity was increased by doping phosphorus by thermal CVD was formed. (Fig. 2 (B))
Thereafter, anisotropic etching with ClF 3 was performed. Etching was performed as follows. The
[0026]
On the other hand, ClF 3 was jetted from the shower-
As a result, the
[0027]
Thereafter, arsenic ions were implanted in a self-aligned manner using the gate electrode as a mask to produce the
Further, an interlayer insulator (silicon oxide having a thickness of 3000 μm to 1 μm) 212 was deposited, contact holes were formed therein, and a
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, a MIS type field effect transistor having a GOLD structure can be manufactured. The advantages of the GOLD type transistor are as described above, and they also apply to the present invention. It will be apparent that the production method of the present invention is suitable for mass production as compared with the method for obtaining the conventional IT-LDD structure shown in FIG.
[0029]
In the above embodiment, the method using plasma is shown as the method of anisotropic etching using halogen fluoride. However, in the present invention, other methods can be used as long as they are anisotropic or quasi-anisotropic etching. However, it is clear that the same effect can be obtained. Moreover, although only the example formed on a semiconductor substrate was described, it is needless to say that the same effect can be obtained even if the present invention is applied to a TFT formed on an insulating substrate. Thus, the present invention is an industrially useful invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a manufacturing method of a GOLD type transistor according to Example 1;
2 shows a method for manufacturing a GOLD transistor according to Example 2. FIG.
FIG. 3 shows a method for manufacturing an IT-LDD transistor by a conventional method.
FIG. 4 shows a conventional LDD transistor.
5 shows an outline of an etching apparatus used in Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
101
103 Gate insulation film (silicon oxide)
104 Center of gate electrode (polycrystalline silicon)
105, 106 LDD
107
110, 111 Source /
113, 114 Source / drain electrode
Claims (4)
前記島状の導電性被膜をマスクとしてN型の不純物イオンを注入して、前記半導体基板にN型の不純物領域を形成し、
前記ゲイト絶縁膜上及び前記島状の導電性被膜に接して、シリコンを主成分とする導電性被膜を形成し、
アルゴン及びフッ化ハロゲンを含む雰囲気において、前記ゲイト絶縁膜上及び前記島状の導電性被膜に接して形成された前記導電性被膜を異方性エッチングして、前記島状の導電性被膜に前記導電性被膜からなるサイドウォールを形成して、前記島状の導電性被膜及び前記サイドウォールからなるゲイト電極を形成し、
前記ゲイト電極をマスクとしてN型の不純物イオンを注入して、前記半導体基板にソース領域、ドレイン領域及びLDD領域を形成し、
前記LDD領域は、前記ゲイト絶縁膜を介して前記サイドウォールと重なっているMIS型半導体装置の作製方法であって、
前記異方性エッチングでは、
アノード、カソード、前記アノードと前記カソードの間のグリッド及び前記グリッドと前記カソードの間のシャワー状のガス導入口、を有するエッチングチャンバーを用い、
前記半導体基板を前記カソード上に設置し、前記エッチングチャンバー内に前記アルゴンを導入して、前記アノードと前記グリッドの間にプラズマを発生させ、前記グリッドを通して、前記半導体基板に対して概略垂直にアルゴンイオンを入射させるとともに、
前記ガス導入口から前記フッ化ハロゲンを前記カソードに向けて噴射することによってエッチングしていることを特徴とするMIS型半導体装置の作製方法。On the gate insulating film made of silicon oxide formed on the semiconductor substrate , an island-shaped conductive film mainly composed of silicon is formed,
N-type impurity ions are implanted using the island-shaped conductive film as a mask to form an N-type impurity region in the semiconductor substrate,
Forming a conductive film mainly composed of silicon on the gate insulating film and in contact with the island-shaped conductive film ,
In an atmosphere containing argon and halogen fluoride, the conductive film formed on the gate insulating film and in contact with the island-shaped conductive film is anisotropically etched to form the island-shaped conductive film. Forming a sidewall made of a conductive coating, forming a gate electrode made of the island-shaped conductive coating and the sidewall;
N-type impurity ions are implanted using the gate electrode as a mask to form a source region, a drain region and an LDD region in the semiconductor substrate;
The LDD region is a method of manufacturing a MIS type semiconductor device that overlaps the sidewall through the gate insulating film,
In the anisotropic etching,
Using an etching chamber having an anode, a cathode, a grid between the anode and the cathode, and a shower-like gas inlet between the grid and the cathode,
The semiconductor substrate is placed on the cathode, the argon is introduced into the etching chamber, a plasma is generated between the anode and the grid, and the argon is substantially perpendicular to the semiconductor substrate through the grid. While making ions incident,
Etching is performed by injecting the halogen fluoride from the gas introduction port toward the cathode .
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