JPH01289168A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH01289168A
JPH01289168A JP11855788A JP11855788A JPH01289168A JP H01289168 A JPH01289168 A JP H01289168A JP 11855788 A JP11855788 A JP 11855788A JP 11855788 A JP11855788 A JP 11855788A JP H01289168 A JPH01289168 A JP H01289168A
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JP
Japan
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conductive layer
substrate
region
active part
film
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JP11855788A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichirou Ikemasu
慎一郎 池増
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To inhibit a regression due to a thermal oxidation of a conducting layer and the generation of bird's beak at the gate of the bottom part of a semiconductor device and to improve the characteristics of the device by a method wherein, after the conducting layer is formed by patterning on a substrate, desired impurity ions are implanted in an inactive part forming region and the substrate is heat-treated. CONSTITUTION:A conducting layer 12 consisting of one layer or more is formed on a substrate 11, on which an active part forming region A and an inactive part forming region B of a semiconductor element are demarcated; the layer 12 is selectively removed to form by patterning and desired impurity ions 13 are selectively implanted in the region B. Then, the substrate 11 is heat-treated to activate the layer 12 and the layer 12 is insulated by a thermal oxide film 14. As a result, while a solid phase diffusion of the impurity ions takes place from the region B to the region A, a dielectric treatment against a regression due to a thermal oxidation of the conducting layer can be executed in a transitional period, during which the concentration of the impurity is increased gradually from the state of a nondoped polycrystalline semiconductor film.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置の製造方法、特に高密度化、高集積化するL
SI等を構成する電界効果型トランジスタ(MOSFE
T)のゲート電極となる111層への不純物イオンの導
入方法及びその形成方法に関し、 該導電層の熱酸化による後退と、その底部のゲートバー
ズビークの発生を抑制して、そのトランジスタ特性の非
対称性を改善することを目的とし、その方法を半導体素
子の活性部形成領域と非活性部形成領域とを画定する基
板上に一層以上から成る導電層を形成する工程と、 前記導電層を選択的に除去して、パターン形成をし、そ
の後該導電層の非活性部形成領域に選択的に所望不純物
イオンを注入する工程と、前記基板を熱処理して、前記
導TLMを活性化し、かつ該導電層を熱酸化膜により絶
縁する工程とを含み構成し、 その電界効果トランジスタの形成方法を一導電型の半導
体基板をフィールド絶縁膜により画定して、半導体素子
の活性部形成領域と非活性部形成領域とを形成し、その
後該基板に一層以上から成る導電層を選択的に形成する
工程と、 前記導電層の非活性部形成領域に選択的に第1の所望不
純物イオンを注入する工程と、前記基板の熱処理をして
、前記導電層を活性化し、かつ同時に第1の絶縁膜によ
り該導電層を絶縁する工程と、 前記活性部形成領域に選択的に低濃度かつ反対導電型の
不純物イオンを注入して一対の第1の反対導電型の不純
物拡散領域を形成する工程と、前記導電層の側壁に第2
の絶縁膜を形成し、その後前記活性部形成領域に選択的
に、高濃度かつ、反対導電型の不純物イオンを注入して
、一対の第2の反対導電型の不純物拡散領域を形成する
工程と、 前記基板の全面に第3の絶縁膜を形成し、その後熱処理
をして平坦化かつ前記第1.2の反対導電型の不純物拡
散領域の活性化をする工程と、前記第1.2.3の絶縁
膜を選択的に開口して各電極を形成する工程を含み構成
する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] A method for manufacturing a semiconductor device, especially an L for increasing density and integration.
Field-effect transistors (MOSFEs) that constitute SI, etc.
Regarding the method of introducing impurity ions into the 111 layer which becomes the gate electrode of T) and the method of forming the same, it is possible to suppress the regression of the conductive layer due to thermal oxidation and the generation of a gate bird's beak at the bottom of the conductive layer, thereby reducing the asymmetry of the transistor characteristics. The method includes a step of forming a conductive layer consisting of one or more layers on a substrate that defines an active part forming area and a non-active part forming area of a semiconductor element, and selectively forming the conductive layer. a step of selectively implanting desired impurity ions into a non-active portion formation region of the conductive layer; heat treating the substrate to activate the conductive TLM; The field effect transistor is formed by defining a semiconductor substrate of one conductivity type with a field insulating film, and forming an active region and a non-active region of the semiconductor element. a step of selectively forming a conductive layer consisting of one or more layers on the substrate; and a step of selectively implanting a first desired impurity ion into a non-active portion forming region of the conductive layer; heat-treating the substrate to activate the conductive layer and at the same time insulating the conductive layer with a first insulating film; and selectively applying impurity ions of a low concentration and opposite conductivity type to the active region forming region. forming a pair of first opposite conductivity type impurity diffusion regions by implanting a second impurity into the sidewall of the conductive layer;
forming an insulating film, and then selectively implanting high concentration impurity ions of opposite conductivity type into the active part formation region to form a pair of second impurity diffusion regions of opposite conductivity type; , a step of forming a third insulating film on the entire surface of the substrate, and then performing a heat treatment to planarize and activate the impurity diffusion region of the opposite conductivity type of the 1.2. The structure includes a step of selectively opening the insulating film No. 3 to form each electrode.

〔産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法に関するものであり、更
に詳しく言えば高密度化、高集積化するLSI等を構成
する電界効果型トランジスタ(MOSFET)のゲート
電極となる導電層への不純物イオンの導入方法に関する
ものである。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more specifically, it relates to a method for manufacturing a semiconductor device.More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. The present invention relates to a method of introducing impurity ions into a layer.

近年のLSIの高速化、高集積化に伴い、MOSFET
のゲート長(チャンネル長)の微細化が要求されている
。このためLDD構造などの不純物拡散領域(ドレイン
)を有するMOSFETの開発がされているが、L D
 D fN造ではソース、ドレインを逆にした場合、ト
ランジスタ特性が異なるという非対称性の問題を生ずる
With the recent increase in speed and integration of LSI, MOSFET
Miniaturization of the gate length (channel length) is required. For this reason, MOSFETs having an impurity diffusion region (drain) such as an LDD structure have been developed;
In the DfN structure, when the source and drain are reversed, an asymmetry problem arises in that the transistor characteristics are different.

そこでLSIの高集積化等を進めるには、非対称性を改
善し、安定なMOSFETを形成する必要がある。
Therefore, in order to promote higher integration of LSIs, it is necessary to improve the asymmetry and form a stable MOSFET.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は従来例に係る半導体装置の製造方法の説明図で
あり、同図はMOS F ETのソース又はドレインと
なる一対の不純物拡散領域を形成する工程図を示してい
る。
FIG. 4 is an explanatory view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device, and the same figure shows a process diagram for forming a pair of impurity diffusion regions that will become the source or drain of a MOSFET.

図において、フィールド絶縁膜2により画定されたP型
S+基板1にゲート酸化膜3を形成し、その後全面に^
S′SイーンやP゛イオン含有したn+ポリSi膜4を
形成する。
In the figure, a gate oxide film 3 is formed on a P-type S+ substrate 1 defined by a field insulating film 2, and then a gate oxide film 3 is formed on the entire surface ^
An n+ poly-Si film 4 containing S'S ene and P' ions is formed.

ここでRIE法等による異方性エツチングにより、n9
ポリ5illi4を選択的に除去して、パターニングし
ゲート電極を形成する。なお、4a、4bはRIE法等
の異方性エツチングのオーバーエッチ等により、ゲート
酸化[3等に生ずるダメージ部分であり、ゲート電極と
p型Si基板1との絶縁耐圧を劣化させることがある(
同図(a))。
Here, by anisotropic etching using RIE method etc., n9
The poly 5illi4 is selectively removed and patterned to form a gate electrode. Note that 4a and 4b are damaged parts that occur in gate oxidation [3, etc.] due to overetching in anisotropic etching such as RIE, which may deteriorate the dielectric strength between the gate electrode and the p-type Si substrate 1. (
Figure (a)).

このダメージ部分4a、4bによる絶縁耐圧劣化をhi
(3%するためにn゛ポリSi膜4熱処理を行い、熱酸
化v5を形成する。このときの熱処理条件は酸素雰囲気
中において、950℃530分である。なお6a、6b
はn9ポリ5il14の底部に発生するゲートバーズビ
ークと呼ばれるものである。また、ゲートバーズビーク
6a、6bはゲート電極に用いるポリSt膜4に高濃度
の不純物イオンをドープすることによって大きく発生し
、その酸化・成長速度はノンドープのポリSt膜に比べ
て数倍大きい、なおΔWはn°ポリ5illlの後退距
離であり、n°ポリSi膜4の不純物濃度と熱処理条件
によって変化をする(同図(b))。
Hi
(In order to reduce the concentration to 3%, heat treatment is performed on the n poly-Si film 4 to form thermal oxidation v5.The heat treatment conditions at this time are 950°C for 530 minutes in an oxygen atmosphere.6a, 6b
is what is called a gate bird's beak that occurs at the bottom of the n9 poly 5il14. Further, the gate bird's beaks 6a and 6b are largely generated by doping the polySt film 4 used for the gate electrode with impurity ions at a high concentration, and the oxidation and growth rate thereof is several times higher than that of a non-doped polySt film. Note that ΔW is the retreat distance of the n° poly 5ill, which changes depending on the impurity concentration of the n° poly Si film 4 and the heat treatment conditions (FIG. 4(b)).

次いで、半導体素子の微細化に伴うホットキャリヤ等に
よる短チャンネル効果を防止する不純物濃度の低いLD
D領域を形成する。LDDSJI域は、p型S1基板1
にP°イオン7を注入してn−不純物拡散領域8a、8
bを形成することにより行なう、なおイオン注入方法は
チャンネリングを防ぐためにイオン注入角度θ−約7〔
0〕にしてP9イオン7をp型Si基w、1中に注入す
るものである。
Next, we will develop an LD with a low impurity concentration to prevent the short channel effect caused by hot carriers and the like due to the miniaturization of semiconductor devices.
Form D area. LDDSJI area is p-type S1 substrate 1
P° ions 7 are implanted into the n- impurity diffusion regions 8a, 8.
In order to prevent channeling, the ion implantation method is performed by forming an ion implantation angle θ - approximately 7 [
0] and P9 ions 7 are implanted into the p-type Si base w, 1.

このため、ゲート電極が遮蔽物となって、イオン注入方
向に対して陰影部分9を発生する。これによりn−不純
物拡散領域8a、8bはゲート電極下に対称的に形成(
オーバーラツプ)されずに非対称(オフセット)となる
Therefore, the gate electrode acts as a shield and generates a shadow portion 9 in the ion implantation direction. As a result, n- impurity diffusion regions 8a and 8b are formed symmetrically under the gate electrode (
There is no overlap (overlap), but asymmetrical (offset).

なお、このn−不純物拡散領域8a、8bとゲートバー
スビーク6a、6bの非対称性によりMOSFETのソ
ース、ドレインの機能を入れ替えたとき、そのトランジ
スタ特性は非対称となる。
Note that due to the asymmetry between the n- impurity diffusion regions 8a, 8b and the gate birthbeaks 6a, 6b, when the functions of the source and drain of the MOSFET are exchanged, the transistor characteristics become asymmetrical.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで従来例によれば、第4図に示すようにゲート電
極を形成する導電層に不純物イオンを含有するn4ポリ
5iljJ4を用い、そのパターニングによるダメージ
部分4a、4bの絶縁を補償するため熱処理による熱酸
化膜5を形成している。
By the way, according to the conventional example, as shown in FIG. 4, N4 poly 5iljJ4 containing impurity ions is used as the conductive layer forming the gate electrode, and heat treatment is performed to compensate for the insulation of the damaged parts 4a and 4b due to patterning. An oxide film 5 is formed.

このため、n゛ポリSi膜4後退距離ΔWを生じ、その
底部にゲートバースビーク6a、6bを発生する。これ
は、ノンドープのポリstHに比べて数倍大きく発生す
るという第1の課題がある。
Therefore, a recess distance ΔW of the n poly-Si film 4 occurs, and gate birth beaks 6a and 6b are generated at the bottom thereof. The first problem is that this phenomenon is several times larger than that of non-doped polystH.

また、微細化に伴う短チャンネル効果等を防止するL 
D D N域のためのイオン注入はチャネリングを防止
するため約7じ〕傾けて行われる。
In addition, the L
The ion implantation for the DDN region is performed at an angle of about 7 degrees to prevent channeling.

このためゲート電極が遮蔽物となって陰影部分9を生じ
、n−不純物拡散領域8a、8bはゲート電極下に対称
物に形成できない、このゲートバースビーク6a、6b
と、非対称に形成されたn−不純物拡散領域8a、8b
とによって、当然MO3FETの同一デバイスの内部回
路の使用方法によってソース、ドレインを逆にしてMO
SFETを機能させた場合、rA値電圧Vいや電流増幅
率等が変化して、そのトランジスタ特性が非対称となり
半導体集積回路等の応用性を制限されるという第2の課
題がある。
For this reason, the gate electrode becomes a shield and a shadow portion 9 is generated, and the n- impurity diffusion regions 8a, 8b cannot be formed symmetrically under the gate electrode.
and asymmetrically formed n- impurity diffusion regions 8a, 8b.
Naturally, depending on how the internal circuit of the same MO3FET device is used, the source and drain may be reversed.
When the SFET is made to function, there is a second problem in that the rA value voltage V, current amplification factor, etc. change, and the transistor characteristics become asymmetrical, which limits the applicability of semiconductor integrated circuits and the like.

本発明はかかる従来例の課題に鑑み創作されたものであ
り、ゲート電極となる導電層の熱酸化による後退と、そ
の底部のゲートバーズビークの発生を抑制して、MOS
FETのトランジスタ特性の非対称性を改善することを
可能とする半導体装置の製造方法の提供を目的とする。
The present invention was created in view of the problems of the conventional example, and suppresses the regression of the conductive layer that becomes the gate electrode due to thermal oxidation and the generation of gate bird's beak at the bottom of the conductive layer, thereby suppressing the MOS.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that makes it possible to improve the asymmetry of transistor characteristics of an FET.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の半導体装置の製造方法はその原理工程図を第1
図に、その一実施例を第2.3図に示すようにその原理
を半導体素子の活性部形成elf域Aと非活性部形成領
域Bとを画定する基板11上に一層以上から成る導[1
12を形成する工程と、前記導電層12を選択的に除去
して、パターン形成をし、その後該導電J112の非活
性部形成領域Bに選択的に所望不純物イオン13を注入
する工程と、 前記基板11を熱処理して、前記導電層12を活性化し
、かつ該導電層12を熱酸化膜14により絶縁する工程
とを有することを特徴とし、その形成方法を一導電型の
半導体基板21を)イールド絶縁膜22により画定して
、半導体素子の活性皿形成領域Aと非活性部形成領域B
とを形成し、その後!f基板21に一層以上から成る導
電層23を選択的に形成する工程と、 前記導電層23の非活性部形成tI■域Bに選択的に第
1の所望不純物イオン25を注入する工程と、前記基板
21の熱処理をして、前記導電N23を活性化し、かつ
同時に第1の絶縁IFff27により該導電!23を絶
縁する工程と、 前記活性皿形成領域Aに選択的に低濃度かつ反対導電型
の不純物イオンを注入して一対の第1の反対導電型の不
純物拡散領域29a、29bを形成する工程と、 前記導電層23の側壁に第2の絶縁膜30を形成し、そ
の後前記活性部形成領域Aに選択的に、高濃度かつ、反
対導電型の不純物イオンを注入して、一対の第2の反対
導電型の不純物拡散領域32a、32bを形成する工程
と、 前記基板21の全面に第3の絶縁膜33を形成し、その
後熱処理をして平坦化かつ前記第1.2の反対導電型の
不純物拡散領域32a、32bの活性化をする工程と、 前記第1. 2. 3(7)絶縁WJ、27,30.3
3を選択的に開口して各電極S、DGを形成する工程を
有することを特徴とし、上記目的を達成する。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention has a principle process diagram as shown in FIG.
As shown in FIG. 2.3, one embodiment of the invention is based on the principle that a semiconductor device consisting of one or more layers is formed on a substrate 11 that defines an active part formation elf region A and a non-active part formation region B of a semiconductor element. 1
12, selectively removing the conductive layer 12 to form a pattern, and then selectively implanting desired impurity ions 13 into the non-active portion forming region B of the conductive layer 112; It is characterized by comprising a step of thermally treating the substrate 11 to activate the conductive layer 12 and insulating the conductive layer 12 with a thermal oxide film 14. The active plate forming area A and the non-active part forming area B of the semiconductor element are defined by the yield insulating film 22.
and then form! a step of selectively forming a conductive layer 23 consisting of one or more layers on the f-substrate 21; and a step of selectively implanting first desired impurity ions 25 into the non-active part forming region B of the conductive layer 23; The substrate 21 is heat-treated to activate the conductor N23, and at the same time, the conductor N23 is activated by the first insulating IFff27. 23; and selectively implanting impurity ions of low concentration and opposite conductivity type into the active plate forming region A to form a pair of first impurity diffusion regions 29a and 29b of opposite conductivity type. , a second insulating film 30 is formed on the side wall of the conductive layer 23, and then impurity ions of high concentration and opposite conductivity type are selectively implanted into the active part forming region A to form a pair of second insulating films 30. A step of forming impurity diffusion regions 32a and 32b of opposite conductivity type, and forming a third insulating film 33 on the entire surface of the substrate 21, and then heat-treating to planarize and form impurity diffusion regions 32a and 32b of opposite conductivity type. activating the impurity diffusion regions 32a and 32b; 2. 3 (7) Insulation WJ, 27, 30.3
The above object is achieved by forming the electrodes S and DG by selectively opening the electrodes S and DG.

〔作用〕[Effect]

本発明の半導体装置の製造方法の原理によれば、基板上
にノンドープの多結晶半導体膜を含む導電層をパターン
形成した後に非活性部形成領域に所望不純物イオンを注
入し、その後該基板の熱処理をしている。
According to the principle of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, after patterning a conductive layer including a non-doped polycrystalline semiconductor film on a substrate, desired impurity ions are implanted into a non-active part forming region, and then the substrate is heat-treated. doing.

このため、活性皿形成領域の導電層の活性化の熱処理と
、該導電層を絶縁する熱酸化膜の形成とを同時にするこ
とにより、非活性部形成領域から活性皿形成領域へ不純
物イオンが固相拡散している間、ノンドープの多結晶半
導体膜の状態から徐々に不純物の濃度が高くなる過渡期
において導電層の熱酸化による絶縁処理をすることがで
きる。
Therefore, by performing heat treatment for activating the conductive layer in the active plate forming region and forming a thermal oxide film insulating the conductive layer at the same time, impurity ions are solidified from the non-active part forming area to the active plate forming area. During phase diffusion, insulation treatment can be performed by thermal oxidation of the conductive layer during a transition period in which the impurity concentration gradually increases from the state of a non-doped polycrystalline semiconductor film.

これにより従来のように不純物イオンを含む多結晶半導
体膜を直接熱処理することがないので、例えばMOSF
ET等のゲートバーズビークの発生と、多結晶半導体膜
の後退距離の進行とを抑制することが可能となる。
This eliminates the need for direct heat treatment of polycrystalline semiconductor films containing impurity ions, as is the case with conventional methods.
It is possible to suppress the occurrence of gate bird's beak such as ET and the progress of the receding distance of the polycrystalline semiconductor film.

また、本発明の電界効果トランジスタの形成方法によれ
ば、本発明の半導体装置の製造方法の原理を応用するこ
とにより、ゲートバーズビークの発生と、多結晶半導体
膜の後退距離の進行とを最小限に抑制することができる
Further, according to the method for forming a field effect transistor of the present invention, by applying the principle of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the occurrence of gate bird's beak and the progression of the receding distance of the polycrystalline semiconductor film can be minimized. can be suppressed to a minimum.

このため短チャンネル効果を防止するL D D 領域
のイオン注入時、すなわち、約7°の傾きをもって不純
物イオンを基板に注入し一対の不純物拡散領域を形成す
る際、該領域の非対称性について、ゲートバーズビーク
の影響を程んで無視できるので非対称性の増大を抑制す
ることが可能となる。
Therefore, when ion implanting the LDD region to prevent the short channel effect, that is, when implanting impurity ions into the substrate with an inclination of approximately 7° to form a pair of impurity diffusion regions, the asymmetry of the region is Since the influence of the bird's beak can be ignored after some time, it becomes possible to suppress an increase in asymmetry.

これにより、MOSFETのソース・ドレインの機能を
逆にしたときも闇値電圧Vい等を許容範囲内に抑制する
こと、及び極めて対称性に近似するトランジスタ特性を
得ることが可能となる。
As a result, even when the functions of the source and drain of the MOSFET are reversed, it is possible to suppress the dark voltage V to within an allowable range, and to obtain transistor characteristics that are extremely close to symmetry.

〔実施例〕〔Example〕

次に図を参照しながら本発明の実施例について説明をす
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2.3図は本発明の実施例に係る半導体装置の製造方
法を説明する図であり、第2図は本発明の第1の実施例
に係るMOSFETの形成工程図を示している。
2.3 are diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a process diagram for forming a MOSFET according to a first embodiment of the present invention.

例えば、nチャンネルMO3FETを形成する場合につ
いて説明をする。なお同図(ao)はその上面図である
For example, the case of forming an n-channel MO3FET will be explained. In addition, the same figure (ao) is the top view.

また、同図(a、)〜(g、)は、同上面図(ao)に
おいて、X+  )’+矢視断面に係る形成工程図であ
り、同上面図(a、)〜(g2)は、同上面図(ao)
において、Xz  Vg矢視断面に係る形成工程図を示
している。
In addition, (a,) to (g,) in the same figure are forming process diagrams related to the X+)'+ arrow cross section in the top view (ao), and the top view (a,) to (g2) are , same top view (ao)
, a forming process diagram according to a cross section taken along the arrows Xz and Vg is shown.

図において、p型Si基板21を選択LOCO3法等に
より熱処理して、フィールド絶縁膜22を形成し、半導
体素子の活性皿形成領域Aと非活性部形成領域Bとを画
定する。その後膜厚100〔人〕程度のゲート酸化膜2
2aを形成し、ゲート電極となる導電11i23として
膜J¥500〜1000〔人〕程度のノンドープのポリ
5tffiをp型Si基#l121の全面に形成する。
In the figure, a p-type Si substrate 21 is heat-treated by selective LOCO3 method or the like to form a field insulating film 22 and define an active plate forming area A and a non-active part forming area B of the semiconductor element. After that, gate oxide film 2 with a film thickness of about 100 [people]
2a is formed, and a non-doped polyester 5tffi of about 500 to 1000 yen is formed on the entire surface of the p-type Si base #l 121 as a conductive film 11i23 which becomes a gate electrode.

また、導電[23には、コンタクト抵抗を補償する金属
又はシリサイド化合物を設けて二層構造とするこもでき
る。なお詳細は第2の実施例において述べている。
Further, the conductor [23] may be provided with a metal or a silicide compound that compensates for contact resistance to form a two-layer structure. The details are described in the second embodiment.

さらにフォトリソグラフィ等により不図示のレジスト膜
をパターニングし、このレジスト膜をマスクにして、R
IE法等の異方性エツチングによりポリSil’J23
を選択的に除去し、ゲート電極のバターニングをする。
Furthermore, a resist film (not shown) is patterned by photolithography or the like, and this resist film is used as a mask to make the R
PolySil'J23 is etched by anisotropic etching such as IE method.
is selectively removed and the gate electrode is patterned.

なおエツチングガスにはCCl410tガス等、を用い
る(同図(al)  (at) )−次にポリ5ill
i23の活性化のために、p型Si基板21上にレジス
ト膜24を形成する。
Note that CCl410t gas or the like is used as the etching gas (see the same figure (al) (at)).
A resist film 24 is formed on the p-type Si substrate 21 to activate i23.

なお、ポリSi膜23の非活性部形成領域B上のレジス
トWi24には開口部26を例えば10〔μm〕毎と設
けている。
Note that openings 26 are provided in the resist Wi24 on the non-active portion formation region B of the poly-Si film 23, for example, at intervals of 10 [μm].

次いでレジストrg、24をマスクにしてAs”″又は
P1イオン等の不純物イオンをイオン注入法によりポリ
51M423に注入する。なお、そのイオン注入条件は
、ドーズ量をI X 10 ” (cm−”)程度、注
入エネルギーを50 (KeV)程度とする(同図(b
+ ) (bx ))。
Next, using the resist rg, 24 as a mask, impurity ions such as As"" or P1 ions are implanted into the poly 51M423 by an ion implantation method. The ion implantation conditions are a dose of about I x 10''(cm-'') and an implantation energy of about 50 (KeV) (see figure (b)).
+) (bx)).

次にノンドープのポリS1膜23のパターニング時に生
じたゲート酸化1]922a等のダメージ部分の絶縁補
償と、ポリ5ilQ23の活性化をするため、p型S1
基板21の熱処理をする。なお熱処理条件は酸素雰囲気
中において、加熱温度を1000 C℃〕程度、加熱時
間を30(分)程度とする。この熱処理により非活性部
形成領域Bに注入されたP゛イオン25ポリ5iWi2
3の横方向に固相拡散し、活性化され、同時にポリSi
膜23の周囲が熱酸化されて、SiO工膜27が形成さ
れる。
Next, in order to compensate for the insulation of damaged parts such as gate oxidation 1] 922a that occurred during patterning of the non-doped poly S1 film 23 and to activate the poly S1 film 23, the p-type S1
The substrate 21 is heat-treated. Note that the heat treatment conditions are such that the heating temperature is approximately 1000° C. and the heating time is approximately 30 (minutes) in an oxygen atmosphere. Through this heat treatment, P ions 25 poly 5iWi2 were implanted into the non-active part forming region B.
3 is diffused in the solid phase in the lateral direction, activated, and simultaneously polySi
The area around the film 23 is thermally oxidized to form a SiO film 27.

この場合、同図破線円内図に示すように従来の不純物を
含むn°ポリ5ilFJの熱酸化に比べてその後退距離
ΔWは極めて少ない、これは、活性部形成領域Aのノン
ドープのポリ5it123が熱処理をされることにより
非活性部形成領域Bから不純物イオンが徐々に固相拡散
してくる間のポリsil!J23の不純物濃度が徐々に
高くなるi!4渡期において、その周囲を熱処理すると
考えられる。これにより従来のようなトランジスタ特性
を非対称にするようなゲートバーズビークの発生を抑制
することが可能となる。
In this case, as shown in the broken line circle in the figure, the retreat distance ΔW is extremely small compared to the conventional thermal oxidation of n° poly 5ilFJ containing impurities. During the heat treatment, impurity ions are gradually solid-phase diffused from the non-active portion forming region B. The impurity concentration of J23 gradually increases i! It is thought that the surrounding area will be heat treated during the 4th period. This makes it possible to suppress the occurrence of gate bird's beak that causes asymmetric transistor characteristics as in the prior art.

次いで、短チャンネル効果を防止するL D D jl
域のためのイオン注入を行なう0例えばイオン注入方法
により、チャンネリング防止のためイオン注入角度θを
約3〜101程度にしてA3°イオン28を注入する。
Then L D D jl to prevent short channel effects
For example, by using an ion implantation method, A3 degree ions 28 are implanted at an ion implantation angle θ of approximately 3 to 101 degrees to prevent channeling.

なおイオン注入条件はドーズ量をI X 10 ” (
cm−”)程度、注入エネルギーを30 (KeV)程
度とする。これにより低濃度かつ一対のn−不純物拡散
領域29a、29bが形成される(同図(dt )  
(dt ))。
The ion implantation conditions are such that the dose is I x 10'' (
cm-"), and the implantation energy is about 30 (KeV). As a result, a pair of low-concentration n- impurity diffusion regions 29a and 29b are formed (see FIG. 2(dt)).
(dt)).

次にゲート電極23aの両側にCVD法等による側壁絶
縁膜30を自己整合的に形成し、その後As”イオン3
1を活性部形成領域Aに注入し、−対のn゛不純物拡散
領域32a、32bを形成する(同図(e、)(e、)
)。
Next, sidewall insulating films 30 are formed on both sides of the gate electrode 23a by CVD or the like in a self-aligned manner, and then As'' ions 3
1 is implanted into the active part formation region A to form a pair of n impurity diffusion regions 32a and 32b ((e,) in the same figure).
).

さらに、p型Si基板21上にPSG膜33等を形成し
、その後平坦化のために熱処理を行なう。
Further, a PSG film 33 and the like are formed on the p-type Si substrate 21, and then heat treatment is performed for planarization.

このときn゛不純物拡散領域32a、32bの活性化が
同時にされる(同図(r+)(rz))。
At this time, the n' impurity diffusion regions 32a and 32b are activated at the same time ((r+)(rz) in the figure).

さらに、PSG膜33を選択的に開口して電極窓開きを
し、その後コンタクト補1Ji34と、M配線35等を
形成し、ソースS、ドレインD、ゲー)Gの各電極を形
成する。
Further, the PSG film 33 is selectively opened to open an electrode window, and then a complementary contact 1Ji 34, an M wiring 35, etc. are formed, and each electrode of source S, drain D, and G) is formed.

これ等の形成工程によりnチャンネルMO3FETを製
造することができる。
Through these formation steps, an n-channel MO3FET can be manufactured.

第3図は本発明の第2の実施例に係るMOSFETの形
成工程図である。
FIG. 3 is a process diagram for forming a MOSFET according to a second embodiment of the present invention.

なお、第1の実施例と同じ符号のものは同じ機能を有し
ているので説明を省略する。
Components with the same reference numerals as those in the first embodiment have the same functions, so their explanation will be omitted.

また、第1の実施例と異なるのはノンドープのポリSi
膜23とコンタクト抵抗補償等を目的とする金属やシリ
サイド膜36とを二層構造にしたものをゲート電極とな
る導電11123としている点である。
Also, the difference from the first embodiment is that non-doped poly-Si
The point is that the conductive layer 11123 serving as the gate electrode has a two-layer structure of the film 23 and a metal or silicide film 36 for the purpose of contact resistance compensation.

図において、p型Si基板21にノンドープのボ’JS
i膜23と金属又はシリサイド化合物36とを順次積層
して二層構造を形成し導1を層23とする。
In the figure, a p-type Si substrate 21 is coated with non-doped bo'JS.
The i film 23 and the metal or silicide compound 36 are sequentially laminated to form a two-layer structure, and the conductor 1 is used as the layer 23.

なお、金属又はシリサイド化合物36には、W。Note that the metal or silicide compound 36 contains W.

Mo、TiO高融点金属やWSi、MoSi。Mo, TiO high melting point metals, WSi, MoSi.

T i S iなどのシリサイド膜を用いる。A silicide film such as TiSi is used.

次に導tlfj23の活性化と導電層23の側壁の熱酸
化膜27を形成するため熱処理を行なう、なお第1の実
施例と同様にゲートバーズビークの発生を抑制すること
が可能となる(同図(bl)(bり)。
Next, heat treatment is performed to activate the conductive tlfj 23 and form a thermal oxide film 27 on the sidewalls of the conductive layer 23. Furthermore, as in the first embodiment, it is possible to suppress the occurrence of gate bird's beak (same as in the first embodiment). Figure (bl) (bri).

次いで第1の実施例と同様にAs”イオン28を活性部
形成領域Aに注入し、一対のn−不純物拡散形成領域2
9a、29bを形成し、短チャンネル効果を防止するL
 D D 領域を形成する。
Next, as in the first embodiment, As'' ions 28 are implanted into the active part formation region A, and a pair of n- impurity diffusion formation regions 2 are formed.
9a and 29b to prevent short channel effects.
Form a D D region.

これにより第1の実施例と同様にゲートバーズビークの
影響をほとんど無視することができ、非対称を改善する
ことが可能となる。
As a result, as in the first embodiment, the influence of the gate bird's beak can be almost ignored, and asymmetry can be improved.

なお同図(c、)(c= )以後の形成工程については
第1の実施例と同様である。
Note that the formation steps after (c, ) (c= ) in the same figure are the same as in the first embodiment.

このようにして、p型St基板21にノンドープのポリ
S1膜23を含む導tji23をパターン形成した後に
、非活性部形成領域BにP0イオン25を注入し、その
後膣基板21の熱処理をしている。
After patterning the conductive layer 23 including the non-doped poly S1 film 23 on the p-type St substrate 21 in this way, P0 ions 25 are implanted into the non-active part forming region B, and then the vaginal substrate 21 is heat-treated. There is.

このため活性部形成領域Aの導電N23の活性化の熱処
理と、該導電I!23を絶縁するSin@膜27膜形7
とを同時にすることにより、非活性部形成領域Bから活
性部形成領域AへP゛イオン25固相拡散している間、
該活性部形成領域Aのノンドープのポリ5tll123
の状態から徐々にP゛イオン濃度が高(なる過渡期にお
いて導電N23の熱酸化による絶縁処理をすることがで
きる。
For this purpose, heat treatment for activating the conductive layer N23 in the active part forming region A and the conductive layer I! Sin@ film 27 film type 7 insulating 23
By doing this at the same time, while P' ions 25 are being solid-phase diffused from the non-active part forming area B to the active part forming area A,
The non-doped poly 5tll123 of the active part forming region A
During the transition period when the P' ion concentration gradually increases from the state of , insulation treatment can be performed by thermal oxidation of the conductive N23.

これにより従来のような高濃度の不純物イオンを含むポ
リSi膜(ドープトポリSi膜)を直接熱処理すること
がないのでゲートバーズビークの発生と、ポリSiW!
i23の後退距離ΔW0の進行とを抑制することが可能
となる。
This eliminates the need for direct heat treatment of a poly-Si film (doped poly-Si film) containing a high concentration of impurity ions as in the conventional method, which prevents the occurrence of gate bird's beak and poly-SiW!
It becomes possible to suppress the progress of the retreat distance ΔW0 of i23.

従って短チャンネル効果を防止するL D D ’fi
l域の不純物イオン注入時、すなわちイオン注入角度約
3〜10”の1嘆きをもってP0イオン25をp型St
基板21に注入し、一対のn−不純物拡散領域29a、
29bを形成する際、該領域の非対称性についてゲート
バーズビークの影響を程んど無視することができるので
非対称性の増大を抑制することが可能となる。
Therefore, LDD 'fi which prevents short channel effects
When implanting impurity ions in the l region, that is, with an ion implantation angle of approximately 3 to 10'', the P0 ions 25 are converted into p-type St.
Injected into the substrate 21, a pair of n- impurity diffusion regions 29a,
When forming 29b, the influence of the gate bird's beak on the asymmetry of the region can be largely ignored, making it possible to suppress an increase in asymmetry.

これによりMOSFETのソース、ドレインの機能を逆
にしたときも閾値電圧Vい等を許容範囲内に抑制するこ
と及び極めて対称性に近似するトランジスタ特性を得る
ことが可能となる。
As a result, even when the functions of the source and drain of the MOSFET are reversed, it is possible to suppress the threshold voltage V to within an allowable range and to obtain transistor characteristics that are extremely close to symmetry.

〔発明の効果] 以上説明したように本発明によればゲート電極となる導
電層の活性化処理を従来のようなゲートバーズビークの
発生を無視できる程度に形成することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the activation treatment of the conductive layer that becomes the gate electrode can be performed to such an extent that the occurrence of gate bird's beak as in the conventional method can be ignored.

このため闇値電圧等トランジスタ特性の非対称性を改善
することができ、これにより闇値電圧等の安定した高性
能、かつ高密度、高集積度の半導体集積回路を構成する
ことが可能となる。
Therefore, it is possible to improve the asymmetry of transistor characteristics such as dark value voltage, thereby making it possible to construct a semiconductor integrated circuit with stable dark value voltage, high performance, high density, and high degree of integration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(c)は、本発明の実施例の半導体装置
の製造方法に係る原理工程図、第2図(ao)〜(g、
)は、本発明の第1の実施例に係るMOSFETの形成
工程図、第3図(aI)〜(Ct)は、本発明の第2の
実施例に係るMOS F ETの形成工程図、第4図(
a)〜(C)は、従来例に係る半導体装置の製造方法を
説明する図である。 (符号の説明) 1.11.21・・・p型s+基板(一導電型の半導体
基板又は基板)、 2.22・・・フィールド絶縁膜、 3.22a・・・ゲート酸化膜、 4・・・n0ポリSi膜(不純物イオンを含むポリSi
膜)、 4a、4b・・・tE法等によるダメージ部分、5.1
4.27・・・5toxFt (熱酸化膜又は第1の絶
縁膜)、6a、6b・・・ゲートバーズビーク、7.1
3.25・・・P゛イオン不純物イオン)、8a、8b
、29a、29b−n−不純物拡散領域(第1の反対導
電型の不純物拡散領域)、 9・・・陰影部分、 12.23・・・導電層又はポリSi膜(多結晶半導体
Wi)、24・・・レジスト膜、 26・・・開口部、 23a  ・・・ゲート電極、 28.31・・・^S゛イオン(所望の不純物イオン)
、24a、24b・・・レジスト膜、 30・・・側壁!@縁IPJ(第2の絶縁膜)、32a
 、 32b・・・n゛不純物拡散領域(反対導電型の
不純物拡散領域)、 33・・・PSGFI(第3の絶縁膜)、34・・・コ
ンタクト補償層、 35・・・屈配線(金属配線)、 36・・・金属又はシリサイド化合物、A・・・活性部
形成領域、 B・・・非活性部形成領域、 へ賀、へ−0・・・後退距離、 θ・・・イオン注入角度、 S、D、G・・・ソース、ドレイン、ゲート(各電極)
1(a) to 1(c) are principle process diagrams related to a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) to 2(g) are
) is a process diagram for forming a MOSFET according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 3(aI) to (Ct) are process diagrams for forming a MOSFET according to a second embodiment of the present invention. Figure 4 (
a) to (C) are diagrams illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a conventional example. (Explanation of symbols) 1.11.21...p-type S+ substrate (semiconductor substrate or substrate of one conductivity type), 2.22...field insulating film, 3.22a...gate oxide film, 4.・・n0 poly-Si film (poly-Si film containing impurity ions)
membrane), 4a, 4b...damaged parts by tE method, etc., 5.1
4.27...5toxFt (thermal oxide film or first insulating film), 6a, 6b... Gate bird's beak, 7.1
3.25...P゛ion impurity ion), 8a, 8b
, 29a, 29b-n- impurity diffusion region (first impurity diffusion region of opposite conductivity type), 9...Shaded portion, 12.23... Conductive layer or poly-Si film (polycrystalline semiconductor Wi), 24 ...Resist film, 26...Opening, 23a...Gate electrode, 28.31...^S゛ ion (desired impurity ion)
, 24a, 24b...resist film, 30...side wall! @Edge IPJ (second insulating film), 32a
, 32b... n' impurity diffusion region (opposite conductivity type impurity diffusion region), 33... PSGFI (third insulating film), 34... contact compensation layer, 35... curved wiring (metal wiring) ), 36...Metal or silicide compound, A...Active part formation region, B...Inactive part formation region, Hega, He-0...Retreat distance, θ...Ion implantation angle, S, D, G...source, drain, gate (each electrode)
.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体素子の活性部形成領域(A)と非活性部形
成領域(B)とを画定する基板(11)上に一層以上か
ら成る導電層(12)を形成する工程と、 前記導電層(12)を選択的に除去して、パターン形成
をし、その後該導電層(12)の非活性部形成領域(B
)に選択的に所望不純物イオン(13)を注入する工程
と、 前記基板(11)を熱処理して、前記導電層(12)を
活性化し、かつ該導電層(12)を熱酸化膜(14)に
より絶縁する工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
(1) A step of forming a conductive layer (12) consisting of one or more layers on a substrate (11) that defines an active part formation region (A) and a non-active part formation region (B) of a semiconductor element, and the conductive layer (12) is selectively removed to form a pattern, and then a non-active part forming region (B) of the conductive layer (12) is formed.
) selectively implanting desired impurity ions (13) into the substrate (11), activating the conductive layer (12) by heat-treating the substrate (11), and converting the conductive layer (12) into a thermal oxide film (14). ) A method for manufacturing a semiconductor device, the method comprising the step of:
(2)一導電型の半導体基板(21)をフィールド絶縁
膜(22)により画定して、半導体素子の活性部形成領
域(A)と非活性部形成領域(B)とを形成し、その後
該基板(21)に一層以上から成る導電層(23)を選
択的に形成する工程と、前記導電層(23)の非活性部
形成領域(B)に選択的に第1の所望不純物イオン(2
5)を注入する工程と、 前記基板(21)の熱処理をして、前記導電層(23)
を活性化し、かつ同時に第1の絶縁膜(27)により該
導電層(23)を絶縁する工程と、前記活性部形成領域
(A)に選択的に低濃度かつ反対導電型の不純物イオン
を注入して一対の第1の反対導電型の不純物拡散領域(
29a、29b)を形成する工程と、 前記導電層(23)の側壁に第2の絶縁膜(30)を形
成し、その後前記活性部形成領域(A)に選択的に、高
濃度かつ、反対導電型の不純物イオンを注入して、一対
の第2の反対導電型の不純物拡散領域(32a、32b
)を形成する工程と、前記基板(21)の全面に第3の
絶縁膜(33)を形成し、その後熱処理をして平坦化か
つ前記第1、2の反対導電型の不純物拡散領域(32a
、32b)の活性化をする工程と、 前記第1、2、3の絶縁膜(27、30、33)を選択
的に開口して各電極(S、D、G)を形成する工程を有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(2) A semiconductor substrate (21) of one conductivity type is defined by a field insulating film (22) to form an active part forming region (A) and a non-active part forming region (B) of a semiconductor element, and then A step of selectively forming a conductive layer (23) consisting of one or more layers on a substrate (21), and selectively forming a first desired impurity ion (23) in a non-active part formation region (B) of the conductive layer (23).
5) and heat-treating the substrate (21) to form the conductive layer (23).
and simultaneously insulating the conductive layer (23) with a first insulating film (27), and selectively implanting impurity ions of low concentration and opposite conductivity type into the active part forming region (A). and a pair of first impurity diffusion regions of opposite conductivity type (
29a, 29b), and forming a second insulating film (30) on the side wall of the conductive layer (23), and then selectively applying a high concentration and opposite insulating film to the active region (A). Impurity ions of conductivity type are implanted to form a pair of second impurity diffusion regions (32a, 32b) of opposite conductivity type.
), and a third insulating film (33) is formed on the entire surface of the substrate (21), and then heat treatment is performed to flatten and form impurity diffusion regions (32a) of opposite conductivity types to the first and second insulating films.
, 32b), and selectively opening the first, second, and third insulating films (27, 30, 33) to form each electrode (S, D, G). A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that:
(3)前記導電層(12)が金属又はシリサイド化合物
(36)とノンドープの多結晶半導体膜(23)との二
層構造であることを特徴とする請求項1又は2記載の半
導体装置の製造方法。
(3) Manufacturing the semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the conductive layer (12) has a two-layer structure of a metal or silicide compound (36) and a non-doped polycrystalline semiconductor film (23). Method.
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