JPH02202062A - Manufacture of mos type transistor - Google Patents

Manufacture of mos type transistor

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JPH02202062A
JPH02202062A JP2179689A JP2179689A JPH02202062A JP H02202062 A JPH02202062 A JP H02202062A JP 2179689 A JP2179689 A JP 2179689A JP 2179689 A JP2179689 A JP 2179689A JP H02202062 A JPH02202062 A JP H02202062A
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JP
Japan
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layer
polycrystalline
single crystal
amorphous
substrate
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JP2179689A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiki Yamanishi
良樹 山西
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02202062A publication Critical patent/JPH02202062A/en
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Abstract

PURPOSE:To protect a transistor of this design against deviation in alignment and to shorten a manufacturing time by a method wherein a polycrystalline Si layer deposited on a single crystal Si substrate is irradiated with particles to turn the polycrystalline Si layer or the polycrystalline Si layer and the upper part of the single crystal Si substrate amorphous, which is thermally treated to grow epitaxially in solid phase. CONSTITUTION:A polycrystalline Si layer 37 is deposited on an Si substrate 31, which is irradiated with accelerated particles 30 to turn the polycrystalline Si layer 37 or the polycrystalline Si layer 37 and the upper part of the semiconductor substrate 31 amorphous, and an amorphous Si layer 39 is epitaxially grown in solid phase, whereby the amorphous Si layer 39 of a source region 35 and a drain region 36 is selectively single crystallized. After the amorphous Si layer 39 has been epitaxial grown in solid phase, the single crystal Si substrate 31 is etched to selectively remove the polycrystalline Si layer 37 except that formed on the single crystal layer 40 of the source and the drain region 35 and 36. Therefore, the single crystal Si layer 40 of the source region 35 and the drain region 36 can be formed without using a photolithography technique. By this setup, a transistor of this design can be protected from misalignment and shortened in time required for manufacture.

Description

【発明の詳細な説明】 髪!上二五ユ盪1 本発明は半導体集積回路に用いるMOS型トランジスタ
、特に短チャンネルのMOS型トランジスタの製造方法
に関する。
[Detailed description of the invention] Hair! 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a MOS transistor used in a semiconductor integrated circuit, particularly a short channel MOS transistor.

灸土凹肢止 半導体集積回路(I C)には、能動デイバイスとして
MOS型トランジスタを用いるものとバイポーラトラン
ジスタを用いるものとがあるが、MOS型トランジスタ
の方がバイポーラトランジスタより1桁以上集積度を上
げることができる利点がある。
Semiconductor integrated circuits (ICs) include those that use MOS transistors and those that use bipolar transistors as active devices, but MOS transistors have an order of magnitude higher integration density than bipolar transistors. There are advantages that can be increased.

MOS型トランジスタの構造は、例えば第2図に示すM
OS型トランジスタのように、単結晶Siの半導体基板
11の上にSin、の絶縁膜12が形成され、絶縁膜1
2上にゲート電極13が形成されている。半導体基板1
1上層におけるゲート電極13の両側にはソース領域拡
散層14、ドレイン領域拡散層15が形成されている。
The structure of a MOS type transistor is, for example, M shown in FIG.
Like an OS type transistor, an insulating film 12 of Sin is formed on a semiconductor substrate 11 of single crystal Si, and the insulating film 1
A gate electrode 13 is formed on 2. Semiconductor substrate 1
A source region diffusion layer 14 and a drain region diffusion layer 15 are formed on both sides of the gate electrode 13 in the upper layer.

16は素子分離膜である。16 is an element isolation film.

ところで、MOS型トランジスタを用いたICの高集積
化および高速化を図るためにはこれを構成する素子であ
るMOS型トランジスタの微細化が要請される。MOS
型トランジスタの微細化は原則的には縮小剤に従って行
なわれるが、微細化が進むにつれてさまざまの好ましく
ない現象が生じる。その主なものにチャンネル長を短く
していく際に生じる短チャンネル効果がある。
Incidentally, in order to increase the integration and speed of ICs using MOS transistors, it is necessary to miniaturize the MOS transistors that constitute the ICs. M.O.S.
In principle, miniaturization of type transistors is carried out according to shrinking agents, but as the miniaturization progresses, various undesirable phenomena occur. The main one is the short channel effect that occurs when the channel length is shortened.

MOS型トランジスタのしきい値電圧は、本来デバイス
寸法に無関係なはずであるがチャンネル長が短くなると
低下する傾向が表われる。従って、LSIを構成する上
でもっとも重要な特性値であるしきい値電圧がチャンネ
ル長の寸法に大きく影響されるようになる。
Although the threshold voltage of a MOS transistor should originally be unrelated to device dimensions, it tends to decrease as the channel length becomes shorter. Therefore, the threshold voltage, which is the most important characteristic value in constructing an LSI, is greatly influenced by the channel length.

このような悪影響をおよぼす短チャンネル効果を防ぐ構
造として、埋め込みゲート・トランジスタ、スタックド
・ソース・ドレイン・トランジスタが提案されている。
Buried gate transistors and stacked source-drain transistors have been proposed as structures to prevent such adverse short channel effects.

このうちスタックド・ソース・トレイン・トランジスタ
の製造方法は例えば次のようなものである(第3図)。
Among these, the method for manufacturing the stacked source train transistor is as follows, for example (FIG. 3).

■半導体基板11上に絶縁膜12、ゲート電極13、素
子分離膜16を形成する(同図(a)■半導体基板11
の上面全面に、多結晶Si層17を積層形成する(同図
(b))。
■ Forming an insulating film 12, a gate electrode 13, and an element isolation film 16 on the semiconductor substrate 11 (see Figure (a) ■ Semiconductor substrate 11
A polycrystalline Si layer 17 is laminated over the entire upper surface of the substrate (FIG. 2(b)).

■フォトリソグラフイエ程として、多結晶Si層17上
にフォトレジストなどによるエツチングマスク18を形
成する(同図(c))。
(2) As a photolithography step, an etching mask 18 made of photoresist or the like is formed on the polycrystalline Si layer 17 (FIG. 3(c)).

■多結晶Si層17をエツチングした後、エツチングマ
スク18を除去してソース領域19およびドレイン領域
20を形成する(同図(d))。
(2) After etching the polycrystalline Si layer 17, the etching mask 18 is removed to form a source region 19 and a drain region 20 (FIG. 4(d)).

このスタックド・ソース・ドレイン・トランジスタの製
造方法では、単結晶Siの半導体基板11と多結晶Si
のソース領域19の間および半導体基板11とドレイン
領域20の間が単結晶と多結晶といった性質の異なる面
の接触となるため、不連続な界面が形成される。そして
、この不連続界面に存在する結晶欠陥が再結合の中心と
なり、接合漏れ電流が発生する。
In this method of manufacturing a stacked source-drain transistor, a single crystal Si semiconductor substrate 11 and a polycrystalline Si semiconductor substrate 11 are used.
A discontinuous interface is formed between the source region 19 and between the semiconductor substrate 11 and the drain region 20 because surfaces having different properties, such as single crystal and polycrystal, come into contact. Then, the crystal defects existing at this discontinuous interface become the center of recombination, and junction leakage current occurs.

このような単結晶Siと多結晶Siとの間の不連続な界
面の形成を防止する技術として、選択エピタキシャル成
長技術がある。
As a technique for preventing the formation of such a discontinuous interface between single crystal Si and polycrystalline Si, there is a selective epitaxial growth technique.

この選択エピタキシャル成長技術は、ソース領域、ドレ
イン領域あるいは拡散層が形成される領域だけについて
単結晶Si基板を露出させておき、その他の部分はSi
O□としておき、半導体基板の前記露出部分だけに単結
晶Siエピタキシャル成長を行なうものである。エピタ
キシャル成長層は種になる結晶と同じ結晶になるため、
単結晶Si基板の露出部分上方のソース領域、ドレイン
領域は単結晶Siとなり、その他の部分は多結晶Siと
なる。そして、エピタキシャル成長と同時あるいはエピ
タキシャル成長後にエツチングを行ない、エツチング条
件と成長条件を適度に選択すれば、単結晶Si基板の露
出部分にのみ単結晶Si層を形成することができる。
This selective epitaxial growth technique exposes the single-crystal Si substrate only in the regions where the source region, drain region, or diffusion layer will be formed, and the other regions are covered with Si.
0□, and single-crystal Si epitaxial growth is performed only on the exposed portion of the semiconductor substrate. Since the epitaxial growth layer is the same crystal as the seed crystal,
The source region and drain region above the exposed portion of the single crystal Si substrate are made of single crystal Si, and the other portions are made of polycrystalline Si. If etching is performed simultaneously with or after epitaxial growth, and etching conditions and growth conditions are appropriately selected, a single-crystal Si layer can be formed only on the exposed portion of the single-crystal Si substrate.

この選択エピタキシャル成長技術によれば、半導体基板
に連続して単結晶Siのソース領域、ドレイン領域が形
成されることになり、不連続な界面は生じない。
According to this selective epitaxial growth technique, single-crystal Si source and drain regions are formed continuously on the semiconductor substrate, and no discontinuous interface occurs.

日が”しようとする口 点 しかしながら、上記した選択エピタキシャル成長技術は
、特殊な装置を必要とし、また低温ではエピタキシャル
成長層に多数の欠陥が形成されるため、高温(1000
℃以上)での処理を必要とする。さらに、エピタキシャ
ル成長と同時にエツチングをする方法では、エツチング
に用いるHlCIなどがエピタキシャル成長層に混入す
るおそれがあった(オートドーピング)。
However, the selective epitaxial growth technique described above requires special equipment, and many defects are formed in the epitaxial growth layer at low temperatures.
(℃ or higher). Furthermore, in the method of etching at the same time as epitaxial growth, there is a risk that HlCI or the like used for etching may be mixed into the epitaxially grown layer (autodoping).

また、スタックド・ソース・ドレイン・トランジスタに
ついては一般に、フォトリングラフィによりソース領域
、トレイン領域を形成するため、MOS型トランジスタ
の微細化に伴ないアライメントのずれ、製造時間の長期
化が生じる欠点があった。
Furthermore, since the source region and train region of stacked source-drain transistors are generally formed by photolithography, there are drawbacks such as misalignment and prolongation of manufacturing time as MOS transistors become smaller. Ta.

本発明は上記のような問題点に鑑み、フォトリソグラフ
ィを用いることなく単結晶のソース領域、ドレイン領域
を形成することができ、したがってアライメントずれが
生じることがなく、製造時間を短縮でき、またソース領
域、ドレイン領域を単結晶として前記不連続界面の発生
を阻止しながら、しかも低温での処理が可能で、不純物
が混入することのないMOS型トランジスタの製造方法
を提供することを目的としている。
In view of the above-mentioned problems, the present invention makes it possible to form single-crystal source and drain regions without using photolithography, thereby eliminating misalignment and shortening manufacturing time. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a MOS type transistor in which the region and the drain region are made of single crystal to prevent the formation of the discontinuous interface, which can be processed at low temperature, and does not contain impurities.

課   ゛ るための F 上記目的を達成するために本発明は、ゲート電極、絶縁
膜、半導体層およびソース電極・ドレイン電極からなる
MOS型トランジスタの製造方法において、 ■前記半導体層を構成する単結晶Si基板上にゲート電
極を形成した後、ソースおよびドレインを形成する領域
を含む前記単結晶Si基板上に、多結晶Si層を堆積さ
せる工程、 ■加速された粒子を照射し、前記多結晶Si層、または
前記多結晶Si層ならびに前記単結晶Si基板上層部を
非晶質化する工程。
To achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a MOS transistor comprising a gate electrode, an insulating film, a semiconductor layer, and a source/drain electrode. After forming a gate electrode on a Si substrate, a step of depositing a polycrystalline Si layer on the single crystal Si substrate including regions for forming a source and a drain; amorphous layer, or the polycrystalline Si layer and the upper layer of the single-crystalline Si substrate.

■非晶質化したSi層を熱処理して面相エピタキシャル
成長をさせることにより、前記ソースおよびドレイン領
域の非晶質Si層を選択的に単結晶化する工程、 ■熱処理後のSi基板をエツチングし、ソースおよびド
レイン領域の単結晶Si層以外のSi層を選択的に取り
除く工程、 よりなることを特徴としている。
(2) selectively converting the amorphous Si layer in the source and drain regions into single crystals by heat-treating the amorphous Si layer to cause phase-phase epitaxial growth; (2) etching the heat-treated Si substrate; The method is characterized by the step of selectively removing Si layers other than the single crystal Si layer in the source and drain regions.

また、上記した多結晶Si層に加速された粒子を照射す
る工程において、加速された粒子としてStビームを用
いることを特徴としている。
Further, in the step of irradiating the polycrystalline Si layer with accelerated particles, a St beam is used as the accelerated particles.

凹 上記した方法によれば、多結晶Si層に適度に加速され
た粒子を照射することにより多結晶Si層、または多結
晶Si層ならびに単結晶Si基板上層部は非晶質化され
る。この非晶質化された多結晶Si層および単結晶Si
基板を熱処理して面相エピタキシャル成長させると、単
結晶Si基板上の多結晶Si層に単結晶Si層が形成さ
れ、単結晶Si基板上以外では種になる結晶面がないの
で多結晶Si層あるいは非晶質Si層が形成される。そ
して、同相エピタキシャル成長であるので、低温(50
0℃程度)で単結晶Si層が成長し、かつトランジスタ
特性にとって重要な反転層、空乏層近傍の単結晶Si層
にエツチングガスなどに起因する不純物の混入や欠陥の
発生がない。エピタキシャル成長をした後エツチングす
ることにより、エピタキシャル成長により形成した単結
晶以外のSi層を取り除くことができ、単結晶の、ソー
スおよびトレイン領域が単結晶Si基板に連続して形成
される。
According to the method described above, the polycrystalline Si layer, or the upper layer of the polycrystalline Si layer and the single-crystalline Si substrate, is made amorphous by irradiating the polycrystalline Si layer with appropriately accelerated particles. This amorphized polycrystalline Si layer and single crystalline Si layer
When the substrate is heat-treated to cause phase-phase epitaxial growth, a single-crystalline Si layer is formed on the polycrystalline Si layer on the single-crystalline Si substrate, and since there are no crystal planes to serve as seeds except on the single-crystalline Si substrate, the polycrystalline Si layer or the non-crystalline Si layer is formed. A crystalline Si layer is formed. Since it is in-phase epitaxial growth, the temperature is low (50
The single-crystal Si layer grows at a temperature of about 0° C.), and there are no impurities or defects caused by etching gas or the like in the single-crystal Si layer near the inversion layer and depletion layer, which are important for transistor characteristics. By etching after epitaxial growth, the Si layer other than the single crystal formed by epitaxial growth can be removed, and single crystal source and train regions are formed continuously on the single crystal Si substrate.

また、加速された粒子としてSiイオンビームを用いる
ことにより、多結晶Si層に不純物が混入するのを避け
ることができる。
Further, by using a Si ion beam as the accelerated particles, it is possible to avoid impurities from being mixed into the polycrystalline Si layer.

衷廊舅 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。corridor Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図は、LSIを構成する微小MO3型電界効果トラ
ンジスタ(MOSFET)の製造工程を示している。
FIG. 1 shows the manufacturing process of a miniature MO3 field effect transistor (MOSFET) that constitutes an LSI.

このMOSFETの構造は、第1図(e)に示すように
、単結晶Siの半導体基板31上の左右に素子分離膜3
2、中央に絶縁膜33が形成され、この絶縁膜33には
ゲート電極34が埋め込まれている。左右の素子分離膜
32と絶縁膜33の間には単結晶SLのソース領域35
およびドレイン領域36が形成されている。ソース領域
35およびドレイン領域36は単結晶Siの半導体基板
31から連続的に形成されたものであり、半導体基板3
1とソース領域35の間、半導体基板31とドレイン領
域36の間に不連続界面は存在しない。
The structure of this MOSFET is as shown in FIG.
2. An insulating film 33 is formed in the center, and a gate electrode 34 is embedded in this insulating film 33. A single crystal SL source region 35 is located between the left and right element isolation films 32 and the insulating film 33.
and a drain region 36 are formed. The source region 35 and the drain region 36 are continuously formed from the semiconductor substrate 31 of single crystal Si, and are formed continuously from the semiconductor substrate 31 of single crystal Si.
There are no discontinuous interfaces between the semiconductor substrate 31 and the drain region 36 and the semiconductor substrate 31 and the source region 35 .

次に、上記MO3FETの製造方法の実施例を第1図(
a)〜(e)に基づいて説明する。
Next, an example of the manufacturing method of the above MO3FET is shown in FIG.
The explanation will be based on a) to (e).

まず、実施例の製造方法の概略を説明すると、第1図(
a)に示すように、単結晶Siの半導体基板31上に素
子分離膜32、絶縁膜33およびこの絶縁膜33に囲ま
れたゲート電極34を形成する0次に、半導体基板31
の上面全面に多結晶Si層37を形成する(第1図(b
))、多結晶Si層37に加速された粒子38を照射し
、多結晶Si層37ならびに単結晶Siの半導体基板3
1の上層部の一部を非晶質化して非晶質Si層39を厚
さMax、O,E5um形成する(第1図(c))、な
お、この場合、単結晶Siの半導体基板31の上層部は
必ずしも非晶質化する必要はない0次に、非晶質Si層
39を熱処理して面相エピタキシャル成長をさせること
により、非晶質Si層39のうち半導体基板31上の部
分に単結晶Si層40を選択的にエピタキシャル成長さ
せる(第1図(d))、このとき、半導体基板31以外
の非晶質Si層39は熱処理により多結晶層39 (a
)となる、最後に、エツチングにより、残っている多結
晶Si層39 (a)を選択的に取り除き、半導体基板
31上にソース領域35、ドレイン領域36を形成する
(第1図(e))。
First, to explain the outline of the manufacturing method of the example, Fig. 1 (
As shown in a), an element isolation film 32, an insulating film 33, and a gate electrode 34 surrounded by this insulating film 33 are formed on a semiconductor substrate 31 of single crystal Si.
A polycrystalline Si layer 37 is formed on the entire upper surface of the
)), the polycrystalline Si layer 37 is irradiated with accelerated particles 38, and the polycrystalline Si layer 37 and the single-crystalline Si semiconductor substrate 3 are
A part of the upper layer of the single crystal Si semiconductor substrate 31 is made amorphous to form an amorphous Si layer 39 with a thickness of Max, O, E5 um (FIG. 1(c)). The upper layer does not necessarily need to be made amorphous.Next, by heat-treating the amorphous Si layer 39 and causing phase epitaxial growth, a single portion of the amorphous Si layer 39 on the semiconductor substrate 31 is formed. The crystalline Si layer 40 is selectively epitaxially grown (FIG. 1(d)). At this time, the amorphous Si layer 39 other than the semiconductor substrate 31 is heated to become a polycrystalline layer 39 (a
).Finally, the remaining polycrystalline Si layer 39(a) is selectively removed by etching to form a source region 35 and a drain region 36 on the semiconductor substrate 31 (FIG. 1(e)). .

非晶質化の方法は、加速粒子38を照射して多結晶Si
層37または多結晶Si層ならびに半導体基板31の上
層部にエネルギーを与え、結晶構造を崩して非晶質化す
るものである。加速粒子38にはイオンビーム、電子ビ
ーム、中性子ビームなどが好適である。イオンビーム用
いた場合、電子ビームに比べて低いドーズ量で非晶質化
することができる利点がある。特に、Siイオンビーム
を用いると多結晶Si層37または半導体基板31にS
i以外の不純物が混入するおそれがないため高純度の非
晶質Si層39が形成される。イオンビーム、例えばS
iイオンビームな発生させるには、アーク放電下におい
て5 i Haガスを導入してプラズマ化させ、質量分
析器によりプラズマ中のSiイオンを取り出すものであ
る。Siイオンビームを照射する場合、例えば加速電圧
100KV、ドーズ量I X 10”cm−”でイオン
注入を行なう。
The method of amorphization is to irradiate accelerated particles 38 to form polycrystalline Si.
Energy is applied to the layer 37 or the polycrystalline Si layer and the upper layer of the semiconductor substrate 31 to break the crystal structure and turn it into an amorphous state. Ion beams, electron beams, neutron beams, etc. are suitable for the accelerated particles 38. When an ion beam is used, it has the advantage that it can be made amorphous with a lower dose than an electron beam. In particular, when a Si ion beam is used, the polycrystalline Si layer 37 or the semiconductor substrate 31 is
Since there is no risk of contamination with impurities other than i, a highly pure amorphous Si layer 39 is formed. Ion beam, e.g. S
To generate an i-ion beam, 5 i Ha gas is introduced under arc discharge, turned into plasma, and Si ions in the plasma are extracted using a mass spectrometer. When irradiating with a Si ion beam, ion implantation is performed at an acceleration voltage of 100 KV and a dose of I x 10 cm-, for example.

面相エピタキシャル成長は、従来の選択エピタキシャル
成長がSi化合物のガスを用いて高温(1000℃以上
)の気相中でSi原子を発生させ半導体基板上に析出さ
せる(エピタキシャル成長)のに対して、半導体基板3
1上に非晶質Si層39を形成しておき半導体基板31
の単結晶Siを種にして非晶質Si層39を部分的に低
温(450〜550℃)で単結晶Siに変化させるもの
である。従って、面相エピタキシャル成長は半導体基板
31上の非晶質Si層39だけを低温で単結晶化するこ
とができ、しかもエピタキシャル成長中にエツチングを
行わないので、エツチングガス成分のH,CIなどがエ
ピタキシャル成長層(単結晶Si層40)に混入するお
それがない、単結晶Si層40は半導体基板31上に連
続的に形成されており不連続な界面は発生しない。
In contrast to conventional selective epitaxial growth, in which Si atoms are generated in a high-temperature (1000°C or higher) gas phase using a Si compound gas and deposited on a semiconductor substrate (epitaxial growth), surface-phase epitaxial growth
1, an amorphous Si layer 39 is formed on the semiconductor substrate 31.
The amorphous Si layer 39 is partially changed into single crystal Si at a low temperature (450 to 550° C.) using the single crystal Si as a seed. Therefore, in the plane phase epitaxial growth, only the amorphous Si layer 39 on the semiconductor substrate 31 can be made into a single crystal at a low temperature, and since no etching is performed during the epitaxial growth, the etching gas components such as H and CI are transferred to the epitaxially grown layer ( The single-crystal Si layer 40, which has no possibility of being mixed into the single-crystal Si layer 40), is continuously formed on the semiconductor substrate 31, and no discontinuous interface occurs.

例えば、面相エピタキシャル成長の条件は雰囲気二N2
ガス 圧力 : 0.1 torr A′1 atm温度 :
450〜550℃ 時間 :30m1n〜数時間 である。
For example, the conditions for phase epitaxial growth are atmosphere 2N2
Gas pressure: 0.1 torr A'1 ATM temperature:
450 to 550°C Time: 30ml to several hours.

多結晶Si層39 (a)は単結晶化されていない部分
であるので、この部分を除去するためエツチングを行な
う、単結晶Siのエツチング速度と多結晶Siのエツチ
ング速度には差があるため、この差を利用すれば単結晶
Si層40だけを残すことができる。エツチングは、ド
ライエツチングをする場合には、例えばHCI、HF、
CCL、CF、などを用い、ウェットエツチングをする
場合には、例^ば、HNO3−HF−Hz O混合液を
用いてエツチングをする場合、20℃ので数分間エツチ
ングする。なお、このエツチングの工程では、ソース領
域35、ドレイン領域36に不純物が混入するおそれは
ない、単結晶Siのエツチング速度と多結晶Siのエツ
チング速度の差を利用して単結晶Si層40だけを残す
ので、従来のスタックド・ソース・ドレイン・トランジ
スタの製造方法のようにエツチングマスクを用いること
なく、ソースおよびドレインの領域を形成することがで
きる。従って、フォトリソグラフィ工程を省略すること
ができる。
Since the polycrystalline Si layer 39 (a) is a portion that is not single crystallized, etching is performed to remove this portion.Since there is a difference in the etching speed of single crystal Si and polycrystalline Si, By utilizing this difference, only the single crystal Si layer 40 can be left. When performing dry etching, for example, HCI, HF,
When wet etching is performed using CCL, CF, etc., for example, when etching is performed using a mixed solution of HNO3-HF-HzO, etching is performed at 20° C. for several minutes. Note that in this etching process, there is no risk of impurities being mixed into the source region 35 and drain region 36, and only the single crystal Si layer 40 is etched using the difference between the etching speed of single crystal Si and the etching speed of polycrystalline Si. Therefore, the source and drain regions can be formed without using an etching mask as in conventional stacked source/drain transistor manufacturing methods. Therefore, the photolithography process can be omitted.

本実施例におけるMOSFETの製造方法は、単結晶S
iの成長とエツチングを別々の工程に分け、かつ単結晶
Siの成長を面相である非晶質Si層39中で行なうも
のである。したがって、エピタキシャル成長中に不純物
が混入するおそれがないので高純度の単結晶Si層が得
られる。しかもフォトリソグラフィ工程を省略すること
ができるので、アライメントずれの問題が解消すること
による歩留まりの向上、製造工程の短縮、製造時間の短
縮が可能となる。
The method for manufacturing the MOSFET in this example is a single crystal S
The growth of i and the etching are separated into separate steps, and the growth of single crystal Si is performed in an amorphous Si layer 39 which is a surface phase. Therefore, since there is no risk of impurities being mixed in during epitaxial growth, a highly pure single crystal Si layer can be obtained. Moreover, since the photolithography process can be omitted, it is possible to improve the yield by solving the problem of misalignment, shorten the manufacturing process, and shorten the manufacturing time.

及匪匹効1 以上の説明により明らかなように、本発明にかかるMO
5型トランジスタの製造方法にあっては、Si基板上に
多結晶Si層を堆積させ、加速された粒子を照射して多
結晶Si層または多結晶Si層ならびに半導体基板上層
部を非晶質化し、非晶質化したSi層を面相エピタキシ
ャル成長をさせることにより、前記ソースおよびドレイ
ン領域の非晶質Si層を選択的に単結晶化している。
As is clear from the above explanation, the MO according to the present invention
In a method for manufacturing a type 5 transistor, a polycrystalline Si layer is deposited on a Si substrate, and accelerated particles are irradiated to make the polycrystalline Si layer or the upper layer of the semiconductor substrate amorphous. , the amorphous Si layer in the source and drain regions is selectively made into a single crystal by subjecting the amorphous Si layer to phase epitaxial growth.

そして、同相エピタキシャル成長させた後単結晶Si基
板をエツチングし、ソースおよびドレイン領域の単結晶
Si層以外の多結晶質Si層を選択的に取り除いている
。従って、低温で欠陥の少ないスタックド・ソース・ド
レイン領域が得られ、またエピタキシャル成長とエツチ
ングを同時に行わないので、エピタキシャル成長時にエ
ツチングガスが不純物として混入することがない、しか
も加速された粒子にSiビームを用いることにより、多
結晶Si層に不純物が混入するのを避けることができる
。また、フォトリソグラフィを用いることなくソースお
よびドレイン領域の単結晶Si層を形成するので、アラ
イメントずれの問題が解消することによる歩留まりの向
上、製造工程の短縮化、製造時間の短縮化を図ることが
できる。
After in-phase epitaxial growth, the single crystal Si substrate is etched to selectively remove the polycrystalline Si layers other than the single crystal Si layers in the source and drain regions. Therefore, a stacked source/drain region with few defects can be obtained at low temperature, and since epitaxial growth and etching are not performed simultaneously, etching gas is not mixed in as an impurity during epitaxial growth, and Si beam is used for accelerated particles. By doing so, it is possible to avoid impurities from being mixed into the polycrystalline Si layer. Additionally, since the single-crystal Si layer for the source and drain regions is formed without using photolithography, the problem of misalignment is resolved, which improves yield, shortens the manufacturing process, and shortens manufacturing time. can.

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

第1図(a)〜(e)は本発明にかかるMO3型トラン
ジスタの一実施例であるMO3型トランジスタの製造方
法を示す断面工程図、第2図は従来のMO3型トランジ
スタの断面図、第3図(a)〜(d)はスタックド・ソ
ース・ドレイン・トランジスタの断面工程図である。
1(a) to (e) are cross-sectional process diagrams showing a method for manufacturing an MO3-type transistor, which is an embodiment of the MO3-type transistor according to the present invention; FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional MO3-type transistor; 3(a) to 3(d) are cross-sectional process diagrams of a stacked source-drain transistor.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ゲート電極、絶縁膜、半導体層およびソース・ド
レインからなるMOS型トランジスタの製造方法におい
て、 〔1〕前記半導体層を構成する単結晶Si基板上にゲー
ト電極を形成した後、ソースおよびドレインを形成する
領域を含む前記単結晶Si基板上に、多結晶Si層を堆
積させる工程、 〔2〕加速された粒子を照射し、前記多結晶Si層、ま
たは前記多結晶Si層ならびに前記単結晶Si基板上層
部を非晶質化する工程、 〔3〕非晶質化したSi層を熱処理して面相エピタキシ
ャル成長をさせることにより、前記ソースおよびドレイ
ン領域の非晶質Si層を選択的に単結晶化する工程、 〔4〕熱処理後のSi基板をエッチングし、ソースおよ
びドレイン領域の単結晶Si層以外のSi層を選択的に
取り除く工程、 よりなることを特徴とするMOS型トランジスタの製造
方法。
(1) In a method for manufacturing a MOS transistor consisting of a gate electrode, an insulating film, a semiconductor layer, and a source/drain, [1] After forming a gate electrode on a single crystal Si substrate constituting the semiconductor layer, forming a source and a drain. a step of depositing a polycrystalline Si layer on the single-crystalline Si substrate including a region where the polycrystalline Si layer is formed; a step of amorphizing the upper layer of the Si substrate; [3] selectively converting the amorphous Si layer in the source and drain regions into a single crystal by heat-treating the amorphous Si layer to cause phase epitaxial growth; [4] A step of etching the heat-treated Si substrate to selectively remove Si layers other than the single-crystal Si layer in the source and drain regions.
(2)加速された粒子としてSiビームを用いることを
特徴とする請求項(1)記載のMOS型トランジスタの
製造方法。
(2) The method for manufacturing a MOS transistor according to claim (1), characterized in that a Si beam is used as the accelerated particles.
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