JPH0239439A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に絶縁型電界
効果トランジスタ型の半導体装置の製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of manufacturing an insulated field effect transistor type semiconductor device.
従来、L D D (Lightly Doped D
rain)型のMOSトランジスタを有する半導体装置
は次のように製造されていた。Conventionally, L D D (Lightly Doped D
A semiconductor device having a rain type MOS transistor has been manufactured as follows.
第3図(a)〜(d)は従来のLDD型MOSトランジ
スタの製造方法を説明するための工程順に示した半導体
チップの断面図である。FIGS. 3(a) to 3(d) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining a conventional method of manufacturing an LDD type MOS transistor.
まず、第3図(a)に示すように、通常の技術を用いて
シリコン基板2にフィールド酸化M2、ゲート酸化膜3
、多結晶シリコンのゲート電極4を形成した後、シリコ
ン基板1と反対導電型の不純物のイオン31を注入して
濃度の薄い拡散層10を形成する。First, as shown in FIG. 3(a), a field oxide film M2 and a gate oxide film 3 are formed on a silicon substrate 2 using a conventional technique.
After forming the gate electrode 4 of polycrystalline silicon, impurity ions 31 of the opposite conductivity type to the silicon substrate 1 are implanted to form a lightly-concentrated diffusion layer 10.
次に、第3図(b)に示すように、CVD法により全面
に酸化膜5を堆積する。Next, as shown in FIG. 3(b), an oxide film 5 is deposited over the entire surface by CVD.
次に、第3図(c)に示すように、異方性上・ンチング
を行い、ゲート電極4の側壁に側壁酸化膜5aを残す。Next, as shown in FIG. 3(c), anisotropic etching is performed to leave sidewall oxide films 5a on the sidewalls of gate electrode 4.
そして、フィールド酸化膜2、ゲート電rfi、4及び
側壁酸化膜5aをマスクにしてシリコン基板と反対導電
型の不純物を高濃度にイオン注入して高濃度の拡散層9
を形成する。Then, using the field oxide film 2, the gate voltage rfi, 4, and the sidewall oxide film 5a as masks, impurities of a conductivity type opposite to that of the silicon substrate are ion-implanted at a high concentration to form a highly concentrated diffusion layer 9.
form.
次に、第3図(d)に示すように、CVD法により絶縁
膜11を堆積し、窓あけして金属電極13を形成する。Next, as shown in FIG. 3(d), an insulating film 11 is deposited by the CVD method, and a window is opened to form a metal electrode 13.
このようにして形成されたLDD型MOSトランジスタ
は、ゲート電極4の付近に濃度の薄い拡散層10が形成
されているから、トランジスタの動作時にゲート電極直
下の電界が緩和され、トランジスタの劣化が改善される
。In the LDD type MOS transistor formed in this way, since the lightly-concentrated diffusion layer 10 is formed near the gate electrode 4, the electric field directly under the gate electrode is relaxed during transistor operation, and the deterioration of the transistor is improved. be done.
上述した従来のLDD型MOSトランジスタを有する半
導体装置においては、第3図(C)に示すように、側壁
酸化膜形成用のCVD酸化膜5を異方性のりアクティブ
・イオン・エッチによってエッチバックを行なう時に拡
散層10の上の酸化膜を完全に除去した後にシリコン基
板をエツチングしてしまうために拡散層領域に損傷層が
形成され、拡散層のリーク電流が増えるという欠点があ
る。In the semiconductor device having the conventional LDD type MOS transistor described above, as shown in FIG. 3(C), the CVD oxide film 5 for forming the sidewall oxide film is etched back by anisotropic adhesive active ion etching. When etching the silicon substrate after completely removing the oxide film on the diffusion layer 10, a damaged layer is formed in the diffusion layer region, resulting in an increase in leakage current in the diffusion layer.
また、側壁酸化膜5aの幅はエッチバック量によって決
められるのてエッチバックの際のばらつきにより側壁酸
化膜5aの幅が変化して、不純物濃度の薄い拡散層の幅
が変化するため、トランジスタの特性がばらつくという
欠点がある。In addition, since the width of the sidewall oxide film 5a is determined by the amount of etchback, the width of the sidewall oxide film 5a changes due to variations in etchback, and the width of the diffusion layer with a low impurity concentration changes. The disadvantage is that the characteristics vary.
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板にフィー
ルド酸化膜、ゲート酸化膜を形成した後に不純物をドー
プした多結晶シリコン層を形成する工程と、前記多結晶
シリコン膜の上に酸化膜と窒化シリコン膜を順次形成す
る工程と、前記窒化シリコン膜、酸化膜、多結晶シリコ
ン膜を順次パターニングしてゲート電極を形成する工程
と、拡散層領域上の前記ゲート酸化膜をウェットエッチ
により除去した後に熱酸化によりゲートの側壁部分及び
拡散層領域上に酸化膜を形成する工程と、イオン注入を
行い不純物濃度の濃い拡散層を形成する工程と、酸化膜
ウェットエッチを行うことにより前記ゲート電極の側壁
部分及び拡散層領域上の酸化膜を除去する工程と、熱酸
化によりゲート電極の側壁部分及び拡散層領域上に酸化
膜を形成してから前記窒化シリコン膜を除去する工程と
、イオン注入を行い不純物濃度の薄い拡散層を形成する
工程と、全面に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に
電極形成用窓をあけ金属電極を形成する工程とを含んで
構成される。The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes the steps of forming a polycrystalline silicon layer doped with impurities after forming a field oxide film and a gate oxide film on a semiconductor substrate, and forming an oxide film and a nitride film on the polycrystalline silicon film. A step of sequentially forming a silicon film, a step of sequentially patterning the silicon nitride film, an oxide film, and a polycrystalline silicon film to form a gate electrode, and after removing the gate oxide film on the diffusion layer region by wet etching. The sidewalls of the gate electrode are formed by forming an oxide film on the sidewalls of the gate and the diffusion layer region by thermal oxidation, performing ion implantation to form a diffusion layer with a high impurity concentration, and wet etching the oxide film. a step of removing the oxide film on the portion and the diffusion layer region, a step of forming an oxide film on the sidewall portion of the gate electrode and the diffusion layer region by thermal oxidation and then removing the silicon nitride film, and performing ion implantation. The method includes a step of forming a diffusion layer with a low impurity concentration, a step of forming an insulating film on the entire surface, and a step of forming a metal electrode by forming a window for forming an electrode in the insulating film.
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図(a)〜(i)は本発明の第1の実施例を説明す
るための工程順に配置した半導体チップの断面図である
。FIGS. 1(a) to 1(i) are cross-sectional views of semiconductor chips arranged in the order of steps for explaining a first embodiment of the present invention.
まず、第1図(a)に示すように、半導体基板1にフィ
ールド酸化膜2を形成した後、ゲート酸(ヒ膜3を形成
し、その上にリンドープした多結晶シリコンq 4 a
、酸化膜5、窒化シリコン膜6を順に形成する。First, as shown in FIG. 1(a), after forming a field oxide film 2 on a semiconductor substrate 1, a gate acid (arsenic) film 3 is formed, and phosphorus-doped polycrystalline silicon q 4 a is formed on the gate acid film 3.
, an oxide film 5, and a silicon nitride film 6 are formed in this order.
次に、第1図(b)に示すように、ホトリソグラフィ法
を用いてパターニングを行い、ゲート電極4を形成する
。Next, as shown in FIG. 1(b), patterning is performed using photolithography to form the gate electrode 4.
次に、第1図(c)に示すように、酸化膜ウェットエッ
チによって拡散層領域の酸化膜を除去した後に、熱酸化
によりグー1〜電極側壁部分及び拡散層領域上に酸化膜
を形成する。この時の熱酸化において、ゲート電極側壁
部分に形成される酸化膜7はリンドープした多結晶シリ
コン上に形成されるため、拡散領域の単結晶シリコン上
に形成される酸化膜の膜厚よりもかなり厚くなる。Next, as shown in FIG. 1(c), after removing the oxide film in the diffusion layer region by oxide film wet etching, an oxide film is formed on the goo 1 to electrode sidewall portion and the diffusion layer region by thermal oxidation. . In this thermal oxidation, the oxide film 7 formed on the sidewalls of the gate electrode is formed on the phosphorus-doped polycrystalline silicon, so it is considerably thicker than the oxide film formed on the single crystal silicon in the diffusion region. It gets thicker.
次に、第1図(d)に示すように、ゲート電極4をマス
クにして不純物を濃くイオン注入して高濃度の拡散層を
形成する。Next, as shown in FIG. 1(d), impurity ions are implanted in a high concentration using the gate electrode 4 as a mask to form a highly concentrated diffusion layer.
次に、第1図(e)に示すように、酸化膜ウェットエッ
チ液を用いてゲート電極4の側壁酸化膜7及び拡散領域
上のゲート酸化膜3を除去する。Next, as shown in FIG. 1(e), the sidewall oxide film 7 of the gate electrode 4 and the gate oxide film 3 on the diffusion region are removed using an oxide film wet etchant.
次に、第1図(f)に示すように、熱酸化によりゲート
電極4の側壁部分及び拡散層領域上に酸化膜7a、3を
形成した後に、窒化シリコン膜6を除去する。Next, as shown in FIG. 1(f), oxide films 7a and 3 are formed on the side wall portions of the gate electrode 4 and the diffusion layer region by thermal oxidation, and then the silicon nitride film 6 is removed.
次に、第1図(g)に示すように、ゲート電極4をマス
クにして不純物を薄くイオン注入して低濃度の拡散層1
0を形成する。Next, as shown in FIG. 1(g), using the gate electrode 4 as a mask, a thin layer of impurity is implanted into a low concentration diffusion layer 1.
form 0.
次に、第1図(h)に示すように、全面に絶縁膜11を
形成する。Next, as shown in FIG. 1(h), an insulating film 11 is formed on the entire surface.
次に、第1図(i)に示すように絶縁膜10に電極窓を
あけ、金属電極13を形成する。Next, as shown in FIG. 1(i), an electrode window is opened in the insulating film 10, and a metal electrode 13 is formed.
上述の製造方法を用いると、拡散層領域のシリコン基板
をドライエツチングによってプラズマ雰囲気に曝すこと
がないので、拡散層領域に損傷層が形成されることはな
い。また、不純物濃度の薄い拡散層9の幅は熱酸化によ
って形成されるゲート電極側壁の酸化膜7によって決ま
るため、リンドープした多結晶シリコン上に形成される
熱酸化膜の膜厚を管理することにより、かなりばらつき
を抑えることができるので、トランジスタの特性が安定
する。When the above manufacturing method is used, the silicon substrate in the diffusion layer region is not exposed to a plasma atmosphere by dry etching, so no damaged layer is formed in the diffusion layer region. In addition, since the width of the diffusion layer 9 with a low impurity concentration is determined by the oxide film 7 on the side wall of the gate electrode formed by thermal oxidation, by controlling the thickness of the thermal oxide film formed on the phosphorus-doped polycrystalline silicon, , variations can be suppressed to a large extent, resulting in stable transistor characteristics.
第2図(a)〜(i)は本発明の第2の実施例を説明す
るための工程順に配置した半導体チップの断面図である
。FIGS. 2(a) to 2(i) are cross-sectional views of semiconductor chips arranged in the order of steps for explaining a second embodiment of the present invention.
第2の実施例は、本発明をCMO3装置に適用した例で
ある。The second embodiment is an example in which the present invention is applied to a CMO3 device.
まず、第2図(a)に示すように、P型シリコン基板1
にNウェル2を形成するための拡散層を形成した後、第
1図(a)、(b)で示した所まて第1の実施例と同様
に行い、フィールド酸化膜2、ゲート酸化膜3、ゲート
電極4、酸化膜5、窒化シリコン膜6を形成する。First, as shown in FIG. 2(a), a P-type silicon substrate 1
After forming a diffusion layer for forming the N-well 2, the steps shown in FIGS. 3. Form a gate electrode 4, an oxide film 5, and a silicon nitride film 6.
次に、第2図(b)に示すように、熱酸化してゲート電
極側壁に酸化膜7を形成する。Next, as shown in FIG. 2(b), an oxide film 7 is formed on the side wall of the gate electrode by thermal oxidation.
次に、第2図(c)に示すように、Nウェル側の上部を
ホトレジスト16で覆い、N型イオンを注入してN+拡
散層15を形成する。Next, as shown in FIG. 2(c), the upper part of the N well side is covered with a photoresist 16, and N type ions are implanted to form an N+ diffusion layer 15.
次に、第2図(d)に示すように、Nウェル側を露出さ
せるようにホトレジスト18て覆い、P型イオンを注入
してP−拡tikJm17を形成する。Next, as shown in FIG. 2(d), the N-well side is covered with a photoresist 18 so as to be exposed, and P-type ions are implanted to form a P-expansion tikJm17.
次に、第2図(e)に示すように、エツチングしてゲー
ト電極4の側壁の酸化膜7を除く。Next, as shown in FIG. 2(e), the oxide film 7 on the side walls of the gate electrode 4 is removed by etching.
次に、第2図(f>に示すように、熱酸化してゲート電
極4の側壁に再び酸化膜7aを形成した後、窒化シリコ
ンM6を除去する。Next, as shown in FIG. 2(f>), after thermal oxidation is performed to form an oxide film 7a again on the side walls of the gate electrode 4, the silicon nitride M6 is removed.
次に、第2図(g)に示すように、再びNウェル側をホ
トレジスト20て覆い、N型イオンを藩く注入してN−
拡fin!19を形成する。Next, as shown in FIG. 2(g), the N-well side is again covered with photoresist 20, and N-type ions are thoroughly implanted.
Expand fin! form 19.
次に、第2図(h)に示すように、逆にNウェル側を露
出させるようにホトレジスト22で覆い、P型イオンを
注入してP−拡散層21を形成する。Next, as shown in FIG. 2(h), the N-well side is covered with a photoresist 22 so as to be exposed, and P-type ions are implanted to form a P- diffusion layer 21.
次に、第2図(i>に示すように、絶縁膜11で全面を
覆い、ホトリソグラフィ法で窓あけし、金属電極13を
つける。Next, as shown in FIG. 2 (i>), the entire surface is covered with an insulating film 11, a window is opened by photolithography, and a metal electrode 13 is attached.
以上説明したように、本発明は、拡散層領域のシリコン
基板をドライエツチングによってプラズマ雰囲気に曝す
ことかないので、拡散層領域に損傷層が形成されること
がなく、拡散層のリーク電流を少なくすることができ、
半導体装置の性能の向上につながるという効果がある。As explained above, in the present invention, since the silicon substrate in the diffusion layer region is not exposed to a plasma atmosphere by dry etching, a damaged layer is not formed in the diffusion layer region, and leakage current in the diffusion layer is reduced. It is possible,
This has the effect of leading to improved performance of semiconductor devices.
また、不純物濃度の薄い拡散層の福のばらつきを抑える
ことができるので、トランジスタの特性が安定し、半導
体装置の歩留り向上や信頼性の向上につながるという効
果がある。Further, since variations in the quality of the diffusion layer with a low impurity concentration can be suppressed, the characteristics of the transistor are stabilized, leading to an improvement in the yield and reliability of the semiconductor device.
第1図(a・〉〜(i)は本発明の第1の実施例を説明
するための製造工程順に配置した半導体チップの断面図
、第2図(a)〜(i>は本発明の第2の実施例を説明
するための製造工程順に配置した半導体チップの断面図
、第3図(a)〜(メ)は従来の半導体装置の製造方法
の一例を説明するために製造工程順に配置した半導体チ
ップの断面図である。
1・・・シリコン基板、1′・・・P型シリコン基板、
2・・・フィールド酸化膜、3・・・ゲート酸化膜、4
・・・ゲート電極、4a・・・多結晶シリコン、5・・
・酸化膜、6・・・窒化シリコン膜、7,7a ・・・
酸化膜、8・・・酸化膜、9・・・濃い拡散層、lO・
・・薄い拡散層、11・・・絶縁膜、13・・・金属電
極、14・・・Nウェル、15・・・N+拡散層、16
・・・ホトレジスト、17・・・P+拡散層、18・・
ホトレジスト、1つ・・・N−拡散層、20・・・ホト
レジスト、21・・・P−拡バ文層、22・・・ホトレ
ジスト。FIGS. 1(a) to (i) are cross-sectional views of semiconductor chips arranged in the order of manufacturing steps to explain the first embodiment of the present invention, and FIGS. Cross-sectional views of semiconductor chips arranged in the order of manufacturing steps for explaining the second embodiment, and FIGS. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor chip. 1...Silicon substrate, 1'...P-type silicon substrate,
2...Field oxide film, 3...Gate oxide film, 4
...gate electrode, 4a...polycrystalline silicon, 5...
・Oxide film, 6...Silicon nitride film, 7, 7a...
Oxide film, 8... Oxide film, 9... Dense diffusion layer, lO.
...Thin diffusion layer, 11...Insulating film, 13...Metal electrode, 14...N well, 15...N+ diffusion layer, 16
...Photoresist, 17...P+ diffusion layer, 18...
Photoresist, 1... N-diffusion layer, 20... Photoresist, 21... P-enlargement layer, 22... Photoresist.
Claims (1)
た後に不純物をドープした多結晶シリコン層を形成する
工程と、前記多結晶シリコン膜の上に酸化膜と窒化シリ
コン膜を順次形成する工程と、前記窒化シリコン膜、酸
化膜、多結晶シリコン膜を順次パターニングしてゲート
電極を形成する工程と、拡散層領域上の前記ゲート酸化
膜をウェットエッチにより除去した後に熱酸化によりゲ
ートの側壁部分及び前記拡散層領域上に酸化膜を形成す
る工程と、イオン注入を行い不純物濃度の濃い拡散層を
形成する工程と、酸化膜ウェットエッチを行うことによ
り前記ゲート電極の側壁部分及び前記拡散層領域上の酸
化膜を除去する工程と、熱酸化により前記ゲート電極の
側壁部分及び前記拡散層領域上に酸化膜を形成してから
前記窒化シリコン膜を除去する工程と、イオン注入を行
い不純物濃度の薄い拡散層を形成する工程と、全面に絶
縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に電極形成用窓をあ
け金属電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。a step of forming a polycrystalline silicon layer doped with impurities after forming a field oxide film and a gate oxide film on a semiconductor substrate; a step of sequentially forming an oxide film and a silicon nitride film on the polycrystalline silicon film; A process of sequentially patterning a silicon nitride film, an oxide film, and a polycrystalline silicon film to form a gate electrode, and removing the gate oxide film on the diffusion layer region by wet etching, and then removing the gate sidewall portion and the diffusion layer by thermal oxidation. A step of forming an oxide film on the layer region, a step of performing ion implantation to form a diffusion layer with a high impurity concentration, and a step of wet-etching the oxide film remove the oxidation on the sidewall portion of the gate electrode and the diffusion layer region. a step of removing the film; a step of forming an oxide film on the side wall portion of the gate electrode and the diffusion layer region by thermal oxidation and then removing the silicon nitride film; and a step of performing ion implantation to form the diffusion layer with a thin impurity concentration. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming an insulating film over the entire surface; and forming a metal electrode by forming a window for forming an electrode in the insulating film.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63190451A JPH0239439A (en) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP63190451A JPH0239439A (en) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0239439A true JPH0239439A (en) | 1990-02-08 |
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JP63190451A Pending JPH0239439A (en) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0239439A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04177828A (en) * | 1990-11-13 | 1992-06-25 | Nec Yamaguchi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1988
- 1988-07-28 JP JP63190451A patent/JPH0239439A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04177828A (en) * | 1990-11-13 | 1992-06-25 | Nec Yamaguchi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
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