JPH03136336A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH03136336A
JPH03136336A JP1275192A JP27519289A JPH03136336A JP H03136336 A JPH03136336 A JP H03136336A JP 1275192 A JP1275192 A JP 1275192A JP 27519289 A JP27519289 A JP 27519289A JP H03136336 A JPH03136336 A JP H03136336A
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JP
Japan
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layer
forming
polysilicon layer
insulating film
gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP1275192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Mise
辰也 三瀬
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH03136336A publication Critical patent/JPH03136336A/en
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To avoid the formation of a damage layer or defects on a substrate surface and prevent the deterioration in element characteristics, by a method wherein, at the time of forming a polycide gate, only the upper layer is patterned in a gate shape by utilizing the difference of etching rate, and impurities for forming a source and drain region are ion-implanted through a lower polysilicon layer. CONSTITUTION:After a thick conducting polysilicon layer turning to the material of a polycide gate and, e.g. a WSi2 layer 6 are laminated and formed, only the WSi2 layer is selectively etched with a means capable of setting the selection ratio of WSi2 and polysilicon higher than or equal to 1:1 and by using an etching end point detector of emission spectrum system, and patterns 6GA, 6G2 are formed. By using the WSi patterns 6G1, 6G2 as masks, phosphorus for forming a low concentration source and drain region is ion-implanted. An SiO2 film is formed, and etched and eliminated until the layer 5 surface is exposed, thereby forming side walls 9, 59. A low concentration N<-> type source region and drain regions 60S, 60D, and a high concentration N<+> type source region and drain regions 60S, 60D are formed and etched, thereby selectively eliminating the layer 5.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 一実施例の工程断面図(第1図) 発明の効果 〔概 要〕 半導体装置の製造方法、特にLDD構造のMOS型半導
体装置の製造方法及びLDD構造と通常構造が混載され
るMOS型半導体装置の製造方法に関し、 LDD構造を形成する際の基板に及ぼされるエツチング
ダメージを回避して素子特性の劣化を防止し、且つLD
D構造素子とLDD構造を必要としない素子との作りわ
けを可能にして、LDD構造を必要としない素子のβ減
少を防止することを目的とし、 ポリシリコン層上に該ポリシリコンとエツチングの選択
性を有する導電体層が積層されたゲート電極を有し、且
つ低濃度ソース及びドレイン領域を有するLDD構造の
MOS型半導体装置を製造するに際して、 一導電型半導体基板上にゲート絶縁膜を形成した後、該
基板上にポリシリコン層と該導電体層とを形成する工程
、該導電体層をゲート電極の形状にパターニングする工
程、該導電体層パターンをマスクにし、表出する該ポリ
シリコン層及びその下部のゲート絶縁膜を通して該半導
体基板内に低濃度ソース及びドレイン領域となる反対導
電型不純物をイオン注入する工程、該導電体層パターン
の側面に絶縁膜サイドウオールを形成する工程、該絶縁
膜サイドウオールと該導電体パターンをマスクにし、表
出する該ポリシリコン層及びその下部のゲート絶縁膜を
通して該半導体基板内に高濃度ソース及びドレイン領域
となる反対導電型不純物をイオン注入する工程、該絶縁
膜サイドウオールを除去した後、該導電体層パターンを
マスクにし表出する該ポリシリコン層を除去して該ポリ
シリコン層と該導電体層が積層されたゲート電極を形成
する工程を含む構成、及び上記構成により一半導体基板
上に複数のLDD構造のMOS型半導体素子を形成した
後、基板上に一部のLDD素子を表出する開孔を有する
レジスト膜を形成し、・該レジスト膜の開孔を介し、前
記ポリシリコン層と導電体層が積層されたゲート電極を
マスクにして反対導電型不純物を高ドーズ量でイオン注
入して、高濃度ソース及びドレイン領域がゲート下部領
域に直に接するMOS)ランジスタを選択的に形成する
工程を含む構成を有する。
[Detailed Description of the Invention] [Table of Contents] Overview Industrial Field of Application Conventional Technology Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems Actions Embodiment 1 Process sectional view of the embodiment (Fig. 1) Invention Effects [Summary] Regarding the manufacturing method of semiconductor devices, especially the manufacturing method of MOS type semiconductor devices with LDD structure, and the manufacturing method of MOS type semiconductor devices in which LDD structure and normal structure are mixed, the substrate used when forming the LDD structure This prevents deterioration of device characteristics by avoiding etching damage caused to the LD.
The purpose is to enable the creation of D-structure elements and elements that do not require an LDD structure, and to prevent β reduction in elements that do not require an LDD structure. When manufacturing a MOS type semiconductor device having an LDD structure, which has a gate electrode in which a conductor layer having a conductivity is laminated, and a low concentration source and drain region, a gate insulating film is formed on a semiconductor substrate of one conductivity type. After that, a step of forming a polysilicon layer and the conductor layer on the substrate, a step of patterning the conductor layer in the shape of a gate electrode, and a step of forming the polysilicon layer to be exposed using the conductor layer pattern as a mask. and a step of ion-implanting impurities of opposite conductivity type to become low concentration source and drain regions into the semiconductor substrate through the gate insulating film thereunder, a step of forming an insulating film sidewall on the side surface of the conductive layer pattern, and a step of forming an insulating film sidewall on the side surface of the conductive layer pattern. using the film sidewall and the conductive pattern as a mask, ion-implanting impurities of opposite conductivity type to become highly concentrated source and drain regions into the semiconductor substrate through the exposed polysilicon layer and the gate insulating film therebelow; After removing the insulating film sidewall, the exposed polysilicon layer is removed using the conductor layer pattern as a mask to form a gate electrode in which the polysilicon layer and the conductor layer are laminated. After forming a plurality of MOS type semiconductor elements with an LDD structure on one semiconductor substrate according to the configuration and the above configuration, a resist film having openings exposing some of the LDD elements is formed on the substrate, and the resist film is formed on the substrate. Through the opening in the film, impurities of the opposite conductivity type are ion-implanted at a high dose using the gate electrode in which the polysilicon layer and the conductive layer are laminated as a mask, so that the highly concentrated source and drain regions are placed in the lower region of the gate. The structure includes a step of selectively forming directly adjacent MOS transistors.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は半導体装置の製造方法、特にLDD構造のMO
S型半導体装置の製造方法及びLDD構造と通常構造が
混載されるMOS型半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, particularly an MO of an LDD structure.
The present invention relates to a method of manufacturing an S-type semiconductor device and a method of manufacturing a MOS-type semiconductor device in which an LDD structure and a normal structure are mixed.

半導体集積回路では近年益々微細化が進み、個々のMO
S)ランジスタもゲート長が1am以下のものが作られ
るようになってきている。そのためホットキャリアや短
チヤネル効果によるトランジスタ特性及び信頼性の低下
を防止するために、ゲート部と高濃度ソース及びドレイ
ン領域の間に低濃度ソース及びドレイン領域をそれぞれ
介在させたLDD構造のMOS)ランジスタが用いられ
るようになってきており、また、微細化に伴う配線幅の
縮小によってリゲート電極の抵抗が増大し、これによっ
て動作速度の低下を招くのを防ぐために、ポリシリコン
に電気伝導率の高い高融点金属シリサイドを積層して抵
抗を減少させたポリサイドゲートが多く用いられるよう
になってきている。
Semiconductor integrated circuits have become increasingly finer in recent years, and individual MO
S) Transistors with gate lengths of 1 am or less are now being manufactured. Therefore, in order to prevent deterioration of transistor characteristics and reliability due to hot carriers and short channel effects, a MOS transistor with an LDD structure in which lightly doped source and drain regions are interposed between the gate portion and the highly doped source and drain regions, respectively. In addition, in order to prevent the resistance of the ligate electrode from increasing due to the reduction in wiring width due to miniaturization and resulting in a decrease in operating speed, polysilicon with high electrical conductivity is being used. Polycide gates, in which resistance is reduced by stacking high-melting point metal silicide, are increasingly being used.

一方、集積回路の多機能化により、LDD構造のMOS
)ランジスタと、低濃度ソース及びドレイン領域を持た
ず駆動能力の高い通常構造のMOSトランジスタとを、
−半導体基板上に混載する要望も強くなってきている。
On the other hand, as integrated circuits become more multifunctional, LDD structure MOS
) transistor, and a MOS transistor with a normal structure that does not have a low concentration source or drain region and has high driving ability.
- There is also a growing demand for mixed mounting on semiconductor substrates.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、ポリサイドゲートが用いられたLDD構造のMO
S)ランジスタを具備するMOSICを製造する際には
、次に図を参照して説明する方法が用いられていた。
Conventionally, MO of LDD structure using polycide gate
S) When manufacturing MOSICs equipped with transistors, the method described below with reference to the drawings has been used.

第2図(a)参照 即ち、例えばp−型シリコン基板1面に、フィールド酸
化膜2とその下部のp型チャネルストッパ3により、シ
ョートチャネル化子が形成される第1の素子形成領域A
、とショートチャネル化されない素子が形成される第2
の素子形成領域aXとを分離形成してなる基板を用い、
先ず素子形成領域Al5lh上にゲート酸化膜4を形成
した後、この基板上にポリサイドゲートの構成材料であ
るポリシリコン層5とメタルシリサイド層例えばタング
ステンシリサイド(WSiz)層6とを積層形成する。
Referring to FIG. 2(a), for example, a first element formation region A where a short channel converter is formed on a surface of a p-type silicon substrate by a field oxide film 2 and a p-type channel stopper 3 under the field oxide film 2.
, and the second one in which an element that is not short-channeled is formed.
Using a substrate formed separately from the element formation region aX,
First, a gate oxide film 4 is formed on the element forming region Al5lh, and then a polysilicon layer 5, which is a constituent material of a polycide gate, and a metal silicide layer, such as a tungsten silicide (WSiz) layer 6, are laminated on this substrate.

第2図(b)参照 次いで、WSi、層6とポリシリコン層5のパターニン
グを行ってポリシリコンN5に一5iz層6が積層され
たポリサイドゲート電極7と57を形成し、このゲート
電極7.57をマスクにし各々の素子形成領域A1、A
tに低濃度ソース及びドレイン領域形成用のn型不純物
例えば燐(Po)を低ドーズ量で浅くイオン注入する。
Refer to FIG. 2(b) Next, the WSi layer 6 and the polysilicon layer 5 are patterned to form polycide gate electrodes 7 and 57 in which the 15iz layer 6 is laminated on the polysilicon N5. .57 as a mask, each element forming area A1, A
At t, an n-type impurity such as phosphorus (Po) for forming low concentration source and drain regions is ion-implanted at a low dose.

108s、 1080.158S、 1580は低濃度
P゛注入領域を示す。
108s, 1080.158S, 1580 indicate low concentration P implanted regions.

第2図(C)参照 上記基板上に気相成長によりサイドウオール形成のため
の二酸化シリコン(SiO□)膜109を形成する。
Refer to FIG. 2(C). A silicon dioxide (SiO□) film 109 for forming sidewalls is formed on the substrate by vapor phase growth.

第2図(d)参照 上記5i01膜109をリアクティブイオンエツチング
手段により全面エツチングして、ゲート電極7及び57
の側面にSi0gサイドウオール9及び59をそれぞれ
形成する。
Refer to FIG. 2(d), the entire surface of the 5i01 film 109 is etched by reactive ion etching means, and the gate electrodes 7 and 57 are etched.
Si0g sidewalls 9 and 59 are formed on the side surfaces of the substrate, respectively.

第2図(e)参照 次いで上記ゲート電極7及び57とサイドウオール9及
び59をマスクにして各々の素子形成領域A、、A2に
高濃度ソース・ドレイン領域形成用のn型不純物例えば
砒素(As” )を高ドーズ量で深くイオン注入し、熱
処理(PSG層間のりフロー処理と兼ねることが多い)
を行い、前に注入された燐及び今回注入された砒素を活
性化させて、n−型低濃度ソース及びドレイン領域 B
S、 8D、 58S 、 58D及びn0型高濃度ソ
ース及びドレイン領域10S。
Referring to FIG. 2(e), using the gate electrodes 7 and 57 and side walls 9 and 59 as masks, an n-type impurity such as arsenic (As ) is deeply ion-implanted at a high dose, followed by heat treatment (often combined with flow treatment between PSG layers).
The previously implanted phosphorus and the currently implanted arsenic are activated to form n-type low concentration source and drain regions B.
S, 8D, 58S, 58D and n0 type high concentration source and drain regions 10S.

100.60S 、 600を形成する方法である。This is a method of forming 100.60S and 600.

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

しかし上記従来の方法によると、サイドウオール9及び
59を形成する際のりアクティブイオンエツチング処理
において、第3′図(ロ)に示されるようにゲート酸化
膜4も同時にエツチング除去されてシリコン基板1面が
エツチング雰囲気に曝され、且つイオンの衝撃を受ける
ために、基板1中に欠陥やダメージ層が形成され、この
部分に形成される高濃度ソース及びドレイン領域に接合
リーク等を生じて素子特性が劣化するという問題がある
However, according to the above conventional method, in the active ion etching process when forming the sidewalls 9 and 59, the gate oxide film 4 is also etched away at the same time, as shown in FIG. Since the substrate 1 is exposed to an etching atmosphere and is bombarded by ions, defects and damaged layers are formed in the substrate 1, and junction leakage occurs in the high concentration source and drain regions formed in these areas, resulting in deterioration of device characteristics. There is a problem with deterioration.

また従来の方法では、ショートチャネル化されず、むし
ろ電流増幅率(β)の増大を図りたい周辺回路素子にお
いても一律にLDD構造に形成されるため、低濃度ソー
ス及びドレイン領域の存在によるソース/ドレイン抵抗
の増大によってかかる周辺素子のβ減少を招くという欠
点もあった。
In addition, in the conventional method, the LDD structure is uniformly formed even in peripheral circuit elements where it is desired to increase the current amplification factor (β) rather than being short-channeled. There is also a drawback that an increase in drain resistance causes a decrease in β of such peripheral elements.

そこで本発明は、LDD構造を形成する際に基板に及ぼ
されるエツチングダメージを回避して素子特性の劣化を
防止し、且つLDD構造素子とLDD構造を必要としな
い素子との作りわけを可能にして、LDD構造を必要と
しない素子のβ減少を防止することを目的とする。
Therefore, the present invention avoids the etching damage caused to the substrate when forming the LDD structure, prevents deterioration of device characteristics, and makes it possible to differentiate between LDD structure devices and devices that do not require the LDD structure. , the purpose is to prevent β reduction in elements that do not require an LDD structure.

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

上記課題は、ポリシリコン層上に該ポリシリコンとエツ
チングの選択性を有する導電体層が積層されたゲート電
極を有し、且つ低濃度ソース・ドレイン領域を有するL
DD構造のMOS型半導体装置を製造するに際して、−
導電型半導体基板上にゲート絶縁膜を形成した後、該半
導体基板上にポリシリコン層と該導電体層とを積層して
形成する工程、該導電体層をゲート電極の形状にパター
ニングする工程、該導電体層パターンをマスクにし、表
出する該ポリシリコン層及びその下部のゲート絶縁膜を
通して該半導体基板内に低濃度ソース及びドレイン領域
となる反対導電型不純物をイオン注入する工程、該導電
体層パターンの側面に絶縁膜サイドウオールを形成する
工程、該絶縁膜サイドウオールと該導電体パターンをマ
スクにし、表出する該ポリシリコン層及びその下部のゲ
ート絶縁膜を通して該半導体基板内に高濃度ソース及び
ドレイン領域となる反対導電型不純物をイオン注入する
工程、該絶縁膜サイドウオールを除去する工程、該導電
体層パターンをマスクにし表出する該ポリシリコン層を
選択的に除去して該ポリシリコン層と該導電体層が積層
されてなるゲート電極を形成する工程を含む本発明によ
る半導体装置の製造方法、及び、 上記方法により一半導体基板上に複数のLDD構造のM
OS型半導体素子を形成した後、該半導体基板上に一部
のLDD構造のMOS型半導体素子を表出する開孔を有
するレジスト膜を形成し、該レジスト膜の開孔を介し、
前記ポリシリコン層と導電体層が積層されたゲート電極
をマスクにして反対導電型不純物を高ドーズ量でイオン
注入して、高濃度ソース及びドレイン領域がゲート下部
領域に直に接するMOS)ランジスタを選択的に形成す
る工程を含む本発明による半導体装置の製造方法によっ
て解決される。
The above problem is solved by an L having a gate electrode in which a conductor layer having etching selectivity with respect to the polysilicon is laminated on a polysilicon layer, and a low concentration source/drain region.
When manufacturing a DD structure MOS type semiconductor device, -
After forming a gate insulating film on a conductive semiconductor substrate, a step of laminating and forming a polysilicon layer and the conductor layer on the semiconductor substrate, a step of patterning the conductor layer in the shape of a gate electrode, a step of ion-implanting impurities of opposite conductivity type to become low concentration source and drain regions into the semiconductor substrate through the exposed polysilicon layer and the gate insulating film thereunder using the conductor layer pattern as a mask; A step of forming an insulating film sidewall on the side surface of the layer pattern, using the insulating film sidewall and the conductor pattern as a mask, and depositing high concentration into the semiconductor substrate through the exposed polysilicon layer and the gate insulating film below it. A process of ion-implanting impurities of opposite conductivity type to become the source and drain regions, a process of removing the insulating film sidewalls, and a process of selectively removing the exposed polysilicon layer using the conductor layer pattern as a mask. A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, which includes a step of forming a gate electrode formed by laminating a silicon layer and the conductor layer, and a method for manufacturing a plurality of LDD structures on one semiconductor substrate by the above method.
After forming the OS type semiconductor element, a resist film having an opening that exposes a part of the MOS type semiconductor element of the LDD structure is formed on the semiconductor substrate, and through the opening of the resist film,
Using the gate electrode in which the polysilicon layer and the conductive layer are laminated as a mask, impurities of opposite conductivity type are ion-implanted at a high dose to form a MOS (MOS) transistor in which the high concentration source and drain regions are in direct contact with the lower region of the gate. The problem is solved by a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, which includes a selective forming step.

〔作 用〕 即ち本発明の方法においては、ポリサイドゲートの形成
に際し、上層の例えばWSix層と下層のポリシリコン
層ヲー気にパターニングせずに、エツチングレートの差
を利用してWSi2層のみをゲート形状にパターンし、
ポリシリコン層は基板全面を覆った状態で残しておき、
低濃度及び高濃度のソース及びドレイン領域形成用の不
純物はこのポリシリコン層を通してイオン注入される。
[Function] That is, in the method of the present invention, when forming a polycide gate, only the two WSi layers are patterned using the difference in etching rate, without patterning the upper layer, for example, the WSix layer and the lower polysilicon layer. Patterned into a gate shape,
Leave the polysilicon layer covering the entire surface of the substrate.
Low concentration and high concentration impurities for forming source and drain regions are ion-implanted through this polysilicon layer.

そしてLDD構造における低濃度ソース及びドレイン領
域の長さを規定するマスクとなるSi0gサイドウオー
ルもまたこのポリシリコン上のゲート電極形状を有する
WSi2パターンの側面に形成される。
A SiOg sidewall serving as a mask for defining the lengths of the lightly doped source and drain regions in the LDD structure is also formed on the side surface of the WSi2 pattern having the shape of the gate electrode on the polysilicon.

従ってSi0gサイドウオールを形成する際に前記ポリ
シリコン層の介在によってシリコン基板面がエツチング
雰囲気やエツチングガスイオンの照射に曝されることが
なくなるので、基板面にダメージ層や欠陥が形成される
のが回避されて素子特性の劣化は防止される。
Therefore, when forming the Si0g sidewall, the silicon substrate surface is not exposed to the etching atmosphere or etching gas ion irradiation due to the presence of the polysilicon layer, so that damage layers and defects are prevented from being formed on the substrate surface. This is avoided and deterioration of device characteristics is prevented.

またポリサイドゲートを完成させた状態では、Sin、
サイドウオール及びゲート部以外を覆うポリシリコン層
は除去されるので、ゲート電極をマスクにして再度高濃
度に不純物を導入することによって、一部のLDD構造
MOSI−ランジスタを高濃度ソース及びドレイン領域
が直にゲート下部領域に接した通常構造のMOSトラン
ジスタに変換することが、極めて容易になし得る。
In addition, when the polycide gate is completed, Sin,
Since the polysilicon layer covering areas other than the sidewalls and gate areas is removed, impurities are again introduced at a high concentration using the gate electrode as a mask. It can be very easily converted into a MOS transistor of normal structure directly in contact with the lower gate region.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を、第1図(a)〜(h)に示す工程断面図
を参照し、一基板上にLDD構造のMOS)ランジスタ
と通常構造のMOS)ランジスタとが共に形成される一
実施例について具体的に説明する。
The present invention will be described below with reference to process cross-sectional views shown in FIGS. 1(a) to (h), and an embodiment in which an LDD structure MOS) transistor and a normal structure MOS) transistor are both formed on one substrate. This will be explained in detail.

第1図(a)参照 本発明の方法により、上記LDD構造と通常構造のMO
S)ランジスタを具備する半導体装置を形成するに際し
ては、従来同様に例えばP−型シリコン基板1面に、フ
ィールド酸化膜2とその下部のp型チャネルストッパ3
により、LDD構造のショートチャネルMOS)ランジ
スタが形成される第1の素子形成領域A、とショートチ
ャネル化されない通常構造のMOS)ランジスタが形成
される第2の素子形成領域A2とが分離形成されてなる
基板を用い、素子形成領域A1、^、上に熱酸化により
厚さ例えば300人程0のゲート酸化膜4を形成した後
、従来同様この基板上に化学気相成長(CVD)法等に
より、ポリサイドゲートの材料になる厚さ1000人程
度0導電性を有するポリシリコン層5と厚さ2000人
程度0例えばWSi2層6を積層形成する。
Refer to FIG. 1(a) By the method of the present invention, the above LDD structure and the MO of the normal structure are
S) When forming a semiconductor device equipped with a transistor, for example, a field oxide film 2 and a p-type channel stopper 3 below the field oxide film 2 are formed on one surface of a P-type silicon substrate, as in the conventional case.
As a result, a first element formation region A in which a short channel MOS transistor having an LDD structure is formed and a second element formation region A2 in which a MOS transistor having a normal structure that is not short channeled are formed are formed separately. After forming a gate oxide film 4 with a thickness of, for example, about 300 nm on the element formation region A1, by thermal oxidation using a substrate of Then, a polysilicon layer 5 having a conductivity of about 1,000 layers and a thickness of about 2,000 layers, for example, a WSi2 layer 6, which is a material for a polycide gate, are laminated.

第1図(b)参照 次いで図示しないレジストパターンをマスクにし、WS
izとポリシリコンとの選択比が1:1以上とれるエツ
チング手段、例えば〔四塩化炭素(CC14)十酸素(
0り)からなるエツチングガスによるRIB処理により
、発光スペクトル方式のエツチング終点検出器を用いて
WSi2層のみをエツチングし、第1のゲート電極形状
を有する第1のWSizSi−ン6G、及び第2のゲー
ト電極形状を有する第2の一5i2パターン6Gtを形
成する。なおここでポリシリコン層5もエツチングされ
てやや薄くなる。
Refer to FIG. 1(b) Next, using a resist pattern (not shown) as a mask, WS
Etching means that can maintain a selectivity ratio of iz and polysilicon of 1:1 or more, such as [carbon tetrachloride (CC14), ten oxygen (
Using an etching end point detector using an emission spectrum method, only the WSi2 layer is etched by RIB processing using an etching gas composed of A second 5i2 pattern 6Gt having a gate electrode shape is formed. Note that the polysilicon layer 5 is also etched here and becomes slightly thinner.

次いで上記−5i2パターン6G+及び6czをマスク
にし、ポリシリコン層5及びゲート酸化膜を通してそれ
ぞれの素子形成領域^、及びA2に、低濃度ソース及び
ドレイン領域形成用の燐(P゛)を、加速エネルギー:
 100KeV、 ドーズ量: 10”〜10”cmぺ
程度の注入条件でイオン注入する。108s、 108
0.158S、 1580は低濃度P′″注入領域を示
す。
Next, using the -5i2 patterns 6G+ and 6cz as masks, phosphorus (P゛) for forming low concentration source and drain regions is applied to the respective element formation regions ^ and A2 through the polysilicon layer 5 and gate oxide film using accelerated energy. :
Ion implantation is performed under implantation conditions of 100 KeV and dose: 10" to 10" cm. 108s, 108
0.158S, 1580 indicates a low concentration P'' implantation region.

第1図(C)参照 次いで上記基板上にCVD法により厚さ1500〜25
00人程度のサイドウオール形成用のSiO□膜109
を形成する。
Refer to FIG. 1(C). Next, a film with a thickness of 1500 to 25 mm is coated on the above substrate by CVD method.
SiO□ film 109 for sidewall formation for about 00 people
form.

第1図(d)参照 次いで、例えばエツチングガスに3弗化メタンを用いた
RIB処理による全面エツチングにより上記SiO□膜
109をポリシリコン層5面が表出するまでエツチング
除去して、WSizSi−ン6G+及び6G2の側面部
にSin、サイドウオール9及び59を形成する。なお
このエツチングにおいて、5i02膜109とシリコン
基板1との間には厚さ1000人程度0ポリシリコン層
5が介在し、このポリシリコンのエツチングレートはS
iO□に比べて極端に小さい。
Refer to FIG. 1(d). Next, the SiO□ film 109 is etched away until the surface of the polysilicon layer 5 is exposed by etching the entire surface by RIB processing using, for example, methane trifluoride as an etching gas, and the WSizSi-N film is removed. Sin and sidewalls 9 and 59 are formed on the side surfaces of 6G+ and 6G2. In this etching, a polysilicon layer 5 with a thickness of approximately 1000 mm is interposed between the 5i02 film 109 and the silicon substrate 1, and the etching rate of this polysilicon is S.
Extremely small compared to iO□.

そのため上記サイドウオール9及び59が完全に形成さ
れるまでにシリコン基板1面が表出されることはなく、
従ってシリコン基板1面がエツチングガスやガスイオン
に直に曝されることがなくなるので、シリコン基板1面
にダメージ層や欠陥が形成されるのが防止される。
Therefore, one side of the silicon substrate is not exposed until the sidewalls 9 and 59 are completely formed.
Therefore, the surface of the silicon substrate is not directly exposed to etching gas or gas ions, so that damage layers and defects are prevented from being formed on the surface of the silicon substrate.

第1図(e)参照 次いで、上記サイドウオール9を有する第1のWSi、
パターン6G+及びサイドウオール59を有する第2の
WSi、パターン6G!をマスクにし、ポリシリコン層
5を通しシリコン基板1面に、As+を101%〜10
”cm−”程度の高ドーズ量でイオン注入し、所定の熱
処理を行いこの注入砒素と前記P゛注入領域108S、
108D、158S、158D内の燐を活性化再分布さ
せて、第1の素子形成領域A1内に低濃度ソース領域及
びドレイン領域8S、 8D、高濃度ソース領域及びド
レイン領域10S 5100を、第2の素子形成領域A
!内にn−型低濃度ソース領域及びドレイン領域58S
 、58D 、 n+型型部濃度ソース領域びドレイン
領域60S 、600をそれぞれ形成する。
Referring to FIG. 1(e), the first WSi having the sidewall 9,
Second WSi with pattern 6G+ and sidewall 59, pattern 6G! As a mask, As+ is applied from 101% to 10% through the polysilicon layer 5 onto one surface of the silicon substrate.
Ion implantation is performed at a high dose of about "cm-", and predetermined heat treatment is performed to combine the implanted arsenic and the P implanted region 108S,
The phosphorus in 108D, 158S, and 158D is activated and redistributed to form low concentration source and drain regions 8S and 8D, high concentration source and drain regions 10S 5100 in the first element forming region A1, and Element formation area A
! There are n-type low concentration source and drain regions 58S inside.
, 58D, and n+ type doped source and drain regions 60S and 600 are formed, respectively.

第1図(f)参照 次いで弗酸系の液によるウェットエツチングによりSi
0gサイドウオール9及び59を除去した後、WSiz
とゲート酸化膜(Si01)に対して十分に大きなエツ
チングの選択性が得られる臭素(Brz)系のガス種を
用いたRIB処理によりこの基板面を全面エツチングし
て、表出するポリシリコン層5を選択的に除去する。こ
こで素子形成領域AI上にポリサイドゲート電極7を有
するLDD構造のMOSトランジスタTr、が、素子形
成領域A2上にポリサイドゲート電極57を有するLD
D構造のMOS)ランジスタTrszが形成される。
Refer to FIG. 1(f). Next, wet etching is performed using a hydrofluoric acid solution to remove Si.
After removing 0g sidewalls 9 and 59, WSiz
The entire surface of this substrate is etched by RIB processing using a bromine (Brz) gas species that provides sufficiently high etching selectivity with respect to the gate oxide film (Si01) and the exposed polysilicon layer 5. selectively remove. Here, the LDD structure MOS transistor Tr having the polycide gate electrode 7 on the element formation region AI is changed to the LDD structure MOS transistor Tr having the polycide gate electrode 57 on the element formation region A2.
A D-structure MOS) transistor Trsz is formed.

第1図((至)参照 次いで例えば周辺回路に用いる一部のトランジスタ例え
ば素子形成領域A2上のLDD構造M、OSトランジス
タTrBを、高濃度のソース及びドレイン領域が直にゲ
ート下部領域に接する通常構造のMOS)ランジスタに
変換するために、上記基板上にこのトランジスタTrs
z上を表出する開孔12を有するレジストパターン11
を通常のフォトプロセスにより形成し、このレジストパ
ターン11及び上記開孔12内に表出しているポリサイ
ドゲート電極57をマスクにしゲート酸化膜4を通して
素子形成領域A8内に101th程度の高ドーズ量でA
s″″をイオン注入する。113S及び113Dは高濃
度As”注入領域を示す。
Refer to FIG. 1 ((to)) Next, for example, some transistors used in the peripheral circuit, such as the LDD structure M on the element formation region A2 and the OS transistor TrB, are constructed in a conventional manner in which the highly doped source and drain regions are directly in contact with the lower gate region. This transistor Trs is placed on the above substrate to convert it into a transistor (MOS structure).
Resist pattern 11 having openings 12 exposing the top of z
is formed by a normal photo process, and using this resist pattern 11 and the polycide gate electrode 57 exposed in the opening 12 as a mask, a high dose of about 101th is applied through the gate oxide film 4 into the element formation region A8. A
s″″ is ion-implanted. 113S and 113D indicate high concentration As'' implanted regions.

第1図Q′1)参照 次いで、所定の熱処理を行い前記注入Asを活性化再分
布させて、このMOSトランジスタTrBのLDD構造
のソース及びドレイン領域をゲート下部領域^、に直に
接する通常構造のn゛型ソース領域13S及びドレイン
領域130に変換する。
Refer to FIG. 1 Q'1) Next, a predetermined heat treatment is performed to activate and redistribute the implanted As, thereby converting the source and drain regions of the LDD structure of this MOS transistor TrB into a normal structure in direct contact with the lower gate region. The n-type source region 13S and drain region 130 are converted into n-type source regions 13S and drain regions 130.

以上により、P−型を有する一半導体基板1上に、LD
D構造を有するnチャネルMOSトランジスタTr、と
、通常構造を有するnチャネルMOSトランジスタTr
zとを有する半導体装置が形成される。
As described above, an LD is formed on one semiconductor substrate 1 having P-type.
An n-channel MOS transistor Tr having a D structure and an n-channel MOS transistor Tr having a normal structure.
A semiconductor device having z is formed.

以上実施例で説明したように、本発明の方法によれば、
LDD構造を形成するためにゲート電極の側面にサイド
ウオールを形成する際、半導体基板面がエツチングガス
やエツチングガスイオンに曝されないので、シリコン基
板面にダメージ層や欠陥が形成されることがなくなって
、接合リークの発生等による素子の特性劣化が防止され
、LDD構造MOS)ランジスタを用いて構成される半
導体装置の信輔性が向上する。
As explained in the examples above, according to the method of the present invention,
When forming sidewalls on the sides of the gate electrode to form an LDD structure, the semiconductor substrate surface is not exposed to etching gas or etching gas ions, so no damage layer or defects are formed on the silicon substrate surface. This prevents deterioration of device characteristics due to junction leakage, etc., and improves the reliability of a semiconductor device configured using an LDD structure MOS transistor.

また同実施例に示したように本発明の方法によれば一半
導体基板上に形成された複数のLDD構造MOS)ラン
ジスタを通常構造のMOSI−ランジスタに変換するこ
とが極めて容易である。
Further, as shown in the same embodiment, according to the method of the present invention, it is extremely easy to convert a plurality of LDD structure MOS transistors formed on one semiconductor substrate into a normal structure MOSI transistor.

なお本発明の方法において、ポリサイドゲートを形成す
る金属シリサイドは上記WSizに限られるものではな
い。またポリシリコン層上に積層される導電体層は金属
シリサイドに限られるものではなく、ポリシリコンに対
してエツチングの選択性を有する導電体、例えば高融点
金属等であってもよい。
Note that in the method of the present invention, the metal silicide forming the polycide gate is not limited to the above-mentioned WSiz. Further, the conductor layer laminated on the polysilicon layer is not limited to metal silicide, but may be a conductor having etching selectivity with respect to polysilicon, such as a high melting point metal.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明のように本発明によれば、LD’D構造のMO
S)ランジスタを用いて構成される半導体ICの信頼性
が向上する。
As explained above, according to the present invention, the MO of the LD'D structure
S) The reliability of semiconductor ICs configured using transistors is improved.

また、LDD構造と通常構造のMOSI−ランジスタの
一基板上への混載が容易になるので、多機能化される半
導体ICの性能向上が図れる。
Further, since MOSI transistors having an LDD structure and a normal structure can be easily mounted together on one substrate, the performance of a multi-functional semiconductor IC can be improved.

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

第1図(a)〜由)は本発明の方法の一実施例の工程断
面図、 第2図(a)〜(e)は従来方法の工程断面図である。 図において、 1はp−型シリコン基板、 2はフィールド酸化膜、 3はp型チャネルストッパ、 4はゲート酸化膜、 5はポリシリコン層、 6は一5iz層、 5G+ 、 6Gz は−5i2パターン、7.57は
ポリサイドゲート電極、 8S、58Sはn−型低濃度ソース領域、8D、 58
Dはn−型低濃度ドレイン領域、9.59は5iftサ
イドウオール、 10S 、60Sはn0型高濃度ソース領域、100 
、600はn1型高濃度ドレイン領域、11はレジスト
パターン、 12は開孔、 13Sはn+型ソース領域、 130はn0型ドレイン領域、 108S、1080.158s、 1580は低濃度P
゛注入領域、113S、 1130は高濃度As”注入
領域、A、、 A、は素子形成領域、 Trl 、Tr、はLDD構造MOSI−ランジスタ、
Tr、は通常構造MOS)ランジスタ を示す。 本発明の方塊の一実施例の一]軒面図 第 図(での1) !1!1 図(での2)
FIGS. 1(a) to 1) are cross-sectional views of an embodiment of the method of the present invention, and FIGS. 2(a) to 2(e) are cross-sectional views of a conventional method. In the figure, 1 is a p-type silicon substrate, 2 is a field oxide film, 3 is a p-type channel stopper, 4 is a gate oxide film, 5 is a polysilicon layer, 6 is a -5iz layer, 5G+ and 6Gz are -5i2 patterns, 7.57 is a polycide gate electrode, 8S, 58S are n-type low concentration source regions, 8D, 58
D is an n-type low concentration drain region, 9.59 is a 5ift sidewall, 10S, 60S is an n0 type high concentration source region, 100
, 600 is an n1 type high concentration drain region, 11 is a resist pattern, 12 is an opening, 13S is an n + type source region, 130 is an n0 type drain region, 108S, 1080.158s, 1580 is a low concentration P
``Implanted regions, 113S and 1130 are high-concentration As'' implanted regions, A is an element formation region, Trl and Tr are LDD structure MOSI-transistors,
Tr indicates a transistor (usually structured as a MOS transistor). An embodiment of the square block of the present invention] Eave plan (Part 1)! 1!1 Figure (2)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ポリシリコン層上に該ポリシリコンとエッチング
の選択性を有する導電体層が積層されたゲート電極を有
し、且つ低濃度ソース及びドレイン領域を有するLDD
構造のMOS型半導体装置を製造するに際して、 一導電型半導体基板上にゲート絶縁膜を形成した後、該
半導体基板上にポリシリコン層と該導電体層とを積層し
て形成する工程、 該導電体層をゲート電極の形状にパターニングする工程
、 該導電体層パターンをマスクにし、表出する該ポリシリ
コン層及びその下部のゲート絶縁膜を通して該半導体基
板内に低濃度ソース及びドレイン領域となる反対導電型
不純物をイオン注入する工程、 該導電体層パターンの側面に絶縁膜サイドウォールを形
成する工程、 該絶縁膜サイドウォールと該導電体パターンをマスクに
し、表出する該ポリシリコン層及びその下部のゲート絶
縁膜を通して該半導体基板内に高濃度ソース及びドレイ
ン領域となる反対導電型不純物をイオン注入する工程、 該絶縁膜サイドウォールを除去する工程、 該導電体層パターンをマスクにし表出する該ポリシリコ
ン層を選択的に除去して該ポリシリコン層と該導電体層
が積層されてなるゲート電極を形成する工程を含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
(1) LDD having a gate electrode in which a conductor layer having etching selectivity with the polysilicon layer is laminated on a polysilicon layer, and a low concentration source and drain region.
When manufacturing a MOS type semiconductor device having a structure, a step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate of one conductivity type and then laminating a polysilicon layer and the conductor layer on the semiconductor substrate; a step of patterning the conductor layer in the shape of a gate electrode, using the conductor layer pattern as a mask, forming a low concentration source and drain region in the semiconductor substrate through the exposed polysilicon layer and the gate insulating film therebelow; a step of ion-implanting conductive impurities; a step of forming an insulating film sidewall on the side surface of the conductive layer pattern; using the insulating film sidewall and the conductive pattern as a mask, the exposed polysilicon layer and its lower part; a step of ion-implanting impurities of opposite conductivity type to become highly concentrated source and drain regions into the semiconductor substrate through the gate insulating film of the semiconductor substrate; a step of removing sidewalls of the insulating film; and a step of removing the sidewalls of the insulating film; 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of selectively removing a polysilicon layer to form a gate electrode formed by stacking the polysilicon layer and the conductor layer.
(2)請求項1記載の方法により一半導体基板上に複数
のLDD構造のMOS型半導体素子を形成した後、 該半導体基板上に一部のLDD構造のMOS型半導体素
子を表出する開孔を有するレジスト膜を形成し、該レジ
スト膜の開孔を介し、前記ポリシリコン層と導電体層が
積層されたゲート電極をマスクにして反対導電型不純物
を高ドーズ量でイオン注入して、高濃度ソース及びドレ
イン領域がゲート下部領域に直に接するMOSトランジ
スタを選択的に形成する工程を含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
(2) After forming a plurality of MOS semiconductor elements with an LDD structure on one semiconductor substrate by the method according to claim 1, openings on the semiconductor substrate expose some of the MOS semiconductor elements with an LDD structure. A resist film having a conductivity type is formed, and impurities of the opposite conductivity type are ion-implanted at a high dose through the openings in the resist film, using the gate electrode in which the polysilicon layer and the conductive layer are laminated as a mask. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of selectively forming a MOS transistor whose doped source and drain regions are in direct contact with a lower gate region.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4683817B2 (en) * 2002-09-27 2011-05-18 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device

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