JPH0319348A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH0319348A
JPH0319348A JP15393389A JP15393389A JPH0319348A JP H0319348 A JPH0319348 A JP H0319348A JP 15393389 A JP15393389 A JP 15393389A JP 15393389 A JP15393389 A JP 15393389A JP H0319348 A JPH0319348 A JP H0319348A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
ions
silicon
sidewall
implanted
Prior art date
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Pending
Application number
JP15393389A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoyoshi Tamura
直義 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0319348A publication Critical patent/JPH0319348A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the intermediate trap of sidewalls and to stabilize the threshold voltage of a MOSFET by a method wherein a protective film to stop the permeation of ions, which are implanted in a semiconductor substrate, is formed on an intermediate film and after the protective film and a protective film are removed with an etching liquid which does not etch the intermediate film, the intermediate film is etched. CONSTITUTION:Sidewalls 12 consisting of a silicon oxide are respectively formed on the side parts of a gate electrode 6 formed on a semiconductor substrate 1, an intermediate film 14 having a large etching rate to a silicon oxide is formed on the sidewalls 12 and a protective film (a WSix layer) 18 to stop the permeation of ions which are implanted in the substrate 1 is formed on the film 14. Ions which bring the surface layer of the substrate 1 into an amorphous state, are implanted and impurity ions which are used for the formation of drain and source layers are implanted in the substrate 1. After a protective film 16 and the film 18 are removed with an etching liquid which does not etch the film 14, the film 14 is etched.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 MOSFETを有する半導体装置の製造方法に関し、 MOSFETの耐ホットキャリア性を向上するとともに
、実効チャネル長を防止し、闇値電圧の変動を抑制する
ことを目的とし、 半導体基板上に形成したゲート電極の側部にシリコン酸
化物よりなるサイドウォールを形成する工程と、該サイ
ドウォールの上に、シリコン酸化物に対してエッチング
レートが大きい中間膜を形成する工程と、上記半導体基
板に注入されるイオンの透過を阻止する保護膜を上記中
間膜の上に形成する工程と、上記半導体基板の表層を非
品質化するイオンを注入する工程と、ドレイン層及びソ
ース層形成に用いられる不純物イオンを上記半導体基板
中に注入する工程と、上記中間膜をエッチングしないエ
ッチング液により上記保護膜を除去した後、上記中間膜
をエッチングする工程とを含み構成する. 〔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、より詳しくは
、MO S F ETを有する半導体装置の製造方法に
関する. 〔従来の技術〕 半導体装置の高集積化に伴い、PチャネルMOSFET
も微細化が図られているが、サブスレッシヲルド特性劣
化、閾値電圧チャネル長依存等のようなシヲートチャネ
ル効果による影響を少なくするために、ソース及びドレ
インを浅く形成し、ドレイン電極からの空乏層の拡がり
を抑えて安定動作を図るようにしている. ところで、N型シリコン基板にP型不純物イオンを添加
してPチャネルMOSFETのソース及びドレインを形
成する場合には、シリコンへの固溶度が高い硼素(Ba
ron)を使用しているが、硼素はシリコン中の拡散係
数が大きいので、シリコン基板内で拡散し易く、ソース
・ドレインを浅く形成することは難しい. この場合、イオン注入エネルギを小さくして浅くする方
法もあるが、現実的には打ち込みエネルギの低減に限度
があるので、第2図(c)に示すように、硼素イオンよ
りも質量の大きな二弗化硼素イオンをシリコン基Fi2
2に注入し、硼素が浅く入るようにしている. 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、二弗化硼素イオンは、イオン注入装置の加速管
からシリコン基Fi22に到達するまで解離するものも
多く、弗素イオンと硼素イオン、或いは、弗化硼素イオ
ンと弗素イオンとなってしまうため、質量が軽い硼素イ
オンは加速されて弗素イオンより大きな速度でシリコン
基板22に入り込み、しかも、硼素原子はシリコン原子
よりも小さいためにチャネリングを起こしてシリコン基
板22中に深く注入されてしまうことになる.そこで、
第2図(a),(b)に示すように、二弗化硼素イオン
を注入する前に、予めシリコンイオン又はゲルマニウム
イオンをシリコン基板22に注入し、ソース及びドレイ
ンを形成しようとする部分を非晶質化してチャネリング
の発生を抑制するようにしている. しかしながら、シリコンイオン又はゲルマニウムイオン
はシリコン基板22上の全面に注入されるために、ゲー
ト電極20側壁に設けられたサイドウォール21にも注
入される結果、サイドウオール21内では、未結合手を
有するシリコン原子が多くなり、大量の中間トラップが
形成されることになる。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a method of manufacturing a semiconductor device having a MOSFET, the present invention aims to improve the hot carrier resistance of the MOSFET, prevent the effective channel length from shortening, and suppress fluctuations in the dark voltage. A step of forming a sidewall made of silicon oxide on the side of a gate electrode formed on a semiconductor substrate, and a step of forming an intermediate film having a higher etching rate than silicon oxide on the sidewall. a step of forming a protective film on the intermediate film to prevent the transmission of ions implanted into the semiconductor substrate; a step of implanting ions that deteriorate the quality of the surface layer of the semiconductor substrate; and a step of forming a drain layer and a source layer. The method includes a step of implanting impurity ions used for layer formation into the semiconductor substrate, and a step of etching the intermediate film after removing the protective film using an etching solution that does not etch the intermediate film. [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device having a MOSFET. [Prior art] With the increasing integration of semiconductor devices, P-channel MOSFET
However, in order to reduce the effects of short channel effects such as deterioration of subthreshold characteristics and dependence of threshold voltage on channel length, the source and drain are formed shallowly and the depletion layer from the drain electrode is reduced. The aim is to suppress the spread of the problem and ensure stable operation. By the way, when forming the source and drain of a P-channel MOSFET by adding P-type impurity ions to an N-type silicon substrate, boron (Ba), which has a high solid solubility in silicon, is used.
However, since boron has a large diffusion coefficient in silicon, it easily diffuses within the silicon substrate, making it difficult to form shallow sources and drains. In this case, there is a method of reducing the ion implantation energy to make it shallower, but in reality there is a limit to reducing the implantation energy, so as shown in Figure 2(c), two Boron fluoride ion is converted to silicon base Fi2
2, so that boron enters shallowly. [Problem to be solved by the invention] However, many boron difluoride ions dissociate from the acceleration tube of the ion implantation device until they reach the silicon base Fi22, and fluorine ions and boron ions or boron fluoride ions As a result, the boron ions, which have a lighter mass, are accelerated and enter the silicon substrate 22 at a higher speed than the fluorine ions.Moreover, since boron atoms are smaller than silicon atoms, channeling occurs and the boron ions enter the silicon substrate 22. It will be deeply injected. Therefore,
As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), before implanting boron difluoride ions, silicon ions or germanium ions are implanted into the silicon substrate 22 in advance to form the portions where the source and drain are to be formed. It is made amorphous to suppress the occurrence of channeling. However, since silicon ions or germanium ions are implanted over the entire surface of the silicon substrate 22, they are also implanted into the side walls 21 provided on the side walls of the gate electrode 20, and as a result, there are dangling bonds within the side walls 21. There will be more silicon atoms and a large number of intermediate traps will be formed.

この状態における界面準位の発生をチャージボンピング
法によって調べると、シリコンイオン注入前の状態に比
べてチャージボンピング電流が2桁も大きくなっており
、バンドギャップ中に多くの局在単位を形成することが
確かめらている.また、通常の耐ホットキャリア試験で
も寿命が2桁も短くなっている(ここでいう寿命とは、
コンダクタンスが初期値の10%増加するためにFET
にかけるストレス時間のことをいう).なお、ゲート電
極20側壁のサイドウォール21は、他のMO S F
 ETの製造に使用するサイドウォール形成工程におい
て副次的に形成されたものである. このように、サイドウォール21中に過剰注入されたシ
リコンイオンやゲルマニウムイオンは、サイドウォール
21中で中性トラップとして存在していることが多く、
ドレイン端部における衝突電離等によって生じたドレイ
ンアバランシェホットエレクトロンがサイドウォール2
lに注入されると、この中でエレクトロンが捕獲されて
サイドウォール21が負に帯電することになる.この結
果、第2図(d)に示すようにドレインd端部に正電荷
が誘起されて正電荷層24が生じ、実効チャネル長が低
下したり、あるいは、ドレイン端部で不純物濃度が見か
け上高くなって不純物濃度勾配が大きくなり、ホットキ
ャリアが発生し易くなり、闇値電圧が変動し易くなると
いった問題が発生する. 本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって
、サイドウォールの中間トラップを減少させて、MOS
FETの閾値電圧を安定化することができる半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする. 〔課題を解決するための手段〕 上記したIJ題は、第1vlJに例示するように、半導
体基板1上に形成したゲート電極6の側部にシリコン酸
化物よりなるサイドウォールl2を形成する工程と、該
サイドウォール12の上に、シリコン酸化物に対してエ
ッチングレートが大きい中間膜l4を形或する工程と、
上記半導体基板1に注入されるイオンの透過を阻止する
保護M18を上記中間膜14の上に形成する工程と、上
記半導体基Fi.1の表層を非晶質化するイオンを注入
する工程と、ドレイン層及びソース層形成に用いられる
不純物イオンを上記半導体基仮I中に注入する工程と、
上記中間WI14をエッチングしないエッチング液によ
り上記保護膜16.18を除去した後、上記中間膜l4
をエッチングする工程とを有することを特徴とする半導
体装置の製造方法により解決する. 〔作 用〕 本発明によれば、保rl膜16,18によって半導体基
板1に注入しようとするイオンの透過を阻止するように
しているために、その下層のサイドウォールl2にイオ
ンが入り込まなくなる.この場合、半導体基vi.1に
注入されるイオンとしては、例えば、半導体基Fifの
表層を非晶質化するためのシリコンイオン、ゲルマニウ
ムイオン、或いは、半導体基板1にソース層,ドレイン
層を形成するために使用される二弗化硼素イオンがあり
、また、保護膜16.18としては、例えば多結晶シリ
コン膜、タングステンシリサイド膜がある. このため、ゲートi!極6両側の半導体基板1にシリコ
ンイオン又はゲルマニウムイオン注入してその表層を非
品質化する工程において、これらのイオンがサイドウォ
ールI2中に注入されることがなくなり、サイドウォー
ル12における中性トラップの発生を阻止できる. 従って、ドレインアバランシエホットキャリアが発生し
てもサイドウォールl2にトラップされにくくなり、サ
イドウォール12の帯電を回避できるため、サイドウォ
ール12によってドレインやソースに電荷が誘起される
ことがなくなり、実効チャネル長が低下したり、あるい
は、ドレイン領域やソース領域の端部で不純物濃度勾配
が大きくなることを防止することができ、閾値電圧の変
動を抑制することが可能になる. また、本発明において、半導体基板1にイオンを注入し
た後に、保i膜16,18及び中間膜14を除去してサ
イドウォール12を残すようにしたのは、次のような理
由による. 即ち、ゲート電極6が多結晶シリコンによって形成され
ている場合に、シリコン酸化物よりなるサイドウォール
l2をフン酸等のエッチング液によってエッチングする
と、ゲート電極6もエッチングされることになるので、
サイドウォールl2だけを選択的にエッチングするのは
困難となるからであり、しかもサイドウォール12をゲ
ート電極6の保護膜として残存させ、ゲート電極6の損
傷を避けることが好ましいからである。
When we investigate the generation of interface states in this state using the charge bombing method, we find that the charge bombing current is two orders of magnitude larger than in the state before silicon ion implantation, and many localized units are formed in the band gap. It is confirmed that it will. In addition, the lifespan is two orders of magnitude shorter in normal hot carrier resistance tests (the lifespan here is
FET to increase conductance by 10% of initial value
). Note that the sidewalls 21 of the sidewalls of the gate electrode 20 are made of other MOSFETs.
It is formed as a secondary product in the sidewall forming process used in the manufacture of ET. In this way, silicon ions and germanium ions excessively implanted into the sidewall 21 often exist as neutral traps in the sidewall 21.
Drain avalanche hot electrons generated due to impact ionization at the drain end reach the sidewall 2.
When the electrons are injected into L, electrons are captured therein, and the sidewall 21 becomes negatively charged. As a result, positive charges are induced at the end of the drain d to form a positive charge layer 24, as shown in FIG. As the impurity concentration becomes higher, the impurity concentration gradient becomes larger, hot carriers are more likely to be generated, and the dark value voltage becomes more likely to fluctuate. The present invention has been made in view of these problems, and it reduces the intermediate traps of the sidewall and improves the MOS
The purpose of this paper is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can stabilize the threshold voltage of an FET. [Means for solving the problem] The above-mentioned IJ problem includes a step of forming a sidewall l2 made of silicon oxide on the side of a gate electrode 6 formed on a semiconductor substrate 1, as illustrated in the first vlJ. , forming an intermediate film l4 having a higher etching rate than silicon oxide on the sidewall 12;
A step of forming a protection M18 on the intermediate film 14 to prevent the transmission of ions implanted into the semiconductor substrate 1; a step of implanting ions to amorphize the surface layer of the semiconductor substrate I; a step of implanting impurity ions used for forming the drain layer and the source layer into the semiconductor substrate temporary I;
After removing the protective film 16.18 with an etching solution that does not etch the intermediate WI14, the intermediate film 14 is removed.
The problem is solved by a method for manufacturing a semiconductor device, which is characterized by having a step of etching. [Function] According to the present invention, since the retention RL films 16 and 18 prevent the transmission of ions intended to be implanted into the semiconductor substrate 1, ions are prevented from entering the sidewall 12 below. In this case, the semiconductor group vi. The ions implanted into the semiconductor substrate 1 include, for example, silicon ions and germanium ions for making the surface layer of the semiconductor substrate Fif amorphous, or ions used for forming a source layer and a drain layer on the semiconductor substrate 1. There are boron fluoride ions, and the protective films 16 and 18 include, for example, a polycrystalline silicon film and a tungsten silicide film. For this reason, Gate i! In the process of implanting silicon or germanium ions into the semiconductor substrate 1 on both sides of the pole 6 to degrade the surface layer, these ions are no longer implanted into the sidewall I2, and neutral traps in the sidewall 12 are This can be prevented from occurring. Therefore, even if drain avalanche hot carriers are generated, they are less likely to be trapped by the sidewall l2, and charging of the sidewall 12 can be avoided. Therefore, charges are not induced in the drain or source by the sidewall 12, and the effective channel It is possible to prevent the length from decreasing or from increasing the impurity concentration gradient at the ends of the drain and source regions, and it is possible to suppress fluctuations in the threshold voltage. Further, in the present invention, after ions are implanted into the semiconductor substrate 1, the i-holding films 16, 18 and the intermediate film 14 are removed to leave the sidewall 12 for the following reason. That is, when the gate electrode 6 is made of polycrystalline silicon, if the sidewall l2 made of silicon oxide is etched with an etching solution such as hydronic acid, the gate electrode 6 will also be etched.
This is because it would be difficult to selectively etch only the sidewall 12, and furthermore, it is preferable to leave the sidewall 12 as a protective film for the gate electrode 6 to avoid damage to the gate electrode 6.

また、保i膜16.18とサイドウォール12の間に中
間膜l4を形成したのは、保護膜16.18をエッチン
グする際にサイドウォール12が同時にエッチングされ
るのを防止するためである。
Further, the reason why the intermediate film 14 is formed between the i-holding film 16.18 and the sidewall 12 is to prevent the sidewall 12 from being etched at the same time when the protective film 16.18 is etched.

例えば、中間膜14をシリコン窒化膜によって形成し、
保護膜として多結晶シリコン111117、タングステ
ンシリサイド11118を順に形成した場合に、多結晶
シリコン膜l7をエッチングするフッ酸含有液や、タン
グステンシリサイド膜18をエッチングするNH40H
 , that等のエッチング液によっては、中間膜1
4はエッチングされずに残存し、シリコン酸化物よりな
るサイドウォール12はそのまま残存することになる. また、本発明における中間膜14には、シリコン酸化物
よりなるサイドウォールl2よりもエッチングレートが
高い膜を用いている.即ち、シリコン窒化物により形成
されている中間膜14を工フチングする場合には、o.
poaを含有するエッチング液を使用することになるが
、このエッチング液によれば、シリコン酸化物はエッチ
ングされにくく、シリコン窒化膜の選択比が30程度と
なり、サイドウォールl2をそのまま残存させることが
可能になるからである. これらの膜の横威によって結果的に、保護膜l6,l8
を除去する際にゲート電極6を確実に保護することが可
能になる. 〔実施例〕 そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る. 第1図は、本発明の一実施例を断面で示す工程図であっ
て、N型シリコン基板にPチャネルM○Sトランジスタ
を形成する工程を以下に述べる.まず、第1図(a)に
示すように、フィールド酸化膜を形成しない領域のシリ
コン基板l表面をシリコン窒化膜(以下、SiQ Mと
いう)2で覆い、この状態でチャネルカット用のN型元
素、例えば?(P)イオンをエネルギ60keV,ドー
ズ量2×101”/ejで注入し、この後にシリコン基
板1表面を選択酸化することにより、SiJ4M2から
露出した領域に膜厚300〜400nmのフィールド酸
化膜3を形成する.この場合、フィールド酸化膜3の底
部にはチャネルカフト領域N4が形成される(第1図(
b)). この後に、SIJaM2を除去してから、トランジスタ
形成elmAを熱酸化して厚さ15nmの二酸化シリコ
ン膜(以下、SiO■膜という)5を形成し、この上か
ら閾値電圧調整用の硼素イオンをエネルギ20keV,
ドーズ量9X10”/cdでシリコン基板1に注入する
(第1図(c)). 次に、気相成長法によりSiO■膜5の上に第一の多結
晶シリコン膜6を200n−の厚さに積層し、この中に
燐を拡散し(第1図(d))、ついで、第一のSisN
n )!!7、第二の多結晶シリコン膜8、第二のS+
Ja膜9をそれぞれ50nm、100n*、50ロ■の
厚さに順次形或する(第1図(e)).そして、ゲート
電極形或領域B上方に位置する第二のSL3NmlgI
9の上にレジストマスクlOを形成し、反応性イオンエ
ッチング法(以下、RIEという)により第二のSLN
aW4”から第一の多結晶シリコン膜6までの複数の膜
を異方性エッチングする(第1図(f)).この後に、
レジストマスク10を剥離する. 次に、全面に気相戒長法によりSiQ.ll 1 1を
2000人の厚さに堆積した後、このSiOt膜11を
RIEにより異方性エッチングしてサイドウオールl2
を形或する(第1図(g).(h)),そして、この上
に膜厚1000人の第三のSiJa膜13を積層し、こ
の膜を異方性エッチングしてサイドウォール12の側方
にSrsHaよりなる中間!1I14を形成する(第l
図(i),(j)).この後に、むき出しとなったシリ
コン基板1表面を熱酸化して膜厚200人の310!膜
15を形成する.なお、第二の542Ha膜9は、第二
の多結晶シリコン日用の酸化を防止するために設けられ
たものである. さらに、第三の多結晶シリコン膜16を2000人程度
の厚さに形成して、RIHにより異方性エッチングを行
い、中間ll!14の側部に薄い多結晶シリコン膜l6
を残存させる(第1図(k)).このように、2つの多
結晶シリコン膜6.8の間や、サイドウォール12と多
結晶シリコン膜16との間にSiJ4膜7.13を設け
たのは、後の工程において、多結晶シリコン118.1
6をエッチングする際に、ゲート電極となる多結晶シリ
コン膜6及びシリコン酸化物よりなるサイドウォール1
2を保護するためである. 次に、最上層のSi.N.膜9を燐酸により除去して、
ゲート電極となる第一の多結晶シリコン膜6の周りの多
結晶シリコン1198.16を露出させる.そして、六
弗化タングステン(wp*)及びモノシラン(Si84
)を含むガスを使用してタングステンシリサイド(以下
、WSilという)を気相戒長法により形成すると、W
Sixは多結晶シリコンに選択的に付着する性質がある
ために、第二の多結晶シリコンl!!8及び第三の多結
晶シリコン膜16にWSilが選択或長し、ゲート電極
形成領域B上に一51。膜18が形成されることになる
(第1図(1)).このーSix l! 1 Bは10
00人程度の厚さにする. この状態で、WS+,膜18をマスクにしてシリコンイ
オン(図中、Si” )又はゲルマニウムイオン(図中
、Go” )をシリコン基仮1に注入して、その表層を
非品質化する(第l図(+e)).ついで、ドーバント
として、二弗化硼素イオン(図中、BF!″)を用い、
これを注入エネルギ10〜20keel,ドーズ量1×
lOIS〜3×10′5/C4にして非品質1119に
注入する(第1図(n)).次に、NH.OR及びHt
O*を含有するエッチング液によってWSIx M 1
 8を除去し、また、サイドウォールl2側方の多結晶
シリコンl6をHNOs及びHFを含有するエッチング
液によってエッチングし、さらに、513Naよりなる
中間1!14をHzPO4のエッチング液を用いて除去
する(第1図(0)).この場合、S108に対するS
iJaのエッチング選択比は、エッチング液にH!PO
.を用いた場合には30程度と高くなるために、サイド
ウオール12は?とんどエッチングされない.また、M
Si,lH lB用のエッチング液によって中間膜14
はエッチングされない. このように、サイドウォール12を残すようにしたのは
、シリコン酸化物よりなるサイドウォール12をフッ酸
等のエッチング液によってエッチングすると、ゲート電
極を構成する多結晶シリコンM6も同じエッチング液に
よってエッチングされ、損傷を受けてしまうおそれがあ
るからである.なお、これらのエッチング工程において
第二の多結晶シリコンM8及び第一のs+xNsH’r
を併せて除去することもできる. この後に、シリコン基板1表層に注入した不純物を加熱
して活性化させ、ドレイン及びソースに使用する導電型
領域N30を形成するとともに、基板1表面に酸化M3
1を付ける(第1図(p)).なお、上記した実施例で
は、WSi.を多結晶シリコン8.16に付着させて、
シリコンイオンやゲルマニウムイオンがSiO■よりな
るサイドウォール12に入り込むのを阻止するようにし
たが、WShを形成せずに多結晶シリコンを厚く形成し
てイオン注入を阻止することも可能である.また、上記
した実施例ではシリコン基仮1を使用したが、ゲルマニ
ウムその他の半導体基板を使用することもできる. 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、半導体基板に注入し
ようとするイオンがサイドウオールに注入するのを、保
護膜によって阻止するようにしていので、そのサイドウ
ォールにイオンが入り込まなくなる.このため、シリコ
ンイオン又はゲルマニウムイオンを半導体基板に注入し
てその表層を非晶質化する工程において、これらのイオ
ンがサイドウォール中に注入されることがなくなり、サ
イドウォールにおける中性トラップの発生を阻止できる
. 従って、ドレインアバランシエホットキャリアがサイド
ウォールにトラップされにくくなり、サイドウォールの
帯電を回避できるので、サイドウオールによってドレイ
ンやソースに電荷が誘起されることがなくなり、実効チ
ャネル長が低下したり、あるいは、ドレインM域やソー
ス領域の端部で不純物濃度勾配が大きくなることを防止
することができ、闇値電圧の変動を抑制することが可能
になる. また、保護膜のエッチング液によりエッチングされない
中間膜をサイドウォールの上に設けて、保護膜をエッチ
ングする際にサイドウォールを保護するとともに、サイ
ドウォールよりもエッチングレートが高い膜によって中
間層を形成して、中間膜をエッチングする際にサイドウ
ォールをそのまま残存させるようにしたので、サイドウ
ォールによってエッチング液からゲート電極を保護する
ことが可能になる.
For example, the intermediate film 14 is formed of a silicon nitride film,
When polycrystalline silicon 111117 and tungsten silicide 11118 are sequentially formed as a protective film, a hydrofluoric acid-containing solution that etches the polycrystalline silicon film 17 and NH40H that etches the tungsten silicide film 18 are used.
, that depending on the etching solution, the intermediate film 1
4 remains without being etched, and the sidewall 12 made of silicon oxide remains as it is. Further, the intermediate film 14 in the present invention is a film having a higher etching rate than the sidewall l2 made of silicon oxide. That is, when etching the intermediate film 14 made of silicon nitride, o.
An etching solution containing POA will be used, but with this etching solution, silicon oxide is difficult to etch, and the selectivity of the silicon nitride film is about 30, making it possible to leave the sidewall l2 as it is. This is because it becomes. As a result of the influence of these films, the protective films l6, l8
It becomes possible to reliably protect the gate electrode 6 when removing it. [Example] Therefore, an example of the present invention will be described below based on the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional process diagram showing an embodiment of the present invention, and the process of forming a P-channel M○S transistor on an N-type silicon substrate will be described below. First, as shown in FIG. 1(a), the surface of the silicon substrate in areas where no field oxide film is to be formed is covered with a silicon nitride film (hereinafter referred to as SiQM) 2, and in this state an N-type element for channel cut is applied. ,for example? (P) Ions are implanted at an energy of 60 keV and a dose of 2 x 101''/ej, and then the surface of the silicon substrate 1 is selectively oxidized to form a field oxide film 3 with a thickness of 300 to 400 nm in the region exposed from the SiJ4M2. In this case, a channel cuff region N4 is formed at the bottom of the field oxide film 3 (see FIG.
b)). After that, after removing SIJaM2, the transistor forming elmA is thermally oxidized to form a 15 nm thick silicon dioxide film (hereinafter referred to as SiO film) 5, and boron ions for threshold voltage adjustment are energized from above. 20keV,
It is implanted into the silicon substrate 1 at a dose of 9×10”/cd (FIG. 1(c)). Next, a first polycrystalline silicon film 6 is deposited to a thickness of 200 nm on the SiO film 5 by vapor phase epitaxy. The first SisN
n)! ! 7, second polycrystalline silicon film 8, second S+
The Ja film 9 is sequentially formed to have a thickness of 50 nm, 100 nm*, and 50 mm (FIG. 1(e)). Then, a second SL3NmlgI located above a certain region B of the gate electrode shape
A resist mask IO is formed on 9, and a second SLN is etched by reactive ion etching (hereinafter referred to as RIE).
A plurality of films from aW4'' to the first polycrystalline silicon film 6 are anisotropically etched (FIG. 1(f)).After this,
Peel off the resist mask 10. Next, SiQ. After depositing the SiOt film 11 to a thickness of 2000 mm, the SiOt film 11 is anisotropically etched by RIE to form the sidewall l2.
(Fig. 1 (g) and (h)), and then a third SiJa film 13 with a film thickness of 1000 is laminated thereon, and this film is anisotropically etched to form the sidewall 12. Middle consisting of SrsHa on the side! 1I14 (lth
Figures (i), (j)). After this, the exposed surface of the silicon substrate 1 is thermally oxidized to a film thickness of 200 to 310! A film 15 is formed. The second 542Ha film 9 is provided to prevent oxidation of the second polycrystalline silicon. Furthermore, a third polycrystalline silicon film 16 is formed to a thickness of about 2,000 layers, anisotropically etched by RIH, and the intermediate layer 16 is etched. Thin polycrystalline silicon film l6 on the side of 14
(Fig. 1(k)). The reason for providing the SiJ4 film 7.13 between the two polycrystalline silicon films 6.8 and between the sidewall 12 and the polycrystalline silicon film 16 in this way is that the polycrystalline silicon 118 .1
6, the polycrystalline silicon film 6 which becomes the gate electrode and the sidewall 1 made of silicon oxide are etched.
This is to protect 2. Next, the top layer Si. N. removing the membrane 9 with phosphoric acid;
The polycrystalline silicon 1198.16 around the first polycrystalline silicon film 6, which will become the gate electrode, is exposed. Then, tungsten hexafluoride (wp*) and monosilane (Si84
) When tungsten silicide (hereinafter referred to as WSil) is formed by the vapor phase method using a gas containing W
Because Six has the property of selectively adhering to polycrystalline silicon, the second polycrystalline silicon l! ! 8 and the third polycrystalline silicon film 16, WSil is selectively extended to form a layer 151 on the gate electrode formation region B. A film 18 is formed (FIG. 1 (1)). Ko-Six l! 1 B is 10
Make it about 00 people thick. In this state, using the WS+ film 18 as a mask, silicon ions (Si'' in the figure) or germanium ions (Go'' in the figure) are implanted into the silicon base layer 1 to make the surface layer non-quality. Figure l (+e)). Then, using boron difluoride ions (BF!'' in the figure) as a dopant,
This is implanted with an energy of 10 to 20 keel and a dose of 1×
1OIS~3×10'5/C4 and inject into non-quality 1119 (Figure 1(n)). Next, NH. OR and Ht
WSIx M 1 by an etching solution containing O*
8 is removed, and the polycrystalline silicon 16 on the side of the sidewall 12 is etched using an etching solution containing HNOs and HF. Furthermore, the middle portion 1!14 made of 513Na is removed using an etchant of HzPO4 ( Figure 1 (0)). In this case, S for S108
The etching selectivity of iJa is H! P.O.
.. When using sidewall 12, it will be as high as about 30. It is hardly etched. Also, M
The intermediate film 14 is etched using an etching solution for Si, 1H and 1B.
is not etched. The reason why the sidewalls 12 are left in this way is that when the sidewalls 12 made of silicon oxide are etched with an etching solution such as hydrofluoric acid, the polycrystalline silicon M6 constituting the gate electrode is also etched with the same etching solution. This is because there is a risk of damage. In addition, in these etching steps, the second polycrystalline silicon M8 and the first s+xNsH'r
You can also remove them at the same time. After this, the impurities implanted into the surface layer of the silicon substrate 1 are activated by heating to form conductivity type regions N30 to be used for drains and sources, and oxidized M3 is formed on the surface of the substrate 1.
Add 1 (Figure 1 (p)). Note that in the above embodiment, WSi. is attached to polycrystalline silicon 8.16,
Although silicon ions and germanium ions are prevented from entering the sidewall 12 made of SiO2, it is also possible to prevent ion implantation by forming thick polycrystalline silicon without forming WSh. Furthermore, although a silicon-based substrate 1 was used in the above embodiment, germanium or other semiconductor substrates may also be used. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the protective film prevents ions intended to be implanted into the semiconductor substrate from implanting into the sidewalls. It disappears. Therefore, in the process of implanting silicon ions or germanium ions into a semiconductor substrate to make the surface layer amorphous, these ions are not implanted into the sidewalls, which prevents the generation of neutral traps in the sidewalls. It can be prevented. Therefore, drain avalanche hot carriers are less likely to be trapped in the sidewalls, and charging of the sidewalls can be avoided, so charges are not induced in the drain or source by the sidewalls, reducing the effective channel length, or , it is possible to prevent the impurity concentration gradient from increasing at the ends of the drain M region and the source region, and it is possible to suppress fluctuations in the dark value voltage. In addition, an intermediate film that is not etched by the protective film etching solution is provided on the sidewall to protect the sidewall when the protective film is etched, and an intermediate layer is formed with a film that has a higher etching rate than the sidewall. By leaving the sidewalls intact when etching the intermediate film, the sidewalls can protect the gate electrode from the etching solution.

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

第1図(a)乃至(p)は、本発明の一実施例を断面で
示す工程図、 第2図(a)乃至(d)は、従来方法の一例を断面で示
す工程図である. (符号の説明) l・・・シリコン基板(半導体基板) 5、15・・・Si(h膜、 6、8・・・多結晶シリコン膜、 7、9、13・・・SiJa膜、 1l・・・Sing膜、 12・・・サイドウォール、 14・・・中間膜、 l6・・・多結晶シリコン膜、 l8・・・wsi. M (保護膜)、19・・・非品
質化層. 出 願 人  富士通株式会社
FIGS. 1(a) to (p) are process diagrams showing an example of the present invention in cross section, and FIGS. 2(a) to (d) are process diagrams showing an example of a conventional method in cross section. (Explanation of symbols) 1... Silicon substrate (semiconductor substrate) 5, 15... Si (h film, 6, 8... Polycrystalline silicon film, 7, 9, 13... SiJa film, 1l... ...Sing film, 12...Side wall, 14...Intermediate film, l6...Polycrystalline silicon film, l8...wsi.M (protective film), 19...Non-quality layer. Requester Fujitsu Limited

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体基板上に形成したゲート電極の側部にシリコン酸
化物よりなるサイドウォールを形成する工程と、 該サイドウォールの上に、シリコン酸化物に対してエッ
チングレートが大きい中間膜を形成する工程と、 上記半導体基板に注入されるイオンの透過を阻止する保
護膜を上記中間膜の上に形成する工程と、上記半導体基
板の表層を非晶質化するイオンを注入する工程と、 ドレイン層及びソース層形成に用いられる不純物イオン
を上記半導体基板中に注入する工程と、上記中間膜をエ
ッチングしないエッチング液により上記保護膜を除去し
た後、上記中間膜をエッチング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。
[Claims] A step of forming a sidewall made of silicon oxide on the side of a gate electrode formed on a semiconductor substrate, and an intermediate film having a higher etching rate than silicon oxide on the sidewall. a step of forming a protective film on the intermediate film to prevent transmission of ions implanted into the semiconductor substrate; and a step of implanting ions to make the surface layer of the semiconductor substrate amorphous. , a step of implanting impurity ions used for forming a drain layer and a source layer into the semiconductor substrate, and a step of etching the intermediate film after removing the protective film with an etching solution that does not etch the intermediate film. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07169735A (en) * 1993-12-13 1995-07-04 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
US6429083B1 (en) * 1999-09-24 2002-08-06 Advanced Micro Devices, Inc. Removable spacer technology using ion implantation to augment etch rate differences of spacer materials
WO2010131312A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-18 パナソニック株式会社 Semiconductor device and method of producing same

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