JPH03235335A - Manufacture of field-effect transistor - Google Patents

Manufacture of field-effect transistor

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JPH03235335A
JPH03235335A JP2967790A JP2967790A JPH03235335A JP H03235335 A JPH03235335 A JP H03235335A JP 2967790 A JP2967790 A JP 2967790A JP 2967790 A JP2967790 A JP 2967790A JP H03235335 A JPH03235335 A JP H03235335A
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JP
Japan
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gate electrode
resist
gate
layer
drain
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Application number
JP2967790A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoe Ishizaka
石坂 直恵
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03235335A publication Critical patent/JPH03235335A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable formation of a structure having a gate electrode on a low-concentration-dope drain region in a simple manner and with excellent controllability by a method wherein a resist on the gate electrode is developed with the amount of exposure varied, and the main body part of a gate and the outer peripheral part thereof are made different in thickness from each other and are used as a mask. CONSTITUTION:After a gate oxide film 22 is formed on the surface of a silicon substrate 21, a polysilicon layer 23 is deposited and a resist 24 is applied thereon. Then, a gate electrode pattern (a) and then a main body part (b) are exposed by an electron beam and developed, so that a stepped resist 24' be formed. Next, the layer 23 is etched with the resist 24' used as a mask and thereby a polysilicon gate electrode 23' is formed. Next, ion implantation is executed with the electrode 23' used as a mask and thereby high-concentration source.drain regions 26 and 27 and low-concentration source.drain regions 28 and 29 are formed. According to this constitution, a low-concentration-dope drain(LDD) structure can be formed in a simple manner and with excellent controllability and a resistance to hot carriers is also improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 LDD構造FETの製造方法に関し、 LDD領域上にゲート電極を有する構造を簡単なプロセ
スで制御性良く形成することを目的とし、ゲート電極上
のレジストを露光量を変えて現像してゲートの本体部分
とLDD領域上の部分の厚みを異ならしめて形成し、こ
のゲート電極上からイオン注入して高濃度ソース・ドレ
イン領域とゲート電極子低濃度領域を形成する工程とし
て構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a method for manufacturing an LDD structure FET, the resist on the gate electrode is exposed to light for the purpose of forming a structure having a gate electrode on the LDD region with good controllability through a simple process. Develop with different amounts to make the main body part of the gate and the part above the LDD region have different thicknesses, and then implant ions from above the gate electrode to form a high concentration source/drain region and a low concentration region of the gate electrode. Configure as a process.

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

本発明は電界効果型トランジスタ(FET)の製造方法
、より詳しくは低濃度ドープ・ドレイン(LDD:Li
ghtly doped drain)構造を有するF
ETの製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a field-effect transistor (FET), and more particularly, to a method for manufacturing a field-effect transistor (FET), and more particularly, to a method for manufacturing a field-effect transistor (FET), and more particularly, to
F with a ghtly doped drain) structure
The present invention relates to a method for manufacturing ET.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

MOS)ランジスタのホットキャリヤ耐性を高めるため
に、LDD構造の採用は有効である。第4図に典型的な
LDD構造MO3)ランジスタを示すが、低濃度領域1
・2はポリシリコンゲート3をマスクとして形成され、
−刃高濃度領域45はゲート3の側壁に残した5102
スペーサ6をマスクとして形成される。この構造では低
濃度領域1.2に対するゲート電極3のカブリが小さい
ために、ゲートによる電界が低濃度領域1.2に及ばず
、そのため−旦発生したホットキャリヤはLDDel造
のないMOS)ランジスタよりも5i02ゲート酸化膜
7にトラップされ易くなり、LDD固有の劣化モードに
なるという問題がある。
In order to increase the hot carrier resistance of a MOS transistor, it is effective to employ an LDD structure. Figure 4 shows a typical LDD structure MO3) transistor, in which the low concentration region 1
・2 is formed using the polysilicon gate 3 as a mask,
- Blade high concentration area 45 is 5102 left on the side wall of gate 3
It is formed using the spacer 6 as a mask. In this structure, since the fog of the gate electrode 3 with respect to the low concentration region 1.2 is small, the electric field due to the gate does not reach the low concentration region 1.2. 5i02 is also easily trapped in the gate oxide film 7, resulting in a deterioration mode unique to LDDs.

そこで、第5図の如(、ポリシリコンゲート13のエン
チングを途中で止めて、ゲートの両端に薄くポリシリコ
ン13′を残してから、先ず低濃度にイオン注入11.
12L、、次いでCV[3Sin。の異方性エツチング
によりポリシリコンゲート13の側壁部にCVD 51
02をスペーサ16として残しく第4図(ア))、これ
とポリシリコンゲートをマスクとしてポリシリコン13
′をエツチングし、再びイオン注入して高濃度ドープの
ソース・ドレイン領域14.15を形成する方法が提案
されている。
Therefore, as shown in FIG. 5, after stopping the etching of the polysilicon gate 13 midway and leaving a thin layer of polysilicon 13' on both ends of the gate, first ion implantation 11.
12L, then CV[3Sin. CVD 51 is formed on the sidewalls of the polysilicon gate 13 by anisotropic etching.
02 as a spacer 16 (FIG. 4(a)), and polysilicon 13 using this and the polysilicon gate as a mask.
A method has been proposed in which the heavily doped source/drain regions 14 and 15 are formed by etching the etching layer 1 and then implanting ions again.

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

第5図に示した構造では、低濃度領域上にもゲート電極
が及んでいるため、第4図の場合のような劣化モードは
解決されるが、製造工程が複雑、或いはプロセスの制御
性が悪い。ポリシリコンのエツチングの際に、ポリシリ
コンゲートの両端をエツチングを途中で止めて残してい
るが、工・ソチングの終了したことのモニターになる終
点検出機が使えないためにエツチングの制御性が悪い。
In the structure shown in Fig. 5, the gate electrode extends over the low concentration region, so the deterioration mode shown in Fig. 4 is solved, but the manufacturing process is complicated or the process controllability is poor. bad. When etching polysilicon, both ends of the polysilicon gate are left unetched by stopping the etching midway through, but the controllability of the etching is poor because the end point detector that monitors the completion of etching and sowing cannot be used. .

更にポリシリコンをエツチングした後にSi[)。を積
み、5in2ポリシリコンをエツチングするため、ゴ・
ソチングガスを変えてエツチングするという複雑な工程
を踏む必要がある。また、低濃度領域、高濃度領域を打
ち分けるのにイオン注入を2回行っている。
Furthermore, after etching the polysilicon, Si[) is formed. In order to stack the 5in2 polysilicon and etch the 5in2 polysilicon,
It is necessary to go through a complicated process of etching by changing the soching gas. In addition, ion implantation is performed twice to separate the low concentration region and the high concentration region.

そこで、本発明は、工程を簡易に、しかも制御性良く、
高濃度領域の上にもゲート電極があるLDD構造を1回
のイオン注入で製造することを目的とする。
Therefore, the present invention simplifies the process and has good controllability.
The purpose is to manufacture an LDD structure with a gate electrode also on a high concentration region by one ion implantation.

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

本発明は、上記目的を達成するために、半導体基板上に
ゲート電極層を形成し、該ゲート電極層上にレジスト層
を形成する工程と、少なくともゲート形成領域内核レジ
スト層に対して露光量の面内分布を持たせて露光し、現
像して、ゲート電極本体上で厚く、少なくともドレイン
電極側端部で薄いゲート電極形成用レジストパターンを
形成する工程と、該レジストパターンをマスクに該ゲー
ト電極層をエツチングして、本体で厚く、少なくともド
レイン電極側端部で薄いゲート電極を形成する工程と、
該ゲート電極をマスクとして該半導体基板にイオン注入
を行ない、該半導体基板のソース・ドレイン領域に高濃
度ドープ領域、該ゲート電極の少なくともドレイン側端
部下に低濃度ドープ領域を形成する工程とを含むことを
特徴とするLDD構造を有する電界効果型トランジスタ
の製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention includes a step of forming a gate electrode layer on a semiconductor substrate, forming a resist layer on the gate electrode layer, and controlling the exposure amount to at least the core resist layer in the gate forming region. A process of exposing to light with in-plane distribution and developing to form a resist pattern for forming a gate electrode that is thick on the gate electrode body and thin at least at the end on the drain electrode side, and using the resist pattern as a mask to form a resist pattern for forming the gate electrode. etching the layer to form a gate electrode that is thicker in the body and thinner at least at the end on the drain electrode side;
implanting ions into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask, forming a highly doped region in the source/drain region of the semiconductor substrate and a lightly doped region under at least the drain side end of the gate electrode. A method of manufacturing a field effect transistor having an LDD structure is provided.

露光方法は限定されず、光露光、電子線露光、X線露光
などのいずれでもよく、また露光量を変える方法も限定
されない。
The exposure method is not limited, and may be any of light exposure, electron beam exposure, X-ray exposure, etc., and the method of changing the exposure amount is also not limited.

〔作 用〕[For production]

この方法では、ゲート電極が薄く残るのはゲート電極の
両端部のみであるから、ゲート電極が残る面積は、エツ
チングで無くなる面積に比べて圧倒的に少ない。このた
めに終点検出機の使用が可能である。更に、従来例の様
のスペーサー用の酸化膜を堆積する工程と、SiO□ポ
リシリコンの工・ソチングでエツチングガスを変える工
程が不要になる。また、露光においてEB、或いはX線
を使用すれば、微細、かつ正確にスペーサーのサイズを
制御できる。
In this method, the gate electrode remains thin only at both ends of the gate electrode, so the area where the gate electrode remains is overwhelmingly smaller than the area lost by etching. For this purpose it is possible to use an endpoint detector. Furthermore, the process of depositing an oxide film for a spacer and the process of changing the etching gas during etching and soching of SiO□ polysilicon, as in the conventional example, are no longer necessary. Furthermore, if EB or X-rays are used for exposure, the size of the spacer can be controlled finely and accurately.

〔実施例〕 図面を参照して説明する。〔Example〕 This will be explained with reference to the drawings.

シリコン基板21表面を酸化して厚さ200人のゲート
酸化膜22を形成した後、ポリシリコン層23を厚さ4
000 Aに堆積し、さらにその上にCMS (クロル
メチル化ポリスチレン)レジスト24を厚さ1.2角塗
布する。この後に、 (1)電子ビームを2.4 X 10” C/ crj
のドーズ量で、先ずチャンネル方向長さo、6oI!m
のゲート電極パターン(第1図(ア)のaの部分)に露
光し、次にゲート電極のチャンネル方向長さ0.35−
=の本体部分(第1図(ア)のbの部分)に露光する。
After oxidizing the surface of the silicon substrate 21 to form a gate oxide film 22 with a thickness of 200 mm, a polysilicon layer 23 is formed with a thickness of 4 mm.
000 A, and further coated thereon with a CMS (chloromethylated polystyrene) resist 24 to a thickness of 1.2 cm. After this, (1) the electron beam is 2.4 x 10” C/crj
At the dose amount, first, the length in the channel direction is o, 6oI! m
The gate electrode pattern (portion a in Figure 1 (a)) is exposed to light, and then the length of the gate electrode in the channel direction is 0.35-
The main body portion of = (portion b in Fig. 1 (a)) is exposed.

この2度露光したCMSレジストを現像すると、第1図
(イ)の如く、a部は厚み670人、b部は厚み1.2
■にレジストが残る。
When this twice-exposed CMS resist is developed, as shown in Figure 1 (a), the thickness of part a is 670 mm, and the thickness of part b is 1.2 mm.
■Resist remains on.

(2)もしくは、第1図(ア)のa領域から、(ア)の
b領域を除く領域に2.4 Xl0−5C/c++!の
ドーズ量で露光し、更にb領域に5 Xl0−5C/c
rlのドーズ量で露光するこれを現像するとa部には6
7OASb部には1.2pのCMSレジストが残る。
(2) Or, 2.4 5 Xl0-5C/c in region b.
When this is exposed at a dose of rl and developed, there is 6 in part a.
A 1.2p CMS resist remains in the 7OASb portion.

第2図に、同じCMSレジスト(厚み1.2印)におけ
る電子ビームの露光量とCMSレジストの残膜厚との関
係を示す。このグラフに見られるように、露光量を制御
することによってレジスト残膜厚を制御することができ
る。露光量の制御は電子ビームでは容易である。
FIG. 2 shows the relationship between the electron beam exposure amount and the remaining film thickness of the CMS resist for the same CMS resist (thickness 1.2 marks). As seen in this graph, the resist remaining film thickness can be controlled by controlling the exposure amount. Controlling the exposure amount is easy with an electron beam.

次に、この段差付きのレジスト24′をマスクとしてポ
リシリコン層23をHBrでエツチングする。
Next, using the stepped resist 24' as a mask, the polysilicon layer 23 is etched with HBr.

HBrのポリシリコンのエツチング速度は4000人/
min SCMSレジストとのエツチング選択比は4.
5である。従って、ポリシリコン層23に50%のオー
バーエツチングをかけた場合、エツチング時間は90秒
間であるが、このとき、厚さ670人のレジストのa部
は約45秒間でエツチングされてしまい、残り45秒間
でその下のポリシリコン層23を300OAエツチング
し、厚み1000人のポリシリコン層23aが残る。一
方、ポリシリコン層23のb部は、上のレジストが約1
0700人残り、ポリシリコンは全くエツチングされず
厚み4000 Aに残る。(第1図 (つ)) それから、この状態のポリシリコンゲート電極23′を
マスクとしてAs+を80keVのエネルギーで4 X
IO”個/ criのドーズ量でイオン注入すると、シ
リコン基板21においてゲート電極23′の外側下では
4X1(]”個/ cfflが注入されて高濃度ソース
・ドレイン領域26.27を形成し、ゲート電極23′
の厚み100OAの部分aの下では1%にあたる4X1
013個/cIIlのAs+が注入されて低濃度ソース
・ドレイン領域28.29を形成する。LDD構造はド
レイン領域に低濃度領域を設けるものであるので、低濃
度領域はソース領域、ドレイン領域の両方にある必要は
ないが、実用上両方に設ける。
The etching speed of HBr polysilicon is 4000 people/
Etching selectivity with min SCMS resist is 4.
It is 5. Therefore, when over-etching the polysilicon layer 23 by 50%, the etching time is 90 seconds, but at this time, part a of the resist with a thickness of 670 mm is etched in about 45 seconds, and the remaining 45 mm The underlying polysilicon layer 23 is etched by 300 OA in seconds, leaving a polysilicon layer 23a with a thickness of 1000 Å. On the other hand, in the b part of the polysilicon layer 23, the upper resist is approximately 1
0.700 mm remains, and the polysilicon is not etched at all and remains at a thickness of 4000 Å. (Figure 1) Then, using the polysilicon gate electrode 23' in this state as a mask, As+ was applied 4X at an energy of 80 keV.
When ions are implanted at a dose of IO''/cffl, 4X1(]''/cffl are implanted under the outer side of the gate electrode 23' in the silicon substrate 21, forming high concentration source/drain regions 26,27, and forming the gate electrode 23'. Electrode 23'
4X1 which is 1% under part a of thickness 100OA
013/cIIl As+ is implanted to form lightly doped source/drain regions 28 and 29. Since the LDD structure provides a low concentration region in the drain region, the low concentration region does not need to be present in both the source region and the drain region, but is provided in both in practice.

この後は、常法によりLDD構造のMOSトランジスタ
を製造する。
Thereafter, an LDD structure MOS transistor is manufactured by a conventional method.

こうして製造したLDD構造のMOSトランジスタ、第
4図に示したLDD構造のMOS)ランジスタ、及びL
DD構造を持たないシングルドレイン構造のMOS)ラ
ンジスタの3者について、ストレス試験を行なってホッ
トキャリヤ耐性を比較した。なお、実効ゲート長1.0
廁、ゲート酸化lII20nm、ストレスはアバランシ
ェ・ホットキャリヤをドレイン電圧6.5V、ゲート電
圧3vで発生させ、このストレスの時間に対して、チャ
ンネルコンダクタンスの変化量Δgmのチャンネルコン
ダクタンスの初期値gmに対する比をもってホットキャ
リア耐性とした。結果を第3図に示すが、本発明のLD
D構造のホットキャリア耐性が優れていることがわかる
The LDD structure MOS transistor manufactured in this way, the LDD structure MOS transistor shown in FIG.
A stress test was conducted on three MOS (MOS) transistors with a single drain structure that does not have a DD structure, and the hot carrier resistance was compared. In addition, the effective gate length is 1.0
For stress, avalanche hot carriers are generated at a drain voltage of 6.5 V and a gate voltage of 3 V, and the ratio of the amount of change in channel conductance Δgm to the initial value gm of channel conductance is calculated as follows: It has hot carrier resistance. The results are shown in FIG. 3, and the LD of the present invention
It can be seen that the D structure has excellent hot carrier resistance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した様に、本発明によれば、簡易な工程で、制
御性良く低濃度層の上にもゲート電極のあるLDD構造
ができる。また、本発明のLDDトランジスタはホット
キャリア耐性が向上している。
As explained above, according to the present invention, an LDD structure having a gate electrode even on a low concentration layer can be formed with good controllability through simple steps. Furthermore, the LDD transistor of the present invention has improved hot carrier resistance.

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

第1図(ア)−(1)は本発明の実施例のLDDトラン
ジスタの製造工程を示す模式図、第2図はレジストの残
膜厚の露光量との関係を示す図、第3図は各種トランジ
スタ構造のホットキャリア耐性を示す図、第4図及び第
5図は従来形のLDD構造トランジスタの製造を説明す
る模式図である。 21・・・シリコン基板、   22・・・ゲート酸化
膜、23・・・ポリシリコン層、  23′・・・ゲー
ト電極、24・・・CMSレジスト、 26、27・・・高濃度ソース・ドレイン領域、28、
29・・・低濃度ソース・ドレイン領域。
FIG. 1(A)-(1) is a schematic diagram showing the manufacturing process of an LDD transistor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the remaining film thickness of the resist and the exposure amount, and FIG. Figures 4 and 5, which show the hot carrier resistance of various transistor structures, are schematic diagrams illustrating the manufacture of conventional LDD structure transistors. 21... Silicon substrate, 22... Gate oxide film, 23... Polysilicon layer, 23'... Gate electrode, 24... CMS resist, 26, 27... High concentration source/drain region ,28,
29...Low concentration source/drain region.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板上にゲート電極層を形成し、該ゲート電
極層上にレジスト層を形成する工程と、少なくともゲー
ト形成領域内のレジスト層に対して露光量の面内分布を
持たせて露光し、現像して、ゲート電極本体上で厚く、
少なくともドレイン電極側端部で薄いゲート電極形成用
レジストパターンを形成する工程と、 該レジストパターンをマスクに該ゲート電極層をエッチ
ングして、本体で厚く、少なくともドレイン電極側端部
で薄いゲート電極を形成する工程と、 該ゲート電極をマスクとして該半導体基板にイオン注入
を行ない、該半導体基板のソース・ドレイン領域に高濃
度ドープ領域、該ゲート電極の少なくともドレイン側端
部下に低濃度ドープ領域を形成する工程 とを含むことを特徴とする電界効果型トランジスタの製
造方法。
[Claims] 1. Steps of forming a gate electrode layer on a semiconductor substrate and forming a resist layer on the gate electrode layer, and in-plane distribution of exposure amount for the resist layer at least in the gate formation region. It is exposed to light and developed to form a thick layer on the gate electrode body.
forming a thin resist pattern for forming a gate electrode at least at the end on the drain electrode side; etching the gate electrode layer using the resist pattern as a mask to form a gate electrode that is thick on the main body and thin at least at the end on the drain electrode side; ion implantation into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask to form heavily doped regions in the source/drain regions of the semiconductor substrate and lightly doped regions at least below the drain side end of the gate electrode; A method for manufacturing a field effect transistor, comprising the steps of:
JP2967790A 1990-02-13 1990-02-13 Manufacture of field-effect transistor Pending JPH03235335A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5543342A (en) * 1989-03-29 1996-08-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of ion implantation
CN100390646C (en) * 2005-08-15 2008-05-28 友达光电股份有限公司 Method for fabricating thin film transistor and structure of pixel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5543342A (en) * 1989-03-29 1996-08-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of ion implantation
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