JPH04113632A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH04113632A
JPH04113632A JP23353290A JP23353290A JPH04113632A JP H04113632 A JPH04113632 A JP H04113632A JP 23353290 A JP23353290 A JP 23353290A JP 23353290 A JP23353290 A JP 23353290A JP H04113632 A JPH04113632 A JP H04113632A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide film
resist pattern
forming
pattern
impurity
Prior art date
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Pending
Application number
JP23353290A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoyuki Morita
清之 森田
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04113632A publication Critical patent/JPH04113632A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To suppress generation of hot electrons by providing a step of forming an oxide film, a step of forming a resist pattern, a step of implanting first impurity, a step of reducing the size of the pattern, a step of implanting second impurity, and a step of forming a gate electrode. CONSTITUTION:A field oxide film 2 is formed on a P-type semiconductor substrate l, and a gate oxide film 3 is formed. Then, a resist pattern 4 is formed on the film 3, with it as a mask arsenic ions 5 are implanted to form an N<+> type impurity layer 6. Thereafter, the pattern 4 is isotropically etched to reduce the width of the pattern. Then, with the pattern 4 as a mask, phosphorus ions 7 are implanted to form an N<-> type impurity layer 8. Then, after the pattern 4 is removed, a gate electrode 9 is formed. Subsequently, an oxide film 10 is formed on the electrode 9 by a thermal oxidizing method, and impurities are then diffused simultaneously to form an N<+> type diffused layer 11 and an N<-> type diffused layer 12. Further, an interlayer insulating film 13 is deposited, a contact hole is opened, an aluminum wiring layer 14 is then formed, and a surface protective film 15 is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明(よ 高性組 高信頼性の半導体装置の製造方法
に関し 特にホットエレクトロン耐性を向上させた微細
MO8hランジスタの製造方法に関すa 従来の技術 従来 微細MO5hランジスタのホットエレクトロン耐
性を向上させるためには サイドウオールスペーサを用
いたライトリイ・ドープド・ドレイン(以下LDD構造
と称する)が用いられてき總 第2図は従来のLDD構
造MOSトランジスタの部分拡大断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method for manufacturing a highly reliable semiconductor device, and particularly to a method for manufacturing a fine MO8h transistor with improved hot electron resistance. In order to improve the hot electron resistance of micro MO5h transistors, lightly doped drains (hereinafter referred to as LDD structure) using sidewall spacers have been used. Figure 2 is a partial enlarged cross section of a conventional LDD structure MOS transistor. It is a diagram.

以下第2図を参照しながら従来の半導体装置の製造方法
について説明すも まずP型半導体基板101の上にフィールド酸化膜10
2、ゲート酸化膜103、ポリシリコンからなるゲート
電極109を形成機 ゲート電極109をマスクにして
イオン注入を行いN−拡散層112を形成すも 次に酸
化シリコン膜(Si02膜)を堆積し 反応性イオンエ
ッチ(RI E)によりエッチバックを行1.%  サ
イドウオールスペーサ116を形成する。次にゲート電
極109およびサイドウオールスペーサ116をマスク
にしてイオン注入を行いN゛拡散層111を形成すも 
次にドライ酸化により酸化膜110を形成し さらに層
間絶縁膜113を形成に コンタクトホールを開ロレ 
アルミ配線層114を形成する。最後に表面保護膜!1
5を形成する。
The conventional method for manufacturing a semiconductor device will be explained below with reference to FIG.
2. Machine for forming gate oxide film 103 and gate electrode 109 made of polysilicon. Using gate electrode 109 as a mask, ions are implanted to form N- diffusion layer 112. Next, a silicon oxide film (Si02 film) is deposited and reacted. Etch back using reactive ion etching (RIE) 1. % side wall spacer 116 is formed. Next, ion implantation is performed using the gate electrode 109 and sidewall spacer 116 as a mask to form the N diffusion layer 111.
Next, an oxide film 110 is formed by dry oxidation, and a contact hole is opened to form an interlayer insulating film 113.
An aluminum wiring layer 114 is formed. Finally, a surface protective film! 1
form 5.

以上のように構成された従来の半導体装置の製造方法に
おいてIt  N−拡散層112の形成により横方向の
電解強度緩和を行なっていも 発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来の構成で(よ ゲート長0゜8μ
m以下の微細化MOSトランジスタにおいてN−拡散層
112の表面における横方向電界強度が高くなり、ホッ
トエレクトロンが発生L 高性能高信頼性の半導体装置
の実現が困難になるという課題を有していた これは 
N−拡散層112の直上にゲート電極109が存在せず
、非導電性のサイドウオールスペーサ116が存在する
ためであ4 ホットエレクトロンが発生すると、 トラ
ンジスタの性能が劣化し 寿命が低下する。よって高性
能 高信頼性の半導体装置を実現するためにはホットエ
レクトロン発生を抑制する必要がある。
In the conventional method for manufacturing a semiconductor device configured as described above, even if the field strength in the lateral direction is relaxed by forming the ItN- diffusion layer 112, there are still problems to be solved by the invention. Length 0゜8μ
In a miniaturized MOS transistor of less than m, the lateral electric field strength at the surface of the N-diffusion layer 112 becomes high, and hot electrons are generated. this is
This is because the gate electrode 109 is not present directly above the N- diffusion layer 112 and the non-conductive sidewall spacer 116 is present.4 When hot electrons are generated, the performance of the transistor deteriorates and its life is shortened. Therefore, in order to realize a semiconductor device with high performance and high reliability, it is necessary to suppress the generation of hot electrons.

本発明は上記従来の課題を解決するもので、ホットエレ
クトロンの発生を抑制できる高性能 高信頼性の半導体
装置を実現する製造方法を提供することを目的とすも 課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の半導体装置の製造方
法は 半導体基板の上に酸化膜を形成する工程と、酸化
膜の上にレジストパターンを形成する工程と、レジスト
パターンをマスクにして第1の不純物を注入する工程と
、等方性エツチングによりレジストパターンの寸法を細
くする工程と、寸法を細くしたレジストパターンをマス
クにして第2の不純物を注入する工程と、 レジストパ
ターンを除去した後酸化膜の上にゲート電極を形成する
工程とを有する構成である。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and aims to provide a manufacturing method for realizing a high-performance, highly reliable semiconductor device that can suppress the generation of hot electrons. In order to achieve the object, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming an oxide film on a semiconductor substrate, a step of forming a resist pattern on the oxide film, and a first step using the resist pattern as a mask. A step of implanting an impurity, a step of reducing the dimensions of the resist pattern by isotropic etching, a step of implanting a second impurity using the reduced resist pattern as a mask, and an oxide film after removing the resist pattern. This configuration includes a step of forming a gate electrode thereon.

作用 この構成によって、低濃度不純物拡散層(Nchトラン
ジスタの場合、N−拡散層)の直上および高濃度不純物
拡散層(Nch)ランジスタの場合、N0拡散層)の一
部の直上に導電性のゲート電極を有するた八 低濃度不
純物拡散層表面における横方向電界強度が従来の方法に
比較して低くなる。
Effect: With this configuration, a conductive gate is formed directly above the low concentration impurity diffusion layer (N- diffusion layer in the case of an Nch transistor) and directly above a part of the high concentration impurity diffusion layer (N0 diffusion layer in the case of an Nch transistor). In addition to having electrodes, the lateral electric field strength on the surface of the low concentration impurity diffusion layer is lower than that in the conventional method.

したがってホットエレクトロン発生が抑制され寿命の長
い高信頼性の半導体装置を実現できもさらに低濃度不純
物拡散層および高濃度不純物拡散層は自己整合的に形成
されるた八 低濃度不純物拡散層幅はどの部分も均一に
でき、高精度、高性能の半導体装置を実現できる。
Therefore, it is possible to suppress the generation of hot electrons and realize a highly reliable semiconductor device with a long life.In addition, the low concentration impurity diffusion layer and the high concentration impurity diffusion layer are formed in a self-aligned manner.8 What is the width of the low concentration impurity diffusion layer? The parts can also be made uniform, making it possible to realize high-precision, high-performance semiconductor devices.

実施例 以下、図面に基づいて本発明について説明する。Example Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例における半導
体装置の製造方法を示す工程断面図であa 第1図(a
)に示すようE、  P型半導体基板1の上にLOCO
3法を用いてフィールド酸化膜2を形成し 熱酸化によ
りゲート酸化膜3を形成すも 次に同図(b)に示すよ
うCミ  ゲート酸化膜3の上にレジストパターン4を
形成し このレジストパターン4をマスクにしてヒ素(
As>イオン5を5X15cm−2注入する。このよう
にしてP型半導体基板1の上にN゛不純物層6が形成さ
れも 次にレジストパターン4を酸素プラズマを用いて
等方性エツチングL 同図(c)に示すようにレジスト
パターン4のパターン幅を減少させム次く レジストパ
ターン4をマスクにしてりん(P)イオン7を3 X 
13cm−2注入L N=不純物層8を形成すも 次に
同図(d)に示すようにレジストパターン4を除去後、
ポリシリコンからなるゲート電極9を形成する。ゲート
電極9の形成に用いるフォトマスクはヒ素イオン注入時
マスクとして用いたレジストパターン4と同一かもしく
はさらにその幅を広げたものを用いも 次に同図(e)
に示すように 熱酸化法によりゲート電極9の上に酸化
膜10を形成すると同時に不純物拡散を行なり、X、N
”拡散層11およびN−拡散層12を形成すム さらに
層間絶縁膜13を堆積し コンタクトホールを開口後、
アルミ配線層14を形成し 表面保護膜15を形成する
1(a) to 1(e) are process cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device in an embodiment of the present invention.
) As shown in E, LOCO is placed on the P-type semiconductor substrate 1.
A field oxide film 2 is formed using three methods, and a gate oxide film 3 is formed by thermal oxidation.Next, as shown in FIG. 3(b), a resist pattern 4 is formed on the gate oxide film 3. Using pattern 4 as a mask, arsenic (
As > ions 5 are implanted at 5×15 cm −2 . After the N impurity layer 6 is formed on the P-type semiconductor substrate 1 in this way, the resist pattern 4 is then isotropically etched using oxygen plasma. Reduce the pattern width and then use resist pattern 4 as a mask to irradiate phosphorus (P) ions 7 with 3X
13cm-2 implantation LN=impurity layer 8 is formed.Next, as shown in the same figure (d), after removing the resist pattern 4,
A gate electrode 9 made of polysilicon is formed. The photomask used to form the gate electrode 9 may be the same as the resist pattern 4 used as a mask during arsenic ion implantation, or one with a wider width.
As shown in Figure 2, an oxide film 10 is formed on the gate electrode 9 by thermal oxidation, and at the same time impurity diffusion is performed to form X, N
After forming the diffusion layer 11 and the N-diffusion layer 12, depositing the interlayer insulating film 13, and opening the contact hole,
An aluminum wiring layer 14 is formed, and a surface protection film 15 is formed.

このようにして得られた構造で(よ N−拡散層12の
直上およびN゛拡散層11の一部の直上には導電性のポ
リシリコンからなるゲート電極9を有するた&N−拡散
層12の表面における横方向電界強度が従来の方法に比
較して低くなり、ホットエレクトロンの発生が抑制され
 長寿命 高信頼性の半導体装置を実現することができ
も 〜XN・拡散層11およびN−拡散層12は同じレ
ジストパターンを用いて自己整合的に形成されるた数N
−拡散層12の幅は全て均一に形成できも したがって
第1図(e)に示すzつのN°拡散層11のうちどちら
をソースまたはドレインとして用いても全く同一の特性
が得られ 高精度、高性能の半導体装置を形成すること
ができも 本実施例でIt  P型半導体基板1を使用し レジス
トパターン4を形成し それをマスクとしてAsをイオ
ン注入した後エツチングによりレジストパターン4の幅
を狭くしてPをイオン注入した例について説明したカミ
 イオン注入の順序を逆にしても同様の効果が得られる
。すなわ板 レジストパターン4を形成し それをマス
クとしてまずPをイオン注入した礁 レジストを加熱し
て流動させることによってレジストパターン4の幅を広
くし その後でAsをイオン注入してもよl、%また本
実施例ではP型半導体基板を用いたカミN型半導体基板
もしくはP型半導体基板上に形成したNウェルを用いて
もよい。N型半導体基板もしくはP型半導体基板上に形
成したNウェルを用いる場合C;t、、As、Pイオン
に代えてボロン(B)もしくはフッ化ボロン(BFa)
イオンを用いてP゛不純物層およびP−不純物層を形成
する。またゲート電極9の形成前にゲート酸化膜3をウ
ェットエッチにより除去し 再度熱酸化によりゲート酸
化膜3を形成すると、ゲート酸化膜3の信頼性がさらに
向上する。またゲート電極9の形成において、Noまた
はP゛不純物層を形成するためのイオン注入用マスクで
あるレジストパターン4の幅よりゲート幅を広げること
によりゲート電極9とN゛拡散層11のオーバーラツプ
面積が大きくなり、ホットキャリア耐性がさらに向上す
4 ただしゲート容量が増加するた敢 デバイス速度は
減少する点について設計上考慮する必要がある。
In the structure obtained in this way, a gate electrode 9 made of conductive polysilicon is provided directly above the N-diffusion layer 12 and a portion of the N-diffusion layer 11. The lateral electric field strength at the surface is lower than in the conventional method, suppressing the generation of hot electrons, and making it possible to realize a long-life and highly reliable semiconductor device. 12 is the number N formed in a self-aligned manner using the same resist pattern.
- The width of all the diffusion layers 12 can be formed uniformly. Therefore, no matter which one of the z N° diffusion layers 11 shown in FIG. 1(e) is used as a source or a drain, exactly the same characteristics can be obtained. Although it is possible to form a high-performance semiconductor device, in this embodiment, an It P-type semiconductor substrate 1 is used, a resist pattern 4 is formed, As is ion-implanted using this as a mask, and then the width of the resist pattern 4 is narrowed by etching. The same effect can be obtained even if the order of ion implantation is reversed. In other words, a resist pattern 4 is formed, and P is ion-implanted using it as a mask.The width of the resist pattern 4 is widened by heating and flowing the resist, and then As can be ion-implanted. Further, in this embodiment, an N-type semiconductor substrate using a P-type semiconductor substrate or an N-well formed on a P-type semiconductor substrate may be used. When using an N-well formed on an N-type semiconductor substrate or a P-type semiconductor substrate, boron (B) or boron fluoride (BFa) is used instead of C; t, As, and P ions.
A P' impurity layer and a P- impurity layer are formed using ions. Further, if the gate oxide film 3 is removed by wet etching and then formed again by thermal oxidation before forming the gate electrode 9, the reliability of the gate oxide film 3 is further improved. Furthermore, in forming the gate electrode 9, the overlap area between the gate electrode 9 and the N diffusion layer 11 can be increased by making the gate width wider than the width of the resist pattern 4, which is an ion implantation mask for forming the No or P impurity layer. As the gate capacitance increases, the hot carrier resistance further improves.4However, it is necessary to take into account in the design that the gate capacitance increases and the device speed decreases.

発明の効果 以上のように本発明による方法を用いて半導体装置を製
造すると、低濃度不純物拡散層(N c hトランジス
タの場合、N−拡散層)の直上および高濃度不純物拡散
層(Nchトランジスタの場合、N゛拡散層)の一部の
直上に導電性のゲート電極が形成されも このたぬ 低
濃度不純物拡散層表面における横方向電界強度が従来の
LDD形成方法に比較して低くなム したがってホット
エレクトロン発生が抑制され 寿命の長い高信頼性の半
導体装置を実現することができも さらに低濃度不純物
拡散層および高濃度不純物拡散層は同じレジストパター
ンをマスクにして自己整合的に形成されるたべ 低濃度
不純物拡散層の幅は全てのトランジスタで均一にできる
。したがって特性の均一な 高精度かつ高性能の半導体
装置を実現できも
Effects of the Invention As described above, when a semiconductor device is manufactured using the method according to the present invention, there are In this case, even if a conductive gate electrode is formed directly above a part of the N diffusion layer, the lateral electric field strength at the surface of the low concentration impurity diffusion layer is lower than in the conventional LDD formation method. It is possible to suppress the generation of hot electrons and realize a highly reliable semiconductor device with a long life.In addition, the low-concentration impurity diffusion layer and the high-concentration impurity diffusion layer are formed in a self-aligned manner using the same resist pattern as a mask. The width of the low concentration impurity diffusion layer can be made uniform for all transistors. Therefore, it is possible to realize high-precision, high-performance semiconductor devices with uniform characteristics.

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

第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例における半導
体装置の製造方法を示す工程断面医 第2図は従来のL
DD構造MO3)ランジスタの断面図であも l・・・P型半導体基板(半導体基板)、 3・・・ゲ
ート酸化膜(薄い酸化膜)、 4・・・レジストパター
ン、5・・・Asイオン(第1の不純物)、 7・・・
Pイオン、(第2の不純物) 9・・・ゲー 上電極。
FIGS. 1(a) to (e) are process cross-sectional diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a conventional L
DD structure MO3) Cross-sectional view of transistor: 1... P-type semiconductor substrate (semiconductor substrate), 3... Gate oxide film (thin oxide film), 4... Resist pattern, 5... As ion (first impurity), 7...
P ion, (second impurity) 9...Ga upper electrode.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板の上に薄い酸化膜を形成する工程と、
前記薄い酸化膜の上にレジストパターンを形成する工程
と、前記レジストパターンをマスクにして第1の不純物
を注入する工程と、等方性エッチングにより前記レジス
トパターンの寸法を細くする工程と、前記寸法を細くし
たレジストパターンをマスクにして第2の不純物を注入
する工程と、前記レジストパターンを除去した後、前記
薄い酸化膜の上にゲート電極を形成する工程とを有する
半導体装置の製造方法。
(1) A step of forming a thin oxide film on the semiconductor substrate,
forming a resist pattern on the thin oxide film; implanting a first impurity using the resist pattern as a mask; reducing the dimensions of the resist pattern by isotropic etching; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: implanting a second impurity using a thinned resist pattern as a mask; and after removing the resist pattern, forming a gate electrode on the thin oxide film.
(2)半導体基板の上に薄い酸化膜を形成する工程と、
前記薄い酸化膜の上にレジストパターンを形成する工程
と、前記レジストパターンをマスクにして第1の不純物
を注入する工程と、前記レジストパターンを加熱してそ
の寸法を太くする工程と、前記寸法を太くしたレジスト
パターンをマスクにして第2の不純物を注入する工程と
、前記レジストパターンを除去した後、前記薄い酸化膜
の上にゲート電極とを形成する工程とを有する半導体装
置の製造方法。
(2) forming a thin oxide film on the semiconductor substrate;
a step of forming a resist pattern on the thin oxide film, a step of implanting a first impurity using the resist pattern as a mask, a step of heating the resist pattern to increase its dimension, and a step of increasing the dimension. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of implanting a second impurity using a thickened resist pattern as a mask, and forming a gate electrode on the thin oxide film after removing the resist pattern.
(3)第2の不純物を注入した後でゲート電極を形成す
る前に薄い酸化膜を除去し、新たにゲート酸化膜を形成
する請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。
(3) The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein after implanting the second impurity and before forming the gate electrode, the thin oxide film is removed and a new gate oxide film is formed.
(4)ゲート電極を、第1または第2の不純物を注入す
るためのイオン注入マスクのうち広い方のレジストパタ
ーンの幅よりも広く形成する請求項1または2記載の半
導体装置の製造方法。
(4) The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the gate electrode is formed to be wider than the width of a resist pattern that is wider among ion implantation masks for implanting the first or second impurity.
JP23353290A 1990-09-03 1990-09-03 Manufacture of semiconductor device Pending JPH04113632A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6460311B1 (en) 1999-04-02 2002-10-08 Nichiha Corp. Fixture for boarding, and horizontal boarding method using the fixture

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