JPH0414260A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法に関するものである。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device.
従来の技術
従来の半導体装置の製造方法として1よ 例えは特開昭
52−110724号公報に示されている。2. Description of the Related Art A conventional method for manufacturing a semiconductor device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 110724/1983.
第4図はこの従来の半導体装置の製造方法を用い?Q
NチャネルMO3型トランジスタの構造断面図を示す
ものである。P型シリコン基板1にゲート酸化膜2を介
して多結晶ポリシリコン3を堆積し フォトレジストを
マスクとして前記多結晶ポリシリコン3及びゲート酸化
膜2をエッチする。Figure 4 uses this conventional semiconductor device manufacturing method? Q
1 shows a cross-sectional view of the structure of an N-channel MO3 type transistor. Polycrystalline polysilicon 3 is deposited on P-type silicon substrate 1 with gate oxide film 2 interposed therebetween, and polycrystalline polysilicon 3 and gate oxide film 2 are etched using photoresist as a mask.
次に リンイオン又はヒ素イオンを基板1表面に注入し
低濃度拡散層6、7を形成する。その後、半導体装置の
表面に酸化膜を堆積し エッチバック法を用いて酸化膜
をエッチ服 サイドウオール10.11を形成する。次
に 基板表面にヒ素イオンを注入し −ソース、ドレイ
ン拡散層12、13を形成して完成する。この従来の半
導体装置において(友 低濃度拡散層によりMOS型ト
ランジスタのソース ドレイン近傍での電界が緩和され
るために 正孔又は電子のゲート酸化膜への注入が抑制
され ホットキャリアによるトランジスタ特性の劣化が
減少する。Next, phosphorus ions or arsenic ions are implanted into the surface of the substrate 1 to form low concentration diffusion layers 6 and 7. Thereafter, an oxide film is deposited on the surface of the semiconductor device, and the oxide film is etched using an etch-back method to form sidewalls 10 and 11. Next, arsenic ions are implanted into the substrate surface to form source and drain diffusion layers 12 and 13, thereby completing the process. In this conventional semiconductor device, the low concentration diffusion layer relaxes the electric field near the source and drain of the MOS transistor, suppressing the injection of holes or electrons into the gate oxide film, and deteriorating the transistor characteristics due to hot carriers. decreases.
他の従来の半導体装置の製造方法として(友 例えば特
開昭61−242468号公報に示されている。第5図
はこの従来の半導体装置の製造方法を用いfQ、 N
チャネル、MOS型トランジスタの構造断面図を示すも
のである。P型シリコン基板1にゲート酸化膜2を介し
て多結晶ポリシリコン3を堆積し フォトレジストをマ
スクとして前記多結晶ポリシリコン3及びゲート酸化膜
2をエッチする。次に リンイオン又はヒ素イオンを大
傾角イオン注入を用いてゲート下に注入し 低濃度拡散
層6,7を形成する。その後半導体基板の表面にヒ素イ
オンを注入し ソース、ドレイン拡散層10.11を形
成して完成する。以上のように構成された従来の半導体
装置において1よ 低濃度拡散層6.7がゲートとオー
バーラツプすることにより、第1の従来例よりさらにソ
ース ドレイン近傍での電界が緩和され ホットキャリ
アの信頼性が向上する。又 ゲートの下に低濃度拡散層
6、7を形成するために 実質のゲート長が短くなるた
めにトランジスタの駆動力が増す。Another conventional method for manufacturing a semiconductor device is shown in Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-242468. FIG. 5 shows fQ, N using this conventional method for manufacturing a semiconductor device.
1 shows a structural cross-sectional view of a channel, MOS type transistor. Polycrystalline polysilicon 3 is deposited on P-type silicon substrate 1 with gate oxide film 2 interposed therebetween, and polycrystalline polysilicon 3 and gate oxide film 2 are etched using photoresist as a mask. Next, phosphorus ions or arsenic ions are implanted under the gate using large angle ion implantation to form low concentration diffusion layers 6 and 7. Thereafter, arsenic ions are implanted into the surface of the semiconductor substrate to form source and drain diffusion layers 10 and 11 to complete the process. In the conventional semiconductor device configured as described above, since the low concentration diffusion layer 6.7 overlaps the gate, the electric field near the source and drain is further relaxed than in the first conventional example, thereby improving the reliability of hot carriers. will improve. Furthermore, since the low concentration diffusion layers 6 and 7 are formed under the gate, the actual gate length is shortened, so that the driving power of the transistor is increased.
発明が解決しようとする課題
しかしながら前記のような構成では 低濃度拡散層のゲ
ート下への入り込みを大きくし ホットキャリア信頼性
を高くするために(表 注入角度をさらに大きくし 注
入エネルギーも高くすることが必要である力(前者は高
集積のLSIにおいては困難であり、後者はゲート酸化
膜に与える損傷が大きくなるという問題を有していた
本発明はかかる点に鑑へ 従来のプロセス技術を用し\
容易に低濃度拡散層のゲート下への入り込み量を制御
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。Problems to be Solved by the Invention However, in the above structure, in order to increase the penetration of the low-concentration diffusion layer under the gate and increase the reliability of hot carriers (Table 1), it is necessary to further increase the injection angle and increase the injection energy. (The former is difficult in highly integrated LSIs, and the latter has the problem of increasing damage to the gate oxide film.The present invention takes into account these points and uses conventional process technology. death\
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can easily control the amount of a low concentration diffusion layer that penetrates under a gate.
課題を解決するための手段
本発明(表 半導体基板にゲート酸化膜を介してゲート
電極金属を堆積し フォトレジストをマスクとして、前
記ゲート電極 前記酸化膜及び前記導体基板をエラチン
ブレ 前記エツチング工程により形成される前記半導体
基板の凸部の側壁に傾角イオン注入を行なうことにより
、前記半導体基板の凸部の側壁に低濃度拡散層を形成す
ることより構成される。Means for Solving the Problems The present invention (Table 1) Depositing a gate electrode metal on a semiconductor substrate via a gate oxide film; A low concentration diffusion layer is formed on the side wall of the convex portion of the semiconductor substrate by performing oblique ion implantation into the side wall of the convex portion of the semiconductor substrate.
作用
本発明は前記した構成により、シリコン基板をエッチし
形成される凸部の側面にイオン注入を行うために シリ
コン基板を介さずして、直接ゲート下に低濃度拡散層を
形成することができる。According to the present invention, with the above-described structure, a low concentration diffusion layer can be formed directly under the gate without using the silicon substrate to perform ion implantation on the side surface of the convex portion formed by etching the silicon substrate. .
実施例
(実施例1)
第1図は本発明の第1の実施例におけるNチャネルのM
O3型トランジスタの製造方法を示す工程断面図である
。第1図(a)でL P型のシリコン基板1の表面に
ドライ酸化又はウェット酸化を用いて10nmのゲー
ト酸化膜2を形成する。Embodiment (Example 1) FIG. 1 shows the N-channel M in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing an O3 type transistor. In FIG. 1(a), a 10 nm thick gate oxide film 2 is formed on the surface of an L P type silicon substrate 1 using dry oxidation or wet oxidation.
次に周知の気相成長法を用いて300 nmの多結晶シ
リコン膜3を堆積させる。Next, a 300 nm thick polycrystalline silicon film 3 is deposited using a well-known vapor phase growth method.
第1図(b)で(よ フォトレジスト4をマスクとして
多結晶シリコン3、ゲート酸化膜2及びシリコン基板1
をエッチする。In FIG. 1(b), using the photoresist 4 as a mask, the polycrystalline silicon 3, the gate oxide film 2, and the silicon substrate 1 are
have sex with
第1図(C)では 半導体装置表面にドライ酸化又はウ
ェット酸化を用いて30nmの保護酸化膜5を形成する
。次番二 シリコン基板1の凸部の側面及びエツチング
面に 注入エネルギー30KeV、ドーズ量2X10”
cm−2の条件で、シリコン基板表面に対して70°の
角度で燐イオンを注入し 低濃度拡散層6,7を形成す
る。注入はシリコン基板の凸部の両側面が均一になるよ
うに2回転注入を行う。In FIG. 1C, a 30 nm thick protective oxide film 5 is formed on the surface of the semiconductor device using dry oxidation or wet oxidation. Second implantation energy: 30KeV, dose: 2X10"
Under the condition of cm-2, phosphorus ions are implanted at an angle of 70° to the silicon substrate surface to form low concentration diffusion layers 6 and 7. The implantation is performed twice so that both sides of the convex portion of the silicon substrate are uniform.
第1図(d)で41 シリコン基板1の表面に注入エ
ネルギー40KeV、ドーズ量6X 10” cm−2
の条件で、シリコン基板1に対して垂直にヒ素イオンを
注入しソース、ドレイン拡散層11、12を形成して完
了する。In Fig. 1(d), the implantation energy is 40 KeV and the dose is 6X 10" cm-2 on the surface of the silicon substrate 1.
Under these conditions, arsenic ions are implanted vertically into the silicon substrate 1 to form source and drain diffusion layers 11 and 12, and the process is completed.
第2図は本発明と従来技術(LATID)によるゲート
直下に入り込む注入イオンの様子を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the state of implanted ions entering directly under the gate according to the present invention and the prior art (LATID).
同図(a)は本発明による燐イオンのシリコン基板1に
入り込む様子を矢印で示す。同図(b)は従来技術(L
ATID)による燐イオンのシリコン基板1に入り込む
様子を矢印で示す。同図(a)、(b)により、低濃度
拡散層領域Aに入り込む燐イオンの量は本発明の方がL
ATIDに比べ シリコン基板1を介さずに行なうこと
ができるたム はるかに多1.%以上のように構成され
た本実施例のNチャネルMOS型トランジスタでは 低
濃度拡散層6、7をシリコン基板の凸部の側面に形成す
るためl二ゲートオーバーラツプ構造を比較的低い注入
エネルギーで形成でき、LATIDに比べ大傾角イオン
注入を行う必要かなLlo さらCニ ゲート下への
低濃度拡散層の入り込みの量を、注入エネルギーによっ
て簡単に制御できる。In FIG. 3(a), arrows indicate how phosphorus ions enter the silicon substrate 1 according to the present invention. The figure (b) shows the conventional technology (L
Arrows indicate how phosphorus ions enter the silicon substrate 1 due to ATID. From (a) and (b) in the same figure, the amount of phosphorus ions entering the low concentration diffusion layer region A is smaller in the present invention.
Compared to ATID, much more can be done without using the silicon substrate 1. In the N-channel MOS transistor of this embodiment configured as above, the two-gate overlap structure is formed by relatively low implantation energy in order to form the low concentration diffusion layers 6 and 7 on the sides of the convex portion of the silicon substrate. The amount of penetration of the low concentration diffusion layer under the gate can be easily controlled by the implantation energy.
(実施例2)
第3図は本発明の第2の実施例におけるNチャネルMO
S型トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。(Embodiment 2) FIG. 3 shows an N-channel MO in the second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing an S-type transistor.
第1図(a)〜(c)工程の後、第3図(a)では シ
リコン基板1の表面番へ 注入エネルギー 30KeV
、ドーズ量lXl014cm−2の条件で、シリコン基
板1に対して垂直にヒ素イオンを注入し 中濃度拡散層
8,9を形成する。After the steps in FIGS. 1(a) to (c), in FIG. 3(a), the injection energy is 30 KeV to the surface of the silicon substrate 1.
, arsenic ions are implanted perpendicularly to the silicon substrate 1 under the conditions of a dose of lXl014 cm-2 to form medium concentration diffusion layers 8 and 9.
第3図(b)では 半導体装置の表面を周知の気相成長
法を用いて1100nの厚さに堆積させた酸化膜を、エ
ッチバック法を用いて保護酸化膜5に至るまでエツチン
グし サイドウオールto、11を形成する。次に シ
リコン基板1の表面(ミ 注入エネルギー40Kev、
ドーズ量6XlO” cm−”の条件で、シリコン基板
1に対して垂直にヒ素イオンを注入し ソース、ドレイ
ン拡散層12、13を形成して完了する。In FIG. 3(b), the oxide film deposited on the surface of the semiconductor device to a thickness of 1100 nm using the well-known vapor phase growth method is etched down to the protective oxide film 5 using the etch-back method. to, form 11. Next, the surface of the silicon substrate 1 (Mi implantation energy 40Kev,
Arsenic ions are implanted perpendicularly into the silicon substrate 1 at a dose of 6XlO"cm-" to form source and drain diffusion layers 12 and 13, and the process is completed.
以上のように構成された本実施例のNチャネルMOS型
トランジスタでは 低濃度拡散層6.7をシリコン基板
の凸部の側面に形成するために ゲトオーハーラップ構
造を比較的低い注入エネルギーで形成でき、大傾角イオ
ン注入を行う必要がない。さらに ゲート下への低濃度
拡散層の入り込みの量を、注入エネルギーによって簡単
に制御できる。又 中濃度拡散層8,9を低濃度拡散層
6.7とソー人 ドレイン拡散層12.13の間に形成
するために ゲート下のソー人 ドレイン近傍での電界
集中を緩和することができ、ホットキャリア信頼性が向
上すも
発明の詳細
な説明したように 本発明によれば 従来のプロセス技
術を用いることによって、ゲートオーバーラツプ構造を
簡単に形成でき、低濃度拡散層のゲート下への入り込み
の量L 注入エネルギーによって簡単に制御できる。そ
のたべ トランジスタのホットキャリア信頼性を簡単に
向上することができ、その実用的効果は太きい。In the N-channel MOS transistor of this embodiment configured as described above, in order to form the low concentration diffusion layer 6.7 on the side surface of the convex portion of the silicon substrate, a gate-over-wrap structure is formed with relatively low implantation energy. This eliminates the need for large-angle ion implantation. Furthermore, the amount of penetration of the low concentration diffusion layer under the gate can be easily controlled by the implantation energy. In addition, since the medium concentration diffusion layers 8 and 9 are formed between the low concentration diffusion layer 6.7 and the drain diffusion layer 12.13, the electric field concentration near the drain under the gate can be alleviated. As described in detail, according to the present invention, a gate overlap structure can be easily formed by using conventional process technology, and a low concentration diffusion layer can be formed under the gate. The amount of penetration L can be easily controlled by the injection energy. The hot carrier reliability of transistors can be easily improved, and its practical effects are significant.
第1図は本発明の第1の実施例におけるNチャネルMO
S型トランジスタの製造工程医 第2図は本発明と従来
技術(LATID)によるゲート直下に入り込む注入イ
オンの様子を示す模式図 第3図は本発明の第2の実施
例におけるNチャネルMOS型トランジスタの製造工程
医 第4図は従来例の1つであるLDD構造のNチャネ
ルMOS型トランジスタの構造断面図 第5図従来例の
1つであるゲートオーバーラツプ構造(LATrD)の
NチャネルMOS型トランジスタの構造断面図である。
1・・・P型シリコン基板、 2・・・ゲート酸化膜
3・・・多結晶ポリシリコン、 4・・・フォトレジス
ト、 5・・・保護酸化膜 6,7・・・低濃度拡散層
8,9・・・中濃度拡散#10.11・・・サイドウ
オール11.12・・・ソース・ドレイン拡散層
代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名第
図
IどソーメMムIll′y1
第
図FIG. 1 shows an N-channel MO in the first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the state of implanted ions entering directly under the gate according to the present invention and the conventional technology (LATID). Figure 3 is an N-channel MOS transistor according to the second embodiment of the present invention. Figure 4 is a structural cross-sectional view of an N-channel MOS transistor with an LDD structure, which is one of the conventional examples. Figure 5: An N-channel MOS transistor with a gate overlap structure (LATrD), which is one of the conventional examples. FIG. 2 is a structural cross-sectional view of a transistor. 1...P-type silicon substrate, 2...gate oxide film
3... Polycrystalline polysilicon, 4... Photoresist, 5... Protective oxide film 6, 7... Low concentration diffusion layer 8, 9... Medium concentration diffusion #10.11... Side Wall 11.12... Name of agent for source/drain diffusion layer Patent attorney Shigetaka Awano Figure 1
Claims (2)
属を堆積する工程と、フォトレジストをマスクとして、
前記ゲート電極、前記酸化膜及び前記半導体基板をエッ
チングする工程と、前記エッチング工程により形成され
る前記半導体基板の凸部の側壁に傾角イオン注入を行な
うことにより、前記半導体基板の凸部の側壁に低濃度拡
散層を形成する工程と、前記半導体基板表面に垂直にイ
オン注入を行うことにより、前記半導体基板の表面にソ
ース・ドレイン拡散層を形成する工程とを備え、MOS
型トランジスタを形成することを特徴とする半導体装置
の製造方法。(1) A step of depositing gate electrode metal on a semiconductor substrate via a gate oxide film, and using a photoresist as a mask.
By etching the gate electrode, the oxide film, and the semiconductor substrate, and performing tilted ion implantation on the sidewalls of the protrusions of the semiconductor substrate formed by the etching process, the sidewalls of the protrusions of the semiconductor substrate are etched. a step of forming a low concentration diffusion layer; and a step of forming a source/drain diffusion layer on the surface of the semiconductor substrate by performing ion implantation perpendicularly to the surface of the semiconductor substrate,
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a type transistor.
属を堆積する工程と、フォトレジストをマスクとして、
前記ゲート電極、前記酸化膜及び前記半導体基板をエッ
チングする工程と、前記エッチング工程により形成され
る前記半導体基板の凸部の側壁に傾角イオン注入を行な
うことにより、前記半導体基板の凸部の側壁に低濃度拡
散層を形成する工程と、前記半導体基板表面に垂直にイ
オン注入を行うことにより、前記半導体基板の表面に中
濃度拡散層を形成する工程と、前記を前記半導体基板の
凸部の側壁に被膜を形成する工程と、前記半導体基板表
面に垂直にイオン注入を行うことにより、前記半導体基
板の表面にソース・ドレイン拡散層を形成する工程と備
え、MOS型トランジスタを形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法。(2) A step of depositing gate electrode metal on the semiconductor substrate via a gate oxide film, and using a photoresist as a mask.
By etching the gate electrode, the oxide film, and the semiconductor substrate, and performing tilted ion implantation on the sidewalls of the protrusions of the semiconductor substrate formed by the etching process, the sidewalls of the protrusions of the semiconductor substrate are etched. forming a low concentration diffusion layer; forming a medium concentration diffusion layer on the surface of the semiconductor substrate by performing ion implantation perpendicular to the surface of the semiconductor substrate; and forming a source/drain diffusion layer on the surface of the semiconductor substrate by performing ion implantation perpendicularly to the surface of the semiconductor substrate, forming a MOS transistor. A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
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JP11828590A JP2822593B2 (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Method for manufacturing semiconductor device |
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JP11828590A JP2822593B2 (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0414260A true JPH0414260A (en) | 1992-01-20 |
JP2822593B2 JP2822593B2 (en) | 1998-11-11 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07326752A (en) * | 1993-12-28 | 1995-12-12 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Mosfet and its preparation |
WO2004114412A1 (en) * | 2003-06-19 | 2004-12-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method for fabricating the same |
-
1990
- 1990-05-07 JP JP11828590A patent/JP2822593B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH07326752A (en) * | 1993-12-28 | 1995-12-12 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Mosfet and its preparation |
WO2004114412A1 (en) * | 2003-06-19 | 2004-12-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method for fabricating the same |
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JP2822593B2 (en) | 1998-11-11 |
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