JPH04246862A - Semiconductor integrated circuit and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路及び半導
体集積回路製造方法,特にMOS型トランジスタの性能
の改良に関し、ゲート酸化膜の薄膜化に伴う非パンチス
ルー領域でのソース・ドレイン間耐圧の低下を防止する
MOS型トランジスタ及びMOS型トランジスタの製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の微細化傾向は留まるこ
とを知らず進展しているが、平面的な寸法の縮小にとも
なって、縦方向の寸法も縮小されている。例えば、ゲー
ト酸化膜を例にとると、3ミクロンルールのデバイスで
は500A程度の膜厚が選ばれていたが、平面的に縮小
されて1ミクロンルールのデバイスとなると200A程
度の膜厚が選ばれている。これはいわゆる比例縮小則に
則り、デバイスの素子寸法を決定することによりデバイ
スのパラメータを最適化しているわけである。しかし、
これに伴う弊害も現れており以下にその一例を示す。
【0003】すなわち、図9はMOS型トランジスタの
重要なパラメータの一つであるソース・ドレイン間耐圧
(BVsd)とゲート寸法との相関関係を、ゲート酸化
膜厚をパラメータにとって現したものである。ここで、
MOS型トランジスタのソース・ドレイン間耐圧の決定
要因について簡単に説明する。ソース・ドレイン間耐圧
の決定要因としてはパンチスルーとドレイン・基板間接
合耐圧とがある。
【0004】(1)パンチスルー
ゲート寸法が短い領域でのソース・ドレイン間耐圧を決
定する要因である。MOS型トランジスタにおいてはド
レインの電圧を高く(Nチャネル型トランジスタの場合
は+方向に)していくと、ドレイン・基板間のPN接合
が逆方向にバイアスされるために、空乏層が広がってい
き、ついにはソース部にまで達し、ゲートに電圧を印加
していないにもかかわらずソース・ドレイン間に電流が
流れる。この現象は当然ゲート寸法が短いトランジスタ
で顕著に発生し、パンチスルーを起こさない最小のゲー
ト寸法が、MOS型トランジスタの最小使用可能ゲート
寸法となる。この現象に対してはゲート酸化膜が薄いほ
うがゲート酸化膜とシリコン基板界面に沿う空乏層の伸
びが抑えられるために耐圧が高くなる。
【0005】(2)ドレイン・基板間接合耐圧ソース・
ドレイン間耐圧がゲート寸法に依存しない領域である非
パンチスルー領域のソース・ドレイン間耐圧要因である
。ドレイン・基板間接合耐圧は前述したドレイン・基板
間のPN接合の逆方向耐圧であるが、単純にPNの濃度
差によっては決まらない。上記(1)で述べたようにゲ
ート酸化膜が薄いとゲート酸化膜とシリコン基板界面に
沿う空乏層の伸びは抑えられるが、ゲート酸化膜を薄く
するためにドレイン電圧印加によるドレイン・ゲート近
傍の電位勾配が急になる。そのため高電界が発生しその
部分でドレイン・基板間のPN接合の逆方向耐圧が決ま
ることになる。従って、ゲート酸化膜を薄くするとドレ
イン・基板間の接合耐圧でMOS型トランジスタのソー
ス・ドレイン間耐圧が決まる非パンチスルー領域のソー
ス・ドレイン間耐圧が低くなることになる。
【0006】上記理由によりゲート酸化膜を薄くするに
つれて、MOS型トランジスタの最小使用可能ゲート寸
法は短くなって行き微細化傾向に合うが、逆にソース・
ドレイン間耐圧の絶対値は低くなっていく。具体的には
図9に示したソース・ドレイン間耐圧(BVsd)とゲ
ート寸法との相関関係の例では、非パンチスルー領域の
ソース・ドレイン間耐圧はゲート酸化膜の膜厚を220
Aから180Aに薄くすることにより、14Vから13
Vに低下している。つまり、この180Aのゲート酸化
膜厚ではゲート寸法の大きなトランジスタを用いたとし
ても13V以上のソース・ドレイン間耐圧は得られない
ことになる。
【0007】一般的なMOS型トランジスタに用いられ
る電源電圧は5V程度であり、ここで述べた程度のソー
ス・ドレイン間耐圧の低下はまったく問題とならない。
しかし、EPROM,EEPROM等のように書き込み
時に12V以上の高電圧を使用するデバイスにおいては
最大ソース・ドレイン間耐圧の低下が深刻な問題となる
。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来のMOS型トランジスタでは、ゲート酸化膜の薄膜化
に伴い非パンチスルー領域でのソース・ドレイン間耐圧
が低くなり、EPROM,EEPROM等のように書き
込み時に12V以上の高電圧を回路内部で取り扱うデバ
イスには、そのようなMOS型トランジスタは使用でき
なくなるという問題点があった。
【0009】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので,ゲート酸化膜を薄くしても非パン
チスルー領域でのソース・ドレイン間耐圧が低くならな
いMOS型トランジスタを得ることを目的とし、さらに
その製造方法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第一の発明に係わる半導体集積回路は、M
OS型トランジスタのドレイン近傍部のゲート酸化膜を
選択的に厚くすることにより(ドレイン側のゲートバー
ズビークをソース側のゲートバーズビークより厚くする
)、ドレイン電圧印加によるドレイン・ゲート近傍部の
電位勾配を緩くして非パンチスルー領域のソース・ドレ
イン間耐圧を高くするようにしたものである。
【0011】また、本発明の第二の発明に係わる半導体
集積回路の製造方法は、第一の発明の半導体集積回路を
製造するための製造方法であって、半導体ウエハの面上
に薄いゲート酸化膜を生成し、該ゲート酸化膜上にゲー
ト電極を生成した後、ゲート電極のドレイン側だけを露
出するように形成されたレジストをマスクにして等方向
性酸化膜エッチングすることによりドレイン近傍部のゲ
ート酸化膜を僅かにエッチングした後、再酸化を行うこ
とによりドレイン近傍部にのみ比較的厚い、いわゆるゲ
ートバーズビークを形成することにより選択的にゲート
酸化膜を厚くするものである。 さらに、本発明の第
三の発明に係わる半導体集積回路の製造方法は、同様に
第一の発明の半導体集積回路を製造するための製造方法
であって、半導体ウエハの面上に薄いゲート酸化膜を生
成し、該ゲート酸化膜上にゲート電極を生成した後、全
面に酸化防止のための窒化膜を形成した後、ゲート電極
のドレイン側だけを露出するように形成されたレジスト
をマスクにして窒化膜エッチングした後、再酸化を行う
ことによりドレイン近傍部にのみ比較的厚い、いわゆる
ゲートバーズビークを形成することにより選択的にゲー
ト酸化膜を厚くするものである。
【0012】
【作用】従って、本発明の半導体集積回路及び半導体集
積回路製造方法によれば、MOS型トランジスタのドレ
イン近傍部にのみ比較的厚いいわゆるゲートバーズビー
クを形成することにより選択的にゲート酸化膜を厚くで
きるようになり、それによってゲート酸化膜を薄くして
いっても非パンチスルー領域でのソース・ドレイン間耐
圧を高くすることができるようになる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図1は本発明の第一の発明に係わる半導体集積回路
の一実施例であるMOS型トランジスタの断面図である
。図1において、本発明のMOS型トランジスタはP型
シリコン基板(10)と、ゲート酸化膜(11)と、ゲ
ート電極(12)と、ドレイン拡散層(13)と、ソー
ス拡散層(14)と、熱酸化膜(15)と、熱酸化膜(
15)を形成する際に形成されたドレイン側の厚いゲー
トバーズビーク(16)と、熱酸化膜(15)を形成す
る際に形成されたソース側の薄いゲートバーズビーク(
17)とから構成されている。
【0014】図1から明らかなように本発明の第一の発
明によるMOS型トランジスタではドレイン側のゲート
バーズビークが厚くなっている。このようにドレイン側
のゲートバーズビークを厚くすることにより、ドレイン
電圧印加によるドレイン・ゲート近傍部の電位勾配が緩
くなり、ドレイン・基板間のPN接合の逆方向耐圧を高
くすることができる。また、ドレイン近傍部以外のゲー
ト酸化膜厚は薄くしてあるので、前述したゲート酸化膜
薄膜化のメリットが生かされ、最小使用可能ゲート寸法
は薄く、しかもソース・ドレイン間耐圧の高いMOS型
トランジスタとなっている。
【0015】つまり本発明の第一の発明のMOS型トラ
ンジスタは、ゲート酸化膜の薄膜化に伴うドレイン・基
板間の逆方向接合耐圧を改善することにより、非パンチ
スルー領域でのソース・ドレイン間耐圧を向上し、かつ
ゲート酸化膜の薄膜化によるパンチスルー領域でのソー
ス・ドレイン間耐圧向上のメリットを享受することがで
きるのである。
【0016】次に、第一の発明のMOS型トランジスタ
を製造する方法に係わる第二の発明の半導体集積回路製
造方法について図2〜図6を用いて説明する。図2〜図
6は第二の発明の半導体集積回路製造方法によるMOS
型トランジスタの生成過程を示す各工程におけるMOS
型トランジスタの断面図である。
【0017】図1に示すMOS型トランジスタの生成過
程については、まずP型シリコン基板(10)を熱酸化
することにより、ゲート酸化膜(11)を形成する。こ
の状態のMOS型トランジスタの断面図を図2に示す。
【0018】次に、3000A程度の膜厚のポリシリコ
ンゲート電極(12)をCVD法により形成し、写真製
版技術により所望の形状に形成されたレジスト(18)
をマスクにして前記ポリシリコンゲート電極(12)を
CF4 プラズマ等を用いたプラズマエッチング技術を
用いてエッチングする。続いてレジストパターン(18
)またはポリシリコンゲート電極(12)をマスクにし
てゲート酸化膜(11)をエッチングする。この状態の
MOS型トランジスタの断面図を図3に示す。次に、レ
ジストパターン(18)を除去した後、イオン注入技術
を用いてAsイオンを加速電圧40KeV程度で、4×
1015(cm−1)程度注入し、N+ ソース拡散層
(14)とN+ ドレイン拡散層(13)を形成する。
この状態のMOS型トランジスタの断面図を図4に示す
。
【0019】次に、写真製版技術によりドレイン部のみ
を露出したレジストパターン(19)をマスクにして等
方向性酸化膜エッチングすることによりドレイン側のゲ
ート酸化膜をわずかにエッチングし、ゲート酸化膜をソ
ース方向にソース・ドレイン間の距離の5〜10%程度
食い込ませる。この状態のMOS型トランジスタの断面
図を図5に示す。
【0020】その後、N+ ソース拡散層(14)とN
+ ドレイン拡散層(13)を形成するために注入され
たAsイオン注入層を活性化するために、900℃程度
の温度で窒素雰囲気中で15分程度熱処理した後、90
0℃程度の温度で酸素雰囲気中で40分程度熱処理する
ことにより再酸化を行う。すると酸化後は、ドレイン側
はゲート酸化膜をわずかに食い込ませていたことにより
、ポリシリコンゲート電極(12)及びP型シリコン基
板(10)が露出した状態で酸化雰囲気に晒されること
になるので、厚いゲートバーズビーク(16)が形成さ
れる。一方、露出されない状態で酸化雰囲気に晒された
部分は、薄いゲートバーズビーク(17)が形成される
。
この状態のMOS型トランジスタの断面図を図6に示す
。
【0021】以上説明したように、上述した製造方法に
より図1に示すようなドレイン側のみゲート酸化膜を厚
く形成したMOS型トランジスタを実現することができ
るのである。次に、第一の発明のMOS型トランジスタ
を製造する方法に係わる本発明の第三の発明の半導体集
積回路製造方法について図7,図8を用いて説明する。
図7,図8は第三の発明の半導体集積回路製造方法によ
るMOS型トランジスタの生成過程を示す各工程におけ
るMOS型トランジスタの断面図である。
【0022】第三の発明の半導体集積回路製造方法にお
いては図4に示す工程までは前記第二の発明の実施例で
示したものと同様の方法である。図4に示すMOS型ト
ランジスタに対してN+ ソース拡散層(14)とN+
ドレイン拡散層(13)を形成するためにAsイオン注
入完了後、20nm程度の酸化防止窒化膜(20)を減
圧CVD法により前記半導体ウエハの全面に形成する。
次に、写真製版技術によりドレイン部のみを露出したレ
ジストパターン(19)を形成し、これをマスクにして
、前記酸化防止窒化膜(20)をCF4 プラズマを用
いたドライエッチング技術によりエッチングする。この
状態のMOS型トランジスタの断面図を図7に示す。
【0023】その後、前記N+ ソース拡散層(14)
とN+ドレイン拡散層(13)を形成するために注入さ
れたAsイオン注入層を活性化するために、900℃程
度の温度で窒素雰囲気中で15分程度熱処理した後、9
00℃程度の温度で酸素雰囲気中で40分程度熱処理す
ることにより再酸化を行う。酸化後はドレイン部以外は
酸化防止窒化膜(20)で覆われていたので酸化される
ことはなく、ドレイン近傍部のゲート酸化膜のみが酸化
され厚いゲートバーズビーク(16)が形成される。こ
の状態のMOS型トランジスタの断面図を図8に示す。
【0024】なお、上記実施例ではNチャネル型トラン
ジスタについてのみ説明したが、Pチャネル型トランジ
スタに本発明を適用しても同様の効果が得られることは
言うまでもない。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第一の発
明に係わる半導体集積回路によれば、MOS型トランジ
スタのドレイン近傍部のゲート酸化膜を選択的に厚くす
るように形成したので、ゲート酸化膜の薄膜化によるメ
リットを損なうことなく、ドレイン電圧印加によるドレ
イン・ゲート間に発生する電位勾配を緩くすることによ
り、ドレイン・基板間の逆方向耐圧を高くすることがで
き、非パンチスルー領域のソース・ドレイン間耐圧を高
くすることができるという効果がある。
【0026】また、本発明の第二の発明に係わる半導体
集積回路の製造方法によれば、半導体ウエハの面上に薄
いゲート酸化膜を生成し、該ゲート酸化膜上にゲート電
極を生成した後、ゲート電極のドレイン側だけを露出す
るように形成されたレジストをマスクにして等方向性酸
化膜エッチングすることにより、ドレイン近傍部のゲー
ト酸化膜を僅かにエッチングした後、再酸化を行うこと
によりドレイン近傍部にのみ比較的厚い、いわゆるゲー
トバーズビークを形成することにより選択的にゲート酸
化膜を厚くするようにしたので、前記第一の発明のMO
S型トランジスタの構造を簡単な工程の追加によって、
精度良く形成することができるという効果がある。
【0027】さらに、本発明の第三の発明に係わる半導
体集積回路の製造方法によれば、半導体ウエハの面上に
薄いゲート酸化膜を生成し、該ゲート酸化膜上にゲート
電極を生成した後、全面に酸化防止のための窒化膜を形
成した後、ゲート電極のドレイン側だけを露出するよう
に形成されたレジストをマスクにして窒化膜エッチング
した後、再酸化を行うことによりドレイン近傍部にのみ
比較的厚い、いわゆるゲートバーズビークを形成するこ
とにより選択的にゲート酸化膜を厚くするようにしたの
で、前記第一の発明のMOS型トランジスタの構造を簡
単な工程の追加によって、精度良く形成することができ
るという効果がある。[0001] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, particularly to improving the performance of a MOS transistor. The present invention relates to a MOS transistor and a method for manufacturing the MOS transistor that prevents reduction in source-drain breakdown voltage in a through region. 2. Description of the Related Art The trend toward miniaturization of semiconductor integrated circuits is progressing without stopping, and along with the reduction in planar dimensions, the vertical dimensions are also being reduced. For example, if we take the gate oxide film as an example, a film thickness of about 500A was selected for a 3-micron rule device, but a film thickness of about 200A was selected for a 1-micron rule device after planar reduction. ing. This is in accordance with the so-called proportional reduction law, and the device parameters are optimized by determining the element dimensions of the device. but,
There are also negative effects associated with this, and an example of these is shown below. That is, FIG. 9 shows the correlation between the source-drain breakdown voltage (BVsd), which is one of the important parameters of a MOS transistor, and the gate dimensions, using the gate oxide film thickness as a parameter. here,
The determining factors of the source-drain breakdown voltage of a MOS transistor will be briefly explained. Determining factors for the source-drain breakdown voltage include punch-through and drain-substrate junction breakdown voltage. (1) Punch-through The gate dimension is a factor that determines the source-drain breakdown voltage in a short region. In a MOS transistor, when the drain voltage is increased (in the + direction in the case of an N-channel transistor), the PN junction between the drain and the substrate is biased in the opposite direction, so the depletion layer expands. , and finally reaches the source, and current flows between the source and drain even though no voltage is applied to the gate. This phenomenon naturally occurs significantly in transistors with short gate dimensions, and the minimum gate dimension that does not cause punch-through is the minimum usable gate dimension of a MOS transistor. Regarding this phenomenon, the thinner the gate oxide film is, the higher the withstand voltage is because the extension of the depletion layer along the interface between the gate oxide film and the silicon substrate is suppressed. (2) Drain/substrate junction breakdown voltage source/
This is a source-drain breakdown voltage factor in the non-punch-through region, which is a region where the drain-to-drain breakdown voltage does not depend on gate dimensions. The drain-substrate junction breakdown voltage is the reverse breakdown voltage of the PN junction between the drain and the substrate described above, but it is not determined simply by the difference in PN concentration. As mentioned in (1) above, if the gate oxide film is thin, the extension of the depletion layer along the interface between the gate oxide film and the silicon substrate can be suppressed. The potential gradient becomes steeper. Therefore, a high electric field is generated, and the reverse breakdown voltage of the PN junction between the drain and the substrate is determined at that portion. Therefore, when the gate oxide film is made thinner, the source-drain breakdown voltage in the non-punch-through region, where the source-drain breakdown voltage of the MOS transistor is determined by the drain-substrate junction breakdown voltage, becomes lower. For the reasons mentioned above, as the gate oxide film becomes thinner, the minimum usable gate size of a MOS transistor becomes shorter, meeting the trend toward miniaturization.
The absolute value of the drain-to-drain breakdown voltage becomes lower. Specifically, in the example of the correlation between source-drain breakdown voltage (BVsd) and gate dimensions shown in FIG.
By thinning A to 180A, 14V to 13
It has dropped to V. In other words, with the gate oxide film thickness of 180 A, even if a transistor with a large gate size is used, a source-drain breakdown voltage of 13 V or more cannot be obtained. [0007] The power supply voltage used in a typical MOS transistor is about 5 V, and the decrease in the source-drain breakdown voltage to the extent described here is not a problem at all. However, in devices such as EPROM and EEPROM that use a high voltage of 12 V or more during writing, a decrease in maximum source-drain breakdown voltage becomes a serious problem. [0008] As explained above, in conventional MOS transistors, as the gate oxide film becomes thinner, the breakdown voltage between the source and drain in the non-punch-through region becomes lower, and There is a problem that such MOS type transistors cannot be used in devices such as those in which a high voltage of 12 V or more is handled inside the circuit during writing. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is to obtain a MOS transistor in which the source-drain breakdown voltage in the non-punch-through region does not decrease even if the gate oxide film is thinned. The purpose of this invention is to provide a manufacturing method for the same. Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a semiconductor integrated circuit according to a first aspect of the present invention is provided with M
By selectively thickening the gate oxide film near the drain of an OS type transistor (making the gate bird's beak on the drain side thicker than the gate bird's beak on the source side), the potential gradient near the drain and gate due to drain voltage application can be reduced. is made looser to increase the breakdown voltage between the source and drain in the non-punch-through region. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to a second aspect of the present invention is a manufacturing method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the invention, in which a thin gate oxide is formed on the surface of a semiconductor wafer. After forming a film and forming a gate electrode on the gate oxide film, the area near the drain is etched using the resist formed as a mask to expose only the drain side of the gate electrode. After slightly etching the gate oxide film, reoxidation is performed to selectively thicken the gate oxide film by forming a relatively thick so-called gate bird's beak only in the vicinity of the drain. Further, a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to a third aspect of the present invention is a manufacturing method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the invention, in which a thin gate oxide film is formed on the surface of a semiconductor wafer. After forming a gate electrode on the gate oxide film, a nitride film for preventing oxidation is formed on the entire surface, and then a resist formed to expose only the drain side of the gate electrode is used as a mask. After etching the nitride film, reoxidation is performed to selectively thicken the gate oxide film by forming a relatively thick so-called gate bird's beak only in the vicinity of the drain. [Operation] Therefore, according to the semiconductor integrated circuit and semiconductor integrated circuit manufacturing method of the present invention, gate oxidation is selectively performed by forming a relatively thick so-called gate bird's beak only in the vicinity of the drain of the MOS transistor. The film can be made thicker, and as a result, even if the gate oxide film is made thinner, the source-drain breakdown voltage in the non-punch-through region can be increased. [Embodiment] An embodiment of the present invention will be explained below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a MOS transistor which is an embodiment of a semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the present invention. In FIG. 1, the MOS transistor of the present invention includes a P-type silicon substrate (10), a gate oxide film (11), a gate electrode (12), a drain diffusion layer (13), and a source diffusion layer (14). , thermal oxide film (15), and thermal oxide film (
A thick gate bird's beak (16) on the drain side formed when forming the thermal oxide film (15) and a thin gate bird's beak (16) on the source side formed when forming the thermal oxide film (15).
17). As is clear from FIG. 1, in the MOS transistor according to the first aspect of the present invention, the gate bird's beak on the drain side is thick. By thickening the gate bird's beak on the drain side in this way, the potential gradient in the vicinity of the drain and gate due to the application of a drain voltage becomes gentler, and the reverse breakdown voltage of the PN junction between the drain and the substrate can be increased. In addition, since the thickness of the gate oxide film other than the area near the drain is made thinner, the above-mentioned merits of thinning the gate oxide film are taken advantage of, and the minimum usable gate size is thin, and MOS type transistors with high withstand voltage between the source and drain can be used. It becomes. In other words, the MOS transistor according to the first aspect of the present invention improves the reverse junction breakdown voltage between the drain and the substrate due to the thinning of the gate oxide film. It is possible to enjoy the benefits of improved breakdown voltage and improved breakdown voltage between the source and drain in the punch-through region due to the thinning of the gate oxide film. Next, a semiconductor integrated circuit manufacturing method according to the second invention, which is related to the method for manufacturing a MOS transistor according to the first invention, will be explained using FIGS. 2 to 6. 2 to 6 are MOSs according to the semiconductor integrated circuit manufacturing method of the second invention.
MOS at each step showing the generation process of type transistor
FIG. 2 is a cross-sectional view of a type transistor. In the process of producing the MOS transistor shown in FIG. 1, first, a gate oxide film (11) is formed by thermally oxidizing a P-type silicon substrate (10). A cross-sectional view of the MOS transistor in this state is shown in FIG. Next, a polysilicon gate electrode (12) with a film thickness of about 3000A is formed by CVD, and a resist (18) is formed into a desired shape by photolithography.
Using this as a mask, the polysilicon gate electrode (12) is etched using a plasma etching technique using CF4 plasma or the like. Next, resist pattern (18
) or polysilicon gate electrode (12) as a mask, the gate oxide film (11) is etched. A cross-sectional view of the MOS transistor in this state is shown in FIG. Next, after removing the resist pattern (18), using ion implantation technology, As ions are injected 4× at an acceleration voltage of about 40 KeV.
An N+ source diffusion layer (14) and an N+ drain diffusion layer (13) are formed by implanting approximately 1015 (cm-1). A cross-sectional view of the MOS transistor in this state is shown in FIG. Next, the gate oxide film on the drain side is slightly etched by isotropically etching the oxide film using the resist pattern (19) exposing only the drain portion as a mask using photolithography. It digs into the source direction by about 5 to 10% of the distance between the source and drain. A cross-sectional view of the MOS transistor in this state is shown in FIG. After that, the N+ source diffusion layer (14) and the N+ source diffusion layer (14)
+ In order to activate the As ion-implanted layer implanted to form the drain diffusion layer (13), heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of about 900° C. for about 15 minutes, and then 90° C.
Reoxidation is performed by heat treatment at a temperature of about 0° C. in an oxygen atmosphere for about 40 minutes. Then, after oxidation, the polysilicon gate electrode (12) and P-type silicon substrate (10) will be exposed to the oxidizing atmosphere because the gate oxide film has slightly bit into the drain side. , a thick gate bird's beak (16) is formed. On the other hand, a thin gate bird's beak (17) is formed in the unexposed portion exposed to the oxidizing atmosphere. A cross-sectional view of the MOS transistor in this state is shown in FIG. As explained above, by the above-described manufacturing method, it is possible to realize a MOS type transistor in which the gate oxide film is formed thick only on the drain side as shown in FIG. 1. Next, a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to a third invention of the present invention, which is related to a method for manufacturing a MOS transistor according to the first invention, will be explained using FIGS. 7 and 8. 7 and 8 are cross-sectional views of a MOS transistor at each step showing the process of producing a MOS transistor according to the semiconductor integrated circuit manufacturing method of the third invention. In the semiconductor integrated circuit manufacturing method of the third invention, the steps up to the steps shown in FIG. 4 are the same as those shown in the embodiment of the second invention. For the MOS transistor shown in FIG. 4, the N+ source diffusion layer (14) and the N+
After completing the As ion implantation to form the drain diffusion layer (13), an anti-oxidation nitride film (20) of about 20 nm is formed on the entire surface of the semiconductor wafer by low pressure CVD. Next, a resist pattern (19) exposing only the drain portion is formed by photolithography, and using this as a mask, the anti-oxidation nitride film (20) is etched by dry etching using CF4 plasma. A cross-sectional view of the MOS transistor in this state is shown in FIG. After that, the N+ source diffusion layer (14)
In order to activate the As ion-implanted layer implanted to form the N+ drain diffusion layer (13), heat treatment was performed at a temperature of about 900° C. for about 15 minutes in a nitrogen atmosphere.
Reoxidation is performed by heat treatment at a temperature of about 00° C. in an oxygen atmosphere for about 40 minutes. After oxidation, parts other than the drain part were covered with the anti-oxidation nitride film (20), so they were not oxidized, and only the gate oxide film in the vicinity of the drain was oxidized, forming a thick gate bird's beak (16). A cross-sectional view of the MOS transistor in this state is shown in FIG. In the above embodiment, only an N-channel transistor was explained, but it goes without saying that similar effects can be obtained even if the present invention is applied to a P-channel transistor. As explained above, according to the semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the present invention, the gate oxide film in the vicinity of the drain of the MOS transistor is formed to be selectively thick. Therefore, the reverse breakdown voltage between the drain and the substrate can be increased by making the potential gradient generated between the drain and the gate due to drain voltage application gentle, without sacrificing the benefits of making the gate oxide film thinner. This has the effect of increasing the source-drain breakdown voltage of the non-punch-through region. Further, according to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, after forming a thin gate oxide film on the surface of a semiconductor wafer and forming a gate electrode on the gate oxide film, , by performing isotropic oxide film etching using a resist formed to expose only the drain side of the gate electrode as a mask, the gate oxide film near the drain is slightly etched, and then reoxidation is performed. Since the gate oxide film is selectively thickened by forming a relatively thick so-called gate bird's beak only in the vicinity of the drain, the MO of the first invention
By adding a simple process to the structure of an S-type transistor,
This has the effect of being able to form with high precision. Furthermore, according to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the third aspect of the present invention, after forming a thin gate oxide film on the surface of the semiconductor wafer and forming a gate electrode on the gate oxide film, After forming a nitride film on the entire surface to prevent oxidation, etching the nitride film using a resist mask that exposed only the drain side of the gate electrode, and then reoxidizing the area near the drain. Since the gate oxide film is selectively thickened by forming a relatively thick so-called gate bird's beak, the structure of the MOS transistor of the first invention can be formed with high precision by adding a simple process. The effect is that it can be done.
【図1】本発明の第一の発明に係わる半導体集積回路の
一実施例であるMOS型トランジスタのブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram of a MOS transistor which is an embodiment of a semiconductor integrated circuit according to a first aspect of the present invention.
【図2】第二の発明の半導体集積回路製造方法によるM
OS型トランジスタの生成過程を示すMOS型トランジ
スタの断面図である。[Fig. 2] M according to the semiconductor integrated circuit manufacturing method of the second invention
FIG. 2 is a cross-sectional view of a MOS transistor showing the process of producing an OS transistor.
【図3】ポリシリコンゲート電極(12)とゲート酸化
膜(11)をエッチングした状態のMOS型トランジス
タの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a MOS transistor with a polysilicon gate electrode (12) and a gate oxide film (11) etched.
【図4】N+ ソース拡散層(14)・N+ ドレイン
拡散層(13)を形成した状態のMOS型トランジスタ
の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a MOS transistor in which an N+ source diffusion layer (14) and an N+ drain diffusion layer (13) are formed.
【図5】ゲート酸化膜をソース方向に食い込ませるよう
に形成した状態のMOS型トランジスタの断面図である
。FIG. 5 is a cross-sectional view of a MOS transistor in which a gate oxide film is formed so as to dig into the source direction.
【図6】熱処理により再酸化を行った後に厚いゲートバ
ーズビーク(16)を形成したMOS型トランジスタの
断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a MOS transistor in which a thick gate bird's beak (16) is formed after reoxidation by heat treatment.
【図7】第三の発明の半導体集積回路製造方法によるM
OS型トランジスタの生成過程を示すMOS型トランジ
スタの断面図である。[Fig. 7] M according to the semiconductor integrated circuit manufacturing method of the third invention
FIG. 2 is a cross-sectional view of a MOS transistor showing the process of producing an OS transistor.
【図8】熱処理により再酸化を行った後に厚いゲートバ
ーズビーク(16)を形成した状態のMOS型トランジ
スタの断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a MOS transistor in which a thick gate bird's beak (16) is formed after reoxidation by heat treatment.
【図9】MOS型トランジスタのソース・ドレイン間耐
圧(BVsd)とゲート寸法との相関関係を、ゲート酸
化膜厚をパラメータにとって表した図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the correlation between the source-drain breakdown voltage (BVsd) and gate dimensions of a MOS transistor using the gate oxide film thickness as a parameter.
(10) P型シリコン基板
(11) ゲート酸化膜
(12) ポリシリコンゲート電極
(13) ドレイン拡散層
(14) ソース拡散層
(15) 熱酸化膜
(16) 厚いゲートバーズビーク
(17) 薄いゲートバーズビーク
(18),(19) レジストパターン(20)
酸化防止窒化膜(10) P-type silicon substrate (11) Gate oxide film (12) Polysilicon gate electrode (13) Drain diffusion layer (14) Source diffusion layer (15) Thermal oxide film (16) Thick gate bird's beak (17) Thin gate Bird's beak (18), (19) Resist pattern (20)
Antioxidant nitride film
Claims (3)
レイン近傍部のゲートバーズビークがソース近傍部のゲ
ートバーズビークよりも厚いことを特徴とする半導体集
積回路。1. A MOS type semiconductor integrated circuit, wherein a gate bird's beak near the drain is thicker than a gate bird's beak near the source.
するための製造方法であって、半導体ウエハの面上に熱
酸化法等によりゲート酸化膜となる酸化薄膜を生成する
酸化薄膜生成工程と、前記酸化薄膜上にゲート電極とな
る多結晶シリコン薄膜等の電極材料を生成するゲート電
極生成工程と、写真製版技術により所望の形状に形成し
たホトレジストをマスクにして前記電極材料をドライエ
ッチング技術によりエッチングするエッチング工程と、
所望の形状に形成された前記電極材料をマスクにして前
記半導体基板とは逆電導型の不純物をイオン注入法等に
より導入しソース拡散層及びドレイン拡散層を形成する
拡散層形成工程と、写真製版技術により前記ドレイン拡
散層のみが露出するように形成されたホトレジストをマ
スクに等方向性酸化膜エッチングすることにより前記ゲ
ート酸化膜のドレイン側端部をソース方向にソース・ド
レイン間の長さの5〜10%程度の長さ分食い込ませる
調整工程と、上記各工程により得られた半導体ウエハ全
体を熱酸化雰囲気に晒すことによりドレイン側端部のゲ
ートバーズビークを厚くする熱処理工程とを、少なくと
も含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。2. A manufacturing method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to claim 1, comprising an oxide thin film generation step of generating a thin oxide film to become a gate oxide film on the surface of a semiconductor wafer by a thermal oxidation method or the like. , a gate electrode generation step in which an electrode material such as a polycrystalline silicon thin film, which will become a gate electrode, is produced on the oxide thin film, and the electrode material is dry-etched using a photoresist formed into a desired shape by photolithography as a mask. An etching process to etch;
a diffusion layer forming step of introducing an impurity of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate by ion implantation or the like using the electrode material formed in a desired shape as a mask to form a source diffusion layer and a drain diffusion layer; and photolithography. By isotropically etching the oxide film using a photoresist as a mask, which has been formed using a technique such that only the drain diffusion layer is exposed, the drain side end of the gate oxide film is etched in the direction of the source by 50% of the length between the source and drain. It includes at least an adjustment step of cutting in the length by about 10%, and a heat treatment step of thickening the gate bird's beak at the drain side end by exposing the entire semiconductor wafer obtained by the above steps to a thermal oxidation atmosphere. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, characterized by:
するための製造方法であって、半導体ウエハの面上に熱
酸化法等によりゲート酸化膜となる酸化薄膜を生成する
酸化薄膜生成工程と、前記酸化薄膜上にゲート電極とな
る多結晶シリコン薄膜等の電極材料を生成するゲート電
極生成工程と、写真製版技術により所望の形状に形成し
たホトレジストをマスクにして前記電極材料をドライエ
ッチング技術によりエッチングするエッチング工程と、
所望の形状に形成された前記電極材料をマスクにして前
記半導体基板とは逆電導型の不純物をイオン注入法等に
より導入しソース拡散層及びドレイン拡散層を形成する
拡散層形成工程と、前記各工程により得られた半導体ウ
エハの全面に酸化防止効果を有する窒化膜等の薄膜を生
成する酸化防止膜生成工程と、写真製版技術により前記
ドレイン拡散層のみが露出するように形成されたホトレ
ジストをマスクに前記酸化防止効果を有する薄膜をエッ
チングする酸化防止薄膜エッチング工程と、上記各工程
により得られた半導体ウエハ全体を熱酸化雰囲気に晒す
ことによりドレイン側端部のゲートバーズビークを厚く
する熱処理工程とを、少なくとも含むことを特徴とする
半導体集積回路の製造方法。3. A manufacturing method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to claim 1, comprising an oxide thin film generation step of generating a thin oxide film to become a gate oxide film on the surface of a semiconductor wafer by a thermal oxidation method or the like. , a gate electrode generation step in which an electrode material such as a polycrystalline silicon thin film, which will become a gate electrode, is produced on the oxide thin film, and the electrode material is dry-etched using a photoresist formed into a desired shape by photolithography as a mask. An etching process to etch;
a diffusion layer forming step of forming a source diffusion layer and a drain diffusion layer by introducing impurities of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate by ion implantation or the like using the electrode material formed in a desired shape as a mask; An oxidation prevention film generation step in which a thin film such as a nitride film having an oxidation prevention effect is generated on the entire surface of the semiconductor wafer obtained by the process, and a photoresist formed by photolithography so that only the drain diffusion layer is exposed is masked. an oxidation-preventing thin film etching step for etching the thin film having an oxidation-preventing effect; and a heat treatment step for thickening the gate bird's beak at the drain side end by exposing the entire semiconductor wafer obtained through each of the above steps to a thermal oxidation atmosphere. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, comprising at least the following.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3012064A JPH04246862A (en) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | Semiconductor integrated circuit and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3012064A JPH04246862A (en) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | Semiconductor integrated circuit and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04246862A true JPH04246862A (en) | 1992-09-02 |
Family
ID=11795175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3012064A Pending JPH04246862A (en) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | Semiconductor integrated circuit and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04246862A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7332387B2 (en) | 2003-11-14 | 2008-02-19 | Promos Technologies Inc. | MOSFET structure and method of fabricating the same |
JP2009501432A (en) * | 2005-03-29 | 2009-01-15 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | Method for forming semiconductor device having asymmetric dielectric region and structure of the semiconductor device |
US8119474B2 (en) | 2005-07-19 | 2012-02-21 | International Business Machines Corporation | High performance capacitors in planar back gates CMOS |
-
1991
- 1991-02-01 JP JP3012064A patent/JPH04246862A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7332387B2 (en) | 2003-11-14 | 2008-02-19 | Promos Technologies Inc. | MOSFET structure and method of fabricating the same |
JP2009501432A (en) * | 2005-03-29 | 2009-01-15 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | Method for forming semiconductor device having asymmetric dielectric region and structure of the semiconductor device |
US8119474B2 (en) | 2005-07-19 | 2012-02-21 | International Business Machines Corporation | High performance capacitors in planar back gates CMOS |
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