JPH04287975A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH04287975A
JPH04287975A JP3437791A JP3437791A JPH04287975A JP H04287975 A JPH04287975 A JP H04287975A JP 3437791 A JP3437791 A JP 3437791A JP 3437791 A JP3437791 A JP 3437791A JP H04287975 A JPH04287975 A JP H04287975A
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JP
Japan
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conductivity type
impurity layer
type impurity
layer
ion
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Application number
JP3437791A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Uchida
哲也 内田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH04287975A publication Critical patent/JPH04287975A/en
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Abstract

PURPOSE:To apply an LDD structure to a transistor having a vertical structure by ion implanting second conductivity type impurity to a main surface of a semiconductor substrate by a low dose and high implantation energy, and then ion implanting second conductivity type impurity by a high dose and low implantation energy. CONSTITUTION:Phosphorus of second conductivity type impurity of low dose is ion implanted on a first conductivity type semiconductor substrate 11 by high energy, and then first second conductivity type impurity 19a to become first second conductivity type impurity 19 is formed. Then, arsenic of second conductivity type impurity of high dose is ion implanted by low energy, and then a second conductivity type impurity 17a to become a drain region 17 is formed. Thus, the ion implantation of the impurity by the low dose and high implantation energy and the ion implantation of the impurity by the high dose and low implantation energy are combined thereby to easily realize an LDD structure for a vertical structure transistor.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に関し、さらに詳しくは、LDD構造を含む縦型構造
トランジスタの製造方法に係るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a vertical transistor including an LDD structure.

【0002】0002

【従来の技術】半導体装置におけるMOSデバイスの縮
小化に伴って生ずる問題点の一つに、いわゆる,ホット
・キャリヤ効果があり、このホット・キャリヤ効果は、
チャネル長が縮小されることで生じた高電界により、高
いエネルギーをもつ電子(あるいはホール)がゲート酸
化膜中に注入される現象として知られている。この高い
エネルギーのキャリヤ,つまり、ホット・キャリヤがゲ
ート酸化膜中に注入されると、新たな界面準位が形成さ
れて、しきい値電圧の増加,電流駆動力の減少,サブ・
スレッショルド係数の増加などのデバイス特性の劣化を
もたらすことになり、このようにホット・キャリヤのゲ
ート酸化膜中への注入は、MOSトランジスタの寿命を
決定する重要な要因となる。
2. Description of the Related Art One of the problems that arises with the miniaturization of MOS devices in semiconductor devices is the so-called hot carrier effect.
This phenomenon is known as a phenomenon in which high-energy electrons (or holes) are injected into the gate oxide film due to the high electric field generated by reducing the channel length. When these high energy carriers, that is, hot carriers, are injected into the gate oxide film, new interface states are formed, increasing the threshold voltage, decreasing the current driving force, and sub-levels.
This leads to deterioration of device characteristics such as an increase in the threshold coefficient, and thus injection of hot carriers into the gate oxide film becomes an important factor in determining the life of the MOS transistor.

【0003】そこで、従来においては、前記ホット・キ
ャリヤの注入によるデバイス特性の劣化を改善するため
に、このような短チャネルのトランジスタでは、いわゆ
る,LDD(Lightly Doped Drain
) 構造が広く採用されている。このLDD構造は、チ
ャネルとドレイン領域の高濃度不純物層との間に、低濃
度の不純物層を設けた構造であるが、この低濃度の不純
物層の介在によって、ドレイン領域へのバイアスが広い
範囲に亘って加えられ、当該ドレイン領域近傍の電界が
緩和されるもので、この結果,ホット・キャリヤ効果が
抑制されるのである。
Conventionally, in order to improve the deterioration of device characteristics caused by hot carrier injection, so-called LDD (Lightly Doped Drain) has been conventionally used in such short channel transistors.
) structure has been widely adopted. This LDD structure has a low concentration impurity layer between the channel and the high concentration impurity layer of the drain region, but due to the presence of this low concentration impurity layer, the bias to the drain region can be applied over a wide range. The electric field in the vicinity of the drain region is relaxed, and as a result, the hot carrier effect is suppressed.

【0004】次に、従来例によるこの種のLDD構造の
形成手順を図2(a)ないし(e) に示す。図2の従
来例装置の構成において、符号1はシリコン単結晶など
からなる p型半導体基板、2は素子間分離のためのフ
ィールド酸化膜であり、3は当該半導体基板1上にゲー
ト酸化膜4を介して選択的に形成されたゲート電極、5
,および6はゲート電極4の両側に対応する基板主面上
に選択的に形成されたそれぞれにn+型のソース領域,
およびドレイン領域である。また、7はゲート酸化膜4
の直下に形成されて電流の流れるチャネルを示し、8は
当該チャネル7と前記ソース領域5,およびドレイン領
域6との間にそれぞれに形成された低濃度不純物層,こ
ゝでは、n−型不純物層、9は前記ゲート電極4の両側
壁面端部に選択的に堆積されたスペーサである。なお、
この従来例の場合,半導体基板1としては、不純物濃度
 1×1015[cm−3]程度の p型基板を用い、
また、ソース領域5,およびドレイン領域6のそれぞれ
については、不純物濃度 1×1020[cm−3]程
度のn+型に、低濃度不純物層8については、不純物濃
度 1×1016[cm−3]程度のn−型に形成され
ており、かつまた、ゲート酸化膜4の直下でのチャネル
7長L については、約 0.8μm 程度に形成され
、ゲート酸化膜4の厚さtOX については、約0.0
2μm 程度に形成され、ゲート電極3の高さh につ
いては、約0.03μm 程度に形成され、スペーサ9
の幅d については、約0.02μm 程度に形成され
ている。
Next, the procedure for forming this type of LDD structure according to a conventional example is shown in FIGS. 2(a) to 2(e). In the configuration of the conventional device shown in FIG. 2, reference numeral 1 indicates a p-type semiconductor substrate made of silicon single crystal or the like, 2 indicates a field oxide film for isolation between elements, and 3 indicates a gate oxide film 4 on the semiconductor substrate 1. gate electrode selectively formed through the gate electrode, 5
, and 6 are n+ type source regions selectively formed on the main surface of the substrate corresponding to both sides of the gate electrode 4, respectively.
and the drain region. In addition, 7 is a gate oxide film 4
8 indicates a channel formed directly under the channel 7 through which current flows, and 8 indicates a low concentration impurity layer formed between the channel 7 and the source region 5 and drain region 6, respectively. Layer 9 is a spacer selectively deposited on both side wall edges of the gate electrode 4. In addition,
In the case of this conventional example, a p-type substrate with an impurity concentration of about 1×1015 [cm-3] is used as the semiconductor substrate 1,
The source region 5 and the drain region 6 are each of n+ type with an impurity concentration of about 1×1020 [cm-3], and the low concentration impurity layer 8 has an impurity concentration of about 1×1016 [cm-3]. The length L of the channel 7 directly under the gate oxide film 4 is approximately 0.8 μm, and the thickness tOX of the gate oxide film 4 is approximately 0. .0
The height h of the gate electrode 3 is approximately 0.03 μm, and the spacer 9
The width d is approximately 0.02 μm.

【0005】しかして、この従来例のLDD構造におい
ては、まず、 p型半導体基板1上にあって、通常のM
OSプロセスにより、フィールド酸化膜2,ゲート酸化
膜4,およびゲート電極3をそれぞれに形成させた上で
(図2(a))、当該ゲート電極3をマスクに用い、ド
ーズ量1013[cm−2]程度のP(リン)をエネル
ギー50keV 程度で選択的に注入して、後にn−型
不純物層8となるn−型不純物層8aを形成する(同図
(b))。ついで、気相成長法により、全面に酸化膜9
aを堆積させ(同図(c))、かつ反応性イオン・エッ
チングによって、この酸化膜9aを選択的に除去するこ
とにより、前記ゲート電極3の両側壁端部に当該酸化膜
9aからなるスペーサ9が残されるもので(同図(d)
)、その後,これらのゲート電極3,および各スペーサ
9をマスクにして、通常のソース・ドレイン形成のため
のAs(ヒ素)を高濃度で選択的に注入することにより
、チャネル7とソース領域5,およびドレイン領域6と
を形成させると共に、これらの各領域5,6の間にそれ
ぞれp−型不純物層8を形成させるのである(同図(e
))。
[0005] In this conventional LDD structure, first, an ordinary M
After forming a field oxide film 2, a gate oxide film 4, and a gate electrode 3 by the OS process (FIG. 2(a)), using the gate electrode 3 as a mask, a dose of 1013 [cm-2 ] is selectively implanted with an energy of about 50 keV to form an n-type impurity layer 8a which will later become the n-type impurity layer 8 (FIG. 2(b)). Next, an oxide film 9 is formed on the entire surface by vapor phase growth.
By depositing the oxide film 9a (FIG. 3(c)) and selectively removing the oxide film 9a by reactive ion etching, a spacer made of the oxide film 9a is formed on both side wall ends of the gate electrode 3. 9 is left ((d) in the same figure)
), then, using these gate electrodes 3 and each spacer 9 as a mask, the channel 7 and source region 5 are formed by selectively implanting As (arsenic) at a high concentration for normal source/drain formation. , and a drain region 6, and a p-type impurity layer 8 is formed between each of these regions 5 and 6 (see (e) in the same figure).
)).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】こゝで、半導体装置の
高集積化が進む昨今では、前記図2(e) に示されて
いるような半導体基板1に水平な方向にチャネル7を有
する横型構造のトランジスタに対して、後に述べるよう
な半導体基板に垂直な方向にチャネルを有する縦型構造
のトランジスタをダイナミック・メモリーのセルなどに
採用することが考えられている。そして、このような縦
型構造のトランジスタについても、電流駆動力の向上,
動作の高速化などの観点から短チャネル化が図られてお
り、この場合にあっても前記と同様に、ホット・キャリ
ヤの注入によるデバイス特性の劣化が問題になる。
[Problem to be Solved by the Invention] Nowadays, as semiconductor devices become more and more highly integrated, it is becoming more and more common to use horizontal type It is being considered to employ a vertically structured transistor having a channel in a direction perpendicular to a semiconductor substrate, as will be described later, for dynamic memory cells and the like. For transistors with such a vertical structure, improvements in current driving ability,
In order to increase the speed of operation, efforts are being made to shorten the channel length, and in this case as well, deterioration of device characteristics due to injection of hot carriers becomes a problem, as described above.

【0007】前記したように、LDD構造は、ホット・
キャリヤの注入を抑制してデバイスの信頼性を向上させ
るための有効な解決策であるが、先に述べた従来のLD
D構造の形成方法においては、酸化膜スペーサをマスク
とするイオン注入によって低濃度不純物層を形成してい
るために、こゝでの半導体基板に垂直な方向にチャネル
を有する縦型構造のトランジスタに対しては、そのLD
D構造の形成のために当該方法を適用できないという問
題点がある。
[0007] As mentioned above, the LDD structure is
Although it is an effective solution to suppress carrier injection and improve device reliability, the conventional LD described above
In the method for forming the D structure, a low concentration impurity layer is formed by ion implantation using an oxide film spacer as a mask. On the other hand, the LD
There is a problem in that the method cannot be applied to form the D structure.

【0008】この発明は、このような従来の問題点を解
消するためになされたもので、その目的とするところは
、縦型構造のトランジスタに対してLDD構造を適用し
得るようにした,この種の半導体装置の製造方法,こゝ
では、縦型構造のトランジスタにおけるLDD構造の形
成方法を提供することである。
[0008] The present invention was made in order to solve the problems of the conventional art, and its purpose is to provide this invention which makes it possible to apply an LDD structure to a vertically structured transistor. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, in particular a method for forming an LDD structure in a vertically structured transistor.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明に係る半導体装置の製造方法は、第1導電
型の半導体基板に対して垂直な方向に掘り込んだ掘り込
み溝の内壁面にチャネルを有し、当該チャネルの基板内
部側に第2導電型の高濃度不純物層によるソース領域,
基板主面部側にLDD構造用の第2導電型の低濃度不純
物層を介して第2導電型の高濃度不純物層によるドレイ
ン領域をそれぞれに形成すると共に、前記チャネル上に
ゲート酸化膜を介してゲート電極を形成したLDD構造
を含む縦型構造トランジスタの製造方法であって、前記
第1導電型の半導体基板の主面上に、まず最初に、低ド
ーズ量,高注入エネルギーによる第2導電型の不純物を
イオン注入して第1の第2導電型不純物層を形成する第
1の工程と、引き続き、当該第1の第2導電型不純物層
に重ねて、高ドーズ量,低注入エネルギーによる第2導
電型の不純物をイオン注入して第2の第2導電型不純物
層を形成する第2の工程とを少なくとも備え、前者の第
1の第2導電型不純物層によって前記LDD構造用の第
2導電型の低濃度不純物層を形成させ、後者の第2の第
2導電型不純物層によって前記第2導電型の高濃度不純
物層によるドレイン領域を形成させ、第3の工程以後に
おいて、その他の構成要素の各部を順次に形成すること
を特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a method for manufacturing a semiconductor device in which a trench is dug in a direction perpendicular to a semiconductor substrate of a first conductivity type. It has a channel on the wall surface, and a source region made of a second conductivity type high concentration impurity layer on the inside side of the substrate of the channel,
Drain regions each formed of a second conductivity type high concentration impurity layer are formed on the main surface side of the substrate through a second conductivity type low concentration impurity layer for the LDD structure, and a gate oxide film is formed on the channel. A method for manufacturing a vertical structure transistor including an LDD structure in which a gate electrode is formed, wherein first, a second conductive type is implanted on the main surface of the first conductive type semiconductor substrate by a low dose and high implantation energy. A first step of ion-implanting an impurity to form a first second conductivity type impurity layer, followed by a second step of forming a first second conductivity type impurity layer with a high dose and low implantation energy, overlapping the first second conductivity type impurity layer. a second step of ion-implanting a second conductivity type impurity to form a second second conductivity type impurity layer; A conductivity type low concentration impurity layer is formed, a drain region of the second conductivity type high concentration impurity layer is formed by the latter second conductivity type impurity layer, and after the third step, other configurations are performed. It is characterized in that each part of the element is formed sequentially.

【0010】0010

【作用】従って、この発明におけるLDD構造の形成方
法では、第1導電型の半導体基板の主面上に、第1の工
程において、低ドーズ量,高注入エネルギーによる第2
導電型の不純物をイオン注入して第1の第2導電型不純
物層を形成させ、引き続き、第2の工程において、第1
の第2導電型不純物層に重ねて、高ドーズ量,低注入エ
ネルギーによる第2導電型の不純物をイオン注入して第
2の第2導電型不純物層を形成させるようにしたので、
第1の工程における第2導電型の不純物のイオン注入は
、高エネルギーで行なわれるためにイオンの飛程が大き
く、当該不純物イオンが第2の工程における第2導電型
の不純物のイオン注入よりも深く入るが、そのドーズ量
が少ないために不純物濃度が低くされて、所期通りのL
DD構造用の第2導電型の低濃度不純物層が形成される
ことになり、一方,第2の工程における第2導電型の不
純物のイオン注入は、低エネルギーで行なわれてイオン
の飛程が小さいために浅くしか入らないが、そのドーズ
量が多いことから不純物が高くされて、所期通りの第2
導電型の高濃度不純物層によるドレイン領域が形成され
ることになる。
[Operation] Therefore, in the method for forming an LDD structure according to the present invention, a second implant is performed on the main surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type by a low dose and high implant energy in the first step.
A conductivity type impurity is ion-implanted to form a first second conductivity type impurity layer, and subsequently, in a second step, a first conductivity type impurity layer is formed.
The second conductivity type impurity layer is superimposed on the second conductivity type impurity layer by ion-implanting the second conductivity type impurity at a high dose and low implantation energy to form a second second conductivity type impurity layer.
The ion implantation of the second conductivity type impurity in the first step is performed with high energy, so the range of the ions is large, and the impurity ions are more concentrated than the second conductivity type impurity ion implantation in the second step. Although it penetrates deeply, the impurity concentration is lowered due to the small dose, resulting in the desired L.
A low concentration impurity layer of the second conductivity type for the DD structure is formed, and on the other hand, the ion implantation of the second conductivity type impurity in the second step is performed at low energy to increase the range of the ions. Because it is small, it only enters shallowly, but because the dose is large, the impurities are raised high and the second stage is not as expected.
A drain region is formed of a conductive type high concentration impurity layer.

【0011】[0011]

【実施例】以下,この発明に係る半導体装置の製造方法
の一実施例につき、図1を参照して詳細に説明する。図
1(a) ないし(e) はこの発明の一実施例を適用
した半導体装置の製造方法,こゝでは、LDD構造を含
む縦型構造トランジスタの製造方法の主要な工程を順次
模式的に示すそれぞれに断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail below with reference to FIG. 1A to 1E show a method for manufacturing a semiconductor device to which an embodiment of the present invention is applied, in which main steps of a method for manufacturing a vertical structure transistor including an LDD structure are sequentially schematically shown. Each is a sectional view.

【0012】すなわち,同図1の実施例装置構成におい
て、符号11はシリコン単結晶などからなる p型半導
体基板、12は当該基板11に垂直な方向で掘り込まれ
た溝の下部側両内壁面に形成された酸化膜、13は当該
酸化膜12間に埋め込まれたポリシリコン埋め込み層で
あり、14は前記掘り込み溝の上部側両内壁面に形成さ
れるゲート酸化膜15を介して選択的に形成されたゲー
ト電極、16,および17は当該ゲート電極14の両側
に対応する基板主面上に選択的に形成されたそれぞれに
n+型のソース領域,およびドレイン領域である。また
、18はゲート酸化膜4の直下に形成されて電流の流れ
るチャネル、19は当該チャネル18と前記ソース領域
16,およびドレイン領域17との間にそれぞれ選択的
に形成された低濃度不純物層,こゝでは、n−型不純物
層である。なお、20は前記掘り込み溝における底部対
応の基板主面上に選択的に形成された素子間分離のため
のp−層である。
That is, in the configuration of the embodiment shown in FIG. 1, reference numeral 11 denotes a p-type semiconductor substrate made of silicon single crystal, etc., and 12 denotes both lower inner wall surfaces of a trench dug in a direction perpendicular to the substrate 11. 13 is a polysilicon buried layer buried between the oxide films 12, and 14 is a polysilicon buried layer formed selectively through a gate oxide film 15 formed on both inner wall surfaces of the upper side of the trench. The gate electrodes 16 and 17 are n+ type source regions and drain regions, respectively, which are selectively formed on the main surface of the substrate corresponding to both sides of the gate electrode 14 . Further, 18 is a channel formed directly under the gate oxide film 4 through which a current flows; 19 is a low concentration impurity layer selectively formed between the channel 18 and the source region 16 and the drain region 17; Here, it is an n-type impurity layer. Note that 20 is a p- layer for isolation between elements, which is selectively formed on the main surface of the substrate corresponding to the bottom of the trench.

【0013】この実施例方法によるLDD構造を含む縦
型構造トランジスタにおいては、まず、 p型(この場
合,第1導電型とする)の半導体基板11上にあって、
ドーズ量 5×1013[cm−2]程度のn型(同様
に、この場合,第2導電型とする)不純物のP(リン)
をエネルギー180[keV]程度でイオン注入して、
後に各n−型不純物層19となるn−型の不純物層19
aを形成する。つまり、この第1段階では、低ドーズ量
,高注入エネルギーによるP のイオン注入,すなわち
、第2導電型のイオン注入を行なう(図1(a))。引
き続いて今度は、ドーズ量 5×1015[cm−2]
程度の同様に n型不純物のAs(ヒ素)をエネルギー
180[keV]程度でイオン注入して、後にドレイン
領域17となるn+型の不純物層17aを形成する,つ
まり、この第2段階では、前記n−型不純物層19aに
重ねて、高ドーズ量,低注入エネルギーによる同一導電
型のAsのイオン注入,すなわち、第2導電型のイオン
注入を行なう(図1(b))。
In the vertical structure transistor including the LDD structure according to the method of this embodiment, first, on a p-type (in this case, the first conductivity type) semiconductor substrate 11,
P (phosphorus) as an n-type (similarly, in this case, second conductivity type) impurity with a dose of about 5 x 1013 [cm-2]
by ion implantation at an energy of about 180 [keV],
N-type impurity layer 19 that will later become each n-type impurity layer 19
form a. That is, in this first step, P 2 ions are implanted at a low dose and at high implantation energy, that is, ions of the second conductivity type are implanted (FIG. 1(a)). Next, the dose was 5×1015 [cm-2]
Similarly, n-type impurity As (arsenic) is ion-implanted at an energy of about 180 [keV] to form an n+-type impurity layer 17a that will later become the drain region 17. In other words, in this second step, the above-mentioned As ions of the same conductivity type, that is, ions of the second conductivity type, are implanted over the n-type impurity layer 19a at a high dose and low implantation energy (FIG. 1(b)).

【0014】すなわち,これらの各工程において、前者
のP のイオン注入は、高エネルギーで行なわれるため
にイオンの飛程が大きく、当該P の不純物イオンが後
者のAsのイオン注入よりも深く入るが、そのドーズ量
が少ないために不純物濃度が低くされて、所期通りのn
−型不純物層19aが形成されるもので、一方,後者の
Asのイオン注入は、低エネルギーで行なわれてイオン
の飛程が小さいために浅くしか入らないが、そのドーズ
量が多いことから不純物が高くされて、所期通りのn+
型不純物層17aが形成される。
That is, in each of these steps, the former P ion implantation is carried out with high energy, so the range of the ions is large, and the P 2 impurity ions penetrate deeper than the latter As ion implantation. , because the dose is small, the impurity concentration is lowered and the desired n
- type impurity layer 19a is formed.On the other hand, the latter type of As ion implantation is performed at low energy and the range of the ions is small, so the ion implantation is only shallow, but because the dose is large, the impurity layer 19a is formed. is raised and the expected n+
A type impurity layer 17a is formed.

【0015】従って、この場合,後述するように、後者
のイオン注入によって形成されるn+型不純物層17a
は、最終的に縦型構造のトランジスタにおけるドレイン
領域17となり、前者のイオン注入によってのみ不純物
が到達し得る領域は、同様に、チャネル18とn+型ド
レイン領域17との間のn−型不純物層19となる。
Therefore, in this case, as will be described later, the n+ type impurity layer 17a formed by the latter ion implantation
will eventually become the drain region 17 of the vertically structured transistor, and the region where impurities can reach only by ion implantation of the former is likewise the n- type impurity layer between the channel 18 and the n+ type drain region 17. It will be 19.

【0016】ついで、前記各層19a,17aを順次に
形成した p型半導体基板11上に対し、フォトリソグ
ラフィ技術によって縦型トランジスタを形成する領域以
外の部分にパターン化したレジスト(図示省略)を残し
た後、当該残されたレジストパターンをマスクに用い、
反応性イオンエッチングによって当該基板11を、例え
ば、 1μm 程度の深さに選択的にエッチングして、
掘り込み溝21を形成すると共に、引き続き、気相成長
法を用いて、当該掘り込み溝21内にSiO2/Si3
N4を堆積させ、かつこれを同様に、反応性イオンエッ
チングによって選択的に除去することで、掘り込み溝2
1の内壁面にSiO2/Si3N4層22を形成する(
図1(c))。
[0016] Next, on the p-type semiconductor substrate 11 on which the layers 19a and 17a were sequentially formed, a patterned resist (not shown) was left by photolithography in areas other than the areas where the vertical transistors were to be formed. After that, use the remaining resist pattern as a mask,
The substrate 11 is selectively etched to a depth of about 1 μm, for example, by reactive ion etching.
While forming the dug groove 21, SiO2/Si3 is subsequently formed in the dug groove 21 using a vapor phase growth method.
By depositing N4 and also selectively removing it by reactive ion etching, the trenches 2 are formed.
A SiO2/Si3N4 layer 22 is formed on the inner wall surface of 1 (
Figure 1(c)).

【0017】次に、前記SiO2/Si3N4層22を
マスクに用い、再度,反応性イオンエッチングによって
前記掘り込み溝21を、例えば、さらに、 1μm 程
度の深さに選択的に掘り下げた上で、同様に、SiO2
/Si3N4層22を注入マスクに用い、当該掘り下げ
部分の側壁面に斜め方向からP を高濃度にイオン注入
してn+型ソース領域16を形成する(図1(d))。
Next, using the SiO2/Si3N4 layer 22 as a mask, the groove 21 is selectively dug to a depth of, for example, about 1 μm again by reactive ion etching, and then etched in the same manner. , SiO2
Using the /Si3N4 layer 22 as an implantation mask, P 2 is ion-implanted at a high concentration from an oblique direction into the side wall surface of the dug portion to form an n+ type source region 16 (FIG. 1(d)).

【0018】また、前記掘り込み溝21における掘り下
げ部分の底部に p型の不純物,こゝでは、B(ボロン
) をイオン注入して素子間分離のためのp−層20を
形成し、かつこれらの表面上を乾燥酸素雰囲気中で熱酸
化処理して酸化膜12を形成すると共に、再度,気相成
長法によりポリシリコンを埋め込んで埋め込み層13を
形成させ、かつプラズマ処理などによって前記SiO2
/Si3N4層22を除去し、さらに、当該SiO2/
Si3N4層22の除去部分を乾燥酸素雰囲気中で熱酸
化処理してゲート酸化膜15を形成させ、続いて、気相
成長法によるポリシリコンの堆積と、フォトリソグラフ
ィ技術によるレジストのパターニングと、それに、反応
性イオンエッチングとで、当該ゲート酸化膜15上に選
択的にゲート電極14を形成するのである(図1(e)
)。
Furthermore, a p-type impurity, here B (boron), is ion-implanted into the bottom of the dug portion of the trench 21 to form a p- layer 20 for isolation between elements. The surface of the SiO2 is thermally oxidized in a dry oxygen atmosphere to form an oxide film 12, and polysilicon is again buried by vapor phase growth to form a buried layer 13, and the SiO2
/Si3N4 layer 22 is removed, and the SiO2/Si3N4 layer 22 is removed.
The removed portion of the Si3N4 layer 22 is thermally oxidized in a dry oxygen atmosphere to form a gate oxide film 15, and then polysilicon is deposited by vapor phase epitaxy, resist is patterned by photolithography, and The gate electrode 14 is selectively formed on the gate oxide film 15 by reactive ion etching (FIG. 1(e)).
).

【0019】しかして、その後,所定の処理を行なうこ
とにより、所期通りにドレイン領域17とチャネル18
との間にn−型不純物層19を有するLDD構造を含ん
だ縦型構造トランジスタを極めて容易に構成し得るので
ある。
After that, by performing a predetermined process, the drain region 17 and channel 18 are formed as expected.
A vertical structure transistor including an LDD structure having an n-type impurity layer 19 between the two can be extremely easily constructed.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明方法によ
れば、第1導電型の半導体基板に対して垂直な方向に掘
り込んだ掘り込み溝の内壁面にチャネルを有し、かつチ
ャネルの基板内部側に第2導電型の高濃度不純物層によ
るソース領域,基板主面部側にLDD構造用の第2導電
型の低濃度不純物層を介して第2導電型の高濃度不純物
層によるドレイン領域をそれぞれに形成し、また、チャ
ネル上にゲート酸化膜を介してゲート電極を形成したL
DD構造を含む縦型構造トランジスタの製造方法におい
て、第1導電型の半導体基板の主面に対し、第1の工程
で、低ドーズ量,高注入エネルギーによる第2導電型の
不純物をイオン注入して第1の第2導電型不純物層を形
成させ、引き続き、第2の工程で、第1の第2導電型不
純物層に重ねて、高ドーズ量,低注入エネルギーによる
第2導電型の不純物をイオン注入して第2の第2導電型
不純物層を形成させるようにしているために、次のよう
な効果がある。
Effects of the Invention As described in detail above, according to the method of the present invention, a groove is formed in a direction perpendicular to a semiconductor substrate of a first conductivity type, and the channel has a channel on the inner wall surface. A source region is formed by a high concentration impurity layer of the second conductivity type on the inside of the substrate, and a drain is formed by a high concentration impurity layer of the second conductivity type via a low concentration impurity layer of the second conductivity type for the LDD structure on the main surface side of the substrate. L regions are formed in each region, and a gate electrode is formed on the channel via a gate oxide film.
In a method for manufacturing a vertical structure transistor including a DD structure, in a first step, impurities of a second conductivity type are ion-implanted at a low dose and with high implantation energy into the main surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type. Then, in a second step, a second conductivity type impurity is formed over the first second conductivity type impurity layer using a high dose and low implantation energy. Since the second second conductivity type impurity layer is formed by ion implantation, the following effects are obtained.

【0021】すなわち,前者の第1の工程における第2
導電型の不純物のイオン注入が、高エネルギーで行なわ
れることからイオンの飛程が大きく、その不純物イオン
が、後者の第2の工程における第2導電型の不純物のイ
オン注入よりも深く入るが、そのドーズ量が少ないので
不純物濃度が低くされて、得ようとするLDD構造用の
第2導電型の低濃度不純物層が形成されるのであり、一
方,第2の工程における第2導電型の不純物のイオン注
入が、低エネルギーで行なわれることからイオンの飛程
が小さくて浅くしか入らないが、そのドーズ量が多いの
で不純物濃度が高くされ、これによって第2導電型の高
濃度不純物層によるドレイン領域が形成されるもので、
この結果,以上のように、低ドーズ量,高注入エネルギ
ーによる第2導電型の不純物のイオン注入と、高ドーズ
量,低注入エネルギーによる第2導電型の不純物のイオ
ン注入とを組み合わせることで、所期通りに縦型構造ト
ランジスタに対しても、極めて容易にLDD構造を実現
でき、これによってこの種の縦型構造トランジスタにお
ける特性の改善,信頼性の向上,ならびに長寿命化が可
能になるなどの優れた特長が得られる。
[0021] That is, the second step in the first step of the former
Since the ion implantation of the conductivity type impurity is performed with high energy, the range of the ions is large, and the impurity ions penetrate deeper than the ion implantation of the second conductivity type impurity in the latter second step. Since the dose is small, the impurity concentration is lowered, forming a low concentration impurity layer of the second conductivity type for the LDD structure to be obtained. Because the ion implantation is performed at low energy, the range of the ions is small and the ions enter only shallowly. However, the dose is large, so the impurity concentration is increased, and this causes the drain to be formed by the second conductivity type high concentration impurity layer. A region is formed,
As a result, as described above, by combining the ion implantation of the second conductivity type impurity with a low dose and high implantation energy, and the ion implantation of the second conductivity type impurity with a high dose and low implantation energy, As expected, the LDD structure can be extremely easily realized even for vertical structure transistors, and this makes it possible to improve the characteristics, improve reliability, and extend the life of this type of vertical structure transistor. This provides excellent features.

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

【図1】(a) ないし(e) はこの発明に係る半導
体装置の製造方法の一実施例を適用したLDD構造を含
む縦型構造トランジスタの主要な製造工程を順次模式的
に示すそれぞれに断面図である。
1(a) to (e) schematically show in sequence the main manufacturing steps of a vertical structure transistor including an LDD structure to which an embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is applied; each section is a cross-sectional view; It is a diagram.

【図2】(a) ないし(e) は従来例によるLDD
構造によるトランジスタの主要な製造工程を順次模式的
に示すそれぞれに断面図である。
[Figure 2] (a) to (e) are conventional LDDs.
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views sequentially schematically showing the main manufacturing steps of the transistor according to the structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11   p型半導体基板 12  酸化膜 13  ポリシリコン埋め込み層 14  ゲート電極 15  ゲート酸化膜 16  n+型ソース領域 17  n+型ドレイン領域 18  チャネル 19  低濃度不純物層(n−型不純物層)20  素
子間分離用p−層 21  掘り込み溝 22  SiO2/Si3N4層
11 P-type semiconductor substrate 12 Oxide film 13 Polysilicon buried layer 14 Gate electrode 15 Gate oxide film 16 N+ type source region 17 N+ type drain region 18 Channel 19 Low concentration impurity layer (n- type impurity layer) 20 Element isolation p -Layer 21 Digging groove 22 SiO2/Si3N4 layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  第1導電型の半導体基板に対して垂直
な方向に掘り込んだ掘り込み溝の内壁面にチャネルを有
し、当該チャネルの基板内部側に第2導電型の高濃度不
純物層によるソース領域,基板主面部側にLDD構造用
の第2導電型の低濃度不純物層を介して第2導電型の高
濃度不純物層によるドレイン領域をそれぞれに形成する
と共に、前記チャネル上にゲート酸化膜を介してゲート
電極を形成したLDD構造を含む縦型構造トランジスタ
の製造方法であって、前記第1導電型の半導体基板の主
面上に、まず最初に、低ドーズ量,高注入エネルギーに
よる第2導電型の不純物をイオン注入して第1の第2導
電型不純物層を形成する第1の工程と、引き続き、当該
第1の第2導電型不純物層に重ねて、高ドーズ量,低注
入エネルギーによる第2導電型の不純物をイオン注入し
て第2の第2導電型不純物層を形成する第2の工程とを
少なくとも備え、前者の第1の第2導電型不純物層によ
って前記LDD構造用の第2導電型の低濃度不純物層を
形成させ、後者の第2の第2導電型不純物層によって前
記第2導電型の高濃度不純物層によるドレイン領域を形
成させ、第3の工程以後において、その他の構成要素の
各部を順次に形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
1. A channel is formed on the inner wall surface of a trench dug in a direction perpendicular to a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a highly concentrated impurity layer of a second conductivity type is formed on the inside side of the substrate of the channel. A source region and a drain region of a high concentration impurity layer of the second conductivity type are respectively formed on the main surface side of the substrate via a low concentration impurity layer of the second conductivity type for the LDD structure, and a gate oxidation layer is formed on the channel. A method for manufacturing a vertical structure transistor including an LDD structure in which a gate electrode is formed through a film, the method comprising: first implanting a semiconductor substrate with a low dose and high energy on the main surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type; A first step of ion-implanting a second conductivity type impurity to form a first second conductivity type impurity layer; and a second step of ion-implanting a second conductivity type impurity using implantation energy to form a second second conductivity type impurity layer, the former first second conductivity type impurity layer forming the LDD structure. forming a low concentration impurity layer of a second conductivity type, forming a drain region of the high concentration impurity layer of the second conductivity type by the second second conductivity type impurity layer; , a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that each part of other constituent elements is sequentially formed.
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