JPH04330732A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の選択的領
域にイオン注入法で不純物を導入した半導体装置そよび
その製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device in which impurities are introduced into selective regions of a semiconductor substrate by ion implantation, and a method for manufacturing the same.
【0002】0002
【従来の技術】近年、半導体装置の製造方法は、半導体
装置の微細化に伴い、イオン注入法を用いた自己整合法
を利用している。2. Description of the Related Art In recent years, methods for manufacturing semiconductor devices have utilized a self-alignment method using ion implantation as semiconductor devices have become smaller.
【0003】以下に、従来の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。図2(a)〜(f)は従来の半導体装置
の製造方法の一例として、nチャネルMOS構造電界効
果型トランジスタ(以下、nMOSトランジスタと略す
)の製造方法の工程順断面図を示すものである。図2に
おいて、21はP型シリコン基板、22はゲート酸化膜
、23は多結晶シリコン膜、24はn−型不純物層、2
5は側壁酸化膜、26はn+型不純物層である。A conventional method for manufacturing a semiconductor device will be explained below. FIGS. 2(a) to 2(f) show step-by-step cross-sectional views of a method for manufacturing an n-channel MOS field effect transistor (hereinafter abbreviated as nMOS transistor) as an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device. . In FIG. 2, 21 is a P-type silicon substrate, 22 is a gate oxide film, 23 is a polycrystalline silicon film, 24 is an n-type impurity layer, 2
5 is a sidewall oxide film, and 26 is an n+ type impurity layer.
【0004】以上のように構成されたnMOSトランジ
スタの製造方法について、以下、説明する。A method of manufacturing the nMOS transistor configured as described above will be explained below.
【0005】まず、図2(a)において、P型シリコン
基板21の表面にゲート酸化膜22を形成し、続いて多
結晶シリコン膜23を形成する。さらに、nMOSトラ
ンジスタのゲート電極となる多結晶シリコン膜23を周
知のホトリソグラフィ工程および異方性エッチング工程
により、所望のパターンに形成し、多結晶シリコン膜2
3のエッチングされた領域のゲート酸化膜22をエッチ
ングする。First, in FIG. 2A, a gate oxide film 22 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 21, and then a polycrystalline silicon film 23 is formed. Furthermore, a polycrystalline silicon film 23 that will become the gate electrode of the nMOS transistor is formed into a desired pattern by a well-known photolithography process and an anisotropic etching process.
The gate oxide film 22 in the etched region No. 3 is etched.
【0006】次に、図2(b)において、多結晶シリコ
ン膜23をマスクにして周知のイオン注入法により燐を
イオン注入し、P型シリコン基板21の表面近傍に、低
不純物濃度のn−型不純物層24を形成する。このとき
の燐のイオン注入量は、1013〜1014cm−2程
度である。Next, in FIG. 2B, using the polycrystalline silicon film 23 as a mask, phosphorus is ion-implanted by a well-known ion implantation method to form a low impurity concentration n- A type impurity layer 24 is formed. The amount of phosphorus ion implanted at this time is about 1013 to 1014 cm-2.
【0007】次に、図2(c)において、周知のCVD
法を用いて、側壁酸化膜25を形成する。Next, in FIG. 2(c), the well-known CVD
A sidewall oxide film 25 is formed using a method.
【0008】次に、図2(d)において、側壁酸化膜2
5を異方性エッチングにより、上記ゲート電極の多結晶
シリコン膜23の側壁にのみ、側壁酸化膜25を残す。Next, in FIG. 2(d), the sidewall oxide film 2
5 is anisotropically etched to leave the sidewall oxide film 25 only on the sidewalls of the polycrystalline silicon film 23 of the gate electrode.
【0009】次に、図2(e)において、多結晶シリコ
ン膜23および側壁酸化膜25をマスクにして周知のイ
オン注入法により砒素をイオン注入し、P型シリコン基
板21の表面近傍に、高不純物濃度のn+型不純物層2
6を形成する。このときの砒素のイオン注入量は、10
15〜1016cm−2程度である。Next, in FIG. 2E, using the polycrystalline silicon film 23 and sidewall oxide film 25 as masks, arsenic is ion-implanted by a well-known ion implantation method to form a high-density layer near the surface of the P-type silicon substrate 21. N+ type impurity layer 2 with impurity concentration
form 6. The amount of arsenic ion implanted at this time was 10
It is about 15 to 1016 cm-2.
【0010】次に、図2(f)において、900〜10
00℃程度の熱処理を行い、n−型不純物層24および
n+型不純物層26を拡散して、その結果、nMOSト
ランジスタが完成する。このnMOSトランジスタ構造
は一般的にLDD構造と呼ばれている。Next, in FIG. 2(f), 900 to 10
A heat treatment is performed at about 00° C. to diffuse the n − type impurity layer 24 and the n + type impurity layer 26, and as a result, an nMOS transistor is completed. This nMOS transistor structure is generally called an LDD structure.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、ホットキャリア注入による特性変動を抑
制するn−型不純物層を設けたため、電流駆動能力が低
下(ソース・ドレイン電流の低下,伝達コンダクタンス
の低下)するという課題を有していた。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional configuration described above, since an n-type impurity layer is provided to suppress characteristic fluctuations due to hot carrier injection, the current drive ability decreases (reduction in source/drain current, transfer conductance The problem was that there was a decrease in
【0012】本発明は上記従来の課題を解決するもので
、ホットキャリア注入による特性変動を抑制し、かつ電
流駆動能力を増大(ソース・ドレイン間の電流の増大,
伝達コンダクタンスの増大)した半導体装置およびその
製造方法を提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problems by suppressing characteristic fluctuations caused by hot carrier injection and increasing current drive capability (increasing current between source and drain,
An object of the present invention is to provide a semiconductor device with increased transfer conductance and a method for manufacturing the same.
【0013】[0013]
【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は、ゲート電極の一端の下に重な
って半導体基板上に形成された高濃度不純物領域からな
るソース領域と、ゲート電極の他端の下に重なって半導
体基板上に形成された低濃度不純物領域およびその低濃
度不純物領域を介して、ゲート電極から離れて半導体基
板上に形成された高不純物濃度領域とで構成されて、ド
レイン領域とを少なくとも有する構成よりなる。[Means for Solving the Problems] In order to achieve this object, a semiconductor device of the present invention includes a source region consisting of a high concentration impurity region formed on a semiconductor substrate overlapping one end of a gate electrode, and a gate electrode. It consists of a low concentration impurity region formed on the semiconductor substrate overlapping the other end of the electrode, and a high impurity concentration region formed on the semiconductor substrate away from the gate electrode via the low concentration impurity region. and a drain region.
【0014】[0014]
【作用】この構成によって、MOSトランジスタのソー
ス領域の高濃度不純物領域とゲート電極とが重なるため
、電流駆動能力を大きくすることができ、また、MOS
トランジスタのドレイン部の高濃度不純物領域とゲート
電極の間に低濃度不純物領域を形成するため、ホットキ
ャリア注入による特性変動を抑制できる。[Operation] With this configuration, the high concentration impurity region of the source region of the MOS transistor overlaps with the gate electrode, so the current drive capability can be increased, and the MOS transistor
Since a low concentration impurity region is formed between the high concentration impurity region of the drain portion of the transistor and the gate electrode, characteristic fluctuations due to hot carrier injection can be suppressed.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0016】図1(a)〜(d)は本発明の一実施例の
半導体装置の製造方法の工程順断面図を示すものである
。図1において、11はP型シリコン基板、12はゲー
ト酸化膜、13は多結晶シリコン膜、14はn−型不純
物層(低濃度不純物領域)、15はn+型不純物層(高
濃度不純物領域)である。FIGS. 1(a) to 1(d) are sectional views showing step-by-step process steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 11 is a P-type silicon substrate, 12 is a gate oxide film, 13 is a polycrystalline silicon film, 14 is an n- type impurity layer (low concentration impurity region), and 15 is an n+ type impurity layer (high concentration impurity region). It is.
【0017】以上のように構成されたnMOS型トラン
ジスタからなる半導体装置の製造方法について、以下、
説明する。A method of manufacturing a semiconductor device comprising an nMOS transistor configured as described above will be described below.
explain.
【0018】まず、図1(a)において、P型シリコン
基板11の表面にゲート酸化膜12を形成し、続いて多
結晶シリコン膜13を形成する。さらに、nMOSトラ
ンジスタのゲート電極となる多結晶シリコン膜13を周
知のホトリソグラフィ工程および異方性エッチング工程
により、所望のパターンに形成し、多結晶シリコン膜1
3のエッチングされた領域のゲート酸化膜12をエッチ
ングする。First, in FIG. 1A, a gate oxide film 12 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 11, and then a polycrystalline silicon film 13 is formed. Furthermore, a polycrystalline silicon film 13 that will become the gate electrode of the nMOS transistor is formed into a desired pattern by a well-known photolithography process and an anisotropic etching process.
The gate oxide film 12 in the etched region No. 3 is etched.
【0019】次に、図1(b)において、多結晶シリコ
ン膜13をマスクにして周知のイオン注入法により、角
度をつけて斜めに燐をイオン注入し、P型シリコン基板
11の表面近傍に、低不純物濃度のn−型不純物層14
を形成する。このときの燐のイオン注入角度(θ1)は
、0°〜75°の範囲で、また注入量は、1013〜1
014cm−2程度である。Next, in FIG. 1B, using the polycrystalline silicon film 13 as a mask, phosphorus is ion-implanted obliquely at an angle by a well-known ion implantation method, so that phosphorus is ion-implanted into the vicinity of the surface of the P-type silicon substrate 11. , low impurity concentration n-type impurity layer 14
form. The phosphorus ion implantation angle (θ1) at this time was in the range of 0° to 75°, and the implantation amount was 1013 to 1
It is about 0.014 cm-2.
【0020】次に、図1(c)において、多結晶シリコ
ン膜13をマスクにして周知のイオン注入法により、角
度をつけて斜めに砒素をイオン注入し、P型シリコン基
板11の表面近傍に、高不純物濃度のn+型不純物層1
5を形成する。このときの砒素のイオン注入角度(θ2
)は、n−型不純物層14を形成する際の燐のイオン注
入とは反対の方向で、−15°〜−75°の範囲で、ま
た注入量は、1015〜1016cm−2程度である。Next, in FIG. 1(c), using the polycrystalline silicon film 13 as a mask, arsenic is ion-implanted obliquely at an angle by a well-known ion implantation method, so that arsenic is ion-implanted into the vicinity of the surface of the P-type silicon substrate 11. , n+ type impurity layer 1 with high impurity concentration
form 5. At this time, the arsenic ion implantation angle (θ2
) is in the opposite direction to the phosphorus ion implantation when forming the n-type impurity layer 14, and is in the range of -15° to -75°, and the implantation amount is about 1015 to 1016 cm-2.
【0021】次に、図1(d)において、900℃〜1
000℃程度の熱処理を行い、n−型不純物層14およ
びn+型不純物層15を拡散して、その結果、nMOS
トランジスタが完成する。Next, in FIG. 1(d), 900°C to 1
Heat treatment is performed at approximately 000°C to diffuse the n- type impurity layer 14 and the n+ type impurity layer 15, and as a result, the nMOS
The transistor is completed.
【0022】以上のように本実施例によれば、nMOS
トランジスタのソース部では、n+型不純物層15とゲ
ート電極である多結晶シリコン膜13と重なり、nMO
Sトランジスタのドレイン部では、n+型不純物層15
とゲート電極である多結晶シリコン膜13との間に、n
−型不純物層14を設けたLDD構造となるために、ホ
ットキャリア注入による特性変動を抑制し、かつ電流駆
動能力を増大(ソース・ドレイン電流の増大,伝達コン
ダクタンスの増大)することができる。As described above, according to this embodiment, the nMOS
In the source part of the transistor, the n+ type impurity layer 15 and the polycrystalline silicon film 13 serving as the gate electrode overlap, and the nMO
In the drain part of the S transistor, an n+ type impurity layer 15
and the polycrystalline silicon film 13 which is the gate electrode.
Since the LDD structure is provided with the − type impurity layer 14, it is possible to suppress characteristic fluctuations due to hot carrier injection and increase current drive capability (increase in source/drain current and increase in transfer conductance).
【0023】なお、上記の実施例において、ゲート電極
は多結晶シリコン膜13としたが、ゲート電極は高融点
金属およびそのシリサイド膜など、燐,砒素のイオン注
入に対してマスク効果のある配線材料であれば、使用可
能である。In the above embodiment, the gate electrode is made of polycrystalline silicon film 13, but the gate electrode is made of a wiring material that has a masking effect against ion implantation of phosphorus and arsenic, such as a high melting point metal and its silicide film. If so, it can be used.
【0024】また、ゲート絶縁膜としてゲート酸化膜1
2としたが、窒化膜および酸化膜と窒化膜の合成膜でも
使用可能である。Furthermore, a gate oxide film 1 is used as a gate insulating film.
2, but a nitride film or a composite film of an oxide film and a nitride film can also be used.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上のように本発明は、MOSトランジ
スタのソース部において、高濃度不純物領域とゲート電
極と重なり、かつMOSトランジスタのドレイン部にお
いて、高濃度不純物領域とゲート電極の間に、低濃度不
純物領域を設けることにより、ホットキャリア注入によ
る特性変動を抑制し、かつ電流駆動能力を増大すること
ができる高性能の半導体装置およびその製造方法を提供
できる。As described above, the present invention provides a structure in which the high concentration impurity region and the gate electrode overlap in the source part of the MOS transistor, and the low concentration impurity region overlaps with the gate electrode in the drain part of the MOS transistor. By providing a concentrated impurity region, it is possible to provide a high-performance semiconductor device and a method for manufacturing the same, which can suppress characteristic fluctuations due to hot carrier injection and increase current drive capability.
【図1】本発明の一実施例における半導体装置の製造方
法の工程順断面図FIG. 1 is a step-by-step sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来の半導体装置の製造方法の工程順断面図[Figure 2] Process-order cross-sectional diagram of a conventional semiconductor device manufacturing method
Claims (2)
形成されたゲート電極と、そのゲート電極の一端の下に
重なって前記半導体基板上に形成された高濃度不純物領
域からなるソース領域と、前記ゲート電極の他端の下に
重なって前記半導体基板上に形成された低濃度不純物領
域およびその低濃度不純物領域を介して、前記ゲート電
極から離れて前記半導体基板上に形成された高不純物濃
度領域とで構成されたドレイン領域とを少なくとも有す
ることを特徴とする半導体装置。1. A gate electrode formed on a semiconductor substrate with a gate insulating film interposed therebetween; a source region formed of a high concentration impurity region formed on the semiconductor substrate and overlapping with one end of the gate electrode; A low concentration impurity region formed on the semiconductor substrate overlapping the other end of the gate electrode, and a high impurity concentration formed on the semiconductor substrate away from the gate electrode via the low concentration impurity region. What is claimed is: 1. A semiconductor device comprising at least a drain region formed of a drain region and a drain region.
ゲート電極を形成する工程と、そのゲート電極をマスク
として前記半導体基板表面の垂直方向から一方向に傾い
た方向から前記半導体基板上に第1の不純物をイオン注
入する工程と、その工程に続いて前記一方向とは反対方
向に傾いた方向から前記半導体基板上に第2の不純物を
イオン注入する工程とを少なくとも有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。2. A step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate using anisotropic etching; The method comprises at least a step of ion-implanting a first impurity, and following that step, a step of ion-implanting a second impurity onto the semiconductor substrate from a direction tilted in a direction opposite to the one direction. A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10073091A JPH04330732A (en) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10073091A JPH04330732A (en) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04330732A true JPH04330732A (en) | 1992-11-18 |
Family
ID=14281723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10073091A Pending JPH04330732A (en) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04330732A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5432106A (en) * | 1993-08-02 | 1995-07-11 | United Microelectronics Corporation | Manufacture of an asymmetric non-volatile memory cell |
-
1991
- 1991-05-02 JP JP10073091A patent/JPH04330732A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5432106A (en) * | 1993-08-02 | 1995-07-11 | United Microelectronics Corporation | Manufacture of an asymmetric non-volatile memory cell |
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