JPH05109760A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH05109760A
JPH05109760A JP3271157A JP27115791A JPH05109760A JP H05109760 A JPH05109760 A JP H05109760A JP 3271157 A JP3271157 A JP 3271157A JP 27115791 A JP27115791 A JP 27115791A JP H05109760 A JPH05109760 A JP H05109760A
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JP
Japan
Prior art keywords
oxide film
silicon oxide
semiconductor device
film
gate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP3271157A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Natori
明生 名取
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent etching of an element isolating film in a side wall spacer forming process and thereby prevent formation of a parasitic MOS transistor in a semiconductor device comprising MOSFET having a side wall spacer at the main surface of a semiconductor substrate. CONSTITUTION:A side wall spacer 8 at the side wall of a gate electrode 4 has a double-layer structure comprising a lower layer consisting of a silicon oxide film 6 and an upper layer consisting of a silicon nitride film 7.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の構造、特
にサイドウォールスぺーサを有するMOSFETの構造
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of a semiconductor device, and more particularly to the structure of a MOSFET having a sidewall spacer.

【0002】[0002]

【従来の技術】サイドウォールスぺーサを有するMOS
FETを具備する半導体装置の従来の構造を図3に示
す。
2. Description of the Related Art MOS having a sidewall spacer
A conventional structure of a semiconductor device having a FET is shown in FIG.

【0003】半導体基板1上に、LDD構造MOSFE
Tのソース・ドレイン領域の低濃度領域5を形成後に、
約5000Åのシリコン酸化膜を異方的にエッチングす
る事で形成したサイドウォールスぺーサ10がゲート電
極4側壁に形成されており、前記ゲート電極4及び前記
サイドウォールスぺーサ10をマスクとして、ソース・
ドレイン領域の高濃度領域9が形成されている。
LDD structure MOSFE is formed on the semiconductor substrate 1.
After forming the low concentration region 5 of the source / drain region of T,
A sidewall spacer 10 formed by anisotropically etching a silicon oxide film of about 5000 Å is formed on the sidewall of the gate electrode 4, and the gate electrode 4 and the sidewall spacer 10 are used as a mask. Source·
A high concentration region 9 of the drain region is formed.

【0004】上記のように、従来は、シリコン酸化膜の
みを用いて、サイドウォールスペーサを形成していた。
As described above, conventionally, the sidewall spacer is formed using only the silicon oxide film.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のよう
に、シリコン酸化膜のみを用いてサイドウォールスペー
サを形成することには以下のような問題があった。
However, forming a sidewall spacer using only a silicon oxide film as in the prior art has the following problems.

【0006】シリコン酸化膜の異方性エッチングにより
サイドウォールスペーサを形成後、ソース・ドレイン領
域の高濃度領域を形成するためにイオン打ち込み工程を
行なう。このイオン打ち込み工程において、前工程のサ
イドウォールスペーサ形成工程でのシリコン酸化膜のエ
ッチング残りがあると、イオン打ち込み工程での不純物
の半導体基板への入り込みが不充分になり、ソース・ド
レイン領域の抵抗値が高くなってしまうために、MOS
FETのトランジスタ特性が劣化してしまう。また、ソ
ース・ドレイン領域と同時に形成される不純物拡散層を
抵抗素子として使用する場合、この抵抗素子の抵抗値が
高くなってしまう。
After forming the sidewall spacers by anisotropic etching of the silicon oxide film, an ion implantation process is performed to form high concentration regions of the source / drain regions. In this ion implantation step, if there is an etching residue of the silicon oxide film in the sidewall spacer formation step of the previous step, impurities will not sufficiently enter the semiconductor substrate in the ion implantation step, and the resistance of the source / drain regions will be reduced. Because the value becomes high, MOS
The transistor characteristics of the FET deteriorate. Further, when the impurity diffusion layer formed at the same time as the source / drain regions is used as a resistance element, the resistance value of this resistance element becomes high.

【0007】そのため、低抵抗なソース・ドレイン領域
を形成し、良好なトランジスタ特性を得るため、また、
安定した抵抗値の抵抗素子を得るためには、サイドウォ
ールスペーサ形成工程において、ソース・ドレイン領域
上にシリコン酸化膜が残らないようにしなければならな
い。そのため、サイドウォールスペーサを形成するシリ
コン酸化膜の膜厚のばらつきやエッチング速度のばらつ
きを考慮して、サイドウォールスペーサの形成時にオー
バーエッチングをする必要がある。
Therefore, in order to form low resistance source / drain regions and obtain good transistor characteristics,
In order to obtain a resistance element having a stable resistance value, it is necessary to prevent the silicon oxide film from remaining on the source / drain regions in the sidewall spacer forming step. Therefore, it is necessary to perform over-etching when forming the sidewall spacers in consideration of the variation in the film thickness of the silicon oxide film forming the sidewall spacers and the variation in the etching rate.

【0008】しかし、このオーバーエッチングにより、
シリコン酸化膜からなる素子分離膜もエッチングされ、
素子分離膜の膜厚が薄くなるため、素子分離特性が悪く
なり寄生MOSトランジスタが形成され易くなってしま
う。
However, due to this over-etching,
The element isolation film made of silicon oxide film is also etched,
Since the thickness of the element isolation film becomes thin, the element isolation characteristics deteriorate and the parasitic MOS transistor is easily formed.

【0009】シリコン酸化膜のみによってサイドウォー
ルスペーサを形成する従来の方法は、このような問題点
を有していた。
The conventional method of forming the sidewall spacers only with the silicon oxide film has such a problem.

【0010】そこで、本発明はこれらの課題を解決しよ
うとするもので、その目的とするところは、半導体基板
上にサイドウォールスぺーサを有するMOSFETを具
備する半導体装置において、安定して低抵抗なソース・
ドレイン領域を形成し、その結果として、良好なトラン
ジスタ特性をもつMOSFET、、安定した抵抗値をも
つ抵抗素子を具備する半導体装置を提供するところにあ
る。
Therefore, the present invention is intended to solve these problems, and it is an object of the present invention to provide a stable and low resistance semiconductor device including a MOSFET having a sidewall spacer on a semiconductor substrate. Na sauce
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having a drain region and, as a result, a MOSFET having good transistor characteristics and a resistance element having a stable resistance value.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板主表面にサイドウォールスぺーサを有するM
OSFETを具備する半導体装置において、前記サイド
ウォールスぺーサが、下層がシリコン酸化膜、上層がシ
リコン窒化膜の2層構造からなることを特徴とする。
The semiconductor device of the present invention comprises:
M having a sidewall spacer on the main surface of a semiconductor substrate
In a semiconductor device including an OSFET, the sidewall spacer is characterized by having a two-layer structure in which a lower layer is a silicon oxide film and an upper layer is a silicon nitride film.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により詳細に説
明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0013】図1は、本発明による半導体装置の構造断
面図であり、LDD構造のソース・ドレイン領域を有す
るMOSFETの一例を示す。
FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor device according to the present invention, showing an example of a MOSFET having a source / drain region of an LDD structure.

【0014】半導体基板1上に、素子分離膜2、ゲート
酸化膜3、多結晶シリコンからなるゲート電極4が形成
されており、ゲート電極4の側壁には、下層がシリコン
酸化膜6、上層がシリコン窒化膜7よりなるサイドウォ
ールスぺーサ8が形成されており、更に、LDD構造の
ソース・ドレイン領域は、ゲート電極4をマスクとして
形成された低濃度領域5と、ゲート電極4及びサイドウ
ォールスぺーサ8をマスクとして形成された高濃度領域
9からなる。
An element isolation film 2, a gate oxide film 3, and a gate electrode 4 made of polycrystalline silicon are formed on a semiconductor substrate 1, and a lower layer of a silicon oxide film 6 and an upper layer of a gate electrode 4 are formed on a sidewall of the gate electrode 4. A sidewall spacer 8 made of a silicon nitride film 7 is formed, and further, the source / drain region of the LDD structure has a low concentration region 5 formed using the gate electrode 4 as a mask, the gate electrode 4 and the sidewall. The high-concentration region 9 is formed by using the spacer 8 as a mask.

【0015】本発明の半導体装置の製造方法の一実施例
を図2(a)〜図2(d)に基づき説明する。
An embodiment of the semiconductor device manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (d).

【0016】まず、図2(a)のように、半導体基板1
上に、素子分離膜2、ゲート酸化膜3、多結晶シリコン
からなるゲート電極4を形成し、ゲート電極4をマスク
として自己整合的にMOSFETのソース・ドレイン領
域の低濃度領域5を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, the semiconductor substrate 1
A device isolation film 2, a gate oxide film 3, and a gate electrode 4 made of polycrystalline silicon are formed on the upper surface of the device, and low concentration regions 5 of the source / drain regions of the MOSFET are formed in a self-aligned manner using the gate electrode 4 as a mask.

【0017】次に、シリコン窒化膜をオーバーエッチン
グするときに、ソース・ドレイン領域の低濃度領域5や
ゲート電極4がエッチングされるのを防ぐためのシリコ
ン酸化膜6を、化学的気相成長法により約500Å形成
し、次に、化学的気相成長法により、約5000Åのシ
リコン窒化膜7を形成する。この状態を図2(b)に示
す。
Next, when the silicon nitride film is over-etched, the silicon oxide film 6 for preventing the low-concentration regions 5 of the source / drain regions and the gate electrode 4 from being etched is formed by a chemical vapor deposition method. To a thickness of about 500Å, and then a chemical vapor deposition method is used to form a silicon nitride film 7 of about 5000Å. This state is shown in FIG.

【0018】次に、SF6ガス或はNF3ガスを用いたド
ライエッチングにより、異方的にシリコン窒化膜をエッ
チングしてゲート電極4の側壁部にのみサイドウォール
スペーサ8となるシリコン窒化膜を残す。この時、シリ
コン酸化膜のエッチング速度はシリコン窒化膜のエッチ
ング速度の約10分の1であるため、シリコン窒化膜を
20%オーバーエッチングしても、下層のシリコン酸化
膜は100Åほどしかエッチングされない。次に、弗酸
水溶液を用いてソース・ドレイン領域の低濃度領域5上
及びゲート電極4上のシリコン酸化膜を除去する。この
時、シリコン酸化膜の膜厚はおよそ400〜500Åで
あり、従来シリコン酸化膜のみでサイドウォールスペー
サを形成していたときの膜厚より薄いため、シリコン酸
化膜をオーバーエッチングしても、素子分離膜がエッチ
ングされる膜厚は、従来に比べて極僅かである。シリコ
ン酸化膜をエッチング後の状態を図2(c)に示す。
Next, the anisotropic etching of the silicon nitride film is performed by dry etching using SF 6 gas or NF 3 gas to form a silicon nitride film which will become the sidewall spacer 8 only on the side wall of the gate electrode 4. leave. At this time, since the etching rate of the silicon oxide film is about 1/10 of the etching rate of the silicon nitride film, even if the silicon nitride film is over-etched by 20%, the underlying silicon oxide film is etched only about 100Å. Next, the silicon oxide film on the low concentration regions 5 of the source / drain regions and on the gate electrode 4 is removed using an aqueous solution of hydrofluoric acid. At this time, the film thickness of the silicon oxide film is about 400 to 500 Å, which is smaller than the film thickness when the sidewall spacer is formed only by the conventional silicon oxide film. The film thickness at which the separation film is etched is extremely small compared to the conventional one. The state after etching the silicon oxide film is shown in FIG.

【0019】次に、図2(d)のように、ゲート電極4
及びサイドウォールスペーサ8をマスクとして自己整合
的にMOSFETのソース・ドレイン領域の高濃度領域
9をイオン打ち込み法で形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, the gate electrode 4
Also, the high-concentration regions 9 of the source / drain regions of the MOSFET are formed by ion implantation in a self-aligned manner using the sidewall spacers 8 as a mask.

【0020】その後は、通常のMOSFET形成プロセ
スを通して、LDD構造を有するMOSFETを得るこ
とができる。
After that, a MOSFET having an LDD structure can be obtained through a normal MOSFET formation process.

【0021】以上実施例に基づき具体的に説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例え
ば、MOSFETの構造はLDD構造の場合だけでな
く、ゲートオーバーラップLDD構造等、ゲート電極側
壁にサイドウォールスペーサを有する全てのMOSFE
Tにおいて適応できる。
Although the specific description has been given based on the embodiment,
The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the structure of the MOSFET is not limited to the LDD structure, but all MOSFETs having a side wall spacer on the side wall of the gate electrode such as a gate overlap LDD structure.
Can adapt at T.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、半導
体基板主表面にサイドウォールスぺーサを有するMOS
FETを具備する半導体装置において、シリコン酸化膜
とシリコン窒化膜の2層構造でサイドウォールスペーサ
を形成することで、サイドウォールスペーサ形成工程で
の素子分離膜のエッチングを防ぐことができ、しかる結
果、寄生MOSトランジスタの形成を防ぐことができる
という多大な効果を有する。
As described above, according to the present invention, a MOS having a sidewall spacer on the main surface of a semiconductor substrate.
In the semiconductor device including the FET, by forming the sidewall spacer with the two-layer structure of the silicon oxide film and the silicon nitride film, it is possible to prevent the element isolation film from being etched in the sidewall spacer formation step. It has a great effect that formation of a parasitic MOS transistor can be prevented.

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

【図1】 本発明の半導体装置の構造を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a semiconductor device of the present invention.

【図2】 本発明の半導体装置の製造方法の一実施例を
示す工程断面図。
FIG. 2 is a process sectional view showing an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図3】 従来の半導体装置の構造を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 素子分離膜 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5 ソース・ドレイン領域の低濃度領域 6 シリコン酸化膜 7 シリコン窒化膜 8 シリコン酸化膜とシリコン窒化膜からなるサイドウ
ォールスペーサ 9 ソース・ドレイン領域の高濃度領域 10 シリコン酸化膜からなるサイドウォールスペーサ
1 semiconductor substrate 2 element isolation film 3 gate oxide film 4 gate electrode 5 low concentration region of source / drain region 6 silicon oxide film 7 silicon nitride film 8 sidewall spacer composed of silicon oxide film and silicon nitride film 9 source / drain region High concentration region 10 Sidewall spacer made of silicon oxide film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/318 C 8518−4M 27/088 8225−4M H01L 29/78 301 G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 21/318 C 8518-4M 27/088 8225-4M H01L 29/78 301 G

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゲート電極側壁にサイドウォールスぺー
サを有するMOSFETを具備する半導体装置におい
て、 前記サイドウォールスぺーサが、下層がシリコン酸化
膜、上層がシリコン窒化膜の2層構造からなることを特
徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device comprising a MOSFET having a sidewall spacer on a side wall of a gate electrode, wherein the sidewall spacer has a two-layer structure in which a lower layer is a silicon oxide film and an upper layer is a silicon nitride film. A semiconductor device characterized by.
JP3271157A 1991-10-18 1991-10-18 Semiconductor device Pending JPH05109760A (en)

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