JPH05218074A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

Info

Publication number
JPH05218074A
JPH05218074A JP5640492A JP5640492A JPH05218074A JP H05218074 A JPH05218074 A JP H05218074A JP 5640492 A JP5640492 A JP 5640492A JP 5640492 A JP5640492 A JP 5640492A JP H05218074 A JPH05218074 A JP H05218074A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
drain
source
mask
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5640492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryoichi Ito
良一 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Denshi KK
Original Assignee
Hitachi Denshi KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Denshi KK filed Critical Hitachi Denshi KK
Priority to JP5640492A priority Critical patent/JPH05218074A/en
Publication of JPH05218074A publication Critical patent/JPH05218074A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the method for manufacturing, as it is called, the LDD structure wherein a low-impurity-density region is specially formed at the channel side of a source, drain diffusion layer for the purpose of forming a source and a drain region of a silicon gate MOS transistor. CONSTITUTION:A polycrystalline semiconductor layer 3 is formed on a semiconductor substrate 1 through an insulating film 2. Using mask material including the insulating film 2, the polycrystalline semiconductor layer 3 is selectively etched. Before forming an impurity region in the semiconductor substrate 1 by ion implantation with the mask material and the polycrystalline semiconductor layer 3 being used as a mask, the polycrystalline semiconductor layer 3 is etched again.

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、シリコンゲートMOS
トランジスタのソース、ドレイン領域形成方法に関する
もので、特にソース、ドレイン拡散層のチャネル側に低
不純物濃度領域を設けたいわゆるLDD構造(Ligh
tly Doped Drain)の製造方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a silicon gate MOS.
The present invention relates to a method for forming a source / drain region of a transistor, and particularly, a so-called LDD structure (Light) having a low impurity concentration region provided on the channel side of a source / drain diffusion layer.
The present invention relates to a manufacturing method of tly Doped Drain).

【0002】[0002]

【従来の技術】現状において、シリコンゲートMOSト
ランジスタの微細化は実用レベルでそのゲート長が1μ
m以下という段階にまで到達している。この微細化に伴
ってMOSトランジスタには電界集中によるドレイン耐
圧の低下、ホットエレクトロンの発生等の問題が生じて
くる。この問題を解決する方法としては、ソース、ドレ
イン領域のチャネル側に不純物の低濃度領域を形成する
二重拡散構造、いわゆるLDD構造(以下、LDD構造
と略す)にしてドレイン領域の電界集中を緩和する方法
が一般的となっている。このLDD構造MOSトランジ
スタのソース、ドレインを作る方法としては従来、図2
に示す方法が使用されている。まず最初に、シリコン基
板1を熱酸化してMOSトランジスタのゲート用シリコ
ン酸化膜2を形成する。さらに、多結晶シリコン膜3を
化学気相成長法による全面に形成し、N形不純物(りん
またはひ素)を熱拡散して導電化させる。この様子を図
2aに示す。次に、多結晶シリコン3にホトエッチング
を行ってゲート電極3′を形成し、このゲート電極3′
をマスクにしてI1に示すイオン打込みによりMOSト
ランジスタのソース、ドレインのLDD構造に必要な不
純物の低濃度拡散領域10、20を形成する。これによ
り図2bの形状となる。さらに、全面に化学気相成長法
により窒化シリコン膜5を形成してから(図2c)、反
応性イオンエッチング等の方向性のよいドライエッチン
グ法によりゲート電極3′上の窒化シリコン膜5を完全
に除去するまでエッチングを行う。このエッチングによ
り、ゲート電極3′の側壁のみに窒化シリコン膜5′を
残す。その後、この窒化シリコン膜5′とゲート電極
3′をマスクにしてI2に示すイオン打込みによりソー
ス、ドレインとして必要な不純物の高濃度拡散領域1
1、21を形成する。そして、加熱アニールを行い、ソ
ース、ドレイン領域全体を活性化させ、図2dに示すよ
うにLDD構造のソース、ドレインが形成される。
2. Description of the Related Art At present, the miniaturization of silicon gate MOS transistors is at a practical level and the gate length is 1 μm.
It has reached the stage of m or less. Along with this miniaturization, problems such as reduction of drain breakdown voltage and generation of hot electrons occur due to electric field concentration in MOS transistors. As a method for solving this problem, a so-called LDD structure (hereinafter abbreviated as LDD structure) in which a low-concentration region of impurities is formed on the channel side of the source and drain regions is formed to reduce electric field concentration in the drain region. The method of doing is becoming popular. As a method for forming the source and drain of this LDD structure MOS transistor, the conventional method shown in FIG.
The method shown in is used. First, the silicon substrate 1 is thermally oxidized to form the gate silicon oxide film 2 of the MOS transistor. Further, a polycrystalline silicon film 3 is formed on the entire surface by a chemical vapor deposition method, and N-type impurities (phosphorus or arsenic) are thermally diffused to make them conductive. This is shown in FIG. 2a. Next, the polycrystalline silicon 3 is photo-etched to form a gate electrode 3 ', and the gate electrode 3'is formed.
Is used as a mask to form the low-concentration diffusion regions 10 and 20 of the impurities necessary for the LDD structure of the source and drain of the MOS transistor by ion implantation shown by I 1 . This results in the shape of Figure 2b. Further, after the silicon nitride film 5 is formed on the entire surface by the chemical vapor deposition method (FIG. 2c), the silicon nitride film 5 on the gate electrode 3'is completely removed by a dry etching method with good directionality such as reactive ion etching. Etching is performed until it is removed. By this etching, the silicon nitride film 5'is left only on the side wall of the gate electrode 3 '. Then, the high concentration diffusion region 1 of the required impurity source, as the drain by ion implantation showing the silicon nitride film 5 'and the gate electrode 3' to I 2 as a mask
1, 21 are formed. Then, heating annealing is performed to activate the entire source and drain regions, and the source and drain of the LDD structure are formed as shown in FIG. 2d.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】さて、ここに示した従
来法はイオン打込みのマスク工程が多く製造工程が複雑
であった。また、以下に示す欠点もある。すなわち、図
2dにおいてゲート電極3′の側壁に残す窒化シリコン
膜5′は方向性のよいドライエッチング法により形成す
るが、実際にはこの窒化シリコン膜5′の側壁方向の厚
さtnの制御は困難であり、ばらつきが生じやすい。こ
のため、この窒化シリコン膜5′とゲート電極3′をマ
スクとしてイオン打込みにより形成するMOSトランジ
スタのソース、ドレインのLDD構造において、ゲート
電極3′直下の不純物の低濃度拡散領域10、20だけ
の幅ldのばらつきは大きくなる。その結果、LDD構
造MOSトランジスタのドレイン耐圧、しきい値電圧等
のばらつきが生じることになる。本発明の主目的はLD
D構造MOSトランジスタのソース、ドレインを形成す
るための工程を単純化することにある。また、第2の目
的は上記構造のMOSトランジスタのゲート電極直下の
チャネル領域におけるソース、ドレインの低濃度拡散領
域幅のばらつきを低減させることである。
The conventional method shown here has many ion implantation mask steps and complicated manufacturing steps. There are also the following drawbacks. That is, in FIG. 2d, the silicon nitride film 5'remaining on the side wall of the gate electrode 3'is formed by a dry etching method with good directionality. Actually, however, the thickness tn of the silicon nitride film 5'in the side wall direction can be controlled. Difficult and subject to variations. Therefore, in the LDD structure of the source and the drain of the MOS transistor formed by ion implantation using the silicon nitride film 5'and the gate electrode 3'as a mask, only the low-concentration impurity diffusion regions 10 and 20 just below the gate electrode 3'are formed. The variation of the width ld becomes large. As a result, variations occur in the drain breakdown voltage, threshold voltage, etc. of the LDD structure MOS transistor. The main purpose of the present invention is LD
It is to simplify the process for forming the source and drain of a D-structure MOS transistor. A second object is to reduce the variation in the low-concentration diffusion region width of the source and drain in the channel region immediately below the gate electrode of the MOS transistor having the above structure.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、窒化シリコン膜をホトエッチングしたも
のをマスクに多結晶シリコン膜をエッチングしてゲート
電極を形成し、またLDD構造ソース、ドレイン拡散領
域を形成するイオン打込みにおいて、従来方法とは逆に
LDD構造の高濃度拡散領域形成用イオン打込みを先に
行い、低濃度拡散領域形成用イオン打込みを後に行うも
のである。但し、ゲート電極形成のエッチングでは最初
に方向性のよいエッチングにより電極を形成し、次に等
方性エッチングにより電極の多結晶シリコン膜の側面を
エッチングするものである。
In order to achieve the above object, the present invention forms a gate electrode by etching a polycrystalline silicon film using a photo-etched silicon nitride film as a mask, and an LDD structure source. In the ion implantation for forming the drain diffusion region, contrary to the conventional method, the ion implantation for forming the high concentration diffusion region of the LDD structure is performed first, and the ion implantation for forming the low concentration diffusion region is performed thereafter. However, in the etching for forming the gate electrode, the electrode is first formed by etching with good directionality, and then the side surface of the polycrystalline silicon film of the electrode is etched by isotropic etching.

【0005】[0005]

【作用】次に、本発明の作用について説明する。多結晶
シリコン膜をエッチングして電極を形成するにあたり、
従来方法のホトレジストのマスクのかわりに窒化シリコ
ン膜を使用するのはゲート電極である多結晶シリコン膜
の側面を制御性よくエッチングするためである。また、
LDD構造MOSトランジスタのソース、ドレイン拡散
領域を形成するためのイオン打込みの順序を従来方法と
逆にするのは、ゲート電極形成時のマスクの上記窒化シ
リコン膜をさらにイオン打込みのマスクとして使用する
ためである。すなわち、上記マスクの窒化シリコン膜を
マスクにLDD構造ソース、ドレインの高濃度領域用イ
オン打込みを行い、次に上記窒化シリコン膜を除去して
多結晶シリコン膜のゲート電極自体をマスクに低濃度領
域用イオン打込みを行う。本発明では、ホトレジストで
はなくて窒化シリコン膜をホトエッチングしたマスク
で、エッチングにより形成した多結晶シリコン膜のゲー
ト電極をさらに上記窒化シリコン膜のマスクをそのまま
使って等方性エッチングによりゲート電極の側面をエッ
チングするため、側面のエッチング量、いわゆるサイド
エッチング量の制御性がよい。この特長を利用するため
に上記の通りLDD構造ソース、ドレインの拡散領域を
形成するためのイオン打込みの順序を逆にする。これに
より、上記ゲート電極のサイドエッチ量がほぼLDD構
造ソース、ドレインのゲート電極直下の低濃度拡散領域
のみの幅となり、この拡散領域の幅の制御性も向上する
ことになる。また、エッチング工程についてもゲート電
極形成用の窒化シリコン膜をホトエッチングしたマスク
を作るだけで済むために製造工程も簡単になる。また、
ゲート電極のエッチングについてもドライエッチング法
で行うため、エッチングガスの組成を一部変更するだけ
で方向性のよいエッチングから等方性エッチングへ連続
的に切り換えることができ工程的に複雑になることはな
い。但し、上記マスクの窒化シリコン膜の厚さはゲート
電極形成のエッチング中に全てエッチングされることの
ないように厚くする必要がある。この膜厚はエッチング
ガスの多結晶シリコンと窒化シリコンのエッチング選択
比にもよるものである。また、ホトマスク上のMOSト
ランジスタのゲート電極長はゲート電極形成時の多結晶
シリコン膜のサイドエッチ量を加味した長さにする必要
がある。以上により、第2図に示した従来方法に比べて
より簡単にLDD構造MOSトランジスタのソース、ド
レイン拡散領域を制御性よく作ることができる。
Next, the operation of the present invention will be described. When etching the polycrystalline silicon film to form electrodes,
The reason why the silicon nitride film is used instead of the photoresist mask of the conventional method is to etch the side surface of the polycrystalline silicon film, which is the gate electrode, with good controllability. Also,
The order of ion implantation for forming the source and drain diffusion regions of the LDD structure MOS transistor is reversed from that of the conventional method, because the silicon nitride film of the mask at the time of forming the gate electrode is used as a mask for further ion implantation. Is. That is, ion implantation for a high concentration region of the LDD structure source and drain is performed using the silicon nitride film of the mask as a mask, and then the silicon nitride film is removed to use the gate electrode itself of the polycrystalline silicon film as a mask for the low concentration region. Ion implantation is performed. According to the present invention, a mask obtained by photo-etching a silicon nitride film instead of a photoresist is used, and a gate electrode of a polycrystalline silicon film formed by etching is further subjected to isotropic etching by using the mask of the silicon nitride film as it is, and a side surface of the gate electrode is formed. Therefore, the controllability of the etching amount on the side surface, that is, the so-called side etching amount is good. In order to utilize this feature, the order of ion implantation for forming the diffusion regions of the LDD structure source and drain is reversed as described above. As a result, the side etch amount of the gate electrode becomes almost the width of the low concentration diffusion region just below the gate electrode of the LDD structure source and drain, and the controllability of the width of this diffusion region is also improved. Also, regarding the etching process, the manufacturing process is simplified because it is sufficient to make a mask by photo-etching the silicon nitride film for forming the gate electrode. Also,
Since the etching of the gate electrode is also performed by the dry etching method, it is possible to continuously switch from the etching with good directionality to the isotropic etching by only partially changing the composition of the etching gas, which makes the process complicated. Absent. However, it is necessary to increase the thickness of the silicon nitride film of the mask so that it is not completely etched during the etching for forming the gate electrode. This film thickness also depends on the etching selectivity between polycrystalline silicon and silicon nitride in the etching gas. Further, the length of the gate electrode of the MOS transistor on the photomask needs to be set in consideration of the side etching amount of the polycrystalline silicon film at the time of forming the gate electrode. As described above, the source / drain diffusion regions of the LDD structure MOS transistor can be formed with better controllability as compared with the conventional method shown in FIG.

【0006】[0006]

【実施例】以下に本発明による実施例を図1a〜eによ
り説明する。第1図aは従来例と同じ工程を経たもので
あり説明は省略する。図1bは、多結晶シリコン膜2上
に化学気相成長法により全面に形成した窒化シリコン膜
をゲート電極形成マスク用にホトエッチングした様子で
あり、この窒化シリコン膜5′をマスクにして多結晶シ
リコン膜2をドライエッチングする。最初に、方向性の
よい条件でエッチングを行いゲート電極3′を形成す
る。この様子を図1cに示す。次に等方性のエッチング
条件に切り換えてさらにエッチングを続け、多結晶シリ
コン膜のゲート電極3′を所定の量△lgだけサイドエ
ッチングを行い最終的なゲート電極3″を形成する。こ
の状態で窒化シリコン膜5′をマスクにLDD構造ソー
ス、ドレインの高濃度拡散領域11、21を形成するた
めのイオン打込みI1を行う。次に、窒化シリコン膜
5′を除去してから続いて低濃度拡散領域10、20を
形成するためのイオン打込みI2をゲート電極3″をマ
スクにして行う。この様子を図1d、eに示す。さら
に、ソース、ドレイン拡散領域10、11、20、21
を活性化するための加熱アニール工程を経て、次の工程
に進んでいく。先ほどの作用の箇所でも述べたように、
本発明では窒化シリコン膜5′をマスクにして多結晶シ
リコン膜のゲート電極3′をサイドエッチングするため
そのサイドエッチ量△lgの制御性はよく、またLDD
構造ソース、ドレイン拡散領域10、11、20、21
のゲート電極3″直下の低濃度拡散領域のみの幅l′d
はほぼ上記のサイドエッチの量△lgに等しくなること
から、ソース、ドレインの低濃度拡散領域のみの幅l′
dの制御性が向上することがわかる。また、工程的にも
第2図の従来例に比べて簡単になることがわかる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. Since FIG. 1a has undergone the same steps as the conventional example, a description thereof will be omitted. FIG. 1b shows a state in which a silicon nitride film formed on the entire surface of the polycrystalline silicon film 2 by the chemical vapor deposition method is photo-etched for a gate electrode formation mask, and the polycrystalline silicon film 5'is used as a mask. The silicon film 2 is dry-etched. First, the gate electrode 3'is formed by performing etching under the condition of good directionality. This is shown in FIG. 1c. Next, the isotropic etching conditions are switched to continue the etching, and the gate electrode 3'of the polycrystalline silicon film is side-etched by a predetermined amount .DELTA.lg to form the final gate electrode 3 ". Using the silicon nitride film 5'as a mask, ion implantation I 1 is performed to form the high-concentration diffusion regions 11 and 21 of the LDD structure source and drain. Ion implantation I 2 for forming the diffusion regions 10 and 20 is performed using the gate electrode 3 ″ as a mask. This state is shown in FIGS. Further, source / drain diffusion regions 10, 11, 20, 21
After the heat annealing step for activating the, the process proceeds to the next step. As I mentioned in the previous section,
In the present invention, since the gate electrode 3'of the polycrystalline silicon film is side-etched using the silicon nitride film 5'as a mask, the side etch amount Δlg is well controllable, and the LDD
Structure Source and drain diffusion regions 10, 11, 20, 21
Of the low-concentration diffusion region just under the gate electrode 3 ″ of
Is approximately equal to the side etching amount Δlg described above, and therefore the width l ′ of only the low concentration diffusion regions of the source and drain is
It can be seen that the controllability of d is improved. Further, it can be seen that the process is simpler than that of the conventional example shown in FIG.

【0007】[0007]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればイ
オン打込み用マスク工程の少ない簡単な工程によりLD
D構造MOSトランジスタのソース、ドレインにおいて
ゲート電極直下のチャネル領域における不純物の低濃度
拡散領域幅のばらつきを低減させて、ソース、ドレイン
のLDD構造形成の制御性を向上させることができる。
その結果、LDD構造MOSトランジスタのドレイン耐
圧、しきい値電圧等の特性ばらつきを減らすことができ
る。
As described above, according to the present invention, an LD can be formed by a simple process with few masking steps for ion implantation.
It is possible to improve the controllability of the LDD structure formation of the source and the drain by reducing the variation of the impurity low-concentration diffusion region width in the channel region immediately below the gate electrode in the source and drain of the D-structure MOS transistor.
As a result, variations in characteristics such as drain withstand voltage and threshold voltage of the LDD structure MOS transistor can be reduced.

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

【図1】本発明によるMOSトランジスタの製造工程の
一部を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a part of a manufacturing process of a MOS transistor according to the present invention.

【図2】従来方法による製造工程の一部を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a part of a manufacturing process by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 シリコン酸化膜 3、3′、3″ 多結晶シリコン膜 5、5′ 窒化シリコン膜 10、20 ソース、ドレイン拡散領域(低濃度) 11、21 ソース、ドレイン拡散領域(高濃度) lg、l′g ゲート電極直下の低濃度領域の幅 △lg ゲート電極のサイドエッチング量 I1、I2 ソース、ドレイン拡散領域形成のためのイオ
ン打込み
1 Silicon Substrate 2 Silicon Oxide Film 3, 3 ', 3 "Polycrystalline Silicon Film 5, 5' Silicon Nitride Film 10, 20 Source / Drain Diffusion Region (Low Concentration) 11, 21 Source / Drain Diffusion Region (High Concentration) lg , L'g Width of low-concentration region directly under gate electrode Δlg Side etching amount of gate electrode I 1 , I 2 Ion implantation for forming source and drain diffusion regions

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を介して多結晶半
導体層を形成し、絶縁膜を含むマスク材を用いて前記多
結晶半導体層を選択エッチングして、前記マスク材と前
記多結晶半導体層をマスクにしてイオン打込み法により
前記半導体基板中に不純物領域を形成するにあたり再度
前記多結晶半導体層をエッチングすることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
1. A polycrystalline semiconductor layer is formed on a semiconductor substrate via an insulating film, and the polycrystalline semiconductor layer is selectively etched by using a mask material including an insulating film to form the mask material and the polycrystalline semiconductor. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the polycrystalline semiconductor layer is etched again in forming an impurity region in the semiconductor substrate by an ion implantation method using the layer as a mask.
JP5640492A 1992-02-06 1992-02-06 Manufacture of semiconductor device Pending JPH05218074A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5640492A JPH05218074A (en) 1992-02-06 1992-02-06 Manufacture of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5640492A JPH05218074A (en) 1992-02-06 1992-02-06 Manufacture of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05218074A true JPH05218074A (en) 1993-08-27

Family

ID=13026240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5640492A Pending JPH05218074A (en) 1992-02-06 1992-02-06 Manufacture of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05218074A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100571315B1 (en) * 1998-06-11 2006-08-30 삼성전자주식회사 Constructing method for lightly doped drain structure of semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100571315B1 (en) * 1998-06-11 2006-08-30 삼성전자주식회사 Constructing method for lightly doped drain structure of semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0846201A (en) Semiconductor element and its preparation
US6008100A (en) Metal-oxide semiconductor field effect transistor device fabrication process
KR100218299B1 (en) Manufacturing method of transistor
JPH07283400A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH0370139A (en) Manufacture of semiconductor device
KR0170436B1 (en) Method of manufacturing mosfet
JP4146121B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100298874B1 (en) Method for forming transistor
JPH05218074A (en) Manufacture of semiconductor device
KR0151066B1 (en) Method of fabricating semiconductor device using titanium nitride at gate electrode
JPH0529345A (en) Manufacture of mos semiconductor device
JPH05243262A (en) Manufacture of semiconductor device
KR100262456B1 (en) Method of fabrication semiconductor device
JP4989074B2 (en) Semiconductor device
KR0130626B1 (en) Structure and fabrication of mosfet
JPH0778979A (en) Fabrication of semiconductor device
KR100261171B1 (en) Method for fabricating transistor
KR100249015B1 (en) Method of fabricating transistor
KR100268100B1 (en) Method for manufacturing transistors using trench structure
JPH06204240A (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100567047B1 (en) Menufacturing method for mos transistor
KR100247634B1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JPH07288322A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH11297985A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH09181312A (en) Manufacture of semiconductor device