JPH05267334A - Manufacture of integrated circuit device - Google Patents

Manufacture of integrated circuit device

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Publication number
JPH05267334A
JPH05267334A JP5866692A JP5866692A JPH05267334A JP H05267334 A JPH05267334 A JP H05267334A JP 5866692 A JP5866692 A JP 5866692A JP 5866692 A JP5866692 A JP 5866692A JP H05267334 A JPH05267334 A JP H05267334A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
forming
polycrystalline silicon
type
sidewall
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5866692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumihiko Goto
文彦 後藤
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH05267334A publication Critical patent/JPH05267334A/en
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate overlap of source/drain layers of high concentration with a gate electrode in a MOS transistor having an inverted T-shaped gate electrode. CONSTITUTION:The method for manufacturing an integrated circuit device comprises the steps of forming a first sidewall 9a, forming an N-type first polycrystalline silicon film 6a to become a lower layer gate electrode by RIE, then removing the sidewall 9a, forming a second sidewall 11 thicker than the sidewall 9a, and ion implanting to form source/drain layers 10a of high N-type concentration.

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、集積回路装置の製造方
法に関し、特にゲート・オーバーラップ型のLDD構造
を有するMOSトランジスタの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an integrated circuit device, and more particularly to a method of manufacturing a MOS transistor having a gate overlap type LDD structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】1987年12月のインターナショナル
・エレクトロン・デバイス・ミーテイグの予稿集38−
41ページ(Proc.Intl.Electron.
Devices Meeting,PP.38−41
(Dec.1987))に報告されたゲート・オーバー
ラップ型のLDD構造(“GOLD”型と呼ばれてい
る)を有するMOトランジスタの従来の製造方法につい
て、図2を参照して説明する。
2. Description of the Related Art Proceedings of International Electron Device Meeting in December 1987 38-
Page 41 (Proc. Intl. Electron.
Devices Meeting, PP. 38-41
(Dec. 1987)), a conventional method for manufacturing an MO transistor having a gate-overlap type LDD structure (referred to as "GOLD" type) will be described with reference to FIG.

【0003】P型のシリコン基板1の主表面上に選択的
に素子分離用のフィールド酸化膜2,ゲート酸化膜4を
形成し、燐がドープされた第1の多結晶シリコン膜5を
全面に形成し、その表面に自然酸化膜6を形成する。次
に、全面に燐がドープされた第2の多結晶シリコン膜を
形成する。続いて、自然酸化膜6をエッチング・ストッ
パーとしたフォトリソグラフィにより、第2の多結晶シ
リコン膜を所望の形状に加工して、多結晶シリコン膜7
を形成する。次に、燐をイオン注入し、N型の低濃度層
8を形成する〔図2(a)〕。
A field oxide film 2 and a gate oxide film 4 for element isolation are selectively formed on the main surface of a P type silicon substrate 1, and a phosphorus-doped first polycrystalline silicon film 5 is formed on the entire surface. Then, the native oxide film 6 is formed on the surface. Next, a second polycrystalline silicon film doped with phosphorus is formed on the entire surface. Then, the second polycrystalline silicon film is processed into a desired shape by photolithography using the natural oxide film 6 as an etching stopper, and the polycrystalline silicon film 7 is formed.
To form. Next, phosphorus is ion-implanted to form the N type low concentration layer 8 [FIG. 2 (a)].

【0004】全面に、CVD法により2酸化シリコン膜
を堆積し、RIEを行い、多結晶シリコン膜7の側面に
2酸化シリコン膜からなるサイドウオール9を形成す
る。この工程で、自然酸化膜6は自然酸化膜6aとなる
〔図2(b)〕。
A silicon dioxide film is deposited on the entire surface by a CVD method and RIE is performed to form a side wall 9 of the silicon dioxide film on the side surface of the polycrystalline silicon film 7. In this step, the natural oxide film 6 becomes the natural oxide film 6a [FIG. 2 (b)].

【0005】多結晶シリコン膜7およびサイドウオール
9とをマスクとした第1の多結晶シリコン膜5のエッチ
ングを行ない、多結晶シリコン膜5aを形成する〔図2
(c)〕。“GOLD”型のゲート電極は、多結晶シリ
コン膜7,5a(および自然酸化膜6a,サイドウオー
ル9)から構成される。
The first polycrystalline silicon film 5 is etched by using the polycrystalline silicon film 7 and the side walls 9 as a mask to form a polycrystalline silicon film 5a [FIG. 2].
(C)]. The "GOLD" type gate electrode is composed of the polycrystalline silicon films 7 and 5a (and the natural oxide film 6a and the sidewall 9).

【0006】砒素のイオン注入,アニールを行ない、N
型の高濃度層10を形成する〔図2(d)〕。その後、
公知の方法により、層間絶縁膜,コンタクトホール,配
線金属の形成を行ない、従来の“GOLD”型の集積回
路装置が形成される。
Arsenic ion implantation and annealing are performed, and N
The high concentration layer 10 of the mold is formed [FIG. 2 (d)]. afterwards,
The conventional "GOLD" type integrated circuit device is formed by forming an interlayer insulating film, a contact hole, and a wiring metal by a known method.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のGOL
D型のMOSトランジスタの製造方法では、ソース・ド
レインの高濃度層がゲート電極とセルフアラインのイオ
ン注入により形成される。従って、その後の熱処理で高
濃度層を形成する不純物が拡散し、その結果、ゲート電
極と高濃度層とがオーバーラップしてしまう。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The conventional GOL described above
In the method of manufacturing a D-type MOS transistor, high-concentration layers of source / drain are formed by self-aligned ion implantation with a gate electrode. Therefore, the subsequent heat treatment diffuses the impurities forming the high-concentration layer, and as a result, the gate electrode and the high-concentration layer overlap.

【0008】このオーパーラップにより、 (1)ゲート−ドレイン間,ゲート−ソース間の寄生容
量が増大し、デバイスの動作スピードを低下させる。 (2)オーバーラップ部で、バンド間トンネリングが生
じる。という問題点がある。
Due to this overlap, (1) the parasitic capacitance between the gate and the drain and between the gate and the source is increased, and the operation speed of the device is reduced. (2) Band-to-band tunneling occurs at the overlap portion. There is a problem.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の集積回路装置の
製造方法では、ゲート・オーバーラップ型のLDD構造
を有するMOSトランジスタのゲート電極長を決定する
ためのサイドウオールとソース・ドレインとなる高濃度
層を形成するためのサイドウオールとをそれぞれ別々に
形成し、別々に使用する。
In the method of manufacturing an integrated circuit device according to the present invention, a sidewall and a source / drain for determining a gate electrode length of a MOS transistor having a gate overlap type LDD structure are used. Sidewalls for forming the concentration layer are separately formed and used separately.

【0010】[0010]

【実施例】本発明の一実施例について、図1を参照して
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0011】P型のシリコン基板1の主表面上に、選択
酸化法(LOCOS)により素子分離領域に600〜1
000nmの膜厚のフィールド酸化膜2を形成する。次
に、700〜900℃の乾燥酸素の雰囲気で10〜25
nmの膜厚のゲート酸化膜4を形成する。GOLD型の
ゲート電極の下層ゲート電極の構成材料となる燐がドー
プされた50〜100nmのN型の第1の多結晶シリコ
ン膜5を形成する。多結晶シリコン膜5の表面に、1〜
10nmの膜厚の自然酸化膜6を形成する。GOLD型
のゲート電極の上層ゲート電極の構成材料となる燐がド
ープされた100〜200nmの膜厚のN型の第2の多
結晶シリコンを、LPCVD法により堆積する。
On the main surface of the P type silicon substrate 1, element isolation regions 600 to 1 are formed by selective oxidation (LOCOS).
A field oxide film 2 having a film thickness of 000 nm is formed. Next, in an atmosphere of dry oxygen at 700 to 900 ° C. for 10 to 25
A gate oxide film 4 having a film thickness of nm is formed. A phosphorus-doped N-type first polycrystalline silicon film 5 of 50 to 100 nm, which is a constituent material of a lower gate electrode of the GOLD type gate electrode, is formed. 1 to the surface of the polycrystalline silicon film 5
A natural oxide film 6 having a film thickness of 10 nm is formed. Phosphorus-doped N-type second polycrystalline silicon having a film thickness of 100 to 200 nm, which is a constituent material of the upper gate electrode of the GOLD type gate electrode, is deposited by the LPCVD method.

【0012】フォトリソグラフィにより、第2の多結晶
シリコン膜をドライエッチングし、多結晶シリコン膜7
を形成する。弗素,あるいは塩素を含んだガスによりこ
のドライエッチングを行なうと、第2の多結晶シリコン
膜と自然酸化膜6との選択比が十分に得られ、自然酸化
膜6がエッチング・ストッパーとなる。燐を30〜10
0keV,5×1013〜3×1013cm-2イオン注入
し、N型の低濃度層8を形成する〔図1(a)〕。
The second polycrystalline silicon film is dry-etched by photolithography to remove the polycrystalline silicon film 7.
To form. When this dry etching is performed with a gas containing fluorine or chlorine, a sufficient selection ratio between the second polycrystalline silicon film and the natural oxide film 6 is obtained, and the natural oxide film 6 serves as an etching stopper. 30 to 10 phosphorus
Ion implantation is performed at 0 keV and 5 × 10 13 to 3 × 10 13 cm −2 to form the N-type low concentration layer 8 (FIG. 1A).

【0013】LPCVD法により100〜200nmの
膜厚の窒化シリコン膜を堆積する。の窒化シリコ膜に対
して弗素を含むガス系によりRIEを行い、多結晶シリ
コン膜7の側面に第1のサイドウオール9aを形成す
る。多結晶シリコン膜7および第1のサイドウオール9
aをマスクとし、弗素,あるいは塩素を含むガス系によ
り、自然酸化膜6,多結晶シリコン膜5を順次ドライエ
ッチングする。これにより、自然酸化膜6a,多結晶シ
リコン膜5aが形成される。熱燐酸により、第1のサイ
ドウオール9aを選択的に除去する〔図1(b)〕。
A silicon nitride film having a thickness of 100 to 200 nm is deposited by the LPCVD method. RIE is performed on the silicon nitride film of No. 2 by a gas system containing fluorine to form the first sidewall 9a on the side surface of the polycrystalline silicon film 7. Polycrystalline silicon film 7 and first sidewall 9
Using a as a mask, the natural oxide film 6 and the polycrystalline silicon film 5 are sequentially dry-etched by a gas system containing fluorine or chlorine. As a result, the natural oxide film 6a and the polycrystalline silicon film 5a are formed. The first side wall 9a is selectively removed by hot phosphoric acid [FIG. 1 (b)].

【0014】LPCVD法により、100〜200nm
の膜厚の2酸化シリコン膜を堆積し、弗素を含むガス系
によりこの2酸化シリコン膜に対してRIEを行い、第
2のサイドウオール11を形成する〔図1(c)〕。本
実施例のゲート電極は、下層ゲート電極であるN型の多
結晶シリコン膜5a,上層ゲート電極であるN型の多結
晶シリコン膜7(および自然酸化膜6a,第2のサイド
ウオール11)から構成される。
100-200 nm by LPCVD method
A silicon dioxide film having a thickness of 2 is deposited, and RIE is performed on the silicon dioxide film with a gas system containing fluorine to form the second sidewall 11 [FIG. 1 (c)]. The gate electrode of this embodiment is formed from the N-type polycrystalline silicon film 5a which is the lower layer gate electrode, the N-type polycrystalline silicon film 7 which is the upper layer gate electrode (and the natural oxide film 6a, the second sidewall 11). Composed.

【0015】砒素を20〜70keV,1〜5×1015
cm-2イオン注入し、シリコン基板1の表面にN型の高
濃度層10aを形成する〔図1(d)〕。以下は、通常
のプロセスと同一である。CVD法によりBPSG膜を
600〜800nm成長し、850〜900℃の窒素雰
囲気で20〜40分間のリフローを行う。フォトリソグ
ラフィにより、コンタクトホールを開孔する。厚さ0.
6〜1.0μmのシリコン入りアルミニウム膜をスパッ
タし、フォトリソグラフィにより配線金属のパターニン
グを行う。
Arsenic is added at 20 to 70 keV, 1 to 5 × 10 15
cm −2 ions are implanted to form an N-type high concentration layer 10a on the surface of the silicon substrate 1 [FIG. 1 (d)]. The following is the same as the normal process. A BPSG film is grown to a thickness of 600 to 800 nm by the CVD method, and reflow is performed in a nitrogen atmosphere at 850 to 900 ° C. for 20 to 40 minutes. A contact hole is opened by photolithography. Thickness 0.
An aluminum film containing silicon having a thickness of 6 to 1.0 μm is sputtered, and a wiring metal is patterned by photolithography.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ゲート・
オーバーラップ型のLDD構造(逆T字型のゲート電
極)を有するMOSトランジスタの製造方法において、
ゲート電極長を決定するためのサイドウオールと、高濃
度層を形成するためのサイドウオールとを別々にするこ
とにより、ゲート電極とソースあるいはドレインとのオ
ーバーラップをゼロにできる。
As described above, according to the present invention, the gate
In a method of manufacturing a MOS transistor having an overlap type LDD structure (inverted T-shaped gate electrode),
By separating the side wall for determining the gate electrode length and the side wall for forming the high concentration layer, the overlap between the gate electrode and the source or drain can be zero.

【0017】この結果、従来の逆T字型ゲート電極を有
するMOSトランジスタの欠点である寄生容量の増大,
およびバンド間トンネリングの発生という問題を解決
し、この構造のMOSトランジスタの性能をさらに向上
させることが可能である。
As a result, increase in parasitic capacitance, which is a drawback of the conventional MOS transistor having an inverted T-shaped gate electrode,
It is possible to solve the problem of occurrence of band-to-band tunneling and further improve the performance of the MOS transistor having this structure.

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

【図1】本発明の一実施例を説明するための工程順の断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view in process order for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】従来の集積回路装置の製造方法を説明するため
の工程順の断面図である。
2A to 2D are cross-sectional views in order of processes for explaining a conventional method for manufacturing an integrated circuit device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型のシリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 P型のチャネル・ストッパー 4 ゲート酸化膜 5,5a,7 N型の多結晶シリコン膜 6,6a 自然酸化膜 8 N型の低濃度層 9,9a,11 サイドウオール 10,10a N型の高濃度層 1 P-type silicon substrate 2 Field oxide film 3 P-type channel stopper 4 Gate oxide film 5, 5a, 7 N-type polycrystalline silicon film 6, 6a Natural oxide film 8 N-type low concentration layer 9, 9a, 11 Sidewall 10,10a N type high concentration layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 P型シリコン基板の一主表面上に、選択
的にフィールド酸化膜,ゲート酸化膜を形成する工程
と、 全面にN型の多結晶シリコン膜を堆積し、前記多結晶シ
リコン膜表面に自然酸化膜を形成し、全面に導伝体膜を
形成する工程と、 フォトリソグラフィにより、前記導伝体膜を所望の形状
にパターニングする工程と、 イオン注入により、前記シリコン基板の表面にN型の低
濃度層を形成する工程と、 全面に第1の絶縁膜を堆積し、RIEエッチバックによ
り、該導伝体膜の側面に前記第1の絶縁膜からなる第1
のサイドウオールを形成する工程と、 該導伝体膜および前記第1のサイドウオールをマスクに
して前記自然酸化膜および前記多結晶シリコン膜を順次
エッチングする工程と、 前記第1のサイドウオールを除去し、全面に第2の絶縁
膜を堆積し、RIEエッチバックにより、該導伝体膜の
側面,該自然酸化膜の側面,該多結晶シリコン膜の側
面,並びに前記第1のサイドウオールにより覆われてい
た該自然参加膜の上面を覆う前記第2の絶縁膜からなる
第2のサイドウオールを形成する工程と、 イオン注入により、前記シリコン基板の表面にN型の高
濃度層を形成する工程と、 全面に層間絶縁膜を堆積する工程と、 コンタクトホールを開孔する工程と、 配線金属を形成する工程と、 を有することを特徴とする集積回路装置の製造方法。
1. A step of selectively forming a field oxide film and a gate oxide film on one main surface of a P-type silicon substrate, and an N-type polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface to form the polycrystalline silicon film. A step of forming a natural oxide film on the surface and forming a conductive film on the entire surface; a step of patterning the conductive film into a desired shape by photolithography; and a step of ion implantation on the surface of the silicon substrate. A step of forming an N-type low-concentration layer and a step of depositing a first insulating film on the entire surface and performing RIE etch back to form a first insulating film on the side surface of the conductive film.
The step of forming the sidewalls of the above, the step of sequentially etching the natural oxide film and the polycrystalline silicon film using the conductor film and the first sidewall as a mask, and the removal of the first sidewall Then, a second insulating film is deposited on the entire surface, and the side surface of the conductive film, the side surface of the natural oxide film, the side surface of the polycrystalline silicon film, and the first side wall are covered by RIE etchback. Forming a second sidewall made of the second insulating film covering the upper surface of the naturally participating film, and forming an N-type high concentration layer on the surface of the silicon substrate by ion implantation And a step of depositing an interlayer insulating film on the entire surface, a step of forming a contact hole, and a step of forming a wiring metal, a method of manufacturing an integrated circuit device.
【請求項2】 前記第1の絶縁膜が窒化シリコン膜であ
ることを特徴とする請求項1記載の集積回路装置の製造
方法。
2. The method of manufacturing an integrated circuit device according to claim 1, wherein the first insulating film is a silicon nitride film.
JP5866692A 1992-03-17 1992-03-17 Manufacture of integrated circuit device Withdrawn JPH05267334A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7550357B2 (en) 2006-03-07 2009-06-23 Oki Semiconductor Co., Ltd. Semiconductor device and fabricating method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7550357B2 (en) 2006-03-07 2009-06-23 Oki Semiconductor Co., Ltd. Semiconductor device and fabricating method thereof

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