JPH06188256A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH06188256A
JPH06188256A JP33761092A JP33761092A JPH06188256A JP H06188256 A JPH06188256 A JP H06188256A JP 33761092 A JP33761092 A JP 33761092A JP 33761092 A JP33761092 A JP 33761092A JP H06188256 A JPH06188256 A JP H06188256A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide film
substrate
forming
gate electrode
impurity concentration
Prior art date
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Pending
Application number
JP33761092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Takahashi
克幸 高橋
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.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPH06188256A publication Critical patent/JPH06188256A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a method for the manufacture of a semiconductor device of LDD structure free from junction leakage failure. CONSTITUTION:The title method for manufacturing semiconductor devices consists of a process wherein a gate oxide film 2 is formed on a semiconductor substrate 1, and then a gate electrode 3 is formed thereon; process wherein an ion is implanted in a low impurity concentration to form an n<->-type source region 4 and n<->-type drain region 5; process wherein the gate oxide film 2 is etched, and then a polycrystalline silicon film 6a is formed to cover the gate electrode 3; process wherein a silicon single-crystal layer 7 is formed on the substrate 1; process wherein a CVD oxide film 8 is formed and then etched back to form spacers 9 and 10; and process wherein an ion is implanted in a high impurity concentration to form an n<+>-type source region 11 and n<+>-type drain region 12. This reduces the stress between the substrate 1 and spacers 9 and 10, and thus makes it possible to manufacture a semiconductor device of LDD structure free from junction leakage failure.

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、半導体装置の製造方法
に係り、特に接合リーク不良のないLDD(Lightly Do
ped Drain ) 構造を有する半導体装置の製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to an LDD (Lightly Do) having no junction leak defect.
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a ped drain structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】LDD構造は、トランジスタが微細化し
た場合に問題となる熱電子(ホットキャリア)による信
頼性悪化を防止する点で有効である。LDD・MOSの
一般的製造方法は、p型半導体基板(以下、単に基板と
いう)上を熱酸化してゲート酸化膜を形成し、その上に
多結晶シリコンでゲート電極を形成した後、低不純物濃
度のソース領域,ドレイン領域をイオン注入によって形
成し、通常SiO2でゲート電極側面にスペーサ(サイドウ
ォール)を形成して、再びイオン注入で高不純物濃度の
ソース・ドレイン領域を形成する。
2. Description of the Related Art The LDD structure is effective in preventing the reliability deterioration due to hot electrons (hot carriers) which is a problem when the transistor is miniaturized. A general method for manufacturing an LDD / MOS is to thermally oxidize a p-type semiconductor substrate (hereinafter, simply referred to as a substrate) to form a gate oxide film, and form a gate electrode with polycrystalline silicon on the p-type semiconductor substrate, and then to reduce impurities. The source and drain regions of high concentration are formed by ion implantation, a spacer (sidewall) is usually formed on the side surface of the gate electrode by SiO 2 , and the source / drain regions of high impurity concentration are formed again by ion implantation.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来法で形成されるLDD構造のスペーサは、
直接基板の上面に接しているためにその部分に応力を発
生することになる。その上、このような応力が発生した
状態の低不純物濃度のソース・ドレイン領域に高不純物
濃度のイオン注入を行うと、ゲート酸化膜中の酸素原子
が基板中に入って転位ループを形成し、それによってソ
ース・ドレイン領域と基板との間に接合リーク不良が発
生するという問題に発展する。
However, the spacer having the LDD structure formed by the conventional method as described above has the following problems.
Since it is in direct contact with the upper surface of the substrate, stress is generated in that portion. In addition, when high impurity concentration ion implantation is performed to the low impurity concentration source / drain regions where such stress is generated, oxygen atoms in the gate oxide film enter the substrate to form dislocation loops, This leads to a problem that a junction leak defect occurs between the source / drain region and the substrate.

【0004】このようなスペーサの形成工程で誘起され
る応力を抑制する手段として、たとえば特開平3− 320
30号公報に開示されているように、低不純物濃度のソー
ス・ドレイン領域の形成工程の後に、多結晶Si薄膜を全
面に堆積した後、異方性エッチを施してゲート電極の側
面に沿ってSiスペーサを設けてから、高不純物濃度のソ
ース・ドレイン領域を形成する製造方法が提案されてい
る。しかし、この方法では、ゲート絶縁膜(ゲート酸化
膜)を堆積した状態で高不純物濃度のイオン注入を行う
ことになるから、上記した転位ループが形成されて接合
リーク不良の問題は解消されないのである。
As a means for suppressing the stress induced in the step of forming such a spacer, for example, JP-A-3-320
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 30, after the step of forming the source / drain regions having a low impurity concentration, a polycrystalline Si thin film is deposited on the entire surface, and then anisotropic etching is performed to extend along the side surface of the gate electrode. A manufacturing method has been proposed in which a source / drain region having a high impurity concentration is formed after providing a Si spacer. However, in this method, since ion implantation with a high impurity concentration is performed with the gate insulating film (gate oxide film) being deposited, the above-mentioned dislocation loop is formed and the problem of defective junction leakage cannot be solved. .

【0005】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決した半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device that solves the above problems of the prior art.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板に
ゲート酸化膜を形成した後ゲート電極を形成する工程
と、低不純物濃度をイオン注入してn- 型ソース・ドレ
イン領域を形成する工程と、前記ゲート酸化膜をエッチ
ングした後前記ゲート電極を覆うように多結晶シリコン
膜を形成する工程と、前記基板上の酸化膜が残らないよ
うに除去してからシリコン単結晶層を形成する工程と、
CVD酸化膜を形成した後エッチバックしてスペーサを
形成する工程と、高不純物濃度をイオン注入してn+
ソース・ドレイン領域を形成する工程と、からなること
を特徴とする半導体装置の製造方法である。
According to the present invention, a step of forming a gate electrode after forming a gate oxide film on a semiconductor substrate and a step of ion-implanting a low impurity concentration to form an n type source / drain region. And a step of forming a polycrystalline silicon film so as to cover the gate electrode after etching the gate oxide film, and a step of forming a silicon single crystal layer by removing the oxide film on the substrate so as not to remain. When,
Manufacturing of a semiconductor device comprising: a step of forming a CVD oxide film and then etching it back to form a spacer; and a step of ion-implanting a high impurity concentration to form an n + type source / drain region. Is the way.

【0007】なお、前記シリコン単結晶層の膜厚を少な
くとも1000Åとするのがよい。
The thickness of the silicon single crystal layer is preferably at least 1000Å.

【0008】[0008]

【作 用】本発明によれば、スペーサと基板の間に基板
の熱膨張係数と差のないシリコン単結晶層を少なくとも
1000Åの膜厚で形成することによって応力を小さくする
ことができるので、高不純物濃度のソース領域およびド
レイン領域を形成する際に、基板内に発生する欠陥を抑
制することができる。
[Operation] According to the present invention, at least a silicon single crystal layer having a coefficient of thermal expansion which is not different from that of the substrate is provided between the spacer and the substrate.
Since the stress can be reduced by forming the film with a film thickness of 1000 Å, it is possible to suppress defects generated in the substrate when forming the source region and the drain region having a high impurity concentration.

【0009】なお、シリコン単結晶層の膜厚を少なくと
も1000Åとしたのは、本発明者らの種々の研究・調査の
結果によると、この応力の大きさは基板表面近傍で最大
であり、またその深さ方向では600 Å程度にまで影響す
ることが判明していることによるものである。
According to the results of various researches and investigations by the present inventors, the thickness of the silicon single crystal layer is set to at least 1000 Å because the magnitude of this stress is maximum near the substrate surface. This is due to the fact that it is known to affect up to about 600 Å in the depth direction.

【0010】[0010]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図1の製造工程に
基づいて説明する。 図1(a) に示すように、p型半導体基板1上にゲー
ト酸化膜2を形成し、その上に低圧CVD法により厚さ
3500Åの多結晶シリコン層を形成し、POCl3 の熱拡散法
により多結晶シリコン層をn型化する。そして、生成さ
れたPSG膜をエッチングしてn型多結晶シリコン層を
形成し、フォトパターニング・エッチングしてゲート電
極3を形成し、このゲート電極3をマスクにして低不純
物濃度のP + をイオン注入することにより、LDD構造
のn- 型ソース領域4およびn- 型ドレイン領域5を形
成する。 次に、図1(b) に示すように、基板1上のゲート酸
化膜2をエッチングして、ゲート電極3,n- 型ソース
領域4およびn- 型ドレイン領域5の上に多結晶シリコ
ン酸化膜6を形成する。このとき、n- 型ソース領域4
およびn- 型ドレイン領域5の上に膜厚250 Åの酸化膜
が形成され、ゲート電極3の上部および側壁部には膜厚
1000Åの酸化膜が形成される。 ついで、図1(c) に示すように、フッ酸溶液で熱酸
化膜を300 Åの厚さだけエッチングし、n- 型ソース領
域4およびn- 型ドレイン領域5上の多結晶シリコン酸
化膜6を残らないように除去するとともに、ゲート電極
3の上部および側壁部に多結晶シリコン酸化膜6aを50
0 Å以上残すように形成する。 図1(d) に示すように、CVD法によるエピタキシ
ャル成長装置でn- 型ソース領域4およびn- 型ドレイ
ン領域5上に1000Åのシリコン単結晶層7を成長させ
る。このとき、SiO2上ではシリコン単結晶7は成長しな
いので、ゲート電極3の上部および側壁部にはシリコン
単結晶層は成長しないのである。ついで、CVD法によ
り、約3000ÅのSiO2層8を形成する。 その後、図1(e) に示すように、SiO2層8に異方性
エッチバックを行ってゲート電極3の両側にサイドウォ
ールとしてのスペーサ9,10を形成し、これら多結晶シ
リコン酸化膜6a(ゲート電極3), スペーサ9,10を
マスクにして高不純物濃度のAs+ をイオン注入すること
により、n+ 型ソース領域11およびn+ 型ドレイン領域
12を形成する。その後、熱処理を施して、n+ 型ソース
領域11およびn+ 型ドレイン領域12を活性化する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the manufacturing process of FIG.
It will be explained based on. As shown in FIG. 1 (a), a gate is formed on the p-type semiconductor substrate 1.
Forming a oxide film 2 and forming a thin film on it by low pressure CVD
Form a 3500Å polycrystalline silicon layer and3Thermal diffusion method
The polycrystalline silicon layer is made n-type by. And generated
The PSG film formed is etched to form an n-type polycrystalline silicon layer.
Forming, photo patterning and etching
Form electrode 3 and use this gate electrode 3 as a mask to reduce impurities
Concentration of P +LDD structure by ion implantation
N-Mold source regions 4 and n-Shape the drain region 5
To achieve. Next, as shown in FIG. 1 (b), the gate acid on the substrate 1 is
The oxide film 2 is etched to form the gate electrodes 3, n-Type source
Regions 4 and n-On the drain region 5 of polycrystalline silicon
The oxide film 6 is formed. At this time, n-Mold source area 4
And n-An oxide film with a thickness of 250 Å on the drain region 5
Is formed, and the film thickness is formed on the upper portion and the side wall portion of the gate electrode 3.
A 1000Å oxide film is formed. Then, as shown in Fig. 1 (c), hydrofluoric acid solution was used to
Etching the oxide film to a thickness of 300 Å, n-Type source area
Zone 4 and n-Silicon on the mold drain region 5
The gate electrode is removed while removing the oxide film 6 so as not to remain.
3 on the upper and side walls of the polycrystalline silicon oxide film 6a.
Form to leave 0 Å or more. As shown in Fig. 1 (d), the CVD method
N growth device-Mold source regions 4 and n-Type dray
A 1000 Å silicon single crystal layer 7 is grown on the region 5.
It At this time, SiO2Silicon single crystal 7 does not grow above
Therefore, silicon is not formed on the top and side walls of the gate electrode 3.
The single crystal layer does not grow. Then, by the CVD method
About 3000Å SiO2Form layer 8. Then, as shown in Fig. 1 (e), SiO2Anisotropic in layer 8
Etch back is performed to remove sidewalls on both sides of the gate electrode 3.
Spacers 9 and 10 are formed as
Recon oxide film 6a (gate electrode 3), spacers 9 and 10
As mask with high impurity concentration+Ion implantation
By n+Mold source regions 11 and n+Type drain region
Forming twelve. Then, heat treatment is applied to+Type source
Regions 11 and n+The mold drain region 12 is activated.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スペーサと基板との間に単結晶シリコン層を形成するよ
うにしたので、n+ 型ソース・ドレイン領域形成のため
の高不純物濃度のイオン注入時の基板内欠陥を抑制する
ことができ、n+ 型ソースおよびn+ 型ドレインと基板
間の接合リーク不良のない高品質の半導体装置を供給す
ることが可能である。
As described above, according to the present invention,
Since the single crystal silicon layer is formed between the spacer and the substrate, defects in the substrate at the time of ion implantation with a high impurity concentration for forming the n + type source / drain regions can be suppressed, and n + It is possible to supply a high-quality semiconductor device having no junction leak defect between the type source and the n + type drain and the substrate.

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

【図1】本発明の実施例を示す工程図である。FIG. 1 is a process drawing showing an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型半導体基板(基板) 2 ゲート酸化膜 3 ゲート電極 4 n- 型ソース領域 5 n- 型ドレイン領域 6 多結晶シリコン酸化膜 7 シリコン単結晶層 8 SiO2層 9,10 スペーサ 11 n+ 型ソース領域 12 n+ 型ドレイン領域1 p-type semiconductor substrate (substrate) 2 gate oxide film 3 gate electrode 4 n - type source region 5 n - type drain region 6 polycrystalline silicon oxide film 7 silicon single crystal layer 8 SiO 2 layer 9, 10 spacer 11 n + type Source region 12 n + type drain region

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板にゲート酸化膜を形成した
後ゲート電極を形成する工程と、低不純物濃度をイオン
注入してn- 型ソース・ドレイン領域を形成する工程
と、前記ゲート酸化膜をエッチングした後前記ゲート電
極を覆うように多結晶シリコン膜を形成する工程と、前
記基板上の酸化膜が残らないように除去してからシリコ
ン単結晶層を形成する工程と、CVD酸化膜を形成した
後エッチバックしてスペーサを形成する工程と、高不純
物濃度をイオン注入してn+ 型ソース・ドレイン領域を
形成する工程と、からなることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
1. A step of forming a gate electrode after forming a gate oxide film on a semiconductor substrate, a step of ion-implanting a low impurity concentration to form n type source / drain regions, and etching the gate oxide film. After that, a step of forming a polycrystalline silicon film so as to cover the gate electrode, a step of forming a silicon single crystal layer after the oxide film on the substrate is removed so as not to remain, and a CVD oxide film is formed. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming a spacer by post-etching back and a step of ion-implanting a high impurity concentration to form an n + type source / drain region.
【請求項2】 前記シリコン単結晶層の膜厚を少なく
とも1000Åとしたことを特徴とする請求項1記載の半導
体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon single crystal layer has a film thickness of at least 1000 Å.
JP33761092A 1992-12-17 1992-12-17 Manufacture of semiconductor device Pending JPH06188256A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4903057A (en) * 1988-01-29 1990-02-20 Fuji Photo Film Co., Ltd. Apparatus for producing photograph

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4903057A (en) * 1988-01-29 1990-02-20 Fuji Photo Film Co., Ltd. Apparatus for producing photograph

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