JPH06188261A - Semiconductor device of ldd structure and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device of ldd structure and manufacture thereof

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JPH06188261A
JPH06188261A JP35600292A JP35600292A JPH06188261A JP H06188261 A JPH06188261 A JP H06188261A JP 35600292 A JP35600292 A JP 35600292A JP 35600292 A JP35600292 A JP 35600292A JP H06188261 A JPH06188261 A JP H06188261A
Authority
JP
Japan
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polycrystalline silicon
silicon film
region
gate electrode
drain
Prior art date
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Pending
Application number
JP35600292A
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Japanese (ja)
Inventor
Norio Yoshida
典生 吉田
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06188261A publication Critical patent/JPH06188261A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent the degradation in element characteristics and reduce the sheet and contact resistance of a source and drain. CONSTITUTION:Low resistance, polycrystalline silicon films 26 and 28 are formed on the entire source region 4 and 4a and drain region 6 and 6a, respectively, exposed at the side of a gate electrode 12 in an LDD structure semiconductor device. Contact holes are formed in a layer insulating film 20, and they extend to the substrate through the polycrystalline silicon films 26 and 28, respectively.

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MOS型半導体装置、特
にLDD(lightly Doped Drain)構造の半導体装置と
その製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS type semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having an LDD (lightly doped drain) structure and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSトランジスタのホットキャリア耐
圧を向上させるために、ドレイン領域のチャネル側に低
不純物濃度領域をもつLDD構造が広く採用されてい
る。LDD構造では基板上のチャネル領域上にはゲート
酸化膜を介してゲート電極が形成されており、ゲート電
極の側面にはLDD構造を形成するために使用された側
壁スペーサが絶縁物により形成されている。ドレイン領
域は高不純物濃度領域とチャネル側の低不純物濃度領域
とからなっている。
2. Description of the Related Art In order to improve the hot carrier breakdown voltage of a MOS transistor, an LDD structure having a low impurity concentration region on the channel side of a drain region is widely adopted. In the LDD structure, a gate electrode is formed on a channel region on a substrate via a gate oxide film, and a sidewall spacer used for forming the LDD structure is formed of an insulator on a side surface of the gate electrode. There is. The drain region is composed of a high impurity concentration region and a channel side low impurity concentration region.

【0003】LDD構造においてもホットキャリアによ
る特性の劣化は依然として存在する。これは、低濃度不
純物領域上の酸化膜中にホットエレクトロンが捕捉さ
れ、そのホットエレクトロンにより見かけの相互コンダ
クタンスgmが劣化するためである。酸化膜中に捕捉さ
れたホットエレクトロンはドレインの低不純物濃度領域
の表面を空乏化する方向に働くので、ドレインの低不純
物濃度領域の抵抗を増加させる。ドレインの低不純物濃
度領域の抵抗の増加は外部的には相互コンダクタンスg
mの減少又はしきい値電圧の増大として現われる。
Even in the LDD structure, deterioration of characteristics due to hot carriers still exists. This is because hot electrons are trapped in the oxide film on the low-concentration impurity region, and the apparent mutual conductance gm is deteriorated by the hot electrons. The hot electrons trapped in the oxide film act in the direction of depleting the surface of the low impurity concentration region of the drain, thus increasing the resistance of the low impurity concentration region of the drain. Externally, the increase of the resistance in the low impurity concentration region is caused by the mutual conductance g.
Appears as a decrease in m or an increase in threshold voltage.

【0004】LDDの低不純物濃度領域を形成するのに
多結晶シリコン膜からの不純物の固相拡散を利用した方
法が提案されている(特開平2−249239号公報参
照)。その方法では、ゲート電極と基板を被うように多
結晶シリコン膜を形成し、その多結晶シリコン膜に不純
物を拡散させた後、その多結晶シリコン膜を酸化して酸
化膜に変えるとともに、その多結晶シリコン膜中の不純
物を基板に拡散させてソース・ドレイン用の低不純物濃
度領域る。その後、その多結晶シリコン酸化膜をゲート
電極の側面にサイドウォールスペーサとして残し、それ
をマストとして基板に高濃度の不純物を拡散させる。し
かし、その方法で形成されるMOSトランジスタでは、
ソース・ドレイン領域上が絶縁物で被われているため、
ホットエレクトロンによる特性の劣化は改善されていな
い。
A method utilizing solid-phase diffusion of impurities from a polycrystalline silicon film to form a low impurity concentration region of LDD has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 2-249239). In the method, a polycrystalline silicon film is formed so as to cover the gate electrode and the substrate, impurities are diffused in the polycrystalline silicon film, and then the polycrystalline silicon film is oxidized to be changed to an oxide film. Impurities in the polycrystalline silicon film are diffused into the substrate to form low impurity concentration regions for source / drain. After that, the polycrystalline silicon oxide film is left as a sidewall spacer on the side surface of the gate electrode, and it is used as a mast to diffuse high-concentration impurities into the substrate. However, in the MOS transistor formed by that method,
Since the source / drain region is covered with an insulator,
The deterioration of characteristics due to hot electrons has not been improved.

【0005】側壁スペーサが絶縁物でなく多結晶シリコ
ンとなったものも提案されている(特開平2−2684
42号公報、特開平2−276251号公報参照)。し
かし、それらのMOSトランジスタでも導電体の側壁と
低不純物濃度領域との間にはゲート酸化膜が存在してい
るため、ホットエレクトロンによる特性の劣化は存在す
る。
It has been proposed that the sidewall spacer is made of polycrystalline silicon instead of an insulator (Japanese Patent Laid-Open No. 2-2684).
42, Japanese Patent Laid-Open No. 2-276251). However, even in those MOS transistors, since the gate oxide film exists between the side wall of the conductor and the low impurity concentration region, there is deterioration in characteristics due to hot electrons.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】半導体素子が微細化さ
れるにつれて、ソース・ドレイン領域のシート抵抗が高
くなる。これは素子の動作の高速化に悪影響を及ぼす。
本発明の第1の目的は、LDD構造特有の特性の劣化を
防止するとともに、ソース・ドレイン領域のシート抵抗
を下げて素子の動作の高速化に寄与することである。
As the semiconductor device is miniaturized, the sheet resistance of the source / drain region becomes higher. This adversely affects the operation speed of the device.
A first object of the present invention is to prevent the deterioration of the characteristics peculiar to the LDD structure and to reduce the sheet resistance of the source / drain regions to contribute to the speeding up of the operation of the device.

【0007】また、半導体素子が微細化されるにつれ
て、コンタクトホールの開口面積も小さくなり、コンタ
クト抵抗はそれに反比例して高くなる。コンタクト抵抗
の増加も素子の動作の高速化に悪影響を及ぼす。そこ
で、本発明の第2の目的は、コンタクト抵抗も減少させ
て素子の動作の高速化に寄与することである。
Further, as the semiconductor element is miniaturized, the opening area of the contact hole becomes smaller and the contact resistance becomes inversely proportional to it. The increase in contact resistance also adversely affects the speeding up of device operation. Therefore, a second object of the present invention is to reduce the contact resistance and contribute to speeding up the operation of the device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】LDD構造特有の特性の
劣化を防止するとともに、ソース・ドレイン領域のシー
ト抵抗を下げるために、本発明のLDD構造の半導体装
置では、ゲート電極の外側でソース領域の全領域上及び
ドレイン領域の全領域上に低抵抗化された多結晶シリコ
ン膜がそれぞれ直接接触した状態で形成され、それらの
多結晶シリコン膜はゲート電極側面に形成された絶縁膜
によりゲート電極とは絶縁されている。
In order to prevent the deterioration of the characteristics peculiar to the LDD structure and to reduce the sheet resistance of the source / drain regions, in the semiconductor device of the LDD structure of the present invention, the source region is outside the gate electrode. Low resistance polycrystalline silicon films are formed on the entire region of the gate electrode and the entire drain region in direct contact with each other, and these polycrystalline silicon films are formed by the insulating film formed on the side surface of the gate electrode. Is insulated from.

【0009】コンタクト抵抗も減少させるために、本発
明のLDD構造の半導体装置では、上記のようにソース
領域の全領域上及びドレイン領域の全領域上にそれぞれ
直接接触した多結晶シリコン膜が形成されており、コン
タクトホールが層間絶縁膜を貫通し、さらにソース領域
の全領域上及びドレイン領域の全領域上に形成された多
結晶シリコン膜を貫通して基板に到達する深さに形成さ
れ、そのコンタクトホールを経て形成されたメタル配線
が基板及び基板と接触している多結晶シリコン膜とも接
触している。
In order to reduce the contact resistance as well, in the semiconductor device having the LDD structure of the present invention, a polycrystalline silicon film which is in direct contact with each of the source region and the drain region is formed as described above. The contact hole penetrates the interlayer insulating film, and further penetrates the polycrystalline silicon film formed on the entire region of the source region and the entire region of the drain region to reach the substrate. The metal wiring formed through the contact hole is also in contact with the substrate and the polycrystalline silicon film in contact with the substrate.

【0010】本発明の製造方法では、基板にLDD構造
のソース・ドレイン領域を形成するために、以下の工程
(A)から(E)を含んでいる。(A)半導体基板上に
ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程、
(B)ゲート電極の表面にのみ絶縁膜を形成し、ソース
領域とドレイン領域が形成される基板表面は露出させる
工程、(C)ソース・ドレイン用の導電型不純物を含ん
だ多結晶シリコン膜を全面に形成する工程、(D)前記
多結晶シリコン膜の全面にソース・ドレイン用の導電型
不純物をイオン注入する工程、(E)熱処理を施し、前
記多結晶シリコン膜中の不純物を基板へ拡散させてソー
ス領域とドレイン領域を形成する工程。
The manufacturing method of the present invention includes the following steps (A) to (E) in order to form the source / drain regions of the LDD structure on the substrate. (A) a step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate via a gate insulating film,
(B) a step of forming an insulating film only on the surface of the gate electrode and exposing the surface of the substrate where the source region and the drain region are formed, (C) forming a polycrystalline silicon film containing conductive impurities for source / drain Forming on the entire surface, (D) implanting conductive type impurities for source / drain into the entire surface of the polycrystalline silicon film, and (E) performing heat treatment to diffuse the impurities in the polycrystalline silicon film to the substrate. And forming a source region and a drain region.

【0011】基板に不純物を拡散させるために使用し
た、多結晶シリコン膜は基板と直接接触している。この
多結晶シリコン膜にエッチバックを施してゲート電極側
面にのみ多結晶シリコン膜を残し、他の部分の多結晶シ
リコン膜を除去するか、ゲート電極上のその多結晶シリ
コン膜を除去し、少なくともソース領域上、ドレイン領
域上及びゲート電極側面部に残すことにより本発明の半
導体装置を製造することができる。
The polycrystalline silicon film used to diffuse the impurities into the substrate is in direct contact with the substrate. This polycrystalline silicon film is etched back to leave the polycrystalline silicon film only on the side surface of the gate electrode and remove the polycrystalline silicon film in other portions, or the polycrystalline silicon film on the gate electrode is removed, and at least The semiconductor device of the present invention can be manufactured by leaving it on the source region, the drain region and the side surface of the gate electrode.

【0012】[0012]

【作用】本発明の半導体装置ではゲート電極の側面に絶
縁膜を介して多結晶シリコン膜が形成されており、その
多結晶シリコン膜はドレイン領域上では直接ドレイン領
域と接触しているので、仮にドレインのチャネル側の端
部でホットキャリヤが発生しても、そのホットキャリヤ
は絶縁膜にトラップされることがなく、ホットキャリヤ
による相互コンダクタンスの低下やしきい値電圧の増大
という素子の特性劣化は発生しない。そして、ソース領
域の全領域上とドレイン領域の全領域上にそれぞれ直接
接触した多結晶シリコン膜が形成されているので、接合
深さが浅くなったことによるシート抵抗の増加が抑えら
れる。
In the semiconductor device of the present invention, the polycrystalline silicon film is formed on the side surface of the gate electrode via the insulating film, and the polycrystalline silicon film is in direct contact with the drain region on the drain region. Even if hot carriers are generated at the end of the drain on the channel side, the hot carriers are not trapped in the insulating film, and the deterioration of device characteristics such as a decrease in mutual conductance and an increase in threshold voltage due to hot carriers does not occur. Does not occur. Further, since the polycrystalline silicon films that are in direct contact with each other are formed on the entire region of the source region and the entire region of the drain region, an increase in sheet resistance due to a shallow junction depth can be suppressed.

【0013】コンタクトホールが層間絶縁膜を貫通し、
さらにソース領域の全領域上及びドレイン領域の全領域
上に形成された多結晶シリコン膜を貫通して基板に到達
する深さに形成すれば、コンタクトホールの底面では基
板と接触し、底部側面では基板に直接接触した多結晶シ
リコン膜と接触することによってコンタクト抵抗が低下
する。
The contact hole penetrates the interlayer insulating film,
Further, if it is formed to a depth that reaches the substrate by penetrating the polycrystalline silicon film formed on the entire region of the source region and the entire region of the drain region, the bottom surface of the contact hole comes into contact with the substrate and the bottom side surface of the contact hole. Contact resistance decreases due to contact with the polycrystalline silicon film that is in direct contact with the substrate.

【0014】[0014]

【実施例】図1は第1の実施例を表わす。P型シリコン
基板2の表面にチャネル領域8を挾んでソース領域4と
ドレイン領域6がN型の高不純物濃度領域として形成さ
れており、ソース領域4とドレイン領域6のチャネル側
にはそれぞれN型の低不純物濃度領域4a,6aが形成
されてLDD構造となっている。チャネル領域8上には
ゲート酸化膜10を介して多結晶シリコン膜のゲート電
極12が形成されており、ゲート電極12の表面はシリ
コン酸化膜14で被われている。ソース領域4上ではゲ
ート電極12の側面にシリコン酸化膜14を介して多結
晶シリコン膜16が側壁状に形成されており、ドレイン
領域6上ではゲート電極12の側面にシリコン酸化膜1
4を介して多結晶シリコン膜18が側壁状に形成されて
いる。20はPSG膜やBPSG膜などの層間絶縁膜で
あり、コンタクトホールを介してメタル配線22,24
がソース領域4やドレイン領域6とそれぞれ接触してい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a first embodiment. A source region 4 and a drain region 6 are formed as N-type high impurity concentration regions across the channel region 8 on the surface of the P-type silicon substrate 2, and N-type is provided on the channel side of the source region 4 and the drain region 6, respectively. The low impurity concentration regions 4a and 6a are formed to have an LDD structure. A gate electrode 12 of a polycrystalline silicon film is formed on the channel region 8 via a gate oxide film 10, and the surface of the gate electrode 12 is covered with a silicon oxide film 14. On the source region 4, a polycrystalline silicon film 16 is formed on the side surface of the gate electrode 12 via the silicon oxide film 14 in a sidewall shape, and on the drain region 6, the polycrystalline silicon film 16 is formed on the side surface of the gate electrode 12.
4, a polycrystalline silicon film 18 is formed in a side wall shape. Reference numeral 20 is an interlayer insulating film such as a PSG film or a BPSG film, and metal wirings 22 and 24 are provided through contact holes.
Are in contact with the source region 4 and the drain region 6, respectively.

【0015】図2は第2の実施例を表わす。図1の実施
例と比較すると、ソース領域4及びドレイン領域6のチ
ャネル側にそれぞれ低不純物濃度領域4a,6aが形成
されているLDD構造をなしている点は同じである。チ
ャネル領域8上のゲート酸化膜10を介して形成された
ゲート電極12も同じであり、ゲート電極12のまわり
も図1と同様にシリコン酸化膜14で被われている。図
2の実施例では、ゲート電極12の側方に露出したソー
ス領域4,4aの全領域上に低抵抗化された多結晶シリ
コン膜26が形成されており、ゲート電極12の側方に
露出したドレイン領域6,6aの全領域上には多結晶シ
リコン膜28が形成されている。
FIG. 2 shows a second embodiment. Compared with the embodiment of FIG. 1, the LDD structure is the same in that the low impurity concentration regions 4a and 6a are formed on the channel side of the source region 4 and the drain region 6, respectively. The same applies to the gate electrode 12 formed on the channel region 8 via the gate oxide film 10, and the gate electrode 12 is also covered with the silicon oxide film 14 as in FIG. In the embodiment of FIG. 2, the resistance-reduced polycrystalline silicon film 26 is formed on the entire regions of the source regions 4 and 4a exposed to the side of the gate electrode 12 and exposed to the side of the gate electrode 12. A polycrystalline silicon film 28 is formed on the entire drain regions 6 and 6a.

【0016】このように、ソース領域4,4aやドレイ
ン領域6,6aの全領域上に不純物を含んで低抵抗化さ
れた多結晶シリコン膜26,28が形成されていること
によって、ソース領域4,4aやドレイン領域6,6a
の拡散深さが浅くなってシート抵抗が大きくなってきて
も、その多結晶シリコン膜26,28によって抵抗値が
低下する。
As described above, the polycrystalline silicon films 26 and 28 containing impurities are formed on the entire regions of the source regions 4 and 4a and the drain regions 6 and 6a to reduce the resistance. , 4a and drain regions 6, 6a
Even if the diffusion depth becomes shallow and the sheet resistance increases, the resistance value is lowered by the polycrystalline silicon films 26 and 28.

【0017】ゲート電極12上にはシリコン酸化膜14
を介し、多結晶シリコン膜26,28上に層間絶縁膜2
0が形成されており、その層間絶縁膜20にはコンタク
トホールが形成され、そのコンタクトホールはソース領
域上及びドレイン領域上では多結晶シリコン膜26,2
8に到達する深さに形成されている。
A silicon oxide film 14 is formed on the gate electrode 12.
Via the interlayer insulating film 2 on the polycrystalline silicon films 26 and 28.
0 is formed, a contact hole is formed in the interlayer insulating film 20, and the contact hole is formed of the polycrystalline silicon films 26, 2 on the source region and the drain region.
It is formed to a depth reaching 8.

【0018】図3は第3の実施例を表わす。図3の実施
例では、図2の実施例と比較してコンタクトホールの深
さが異なっている。図3ではコンタクトホールはソース
領域上では多結晶シリコン膜26を貫通してソース領域
4の基板に到達し、ドレイン領域上でも同様にしてコン
タクトホールは多結晶シリコン膜28を貫通してドレイ
ン領域6の基板に到達している。
FIG. 3 shows a third embodiment. In the embodiment of FIG. 3, the depth of the contact hole is different from that of the embodiment of FIG. In FIG. 3, the contact hole penetrates the polycrystalline silicon film 26 on the source region to reach the substrate of the source region 4, and the contact hole penetrates the polycrystalline silicon film 28 on the drain region in the same manner. Has reached the substrate.

【0019】このように、コンタクトホールが多結晶シ
リコン膜26,28を貫通することによって、コンタク
トホールを介して形成されるメタル配線22,24とそ
れぞれの導電体部分との接触面積が大きくなり、コンタ
クト抵抗が減少する。
As described above, since the contact holes penetrate the polycrystalline silicon films 26 and 28, the contact areas between the metal wirings 22 and 24 formed through the contact holes and the respective conductor portions are increased, Contact resistance is reduced.

【0020】次に、図1の実施例を製造する方法を図4
により説明する。 (A)P型シリコン基板2に対し、通常の工程に従って
素子分離用のフィールド酸化膜を形成し、MOSトラン
ジスタのしきい値電圧を制御するためにボロンなどのP
型不純物を注入した後、ゲート酸化膜10を形成し、そ
の上にゲート電極用の多結晶シリコン膜12を堆積す
る。多結晶シリコン膜12には低抵抗化のために不純物
を導入する。写真製版とエッチングにより多結晶シリコ
ン膜12とゲート酸化膜10にパターン化を施してゲー
ト電極を形成する。
Next, a method for manufacturing the embodiment of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
Will be described. (A) A field oxide film for element isolation is formed on a P-type silicon substrate 2 according to a normal process, and a P or other P film is used to control the threshold voltage of a MOS transistor.
After implanting the type impurities, a gate oxide film 10 is formed, and a polycrystalline silicon film 12 for a gate electrode is deposited thereon. Impurities are introduced into the polycrystalline silicon film 12 to reduce the resistance. The polycrystalline silicon film 12 and the gate oxide film 10 are patterned by photolithography and etching to form a gate electrode.

【0021】(B)ゲート電極12の表面にのみシリコ
ン酸化膜14を形成する。そしてソース領域とドレイン
領域が形成される基板表面は露出させる。シリコン酸化
膜14をゲート電極の表面にのみ形成する方法として
は、ゲート電極12をパターン化により形成した後、ウ
エット酸化を施す。これによりゲート電極12に不純物
が導入されているときは増速酸化によりゲート電極の表
面が基板2の表面よりも酸化速度が速くなって厚い酸化
膜が形成される。その後、基板2上の酸化膜がエッチン
グされて除去されるまでエッチングを施せば、ゲート電
極12の表面にはシリコン酸化膜14が残る。
(B) The silicon oxide film 14 is formed only on the surface of the gate electrode 12. Then, the substrate surface on which the source region and the drain region are formed is exposed. As a method of forming the silicon oxide film 14 only on the surface of the gate electrode, the gate electrode 12 is formed by patterning and then wet oxidation is performed. As a result, when impurities are introduced into the gate electrode 12, the surface of the gate electrode has a higher oxidation rate than the surface of the substrate 2 due to the accelerated oxidation, and a thick oxide film is formed. Then, etching is performed until the oxide film on the substrate 2 is removed by etching, and the silicon oxide film 14 remains on the surface of the gate electrode 12.

【0022】(C)不純物としてN型の砒素やリンを含
んだ多結晶シリコン膜30を1000〜3000Åの厚
さに堆積する。その多結晶シリコン膜30上からN型不
純物の砒素又はリンを50〜100KeVのエネルギー
で1015〜1016/cm2程度イオン注入する。このイ
オン注入により、多結晶シリコン膜30ではゲート電極
の側面部の記号aで示される領域は膜厚が厚くなってい
るので、表面側にはイオン注入により砒素又はリンが高
濃度に導入されているが、下部の方は堆積時に含んでい
た不純物濃度となる。一方、その領域aから離れて記号
bで示される領域ではイオン注入と堆積時の不純物との
和の高濃度不純物濃度となる。
(C) A polycrystalline silicon film 30 containing N-type arsenic and phosphorus as impurities is deposited to a thickness of 1000 to 3000 Å. N-type impurities such as arsenic or phosphorus are ion-implanted on the polycrystalline silicon film 30 at an energy of 50 to 100 KeV to about 10 15 to 10 16 / cm 2 . Due to this ion implantation, in the polycrystalline silicon film 30, the region indicated by the symbol a on the side surface of the gate electrode is thickened, so that arsenic or phosphorus is introduced at a high concentration on the surface side by ion implantation. However, the lower part has the impurity concentration contained at the time of deposition. On the other hand, the region indicated by the symbol b away from the region a has a high concentration impurity concentration which is the sum of the impurities during ion implantation and deposition.

【0023】(D)非酸化性雰囲気中で熱処理を施し、
多結晶シリコン膜30中のN型不純物を基板2中へ拡散
させてソース領域とドレイン領域を形成する。この拡散
により多結晶シリコン膜30のa領域では低濃度の不純
物が拡散して低不純物濃度のソース領域4aとドレイン
領域6aが形成され、多結晶シリコン膜30のb領域で
は高濃度の不純物が拡散して高不純物濃度のソース領域
4とドレイン領域6が形成される。多結晶シリコン膜3
0のa領域では膜厚が厚くなってイオン注入により導入
された不純物が熱拡散によってシリコン基板2まで到達
しないからである。
(D) heat treatment in a non-oxidizing atmosphere,
N-type impurities in the polycrystalline silicon film 30 are diffused into the substrate 2 to form a source region and a drain region. By this diffusion, a low concentration impurity is diffused in the a region of the polycrystalline silicon film 30 to form a low impurity concentration source region 4a and a drain region 6a, and a high concentration impurity is diffused in the b region of the polycrystalline silicon film 30. Thus, the source region 4 and the drain region 6 having a high impurity concentration are formed. Polycrystalline silicon film 3
This is because the film thickness becomes thick in the region a of 0 and the impurities introduced by ion implantation do not reach the silicon substrate 2 by thermal diffusion.

【0024】(E)多結晶シリコン膜30にエッチバッ
クを施し、ゲート電極12の側面にシリコン酸化膜14
を介してソース領域側には側壁状多結晶シリコン膜1
6、ドレイン側には側壁状多結晶シリコン膜18を残
す。その後、層間絶縁膜を形成し、コンタクトホールを
形成し、メタル配線を形成すれば図1の状態となる。さ
らに多層に配線を形成したりすることもできる。最終的
には外部とのコンタクト領域を除いてパッシベーション
膜で被われる。
(E) The polycrystalline silicon film 30 is etched back, and the silicon oxide film 14 is formed on the side surface of the gate electrode 12.
The sidewall-shaped polycrystalline silicon film 1 is provided on the source region side through
6. The sidewall-shaped polycrystalline silicon film 18 is left on the drain side. After that, an interlayer insulating film is formed, contact holes are formed, and metal wiring is formed, and the state shown in FIG. 1 is obtained. Further, wiring can be formed in multiple layers. Finally, it is covered with a passivation film except the contact region with the outside.

【0025】ゲート電極の側面に側壁状に残るのが絶縁
膜でもよい場合は、上記の工程(D)の熱処理工程は多
結晶シリコン膜30から基板に不純物を拡散させて一度
にLDD構造を形成するためだけの工程になる。その場
合には、その熱処理の雰囲気を酸化性雰囲気とすること
ができる。ただし、その場合は多結晶シリコン膜30が
酸化膜に変化するので、得られる半導体装置は図1に示
されるものではなく、側壁16,18がシリコン酸化膜
に置き代わったものとなる。
When the insulating film may be left on the side surface of the gate electrode as a side wall, the heat treatment step of the step (D) diffuses impurities from the polycrystalline silicon film 30 to the substrate to form the LDD structure at a time. It is a process only for doing. In that case, the atmosphere for the heat treatment can be an oxidizing atmosphere. However, in that case, since the polycrystalline silicon film 30 is changed to an oxide film, the obtained semiconductor device is not the one shown in FIG. 1, and the side walls 16 and 18 are replaced with the silicon oxide film.

【0026】図5は図2及び図3の実施例を製造する方
法の途中までを示したものである。 (A)図4の(A)から(D)により示された工程に従
ってLDD構造のMOSトランジスタを形成する。 (B)ゲート電極12の側面部及びソース領域上とドレ
イン領域上に多結晶シリコン膜30を残す。残った多結
晶シリコン膜が記号26,28として示されたものであ
る。ゲート電極12上の多結晶シリコン膜は除去する。
多結晶シリコン膜30の一部をこのように除去する方法
としては、例えばゲート電極12上部に開口を有するよ
うなレジストパターンを形成し、それをマスクとしてゲ
ート電極12上部の多結晶シリコン膜をエッチングによ
り除去する方法がある。他の方法としては、SOG(シ
リコン・オン・ガラス)膜を塗布して表面を平坦化した
後、エッチバックを施してゲート電極上部の多結晶シリ
コン膜30を除去する。ソース領域上及びドレイン領域
上、さらにゲート電極の側面の多結晶シリコン膜30は
ゲート電極12の上部の多結晶シリコン膜30の高さよ
りも低いため、SOG膜により保護されてエッチングさ
れずに残る。
FIG. 5 shows a part of the method for manufacturing the embodiment shown in FIGS. (A) A MOS transistor having an LDD structure is formed according to the steps shown in (A) to (D) of FIG. (B) The polycrystalline silicon film 30 is left on the side surface of the gate electrode 12 and on the source region and the drain region. The remaining polycrystalline silicon films are shown as symbols 26 and 28. The polycrystalline silicon film on the gate electrode 12 is removed.
As a method of removing a part of the polycrystalline silicon film 30 in this way, for example, a resist pattern having an opening above the gate electrode 12 is formed, and the polycrystalline silicon film above the gate electrode 12 is etched using the resist pattern as a mask. There is a method to remove it. As another method, an SOG (silicon-on-glass) film is applied to planarize the surface, and then etch back is performed to remove the polycrystalline silicon film 30 above the gate electrode. Since the polycrystalline silicon film 30 on the source region and the drain region and on the side surface of the gate electrode is lower than the height of the polycrystalline silicon film 30 on the gate electrode 12, it is protected by the SOG film and remains without being etched.

【0027】(C)その後、通常のMOS製造工程に従
って層間絶縁膜20をPSG膜やBPSG膜により形成
する。コンタクトホールを形成する際、その深さを層間
絶縁膜20の深さのみとすれば図2の実施例を得ること
ができ、多結晶シリコン膜26,28を貫通して基板2
に到達する深さとすれば図3の実施例を得ることができ
る。
(C) After that, the interlayer insulating film 20 is formed of a PSG film or a BPSG film according to a normal MOS manufacturing process. When the contact hole is formed, the depth of the interlayer insulating film 20 is limited to the depth of the interlayer insulating film 20. Thus, the embodiment of FIG. 2 can be obtained.
Assuming that the depth reaches, the embodiment of FIG. 3 can be obtained.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の半導体装置ではゲート電極の側
面に絶縁膜を介して多結晶シリコン膜が形成されてお
り、その多結晶シリコン膜はドレイン領域上では直接ド
レイン領域と接触しているので、仮にドレインのチャネ
ル側の端部でホットキャリヤが発生しても、そのホット
キャリヤは絶縁膜にトラップされることがなくなるた
め、ホットキャリヤによる素子の特性劣化を防ぐことが
できる。素子を微細化するに従ってソース領域とドレイ
ン領域の接合深さが浅くなり、シート抵抗が高くなる
が、本発明の半導体装置ではゲート電極の外側でソース
領域の全領域上とドレイン領域の全領域上にそれぞれ直
接接触した低抵抗の多結晶シリコン膜が形成されている
ので、接合深さが浅くなったことによるシート抵抗の増
加を抑え、高速化に寄与する。
In the semiconductor device of the present invention, the polycrystalline silicon film is formed on the side surface of the gate electrode via the insulating film, and the polycrystalline silicon film is in direct contact with the drain region on the drain region. Even if hot carriers are generated at the channel-side end of the drain, the hot carriers will not be trapped in the insulating film, so that deterioration of the device characteristics due to the hot carriers can be prevented. As the element is miniaturized, the junction depth between the source region and the drain region becomes shallower and the sheet resistance becomes higher. However, in the semiconductor device of the present invention, it is on the entire region of the source region and the entire region of the drain region outside the gate electrode. Since a low-resistance polycrystalline silicon film that is in direct contact with each is formed, it suppresses an increase in sheet resistance due to a shallow junction depth and contributes to speeding up.

【0029】また、素子の微細化にともなってコンタク
トホールの開口面積も小さくなり、これはコンタクト抵
抗の増加を招き、素子の高速化に悪影響を及ぼすが、請
求項2の半導体装置では、コンタクトホールの底面では
基板と接触し、底部側面では基板に直接接触した低抵抗
の多結晶シリコン膜と接触することによって、コンタク
ト抵抗の増加が抑えられ、これも素子の高速化に寄与す
る。本発明の製造方法では1回のイオン注入工程と1回
の熱拡散工程によってLDD構造を形成することができ
るので、工程が簡略化される。
Further, as the element becomes finer, the opening area of the contact hole becomes smaller, which causes an increase in contact resistance and adversely affects the speedup of the element. By contacting the substrate on the bottom surface and contacting the low resistance polycrystalline silicon film on the bottom side surface, which is in direct contact with the substrate, an increase in contact resistance is suppressed, which also contributes to speeding up of the device. In the manufacturing method of the present invention, since the LDD structure can be formed by one ion implantation step and one thermal diffusion step, the steps are simplified.

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

【図1】第1の実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment.

【図2】第2の実施例を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment.

【図3】第3の実施例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment.

【図4】図1の実施例を製造する方法を示す工程断面図
である。
FIG. 4 is a process sectional view showing a method for manufacturing the embodiment of FIG.

【図5】図2及び図3の実施例を製造する方法の途中工
程を示す工程断面図である。
5 is a process cross-sectional view showing an intermediate process of a method for manufacturing the embodiment of FIGS. 2 and 3. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 P型シリコン基板 4 ソース領域 4a ソース領域の低不純物濃度領域 6 ドレイン領域 6a ドレイン領域の低不純物濃度領域 8 チャネル領域 10 ゲート酸化膜 12 ゲート電極 14 ゲート電極表面のシリコン酸化膜 16,18 ゲート電極側面部の多結晶シリコン膜 20 層間絶縁膜 22,24 メタル配線 26,28 ゲート電極側面部から基板表面に至る多結
晶シリコン膜 30 N型不純物を含んだ多結晶シリコン膜
2 P-type silicon substrate 4 Source region 4a Low impurity concentration region of source region 6 Drain region 6a Low impurity concentration region of drain region 8 Channel region 10 Gate oxide film 12 Gate electrode 14 Silicon oxide film on gate electrode surface 16, 18 Gate electrode Polycrystalline silicon film on side surface 20 Interlayer insulating film 22, 24 Metal wiring 26, 28 Polycrystalline silicon film from side surface of gate electrode to substrate surface 30 Polycrystalline silicon film containing N-type impurities

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板のチャネル領域上にゲート酸
化膜を介してゲート電極が形成され、チャネル領域を挾
んでソース領域とドレイン領域が対向して形成され、か
つ少なくともドレイン領域のチャネル側に低不純物濃度
領域が形成されているLDD構造の半導体装置におい
て、ゲート電極の外側でソース領域の全領域上及びドレ
イン領域の全領域上には低抵抗化された多結晶シリコン
膜がそれぞれ直接接触して形成され、それらの多結晶シ
リコン膜はゲート電極側面に形成された絶縁膜によりゲ
ート電極とは絶縁されていることを特徴とする半導体装
置。
1. A gate electrode is formed on a channel region of a semiconductor substrate via a gate oxide film, a source region and a drain region are formed opposite to each other across the channel region, and at least on the channel side of the drain region. In a semiconductor device having an LDD structure in which an impurity concentration region is formed, a low resistance polycrystalline silicon film is in direct contact with the entire region of the source region and the entire region of the drain region outside the gate electrode. A semiconductor device, wherein the formed polycrystalline silicon film is insulated from the gate electrode by an insulating film formed on the side surface of the gate electrode.
【請求項2】 前記多結晶シリコン膜上及びゲート電極
上には層間絶縁膜が形成され、その層間絶縁膜及び前記
多結晶シリコン膜を貫通して基板に到達する深さのコン
タクトホールが形成され、そのコンタクトホールを経て
形成されたメタル配線が基板及び前記多結晶シリコン膜
と接触している請求項1に記載の半導体装置。
2. An interlayer insulating film is formed on the polycrystalline silicon film and the gate electrode, and a contact hole having a depth reaching the substrate through the interlayer insulating film and the polycrystalline silicon film is formed. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal wiring formed through the contact hole is in contact with the substrate and the polycrystalline silicon film.
【請求項3】 以下の工程(A)から(F)を含んでL
DD構造の半導体装置を製造する製造方法。 (A)半導体基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極
を形成する工程、 (B)ゲート電極の表面にのみ絶縁膜を形成し、ソース
領域とドレイン領域が形成される基板表面は露出させる
工程、 (C)ソース・ドレイン用の導電型不純物を含んだ多結
晶シリコン膜を全面に形成する工程、 (D)前記多結晶シリコン膜の全面にソース・ドレイン
用の導電型不純物をイオン注入する工程、 (E)熱処理を施し、前記多結晶シリコン膜中の不純物
を基板へ拡散させてソース領域とドレイン領域を形成す
る工程、 (F)前記多結晶シリコン膜にエッチバックを施してゲ
ート電極側面にのみ多結晶シリコン膜を残し、他の部分
の多結晶シリコン膜を除去する工程。
3. L comprising the following steps (A) to (F)
A manufacturing method for manufacturing a semiconductor device having a DD structure. (A) A step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate via a gate insulating film, (B) A step of forming an insulating film only on the surface of the gate electrode and exposing the substrate surface on which the source region and the drain region are formed , (C) a step of forming a polycrystalline silicon film containing conductive impurities for source / drain on the entire surface, (D) a step of ion-implanting conductive impurity for source / drain on the entire surface of the polycrystalline silicon film (E) a step of performing a heat treatment to diffuse impurities in the polycrystalline silicon film into a substrate to form a source region and a drain region, (F) etching back the polycrystalline silicon film to a side surface of the gate electrode A step of leaving the polycrystalline silicon film only, and removing the polycrystalline silicon film in other portions.
【請求項4】 以下の工程(A)から(F)を含んでL
DD構造の半導体装置を製造する製造方法。 (A)半導体基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極
を形成する工程、 (B)ゲート電極の表面にのみ絶縁膜を形成し、ソース
領域とドレイン領域が形成される基板表面は露出させる
工程、 (C)ソース・ドレイン形成用不純物を含んだ多結晶シ
リコン膜を全面に形成する工程、 (D)前記多結晶シリコン膜の全面にソース・ドレイン
形成用不純物をイオン注入する工程、 (E)熱処理を施し、前記多結晶シリコン膜中の不純物
を基板へ拡散させてソース領域とドレイン領域を形成す
る工程、 (F)ゲート電極上の前記多結晶シリコン膜を除去し、
少なくともソース領域上、ドレイン領域上及びゲート電
極側面部には前記多結晶シリコン膜を残す工程。
4. L comprising the following steps (A) to (F)
A manufacturing method for manufacturing a semiconductor device having a DD structure. (A) A step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate via a gate insulating film, (B) A step of forming an insulating film only on the surface of the gate electrode and exposing the substrate surface on which the source region and the drain region are formed , (C) a step of forming a polycrystalline silicon film containing source / drain forming impurities on the entire surface, (D) a step of ion-implanting source / drain forming impurities on the entire surface of the polycrystalline silicon film, (E) A step of performing a heat treatment to diffuse impurities in the polycrystalline silicon film into a substrate to form a source region and a drain region; (F) removing the polycrystalline silicon film on the gate electrode;
A step of leaving the polycrystalline silicon film on at least the source region, the drain region and the side surface of the gate electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4105765C2 (en) * 1990-02-24 2000-01-20 Hyundai Electronics Ind Dynamic read / write memory (DRAM)

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