JPH06350040A - Manufacture of transistor - Google Patents
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- JPH06350040A JPH06350040A JP5164111A JP16411193A JPH06350040A JP H06350040 A JPH06350040 A JP H06350040A JP 5164111 A JP5164111 A JP 5164111A JP 16411193 A JP16411193 A JP 16411193A JP H06350040 A JPH06350040 A JP H06350040A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、しきい値電圧の異なる
トランジスタを同一基板に形成するトランジスタの製造
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 method of manufacturing a transistor in which transistors having different threshold voltages are formed on the same substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】MOSトランジスタのしきい値電圧(V
th)は、通常、0.5V〜0.8Vに設定されている。
そしてMOSトランジスタは、現在よりもさらに低電圧
化する傾向にある。したがって、低電圧化を実現するた
めに、MOSトランジスタのしきい値電圧を低減する必
要が生じている。2. Description of the Related Art The threshold voltage (V
th) is normally set to 0.5V to 0.8V.
Further, the MOS transistor tends to have a lower voltage than that at present. Therefore, it is necessary to reduce the threshold voltage of the MOS transistor in order to reduce the voltage.
【0003】そこで、しきい値電圧の異なるトランジス
タを形成するには、チャネル形成のためのイオン注入
を、それぞれのトランジスタごとにイオン注入マスクを
形成した後に行っていた。その方法を図5に示す製造工
程図により説明する。Therefore, in order to form transistors having different threshold voltages, ion implantation for forming a channel is performed after forming an ion implantation mask for each transistor. The method will be described with reference to the manufacturing process diagram shown in FIG.
【0004】図5の(1)に示すように、半導体基板7
1には、トランジスタ形成領域72,73を区分する素
子分離領域74が形成されている。まずイオン注入法に
よって、両方のトランジスタ形成領域72の半導体基板
71に導電型不純物91を導入する。その際のドーズ量
は、通常濃度のチャネル領域を形成する場合に合わせ
る。As shown in FIG. 5A, the semiconductor substrate 7
In FIG. 1, an element isolation region 74 that divides the transistor formation regions 72 and 73 is formed. First, a conductive impurity 91 is introduced into the semiconductor substrate 71 in both transistor formation regions 72 by the ion implantation method. The dose amount at that time is adjusted when forming a channel region having a normal concentration.
【0005】次いで図5の(2)に示すように、塗布技
術とリソグラフィー技術とによって、通常濃度のチャネ
ル領域を形成するトランジスタ形成領域72を覆う状態
に、上記半導体基板71上にイオン注入マスク75を形
成する。続いてイオン注入法によって、低濃度のチャネ
ル領域を形成するトランジスタ形成領域73の半導体基
板71に表面濃度を下げる導電型不純物92を導入す
る。その後上記イオン注入マスク75を除去する。この
ようにして、トランジスタ形成領域72は通常濃度のチ
ャネル領域になり、トランジスタ形成領域73は低濃度
のチャネル領域になる。Next, as shown in FIG. 5B, an ion implantation mask 75 is formed on the semiconductor substrate 71 so as to cover the transistor formation region 72 forming the channel region of normal concentration by the coating technique and the lithography technique. To form. Then, by the ion implantation method, a conductivity type impurity 92 for reducing the surface concentration is introduced into the semiconductor substrate 71 in the transistor formation region 73 forming the low concentration channel region. Then, the ion implantation mask 75 is removed. In this way, the transistor formation region 72 becomes a normal concentration channel region and the transistor formation region 73 becomes a low concentration channel region.
【0006】図示はしないが、その後のアニール処理に
よって、導電型不純物を導入した領域を活性化して、チ
ャネル領域を形成する。そして、通常のLDD拡散層の
形成、ゲート絶縁膜の形成、ゲート電極の形成、ソース
・ドレイン領域の形成等のプロセスを行って、所望のし
きい値電圧を有するトランジスタを形成する。Although not shown in the figure, the subsequent annealing process activates the region into which the conductivity type impurity has been introduced to form a channel region. Then, a normal LDD diffusion layer formation, gate insulation film formation, gate electrode formation, source / drain region formation, and other processes are performed to form a transistor having a desired threshold voltage.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、低濃度
のトランジスタ形成領域を形成するために、ホトリソグ
ラフィー工程を行って、通常濃度のトランジスタ形成領
域を覆うイオン注入マスクを形成してから低濃度のトラ
ンジスタ形成領域を形成するためのイオン注入を行って
いたので、マスクを使用するホトリソグラフィー工程が
必要になる。このため、製造コストが高くなる。As described above, in order to form a low-concentration transistor formation region, a photolithography process is performed to form an ion implantation mask covering the normal-concentration transistor formation region, and then a low concentration transistor formation region is formed. Since the ion implantation for forming the transistor formation region of high concentration is performed, a photolithography process using a mask is required. Therefore, the manufacturing cost becomes high.
【0008】本発明は、低コストでしきい値電圧の異な
るトランジスタを形成するトランジスタの製造方法を提
供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a transistor which forms a transistor having different threshold voltages at low cost.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたしきい値電圧の異なるトランジス
タを形成するトランジスタの製造方法である。すなわ
ち、第1導電型のソース・ドレイン領域の少なくともチ
ャネル領域側に形成した第2導電型のポケット拡散層を
有する第1のトランジスタとポケット拡散層を有しない
第2のトランジスタとを同一半導体基板に形成するトラ
ンジスタの製造方法において、第1の工程で、半導体基
板上の第1,第2のトランジスタ形成領域のそれぞれ
に、第1,第2のゲート電極を形成した後、第2のゲー
ト電極の両側より所定幅を置いた領域上を開口した状態
にマスクパターンを形成する。その後第2の工程で、斜
めイオン注入法によって、第1のゲート電極をイオン注
入マスクにして、第1のトランジスタ形成領域にポケッ
ト拡散層を形成する不純物を導入する。その際、マスク
パターンと第2のゲート電極とによって、第2のゲート
電極の両側より所定領域内の半導体基板に不純物が導入
されるのを防ぐ。The present invention is a method of manufacturing a transistor for forming transistors having different threshold voltages, which has been made in order to achieve the above object. That is, the first transistor having the second conductivity type pocket diffusion layer and the second transistor having no pocket diffusion layer formed on at least the channel region side of the first conductivity type source / drain region are formed on the same semiconductor substrate. In the method for manufacturing a transistor to be formed, in the first step, after forming the first and second gate electrodes in each of the first and second transistor formation regions on the semiconductor substrate, the second gate electrode is formed. A mask pattern is formed in a state in which an area above a predetermined width is opened from both sides. Then, in a second step, an impurity for forming a pocket diffusion layer is introduced into the first transistor formation region by an oblique ion implantation method using the first gate electrode as an ion implantation mask. At that time, the mask pattern and the second gate electrode prevent impurities from being introduced into the semiconductor substrate in the predetermined region from both sides of the second gate electrode.
【0010】また、第1の工程と第2の工程との間、ま
たは前記第2の工程を行った後に、上記マスクパターン
と第1のゲート電極と第2のゲート電極とをイオン注入
マスクにしたイオン注入法によって、第1,第2のゲー
ト電極の両側における半導体基板のそれぞれに第1,第
2のLDD拡散層を形成する不純物を導入する。Further, the mask pattern, the first gate electrode and the second gate electrode are used as an ion implantation mask between the first step and the second step or after the second step is performed. By the ion implantation method described above, impurities for forming the first and second LDD diffusion layers are introduced into the semiconductor substrate on both sides of the first and second gate electrodes, respectively.
【0011】[0011]
【作用】上記トランジスタの製造方法では、第2のゲー
ト電極の両側より所定幅を置いた領域上を開口した状態
にマスクパターンを形成する。その後第2の工程で、斜
めイオン注入法によって、第1のゲート電極をイオン注
入マスクにして、第1のトランジスタ形成領域にポケッ
ト拡散層を形成する不純物を導入する。その際、マスク
パターンと第2のゲート電極とによって、第2のゲート
電極の両側より所定領域内の半導体基板に不純物が導入
されるのを防ぐ。したがって、第1のトランジスタ形成
領域にはポケット拡散層が形成されるが、第2のトラン
ジスタ形成領域にはポケット拡散層が形成されない。In the method of manufacturing a transistor described above, the mask pattern is formed in such a manner that an area above a predetermined width from both sides of the second gate electrode is opened. Then, in a second step, an impurity for forming a pocket diffusion layer is introduced into the first transistor formation region by an oblique ion implantation method using the first gate electrode as an ion implantation mask. At that time, the mask pattern and the second gate electrode prevent impurities from being introduced into the semiconductor substrate in the predetermined region from both sides of the second gate electrode. Therefore, the pocket diffusion layer is formed in the first transistor formation region, but the pocket diffusion layer is not formed in the second transistor formation region.
【0012】また、第1,第2のLDD拡散層用の不純
物を半導体基板に導入する第3の工程では、当該不純物
が各第1,第2のゲート電極側の半導体基板に導入され
れば良い。そこで、その不純物を導入するためのイオン
注入マスクとしてポケット拡散層用の不純物を導入する
ために形成したマスクパターンを使用することにより、
新たにイオン注入マスクを形成する必要がなくなる。す
なわち、イオン注入マスクを兼用することが可能になる
ので、イオン注入マスクを形成するためのホトリソグラ
フィー工程が削減される。Further, in the third step of introducing the impurities for the first and second LDD diffusion layers into the semiconductor substrate, if the impurities are introduced into the semiconductor substrate on the side of each of the first and second gate electrodes. good. Therefore, by using the mask pattern formed for introducing the impurities for the pocket diffusion layer as the ion implantation mask for introducing the impurities,
It is not necessary to form a new ion implantation mask. That is, since the ion implantation mask can be used also, the photolithography process for forming the ion implantation mask can be reduced.
【0013】[0013]
【実施例】本発明の第1の実施例として、通常のしきい
値電圧(例えば0.5V〜0.8V程度のしきい値電
圧)を有するNチャネルトランジスタと低いしきい値電
圧(例えば0.0V〜0.3V程度のしきい値電圧)を
有するNチャネルトランジスタとを同一半導体基板に形
成する方法を、図1の製造工程図により説明する。EXAMPLE As a first example of the present invention, an N-channel transistor having a normal threshold voltage (for example, a threshold voltage of about 0.5V to 0.8V) and a low threshold voltage (for example, 0V) are used. A method of forming an N-channel transistor having a threshold voltage of about 0.0 V to 0.3 V) on the same semiconductor substrate will be described with reference to the manufacturing process chart of FIG.
【0014】図1の(1)に示すように、半導体基板1
1には、第1のトランジスタ形成領域12と第2のトラ
ンジスタ形成領域13とを分離する素子分離領域14が
形成されている。またイオン注入法によって、各第1,
第2のトランジスタ形成領域12,13の半導体基板1
1の上層には、連続した状態に第1導電型(例えばP
型)のウェル領域15(以下Pウェル領域15と記す)
が形成されている。上記イオン注入法では、例えば、打
ち込みエネルギーを数百keVに設定し、ドーズ量を1
T個/cm2 〜100T個/cm2 に設定して、例えば
ホウ素(B+ )をイオン注入する。As shown in FIG. 1A, the semiconductor substrate 1
In 1, an element isolation region 14 that separates the first transistor formation region 12 and the second transistor formation region 13 is formed. In addition, by the ion implantation method,
Semiconductor substrate 1 of second transistor forming regions 12 and 13
The first upper layer of the first conductive type (for example, P
Type) well region 15 (hereinafter referred to as P well region 15)
Are formed. In the ion implantation method, for example, the implantation energy is set to several hundred keV and the dose amount is set to 1
T / cm 2 to 100 T / cm 2 is set, and, for example, boron (B + ) is ion-implanted.
【0015】さらに、形成しようとするNチャネルトラ
ンジスタのしきい値電圧(Vth)が0.0V〜0.3V
程度になるような表面濃度にするために、イオン注入法
によって、例えばホウ素(B+ )をイオン注入して、当
該表面濃度を調節する。このときのイオン注入条件とし
ては、例えば、打ち込みエネルギーを数百keVに設定
し、ドーズ量を0.1T個/cm2 〜1T個/cm2 に
設定する。Further, the threshold voltage (Vth) of the N-channel transistor to be formed is 0.0V to 0.3V.
In order to adjust the surface concentration to a certain level, for example, boron (B + ) is ion-implanted by an ion implantation method to adjust the surface concentration. The ion implantation condition at this time, for example, set the implantation energy hundreds keV, to set the dose to 0.1T pieces / cm 2 ~1T pieces / cm 2.
【0016】そして第1の工程では、通常のゲート絶縁
膜とゲート電極とを形成するプロセスによって、上記半
導体基板11の第1のトランジスタ形成領域12上に、
第1のゲート絶縁膜21を介して第1のゲート電極22
を形成する。それとともに、当該半導体基板11の第2
のトランジスタ形成領域13上に、第2のゲート絶縁膜
31を介して第2のゲート電極32を形成する。In the first step, an ordinary process for forming a gate insulating film and a gate electrode is performed on the first transistor forming region 12 of the semiconductor substrate 11 to form a gate insulating film and a gate electrode.
First gate electrode 22 via first gate insulating film 21
To form. At the same time, the second semiconductor substrate 11
A second gate electrode 32 is formed on the transistor forming region 13 with the second gate insulating film 31 interposed therebetween.
【0017】続いて、例えばホトリソグラフィー技術に
よって、半導体基板11上にレジストを塗布してレジス
ト膜(図示せず)を形成した後、そのレジスト膜をパタ
ーニングして、第2のゲート電極32の両側より所定幅
bを置いた領域上を開口した状態に第2のトランジスタ
形成領域13にマスクパターン16を形成する。Then, a resist film (not shown) is formed on the semiconductor substrate 11 by, for example, a photolithography technique to form a resist film (not shown), and then the resist film is patterned to form both sides of the second gate electrode 32. A mask pattern 16 is formed in the second transistor formation region 13 with an opening above a region having a predetermined width b.
【0018】図1の(2)に示すように、上記マスクパ
ターン16(斜線で示す領域)は、第2のゲート電極3
2の両側におけるアクティブ領域上の一部分が、当該第
2のゲート電極32の両側より所定幅bだけ開口される
状態に形成される。さらに第1のトランジスタ形成領域
12上は開口される状態に形成される。As shown in (2) of FIG. 1, the mask pattern 16 (the hatched region) has a second gate electrode 3
A part of the active region on both sides of 2 is formed so as to be opened by a predetermined width b from both sides of the second gate electrode 32. Further, the first transistor formation region 12 is formed to be open.
【0019】次いで図1の(3)に示すように、第2の
工程を行う。この工程では、斜めイオン注入法によっ
て、第1のゲート電極32をイオン注入マスクにして、
第1のトランジスタ形成領域13にポケット拡散層を形
成する不純物(例えばホウ素)41を導入する。その
際、マスクパターン16と第2のゲート電極42とによ
って、第2のトランジスタ形成領域14における第2の
ゲート電極42の両側およびゲート電極22の下方の所
定領域s内に不純物41が導入されるのを防ぐ。Next, as shown in FIG. 1C, the second step is performed. In this step, the first gate electrode 32 is used as an ion implantation mask by the oblique ion implantation method,
Impurities (for example, boron) 41 that form a pocket diffusion layer are introduced into the first transistor formation region 13. At this time, the mask pattern 16 and the second gate electrode 42 introduce the impurities 41 into the second transistor formation region 14 on both sides of the second gate electrode 42 and in the predetermined region s below the gate electrode 22. Prevent.
【0020】すなわち、上記斜めイオン注入法では、イ
オン注入角度をθ、イオン注入マスクの高さをhとすれ
ば、tanθ>b/hになるように設定する。通常は、
θを45°〜60°程度に設定する。なおθの値を60
°よりも大きな値に設定しても差し支えない。またイオ
ン注入条件としては、例えば、打ち込みエネルギーを数
十keVに設定し、ドーズ量を10個/Tcm2 〜10
0T個/cm2 に設定して、例えばホウ素(B+ )をイ
オン注入する。That is, in the oblique ion implantation method, tan θ> b / h is set, where θ is the ion implantation angle and h is the height of the ion implantation mask. Normally,
θ is set to about 45 ° to 60 °. The value of θ is 60
It can be set to a value greater than °. As the ion implantation conditions, for example, the implantation energy is set to several tens keV and the dose amount is 10 / Tcm 2 to 10.
For example, boron (B + ) is ion-implanted by setting it to 0T / cm 2 .
【0021】このようにイオン注入角度θを設定すれ
ば、半導体基板11を回転させながら斜めイオン注入し
た場合に、第1のトランジスタ形成領域12では、第1
のゲート電極22の両側における半導体基板11ととも
に当該第1のゲート電極22の側方下方における半導体
基板11にも不純物41が導入される。If the ion implantation angle θ is set in this way, when the semiconductor substrate 11 is rotated and oblique ion implantation is performed, the first transistor formation region 12 has the first ion implantation angle θ.
Impurities 41 are introduced into the semiconductor substrate 11 on both sides of the first gate electrode 22 and the semiconductor substrate 11 laterally below the first gate electrode 22.
【0022】一方、第2のトランジスタ形成領域13で
は、図1の(4)に示すように、例えば図面上、矢印ア
方向より不純物(41)がイオン注入された場合には、
マスクパターン16(斜線で示す領域)の一方側16a
によって斜めイオン注入される不純物(41)が遮られ
るので、第2のゲート電極32の一方側における開口領
域S1の半導体基板11には、当該不純物(41)は導
入されない。また第2のゲート電極32の他方側では、
当該第2のゲート電極32が不純物(41)を遮るの
で、当該第2のゲート電極32より所定領域s1(破線
の斜線で示す領域)内の領域における半導体基板11に
は不純物(41)が導入されない。しかし第2のゲート
電極32の他方側における開口領域S2の上記所定領域
s1を除く半導体基板11には不純物(41)が導入さ
れる。On the other hand, in the second transistor formation region 13, as shown in (4) of FIG. 1, for example, when the impurity (41) is ion-implanted in the direction of arrow A in the drawing,
One side 16a of the mask pattern 16 (hatched area)
Since the impurity (41) that is obliquely ion-implanted is blocked by, the impurity (41) is not introduced into the semiconductor substrate 11 in the opening region S1 on one side of the second gate electrode 32. On the other side of the second gate electrode 32,
Since the second gate electrode 32 blocks the impurity (41), the impurity (41) is introduced into the semiconductor substrate 11 in a region within the predetermined region s1 (region indicated by a broken line with dashed lines) from the second gate electrode 32. Not done. However, the impurity (41) is introduced into the semiconductor substrate 11 except the predetermined region s1 of the opening region S2 on the other side of the second gate electrode 32.
【0023】また例えば図面上、矢印イ方向より不純物
(41)がイオン注入された場合には、マスクパターン
16の他方側16bによって斜めイオン注入される不純
物(41)が遮られるので、第2のゲート電極32の他
方側における開口領域S2の半導体基板11には、当該
不純物(41)は導入されない。また第2のゲート電極
32の一方側では、当該第2のゲート電極32が不純物
(41)を遮るので、当該第2のゲート電極32より所
定領域s2内の領域における半導体基板11には不純物
(41)が導入されない。しかしその所定領域s2内
(破線の斜線で示す領域)の領域を除く第2のゲート電
極32の他方側における開口領域S1の半導体基板11
には不純物(41)が導入される。Further, for example, in the drawing, when the impurity (41) is ion-implanted from the direction of arrow a, the other side 16b of the mask pattern 16 blocks the obliquely ion-implanted impurity (41). The impurity (41) is not introduced into the semiconductor substrate 11 in the opening region S2 on the other side of the gate electrode 32. On the one side of the second gate electrode 32, the second gate electrode 32 blocks the impurities (41), so that the impurities (41) in the region within the predetermined region s2 from the second gate electrode 32 are contained in the semiconductor substrate 11. 41) is not introduced. However, the semiconductor substrate 11 in the opening region S1 on the other side of the second gate electrode 32 excluding the region within the predetermined region s2 (region indicated by the dashed diagonal line).
Impurities (41) are introduced into.
【0024】さらに例えば図面上、矢印ウ方向より不純
物(41)がイオン注入された場合には、マスクパター
ン16と第2のゲート電極32とによって斜めイオン注
入される不純物(41)が遮られるので、第2のゲート
電極32の下方の半導体基板11には、当該不純物(4
1)は導入されない。Further, for example, in the drawing, when the impurity (41) is ion-implanted in the direction of arrow C, the obliquely ion-implanted impurity (41) is blocked by the mask pattern 16 and the second gate electrode 32. , The semiconductor substrate 11 below the second gate electrode 32 has the impurities (4
1) is not introduced.
【0025】またさらに例えば図面上、矢印エ方向より
不純物(41)がイオン注入された場合には、第2のゲ
ート電極32の下方における半導体基板に不純物(4
1)が導入されるが、その導入された領域は、通常LD
D拡散層形成され、トランジスタのチャネル領域になら
ないので、しきい値電圧には影響を及ぼさない。Further, for example, when the impurity (41) is ion-implanted in the direction of arrow D in the drawing, the impurity (4) is added to the semiconductor substrate below the second gate electrode 32.
1) is introduced, but the introduced region is usually LD
Since the D diffusion layer is formed and does not serve as the channel region of the transistor, it does not affect the threshold voltage.
【0026】上記各イオン注入では、不純物41にホウ
素を用いたが、その他のものを用いることも可能であ
り、その一例としては、二フッ化ホウ素(BF2 + )を
用いることができる。In each of the ion implantations described above, boron was used as the impurity 41, but it is possible to use other ones, and as an example, boron difluoride (BF 2 + ) can be used.
【0027】上記説明では、半導体基板11を回転しな
がらイオン注入を行ったが、例えば第1,第2のゲート
電極22,32の形成方向が同一方向である場合には、
半導体基板11を回転しないで、一方向よりイオン注入
した後、半導体基板11を180°回転して再度イオン
注入してもよい。In the above description, ion implantation was performed while rotating the semiconductor substrate 11, but, for example, when the forming directions of the first and second gate electrodes 22 and 32 are the same,
Instead of rotating the semiconductor substrate 11, ion implantation may be performed in one direction, and then the semiconductor substrate 11 may be rotated 180 ° to perform ion implantation again.
【0028】上記トランジスタの製造方法では、第1の
トランジスタ形成領域12にポケット拡散層を形成する
ための斜めイオン注入法を行った際に、第2のトランジ
スタ形成領域13では、マスクパターン16と第2のゲ
ート電極32とによって、第2のゲート電極32の両側
より所定領域s内の半導体基板11に不純物41が導入
されるのを防いでいる。したがって、第2のトランジス
タ形成領域13にはポケット拡散層は形成されない。In the above transistor manufacturing method, when the oblique ion implantation method for forming the pocket diffusion layer is performed in the first transistor forming region 12, the mask pattern 16 and the second pattern are formed in the second transistor forming region 13. The second gate electrode 32 prevents the impurities 41 from being introduced into the semiconductor substrate 11 in the predetermined region s from both sides of the second gate electrode 32. Therefore, the pocket diffusion layer is not formed in the second transistor formation region 13.
【0029】さらに第2の実施例として、上記図1で説
明した前記第1の工程と前記第2の工程との間、または
前記第2の工程を行った後に、第3の工程として、LD
D拡散層を形成するための不純物を導入する方法を、図
2により説明する。なお図では、上記図1で説明したと
同様の構成部品には同一の符号を付す。Further, as a second embodiment, as a third step between the first step and the second step described in FIG. 1 above or after the second step is performed, the LD is set as a third step.
A method of introducing impurities for forming the D diffusion layer will be described with reference to FIG. In the figure, the same components as those described with reference to FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
【0030】図2に示すように、上記第1の実施例で形
成したマスクパターン16と第1のゲート電極22と第
2のゲート電極32とをイオン注入マスクにしたイオン
注入法によって、当該第1のゲート電極22の両側にお
ける第1のトランジスタ形成領域12の半導体基板11
に第1のLDD拡散層を形成する不純物42を導入す
る。それとともに、当該第2のゲート電極32の両側に
おける第2のトランジスタ形成領域13の当該半導体基
板11に第2のLDD拡散層を形成する不純物42を導
入する。As shown in FIG. 2, the mask pattern 16, the first gate electrode 22 and the second gate electrode 32 formed in the first embodiment are used as an ion implantation mask by the ion implantation method. Semiconductor substrate 11 in the first transistor formation region 12 on both sides of the first gate electrode 22.
An impurity 42 that forms the first LDD diffusion layer is introduced into. At the same time, an impurity 42 that forms a second LDD diffusion layer is introduced into the semiconductor substrate 11 in the second transistor formation region 13 on both sides of the second gate electrode 32.
【0031】上記イオン注入条件としては、例えば、打
ち込みエネルギーを数十keVに設定し、ドーズ量を1
0T個/cm2 〜100T個/cm2 に設定して、例え
ばヒ素(As+ )またはリン(P+ )をイオン注入す
る。As the ion implantation conditions, for example, the implantation energy is set to several tens keV and the dose amount is set to 1
The number is set to 0 T / cm 2 to 100 T / cm 2 and, for example, arsenic (As + ) or phosphorus (P + ) is ion-implanted.
【0032】上記第2の実施例では、第1,第2のLD
D拡散層用の不純物42を半導体基板11に導入する第
3の工程では、当該不純物42が各第1,第2のゲート
電極22,32側の半導体基板11に導入されれば良
い。そこで、その不純物42を導入する際のイオン注入
マスクとしてポケット拡散層用の不純物41を導入する
ために形成したマスクパターン16を使用することによ
り、新たにイオン注入マスクを形成する必要がなくな
る。すなわち、ポケット拡散層を形成する際に用いたも
のとLDD拡散層を形成する際に用いたものとを兼用す
ることが可能になるので、イオン注入マスクを形成する
ためのホトリソグラフィー工程が削減される。In the second embodiment, the first and second LDs are
In the third step of introducing the impurity 42 for the D diffusion layer into the semiconductor substrate 11, the impurity 42 may be introduced into the semiconductor substrate 11 on the side of each of the first and second gate electrodes 22 and 32. Therefore, by using the mask pattern 16 formed for introducing the impurity 41 for the pocket diffusion layer as an ion implantation mask when introducing the impurity 42, it becomes unnecessary to form a new ion implantation mask. That is, since it is possible to use both the one used for forming the pocket diffusion layer and the one used for forming the LDD diffusion layer, the photolithography process for forming the ion implantation mask is reduced. It
【0033】その後、アッシャー処理またはウェットエ
ッチング等によって、上記マスクパターン16を除去す
る。そして図3の(1)に示すように、通常のサイドウ
ォール形成方法によって、第1のゲート電極22の両側
に、第1のサイドウォール23を形成するとともに、第
2のゲート電極32の両側に、第2のサイドウォール3
3を形成する。After that, the mask pattern 16 is removed by asher processing or wet etching. Then, as shown in (1) of FIG. 3, the first sidewalls 23 are formed on both sides of the first gate electrode 22 and the both sides of the second gate electrode 32 are formed on the both sides of the first gate electrode 22 by a normal sidewall formation method. , The second sidewall 3
3 is formed.
【0034】次いで例えば化学的気相成長法によって、
各第1,第2のトランジスタ形成領域12,13の少な
くとも半導体基板11上に絶縁膜17を形成する。さら
にホトリソグラフィー技術によって、ソース・ドレイン
領域を形成するためのイオン注入マスク(図示せず)を
形成した後、イオン注入法によって、各第1,第2のゲ
ート電極22,32の両側における半導体基板11の所
定の領域に第1,第2のソース・ドレイン領域を形成す
る不純物43を導入する。その後、アッシャー処理また
はウェットエッチング等によって上記イオン注入マスク
(図示せず)を除去する。Then, for example, by chemical vapor deposition,
An insulating film 17 is formed on at least the semiconductor substrate 11 in each of the first and second transistor formation regions 12 and 13. Further, an ion implantation mask (not shown) for forming source / drain regions is formed by photolithography, and then the semiconductor substrate on both sides of each of the first and second gate electrodes 22 and 32 is formed by ion implantation. Impurities 43 that form the first and second source / drain regions are introduced into predetermined regions 11 of the semiconductor device. Then, the ion implantation mask (not shown) is removed by asher processing, wet etching or the like.
【0035】続いて図3の(2)に示すように、活性化
アニールの処理を行って、上記第1のゲート電極22の
両側に、第1のLDD拡散層24,25を介して第1の
ソース・ドレイン領域26,27を形成する。さらに各
第1のソース・ドレイン領域26,27の下部側を覆う
状態にポケット拡散層28,29を形成する。このポケ
ット拡散層28,29は、少なくとも第1のチャネル領
域30側に形成されていればよい。Subsequently, as shown in (2) of FIG. 3, activation annealing is performed to form the first LDD diffusion layers 24 and 25 on both sides of the first gate electrode 22 to form a first layer. Source / drain regions 26 and 27 are formed. Further, pocket diffusion layers 28 and 29 are formed in a state of covering the lower side of each of the first source / drain regions 26 and 27. The pocket diffusion layers 28 and 29 may be formed at least on the first channel region 30 side.
【0036】同時に、上記第2のゲート電極32の両側
に、第2のLDD拡散層34,35を介して第2のソー
ス・ドレイン領域36,37を形成する。このとき第2
のソース・ドレイン領域36,37の下部側の一部分に
は上記ポケット拡散層28,29を形成するために打ち
込んだ不純物(図示せず)が拡散してなる拡散層38,
39が形成される。上記の如くに、第1,第2のトラン
ジスタ1,2が形成される。At the same time, second source / drain regions 36 and 37 are formed on both sides of the second gate electrode 32 with the second LDD diffusion layers 34 and 35 interposed therebetween. At this time the second
Diffusion layers 38, which are formed by diffusing impurities (not shown) implanted to form the pocket diffusion layers 28, 29 in the lower portions of the source / drain regions 36, 37 of
39 is formed. As described above, the first and second transistors 1 and 2 are formed.
【0037】なお、通常、ポケット拡散層が形成されて
いるトランジスタでは、ポケット拡散層の幅だけチャネ
ル長が短くなる。このため、ショートチャネル効果によ
ってしきい値電圧は低下するが、ポケット拡散層に部分
のしきい値電圧が高くなるので、実効的なしきい値電圧
の低下は抑えられる。In a transistor having a pocket diffusion layer, the channel length is usually reduced by the width of the pocket diffusion layer. Therefore, the threshold voltage is lowered by the short channel effect, but the threshold voltage of the portion in the pocket diffusion layer is increased, so that the effective reduction of the threshold voltage is suppressed.
【0038】上記第1のトランジスタ1では、ポケット
拡散層28,29の部分のしきい値電圧を高く設定する
ことにより、第2のトランジスタ2のしきい値電圧より
も高いしきい値電圧を得ることが可能になる。例えばポ
ケット拡散層28,29の部分のしきい値電圧Vth2≧
1Vに設定すると、第1のトランジスタ1のしきい値電
圧は0.5V〜0.8Vになる。In the first transistor 1, the threshold voltage of the pocket diffusion layers 28 and 29 is set to a high value to obtain a threshold voltage higher than that of the second transistor 2. It will be possible. For example, the threshold voltage Vth2 of the pocket diffusion layers 28 and 29 ≧
When set to 1V, the threshold voltage of the first transistor 1 becomes 0.5V to 0.8V.
【0039】一方上記第2のトランジスタ2では、上記
拡散層37,38がチャネル領域39に形成されていな
いので、ポケット拡散層は形成されないことになる。し
たがって、上記拡散層37,38はしきい値電圧に影響
を与えないので、しきい値電圧は、当初に設定したしき
い値電圧であるVth2になる。すなわち、0.0V〜
0.3Vになる。On the other hand, in the second transistor 2, since the diffusion layers 37 and 38 are not formed in the channel region 39, the pocket diffusion layer is not formed. Therefore, since the diffusion layers 37 and 38 do not affect the threshold voltage, the threshold voltage becomes Vth2 which is the initially set threshold voltage. That is, 0.0 V
It becomes 0.3V.
【0040】その後、図4に示すように、通常の化学的
気相成長法によって、第1,第2のトランジスタ1,2
を覆う状態に、層間絶縁膜51を形成する。次いでホト
リソグラフィー技術とエッチングとによって、各第1,
第2のソース・ドレイン領域26,27,36,37上
の層間絶縁膜51にコンタクトホール52,53,5
4,55を形成する。After that, as shown in FIG. 4, the first and second transistors 1 and 2 are formed by an ordinary chemical vapor deposition method.
An interlayer insulating film 51 is formed so as to cover the. Then, by photolithography technology and etching,
Contact holes 52, 53, 5 are formed in the interlayer insulating film 51 on the second source / drain regions 26, 27, 36, 37.
4, 55 are formed.
【0041】続いて通常の例えばプラグ形成技術によっ
て、各コンタクトホール52〜55の内部にプラグ56
〜59を形成する。さらに通常の配線形成技術によっ
て、各プラグ56〜59に接続する配線60〜63を形
成する。図示はしないが、同様にして、各第1,第2の
ゲート電極22,32に接続する配線も形成される。Then, a plug 56 is formed inside each of the contact holes 52 to 55 by a normal plug forming technique, for example.
To form 59. Further, the wirings 60 to 63 connected to the plugs 56 to 59 are formed by a normal wiring forming technique. Although not shown, wirings connected to the first and second gate electrodes 22 and 32 are similarly formed.
【0042】上記説明では、Nチャネルトランジスタを
形成する場合を説明したが、Pチャネルトランジスタを
形成する場合も、構成部品や不純物の導電型を変えるこ
とにより、上記同様に形成することが可能である。In the above description, the case of forming the N-channel transistor has been described, but the case of forming the P-channel transistor can also be formed in the same manner as above by changing the conductivity type of the components and impurities. .
【0043】[0043]
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
第2のゲート電極の両側より所定幅を置いた領域上を開
口した状態にマスクパターンを形成した後、斜めイオン
注入法によって、第1のトランジスタ形成領域にポケッ
ト拡散層を形成する不純物を導入する。その際、マスク
パターンと第2のゲート電極とによって、第2のゲート
電極の両側より所定領域内の半導体基板に不純物が導入
されるのを防いだので、第1のトランジスタ形成領域に
はポケット拡散層が形成されるが、第2のトランジスタ
形成領域にはポケット拡散層が形成されない。したがっ
て、ポケット拡散層に有無によって、しきい値電圧の異
なるトランジスタを形成することができる。As described above, according to the present invention,
After forming a mask pattern in a state in which a region having a predetermined width from both sides of the second gate electrode is opened, an impurity for forming a pocket diffusion layer is introduced into the first transistor formation region by an oblique ion implantation method. . At that time, since the mask pattern and the second gate electrode prevented impurities from being introduced into the semiconductor substrate in the predetermined region from both sides of the second gate electrode, pocket diffusion occurs in the first transistor formation region. Although the layer is formed, the pocket diffusion layer is not formed in the second transistor formation region. Therefore, it is possible to form transistors having different threshold voltages depending on the presence or absence of the pocket diffusion layer.
【0044】また、ポケット拡散層を形成するための不
純物を導入するのに用いるマスクパターンをLDD拡散
層用の不純物を導入するためのイオン注入マスクとした
ので、新たにLDD拡散層用の不純物を導入するための
イオン注入マスクを形成する必要がない。すなわち、イ
オン注入マスクを兼用することが可能になるので、イオ
ン注入マスクを形成するためのホトリソグラフィー工程
が削減できる。このため、製造コストの低減を図ること
ができる。Since the mask pattern used for introducing the impurities for forming the pocket diffusion layer is the ion implantation mask for introducing the impurities for the LDD diffusion layer, the impurities for the LDD diffusion layer are newly added. It is not necessary to form an ion implantation mask for introducing. That is, since the ion implantation mask can also be used, the photolithography process for forming the ion implantation mask can be reduced. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
【図1】実施例の製造工程図である。FIG. 1 is a manufacturing process diagram of an example.
【図2】LDD拡散層を形成する不純物の導入方法の説
明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an impurity introduction method for forming an LDD diffusion layer.
【図3】ソース・ドレイン領域の形成工程図である。FIG. 3 is a process drawing of forming source / drain regions.
【図4】配線の形成工程図である。FIG. 4 is a process drawing of forming a wiring.
【図5】従来例の製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a conventional example.
1 第1のトランジスタ 2 第2のトラ
ンジスタ 11 半導体基板 12 第1のト
ランジスタ形成領域 13 第2のトランジスタ形成領域 16 マスクパ
ターン 21 第1のゲート絶縁膜 22 第1のゲ
ート電極 24 第1のLDD拡散層 25 第1のL
DD拡散層 26 第1のソース・ドレイン領域 27 第1のソ
ース・ドレイン領域 28 ポケット拡散層 29 ポケット
拡散層 30 第1のチャネル領域 31 第2のゲ
ート絶縁膜 32 第2のゲート電極 34 第2のL
DD拡散層 35 第2のLDD拡散層 b 所定幅 s 所定領域1 1st transistor 2 2nd transistor 11 Semiconductor substrate 12 1st transistor formation area 13 2nd transistor formation area 16 Mask pattern 21 1st gate insulating film 22 1st gate electrode 24 1st LDD diffusion layer 25 First L
DD diffusion layer 26 First source / drain region 27 First source / drain region 28 Pocket diffusion layer 29 Pocket diffusion layer 30 First channel region 31 Second gate insulating film 32 Second gate electrode 34 Second L
DD diffusion layer 35 Second LDD diffusion layer b Specified width s Specified region
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/784 9054−4M H01L 29/78 301 L 9054−4M 301 P ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI Technical indication location H01L 29/784 9054-4M H01L 29/78 301 L 9054-4M 301 P
Claims (2)
なくともチャネル領域側に形成した第2導電型のポケッ
ト拡散層を有する第1のトランジスタとポケット拡散層
を有しない第2のトランジスタとを同一半導体基板に形
成するトランジスタの製造方法において、 半導体基板上の第1のトランジスタ形成領域に、第1の
ゲート絶縁膜を介して第1のゲート電極を形成するとと
もに、当該半導体基板上の第2のトランジスタ形成領域
に、第2のゲート絶縁膜を介して第2のゲート電極を形
成した後、第2のゲート電極の両側より所定幅を置いた
領域を開口した状態にマスクパターンを形成する第1の
工程と、 斜めイオン注入法によって、前記第1のゲート電極をイ
オン注入マスクにして、前記第1のトランジスタ形成領
域の半導体基板にポケット拡散層を形成する不純物を導
入するとともに、その際に前記第2のゲート電極の両側
より所定領域内の半導体基板に不純物が導入されるのを
前記マスクパターンと前記第2のゲート電極とで防ぐ第
2の工程とを行うことを特徴とするトランジスタの製造
方法。1. A first transistor having a pocket diffusion layer of a second conductivity type formed on at least a channel region side of a source / drain region of the first conductivity type and a second transistor having no pocket diffusion layer are the same. In a method of manufacturing a transistor formed on a semiconductor substrate, a first gate electrode is formed in a first transistor formation region on a semiconductor substrate via a first gate insulating film, and a second gate electrode on the semiconductor substrate is formed. First, a second gate electrode is formed in the transistor formation region via a second gate insulating film, and then a mask pattern is formed in a state in which regions having a predetermined width from both sides of the second gate electrode are opened. And an oblique ion implantation method, using the first gate electrode as an ion implantation mask to form a pocket on the semiconductor substrate in the first transistor formation region. The impurity that forms the diffusion layer is introduced, and at the same time, the impurities are introduced into the semiconductor substrate in a predetermined region from both sides of the second gate electrode by the mask pattern and the second gate electrode. And a second step of preventing.
において、 前記第1の工程と前記第2の工程との間、または前記第
2の工程を行った後に、前記マスクパターンと前記第1
のゲート電極と前記第2のゲート電極とをイオン注入マ
スクにしたイオン注入法によって、当該第1のゲート電
極の両側における前記第1のトランジスタ形成領域の半
導体基板に第1のLDD拡散層を形成する不純物を導入
するとともに、当該第2のゲート電極の両側における前
記第2のトランジスタ形成領域の半導体基板に第2のL
DD拡散層を形成する不純物を導入する第3の工程を行
うことを特徴とするトランジスタの製造方法。2. The method of manufacturing a transistor according to claim 1, wherein the mask pattern and the first pattern are formed between the first step and the second step or after the second step is performed.
Forming a first LDD diffusion layer on the semiconductor substrate in the first transistor formation region on both sides of the first gate electrode by an ion implantation method using the second gate electrode and the second gate electrode as an ion implantation mask. Impurities are introduced into the semiconductor substrate in the second transistor formation region on both sides of the second gate electrode, and second L
A method of manufacturing a transistor, which comprises performing a third step of introducing an impurity forming a DD diffusion layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16411193A JP3235277B2 (en) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | Method for manufacturing transistor |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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Publications (2)
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JPH06350040A true JPH06350040A (en) | 1994-12-22 |
JP3235277B2 JP3235277B2 (en) | 2001-12-04 |
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Cited By (5)
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-
1993
- 1993-06-07 JP JP16411193A patent/JP3235277B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2013527607A (en) * | 2010-04-29 | 2013-06-27 | クアルコム,インコーポレイテッド | Native device having improved device characteristics and manufacturing method |
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KR101522906B1 (en) * | 2010-04-29 | 2015-05-26 | 퀄컴 인코포레이티드 | Native devices having improved device characteristics and methods for fabrication |
US9136382B2 (en) | 2010-04-29 | 2015-09-15 | Qualcomm Incorporated | Native devices having improved device characteristics and methods for fabrication |
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