JPH0648717B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH0648717B2
JPH0648717B2 JP59125181A JP12518184A JPH0648717B2 JP H0648717 B2 JPH0648717 B2 JP H0648717B2 JP 59125181 A JP59125181 A JP 59125181A JP 12518184 A JP12518184 A JP 12518184A JP H0648717 B2 JPH0648717 B2 JP H0648717B2
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channel mos
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    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にオフセット
ゲート相補形MOS(以下CMOSと略称する。)デバ
イスの製造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing an offset gate complementary MOS (hereinafter abbreviated as CMOS) device.

〔背景技術〕[Background technology]

NチャンネルMOS(以下N−MOSと略称する。)ト
ランジスタのオフセットゲート構造の製造方法として
は、ゲート電極をマスクに低濃度イオン打込みを行な
い、次にゲート電極の両側面に酸化膜のサイドウォール
を反応性イオンエッチング(RIE)法により形成し、
このサイドウォールをマスクに高濃度のイオン打込みを
行ない、ソース,ドレイン領域をオフセットゲート構造
とする方法が知られている。(IEEE TRANSACTION ON EL
ECTRON DEVICES,VOL.ED-29,No.4,APRIL 1982のPP590以
下参照)。
As a method of manufacturing an offset gate structure of an N-channel MOS (hereinafter abbreviated as N-MOS) transistor, low-concentration ion implantation is performed using a gate electrode as a mask, and then sidewalls of an oxide film are formed on both side surfaces of the gate electrode. Formed by reactive ion etching (RIE) method,
A method is known in which high-concentration ion implantation is performed using this sidewall as a mask, and the source and drain regions have an offset gate structure. (IEEE TRANSACTION ON EL
ECTRON DEVICES, VOL.ED-29, No. 4, PP590 of APRIL 1982 and below).

このようなオフセットゲート構造をたとえば第2図で示
すCMOSインバータ回路のCMOSデバイスに適用し
ようとする場合、次のような問題があることが本発明者
によって明らかにされた。
When the offset gate structure as described above is applied to, for example, the CMOS device of the CMOS inverter circuit shown in FIG. 2, the present inventor has clarified the following problems.

Pチャネル(P−MOS)トランジスタとN−MOSト
ランジスタのソース,ドレイン領域形成のためにホトエ
ッチング工程が4回必要であり、従ってマスク4枚増加
し、プロセスが煩雑でコスト高となる。また、P−MO
Sトランジスタ、N−MOSトランジスタのゲート電極
の両側面に設けるサイドウォールは同時にRIE法で形
成すると、P−MOSトランジスタ側とN−MOSトラ
ンジスタ側とでサイドウォール長が等しくなってしま
い、P−MOSトランジスタとN−MOSトランジスタ
とで特性上異なる長さのサイドウォールを必要とする場
合不都合である。たとえばしきい値電圧Vth対チャン
ネル長(Lg)特性をP−MOSトランジスタとN−M
OSトランジスタとで同一特性としたい場合、P−MO
Sトランジスタ側のボロンの拡散係数がりんやヒ素に比
べ大きいのでサイドウォール長さを変える必要がある。
またボロンの方がりんやヒ素に比べ拡散係数が大きいの
でP−MOSトランジスタとN−MOSトランジスタと
で電界緩和効果を最適に調整できない。
Four photo-etching steps are required to form the source and drain regions of the P-channel (P-MOS) transistor and the N-MOS transistor. Therefore, four masks are added, and the process is complicated and the cost is high. In addition, P-MO
If the sidewalls provided on both side surfaces of the gate electrodes of the S-transistor and the N-MOS transistor are simultaneously formed by the RIE method, the sidewall lengths of the P-MOS transistor side and the N-MOS transistor side become equal, and the P-MOS This is inconvenient when the side walls of the transistor and the N-MOS transistor are required to have different lengths due to their characteristics. For example, the characteristics of the threshold voltage Vth vs. channel length (Lg) are shown as follows.
If you want to have the same characteristics as the OS transistor, use P-MO
Since the diffusion coefficient of boron on the S transistor side is larger than that of phosphorus or arsenic, it is necessary to change the sidewall length.
Further, since boron has a larger diffusion coefficient than phosphorus or arsenic, the electric field relaxation effect cannot be optimally adjusted between the P-MOS transistor and the N-MOS transistor.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は簡便なプロセスによりオフセットゲート
構造のCMOSデバイスを製造することができる半導体
装置の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of manufacturing a CMOS device having an offset gate structure by a simple process.

また本発明の目的は、高耐圧で安定な素子特性をもった
信頼性の高いチャンネルCMOSデバイスを得ることが
できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which can obtain a highly reliable channel CMOS device having a high breakdown voltage and stable element characteristics.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel characteristics of the present invention are
It will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記のとおりである。
The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、 (a).半導体基板上にP−MOSトランジスタとN−M
OSトランジスタの各ゲート電極を形成した後、前記半
導体基板の全面に形成した第1の窒化シリコン膜をパタ
ーニングして、N−MOSトランジスタ形成領域にのみ
前記第1の窒化シリコン膜を残し、 (b).前記第1の窒化シリコン膜をマスクにP−MOS
トランジスタ形成領域にP形不純物を打込んで、ソー
ス、ドレイン形成領域に浅い低濃度のP形拡散層を形成
し、 (c).前記半導体基板の全面に形成した第1の酸酸化シ
リコン膜をRIE法によりエッチングして、前記各ゲー
ト電極の両側面に第1のサイドウォールを形成し、 (d).前記第1のサイドウォールをマスクに前記P−M
OSトランジスタ形成領域にP形不純物を打込んで、ソ
ース、ドレイン形成領域に深い高濃度のP形拡散層を形
成することにより、前記浅い低濃度のP形拡散層と前記
深い高濃度のP形散層とからなるP−MOSトランジス
タのソース、ドレイン領域を形成し、 (e).前記半導体基板の全面に第2の窒化シリコン膜を
形成した後、前記P−MOSトランジスタ領域をレジス
トでマスクし、前記N−MOSトランジスタ形成領域の
前記第2の窒化シリコン膜、前記第1のサイドウォー
ル、前記第1の窒化シリコン膜を除去し、 (f).前記第2の窒化シリコン膜をマスクに前記N−M
OSトランジスタ形成領域にN形不純物を打込んで、ソ
ース、ドレイン形成領域に浅い低濃度のN形拡散層を形
成し、 (g).前記半導体基板の全面に形成した第2の酸化シリ
コン膜をRIE法によりエッチングして、前記N−MO
Sトランジスタのゲート電極の両側面に第2のサイドウ
ォールを形成し、 (h).前記第2のサイドウォールをマスクに前記N−M
OSトランジスタ形成領域にN形不純物を打込んで、ソ
ース、ドレイン形成領域に深い高濃度のN形拡散層を形
成することにより、前記浅い低濃度のN形拡散層と前記
深い高濃度のN形拡散層とからなるN−MOSトランジ
スタのソース、ドレイン領域を形成するものである。従
って、ホトエッチング工程が2回で済み、従って比較的
簡便なプロセスにより安価にオフセットゲート構造のC
MOSデバイスを製造できる。またP−MOSトランジ
スタとN−MOSトランジスタの各ゲート電極に設ける
サイドウォールの形成をP−MOSトランジスタ側とN
−MOSトランジスタとで夫々別々な工程で行なうの
で、素子特性を決定するパラメータの一つであるサイド
ウォール長(オフセット長)を、P−MOSトランジス
タ側とN−MOSトランジスタ側とで個別に変えること
ができ、従ってP−MOSトランジスタとN−MOSト
ランジスタのオフセット長を別々に設定でき、高耐圧で
安定な素子特性をもった、信頼性の高い短チャンネルC
MOSデバイスを得ることができる。
That is, (a). P-MOS transistor and NM on semiconductor substrate
After forming each gate electrode of the OS transistor, the first silicon nitride film formed on the entire surface of the semiconductor substrate is patterned to leave the first silicon nitride film only in the N-MOS transistor formation region. ). P-MOS using the first silicon nitride film as a mask
P-type impurities are implanted in the transistor formation region to form shallow low-concentration P-type diffusion layers in the source and drain formation regions, (c). The first silicon oxide film formed on the entire surface of the semiconductor substrate is etched by RIE to form first sidewalls on both side surfaces of each gate electrode, (d). Using the first sidewall as a mask, the PM
By implanting a P-type impurity in the OS transistor formation region to form a deep high-concentration P-type diffusion layer in the source and drain formation regions, the shallow low-concentration P-type diffusion layer and the deep high-concentration P-type diffusion layer are formed. Forming source and drain regions of a P-MOS transistor composed of a diffusion layer, (e). After forming a second silicon nitride film on the entire surface of the semiconductor substrate, the P-MOS transistor region is masked with a resist, and the second silicon nitride film in the N-MOS transistor formation region and the first side are formed. A wall, removing the first silicon nitride film, (f). Using the second silicon nitride film as a mask, the NM
Implanting an N-type impurity in the OS transistor formation region to form a shallow low-concentration N-type diffusion layer in the source and drain formation regions, (g). The second silicon oxide film formed on the entire surface of the semiconductor substrate is etched by RIE to form the N-MO film.
Second sidewalls are formed on both side surfaces of the gate electrode of the S transistor, (h). Using the second sidewall as a mask, the NM
By implanting an N-type impurity in the OS transistor formation region to form a deep high-concentration N-type diffusion layer in the source and drain formation regions, the shallow low-concentration N-type diffusion layer and the deep high-concentration N-type diffusion layer are formed. The source and drain regions of the N-MOS transistor including a diffusion layer are formed. Therefore, the photo-etching process is performed only twice, and thus the C of the offset gate structure can be inexpensively manufactured by the relatively simple process.
MOS devices can be manufactured. In addition, the sidewalls formed on the gate electrodes of the P-MOS transistor and the N-MOS transistor are formed on the P-MOS transistor side and the N-side, respectively.
-Since it is carried out in separate steps for the MOS transistor, the sidewall length (offset length), which is one of the parameters for determining the device characteristics, should be changed individually for the P-MOS transistor side and the N-MOS transistor side. Therefore, the offset lengths of the P-MOS transistor and the N-MOS transistor can be set separately, and the highly reliable short channel C with high withstand voltage and stable element characteristics is provided.
A MOS device can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a)〜(i)は本発明による半導体装置の製造
方法の一実施例を示し、特に第2図のCMOSインバー
タ回路のCMOSデバイスに適用した場合の例であり、
以下第2図のA−A′線断面をもって説明する。なお第
2図において、22はN形シリコン基板1に形成したP
−MOSトランジスタ、23はN形シリコン基板1に形
成したPウェル2に形成したN−MOSトランジスタ、
22aおよび22bは夫々P−MOSトランジスタのソ
ース,ドレイン領域上に形成したコンタクト、23aお
よび23bは夫々N−MOSトランジスタのソース,ド
レイン領域上に形成したコンタクト、24はコンタク
ト、25はゲートAl配線、26a〜26cはAl配線
である。
FIGS. 1 (a) to 1 (i) show an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and in particular, an example when applied to a CMOS device of the CMOS inverter circuit of FIG.
A description will be given below with reference to the cross section taken along the line AA 'in FIG. In FIG. 2, reference numeral 22 denotes P formed on the N-type silicon substrate 1.
-MOS transistor, 23 is an N-MOS transistor formed in the P well 2 formed in the N-type silicon substrate 1,
22a and 22b are contacts formed on the source and drain regions of the P-MOS transistor, 23a and 23b are contacts formed on the source and drain regions of the N-MOS transistor, 24 is a contact, 25 is a gate Al wiring, 26a to 26c are Al wirings.

先ず第2図(a)に示すようにN形シリコン半導体基板
1のN−MOSトランジスタ形成領域にPウェル2を形
成し、次に素子分離SiO2膜3を形成し全面にゲート酸化
膜4を形成する。そして多結晶シリコンゲート電極5を
形成した後熱酸化して熱酸化膜6を形成し、この後全面
に窒化シリコン(Si3N4)膜31をCVD法により形成
したうえで、パターニングによりN−MOSトランジス
タ形成領域のみ窒化シリコン膜31を残す。この残した
窒化シリコン膜31をマスクにP−MOSトランジスタ
形成領域にボロン(B)イオンビーム32を打込み、ソ
ース,ドレイン形成領域に浅い低濃度のボロン拡散層3
3を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a P well 2 is formed in an N-MOS transistor forming region of an N-type silicon semiconductor substrate 1, then an element isolation SiO 2 film 3 is formed, and a gate oxide film 4 is formed on the entire surface. Form. Then, after the polycrystalline silicon gate electrode 5 is formed, thermal oxidation is performed to form a thermal oxide film 6, after which a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film 31 is formed on the entire surface by a CVD method and then patterned by N-. The silicon nitride film 31 is left only in the MOS transistor formation region. The remaining silicon nitride film 31 is used as a mask to implant a boron (B) ion beam 32 in the P-MOS transistor formation region, and the shallow low-concentration boron diffusion layer 3 is formed in the source and drain formation regions.
3 is formed.

次に第1図(b)に示すように全面にCVDSiO2膜34
を付着形成し、これをRIE法によりゲート電極5の側
面のみを残してエツチする。これにより同図(c)に示
す如くSiO2のサイドウォール34a,34bが夫々形成
される。そしてサイドウォール34aをマスクにボロン
イオンビーム35のイオン打込みを行なって深い高濃度
のボロン拡散層36を形成する。これにより拡散層33
と36からなるP−MOSトランジスタのソース,ドレ
イン領域37a,37bが形成される。
Next, as shown in FIG. 1B, the CVD SiO 2 film 34 is formed on the entire surface.
Are attached and formed by RIE, leaving only the side surface of the gate electrode 5. As a result, SiO 2 sidewalls 34a and 34b are respectively formed as shown in FIG. Then, the boron ion beam 35 is ion-implanted using the sidewalls 34a as a mask to form a deep high-concentration boron diffusion layer 36. Thereby, the diffusion layer 33
The source and drain regions 37a and 37b of the P-MOS transistor are formed by the transistors 36 and 36.

次に全面にCVD窒化シリコン膜38を蒸着し、次にP
−MOSトランジスタ形成領域のみレジスト39でマス
クしてN−MOSトランジスタ形成領域を同図(d)に
示す如くエッチしてCVD窒化シリコン膜38、CVD
SiO2のサイドウォール34b,窒化シリコン膜31を除
去する。
Next, a CVD silicon nitride film 38 is deposited on the entire surface, and then P
-Only the MOS transistor formation region is masked with the resist 39 and the N-MOS transistor formation region is etched as shown in FIG.
The side wall 34b of SiO 2 and the silicon nitride film 31 are removed.

次に同図(e)に示すように、窒化シリコン膜38をマ
スクにN−MOSトランジスタ形成領域に低濃度でりん
イオンビーム40の打込みを行なって、浅い低濃度のり
ん拡散層41を形成する。この後同図(f)に示すよう
に全面にCVD SiO2膜42を蒸着し、これをRIE法
によりエッチして、N−MOSトランジスタ形成領域側
のゲート電極5側面に同図(g)に示す如くSiO2のサイ
ドウォール42aを形成する。この後このサイドウォー
ル42aをマスクに高濃度でヒ素(As)イオンビーム
43を打込み、図示の如く深い高濃度のヒ素拡散層44
を形成する。
Next, as shown in FIG. 3E, a low concentration phosphorus ion beam 40 is implanted into the N-MOS transistor forming region using the silicon nitride film 38 as a mask to form a shallow low concentration phosphorus diffusion layer 41. . Thereafter, as shown in FIG. 6F, a CVD SiO 2 film 42 is vapor-deposited on the entire surface, and this is etched by the RIE method, so that the side surface of the gate electrode 5 on the N-MOS transistor formation region side is shown in FIG. As shown, a side wall 42a of SiO 2 is formed. After that, a high concentration arsenic (As) ion beam 43 is implanted using this sidewall 42a as a mask, and a deep high concentration arsenic diffusion layer 44 is formed as shown in the figure.
To form.

これにより拡散層41と44からなるソース,ドレイン
領域45a,45bが夫々形成される。そして窒化シリ
コン膜38を除去すれば同図(h)に示す如くオフセッ
トゲート構造のCMOSデバイスが構成される。
As a result, source and drain regions 45a and 45b composed of the diffusion layers 41 and 44 are formed, respectively. Then, if the silicon nitride film 38 is removed, a CMOS device having an offset gate structure is formed as shown in FIG.

更に通常の方法により、たとえばりんシリケートガラス
(PSG)を用いた層間絶縁膜46およびAl配線47
を形成し、第2図に対応したオフセットゲート構造のC
MOSデバイスを第1図(i)に示す如く構成される。
Further, the interlayer insulating film 46 and the Al wiring 47 using, for example, phosphorus silicate glass (PSG) are formed by a usual method.
C of the offset gate structure corresponding to FIG.
The MOS device is constructed as shown in FIG.

なお、以上のCMOSデバイスの製造方法において、レ
ジストだけでホトマスク工程ができるのに、レジストを
用いず窒化シリコン膜31,38を用いたのは次のよう
な理由による。先ずレジストをホトマスクとした場合、
CVDSiO2のサイドウォール34a,42aを形成する
際、レジストの耐熱温度は200℃位なので、レジスト
はCVD法の電気炉の高温(たとえば約700℃以上)
に耐えられない。またホトマスク工程のマスクとしてSi
O2膜を用いれば、このマスク除去時に素子分離SiO2膜3
もエッチされることになり、エッチング選択比の点でSi
O2膜を使えない。そこで、第1図(a)(c)(e)
(g)の工程図から判るようにイオン打込みの際のホト
マスクとして窒化シリコン膜31,38を用いると、こ
の窒化シリコン膜は耐熱性の点でも、エッチング選択比
の点でもすぐれているので、このマスクを残したままC
VDSiO2膜のサイドウォール34a、42aを形成する
ことができると共に、窒化シリコン膜31,38のマス
ク除去時に素子分離SiO2膜3がエッチされることはな
い。
In the above CMOS device manufacturing method, the photomask process can be performed only with the resist, but the silicon nitride films 31 and 38 are used without using the resist for the following reason. First, if the resist is used as a photomask,
When the CVD SiO 2 sidewalls 34a and 42a are formed, the resisting temperature of the resist is about 200 ° C., so the resist is at a high temperature in the electric furnace of the CVD method (for example, about 700 ° C. or higher).
I can't stand it. In addition, Si is used as a mask in the photomask process.
If an O 2 film is used, the element isolation SiO 2 film 3 will be removed when this mask is removed.
Will also be etched, and in terms of etching selectivity, Si
Cannot use O 2 film. Therefore, FIG. 1 (a) (c) (e)
As can be seen from the process diagram of (g), when the silicon nitride films 31 and 38 are used as photomasks at the time of ion implantation, the silicon nitride films are excellent in heat resistance and etching selectivity. C with the mask left
The sidewalls 34a and 42a of the VDSiO 2 film can be formed, and the element isolation SiO 2 film 3 is not etched when the mask of the silicon nitride films 31 and 38 is removed.

い上のようにオフセットゲート構造のCMOSデバイス
の製造方法によると、P−MOSトランジスタ形成領域
とN−MOSトランジスタ形成領域とに同一工程ではな
く、夫々別々にサイドウォール34a,42aを形成す
るため、ホトマスク工程4回に対して2回(第1図
(a)(e)参照)で、しかも窒化シリコン膜31,3
8をマスクにしてP−MOSトランジスタとN−MOS
トランジスタのオフセットゲート構造形成のための4つ
の拡散層領域即ち2つの低濃度(N,P)拡散層3
3,41と2つの高濃度(N,P)拡散層36,4
4を形成できる。従って製造工程の簡単化により安価に
オフセットゲート構造のCMOSデバイスを得ることが
できる。
According to the method for manufacturing the offset gate structure CMOS device as described above, the sidewalls 34a and 42a are formed separately in the P-MOS transistor formation region and the N-MOS transistor formation region, not in the same step. Two times with respect to four times of the photomask process (see FIGS. 1A and 1E), and the silicon nitride films 31 and 3
P-MOS transistor and N-MOS using 8 as a mask
Four diffusion layer regions for forming an offset gate structure of a transistor, that is, two low concentration (N , P ) diffusion layers 3
3, 41 and two high-concentration (N + , P + ) diffusion layers 36, 4
4 can be formed. Therefore, a CMOS device having an offset gate structure can be obtained at low cost by simplifying the manufacturing process.

またボロンはヒ素に比べシリコンに対する拡散係数が大
きいため、P−MOSトランジスタの方のソース,ドレ
イン形成のための拡散層がN−MOSトランジスタより
も深く形成される。このためオフセットゲートの構造の
CMOSデバイスにおいて、電界緩和などの点からオフ
セットゲート構造の最適化を行なうと、素子特性を決定
するパラメータの1つであるオフセット量つまりサイド
ウォール長を形成すべきP−MOSトランジスタ側とN
−MOSトランジイタ側とで変える必要が生じる場合が
ある。このような問題点に関して、本発明では、P−M
OSトランジスタとN−MOSトランジスタのソース,
ドレイン領域の深い拡散層36,44を得るために必要
なサイドウォール34a,42aを夫々同一工程ではな
く別々の工程で形成するので、サイドウォール長をP−
MOSトランジスタ形成領域とN−MOSトランジスタ
形成領域とで夫々個別に変えることができ、従ってP−
MOSトランジスタとN−MOSトランジスタの各オフ
セット量を別々に設定でき、これによりしきい値電圧
(Vth)対チヤンネル長(Lg)特性を同一に合せた
り、電界緩和などの点からCMOSデバイスにおけるオ
フセットゲート構造の最適化を簡単に実現でき上記問題
点を解消できる。このようにして高耐圧で、信頼性の高
い安定した素子特性をもった短チャンネルCMOSデバ
イスを得ることができる。
Since boron has a larger diffusion coefficient for silicon than arsenic, the diffusion layer for forming the source and drain of the P-MOS transistor is formed deeper than that of the N-MOS transistor. For this reason, in a CMOS device having an offset gate structure, when the offset gate structure is optimized from the viewpoint of electric field relaxation, etc., the offset amount that is one of the parameters that determines the device characteristics, that is, the sidewall length P- MOS transistor side and N
-It may be necessary to change it on the MOS transistor side. With respect to such a problem, the present invention provides a PM
Sources of OS transistor and N-MOS transistor,
Since the sidewalls 34a and 42a necessary for obtaining the deep diffusion layers 36 and 44 in the drain region are formed not in the same step but in separate steps, the sidewall length is P-
The MOS transistor formation region and the N-MOS transistor formation region can be individually changed, so that P-
The offset amounts of the MOS transistor and the N-MOS transistor can be set separately, whereby the characteristics of the threshold voltage (Vth) and the channel length (Lg) can be matched, and the offset gate in the CMOS device can be relaxed from the viewpoint of electric field relaxation. The structure can be optimized easily and the above problems can be solved. In this way, it is possible to obtain a short-channel CMOS device having a high breakdown voltage, high reliability, and stable element characteristics.

〔効果〕〔effect〕

(1)P−MOSトランジスタとN−MOSトランジス
タの各ゲート電極の側面に設けるサイドウォールを同一
工程ではなく、各MOSトランジスタ毎に個別に形成す
ることにより、ホトマスク工程が従来の4回に比へて2
回でオフセットゲート構造のCMOSデバイスを製造す
ることができる。従って製造工程の簡略化により安価に
オフセットゲート構造のCMOSデバイスを製造でき
る。
(1) By forming the sidewalls provided on the side surfaces of the gate electrodes of the P-MOS transistor and the N-MOS transistor individually for each MOS transistor instead of in the same process, the photomask process can be performed in comparison with the conventional four times. 2
A CMOS device having an offset gate structure can be manufactured in a single operation. Therefore, a CMOS device having an offset gate structure can be manufactured at low cost by simplifying the manufacturing process.

(2)P−MOSトランジスタとN−MOSトランジス
タの各ソース,ドレイン領域の拡散層を形成するために
必要な前記サイドウォールを同一工程ではなく別々に形
成することにより、サイドウォール長をP−MOSトラ
ンジスタとN−MOSトランジスタとで夫々個別に変え
ることができ、従ってP−MOSトランジスタとN−M
OSトランジスタのオフセット量を夫々別々に設定でき
る。これによりP−MOSトランジスタとN−MOSト
ランジスタとでVth−Lg特性を同一に合せることや電
界緩和効果の最適化などの点からオフセットゲート構造
の最適化を簡単に実現でき、高耐圧で信頼性の高い安定
した素子特性をもった短チャンネルCMOSデバイスを
得ることができる。
(2) The sidewall length required for forming the diffusion layers of the source and drain regions of the P-MOS transistor and the N-MOS transistor is not formed in the same step but is formed separately. The transistor and the N-MOS transistor can be changed individually, so that the P-MOS transistor and the N-M transistor can be changed.
The offset amount of the OS transistor can be set separately. As a result, the P-MOS transistor and the N-MOS transistor can easily realize the optimization of the offset gate structure from the viewpoint of matching the Vth-Lg characteristics to each other and the optimization of the electric field relaxation effect. It is possible to obtain a short channel CMOS device having high stable element characteristics.

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、上記実施例
ではCMOSデバイスをN形シリコン基板1に形成して
いるけれども、本発明はこれに限定されることなく、P
形シリコン基板にオフセットゲート構造のCMOSデバ
イスを構成してもよい。この場合Pウェル2に代わって
Nウェルを形成するなど必要に応じて変更されることは
もちろんである。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor. For example, although the CMOS device is formed on the N-type silicon substrate 1 in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the P
The offset gate structure CMOS device may be formed on the silicon substrate. In this case, it is needless to say that the N well is formed instead of the P well 2 and that it is changed as necessary.

〔利用分野〕[Field of application]

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるCMOSインバータ
回路のCMOSデバイスに適用した場合について説明し
たが、それに限定されるものではなく、たとえばCMO
SゲートアレーとかCMOSロジック回路などにおける
CMOSデバイスに適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the CMOS device of the CMOS inverter circuit which is the field of application which is the background of the invention has been described, but the invention is not limited thereto and, for example, a CMO.
It can be applied to CMOS devices such as S gate arrays and CMOS logic circuits.

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

第1図(a)〜(i)は本発明による半導体装置の製造
方法の一実施例を示す要部工程断面図である。 第2図はCMOSインバータ回路のレイアウト図であ
る。 5……ゲート電極、6……熱酸化膜、22……P−MO
Sトランジスタ、23……N−MOSトランジスタ、3
4a,42a……サイドウォール、37a,45a……
ソース領域、37b,45b……ドレイン領域。
FIGS. 1 (a) to 1 (i) are cross-sectional views of main process steps showing an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG. 2 is a layout diagram of the CMOS inverter circuit. 5 ... Gate electrode, 6 ... Thermal oxide film, 22 ... P-MO
S transistor, 23 ... N-MOS transistor, 3
4a, 42a ... Sidewalls, 37a, 45a ...
Source regions, 37b, 45b ... Drain regions.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】相補形MOSデバイスを構成するPチャン
ネルMOSトランジスタとNチャンネルMOSトランジ
スタの各ゲート電極の両側面にマスクとしてサイドウォ
ールを形成し、このサイドウォールを利用して前記Pチ
ャンネルMOSトランジスタと前記NチャンネルMOS
トランジスタの各ソース,ドレイン領域をオフセットゲ
ート構造に形成し、オフセットゲート相補形MOSデバ
イスを製造するようにした半導体装置の製造方法におい
て、下記の工程(a)〜(h)を有することを特徴とする半導
体装置の製造方法。 (a).半導体基板上にPチャンネルMOSトランジスタ
とNチャンネルMOSトランジスタの各ゲート電極を形
成した後、前記半導体基板の全面に形成した第1の窒化
シリコン膜をパターニングして、NチャンネルMOSト
ランジスタ形成領域にのみ前記第1の窒化シリコン膜を
残す工程、 (b).前記第1の窒化シリコン膜をマスクにPチャンネ
ルMOSトランジスタ形成領域にP形不純物を打込ん
で、ソース,ドレイン形成領域に浅い低濃度のP形拡散
層を形成する工程、 (c).前記半導体基板の全面に形成した第1の酸化シリ
コン膜をRIE法によりエッチングして、前記各ゲート
電極の両側面に第1のサイドウォールを形成する工程、 (d).前記第1のサイドウォールをマスクに前記Pチャ
ンネルMOSトランジスタ形成領域にP形不純物を打込
んで、ソース,ドレイン形成領域に深い高濃度のP形拡
散層を形成することにより、前記浅い低濃度のP形拡散
層と前記深い高濃度のP形拡散層とからなるPチャンネ
ルMOSトランジスタのソース,ドレイン領域を形成す
る工程、 (e).〉前記半導体基板の全面に第2の窒化シリコン膜
を形成した後、前記PチャンネルMOSトランジスタ領
域をレジストでマスクし、前記NチャンネルMOSトラ
ンジスタ形成領域の前記第2の窒化シリコン膜、前記第
1のサイドウォール、前記第1の窒化シリコン膜を除去
する工程、 (f).前記第2の窒化シリコン膜をマスクに前記Nチャ
ンネルMOSトランジスタ形成領域にN形不純物を打込
んで、ソース,ドレイン形成領域に浅い低濃度のN形拡
散層を形成する工程、 (g).前記半導体基板の全面に形成した第2の酸化シリ
コン膜をRIE法によりエッチングして、前記Nチャン
ネルMOSトランジスタのゲート電極の両側面に第2の
サイドウォールを形成する工程、 (h).前記第2のサイドウォールをマスクに前記Nチャ
ンネルMOSトランジスタ形成領域にN形不純物を打込
んで、ソース,ドレイン形成領域に深い高濃度のN形拡
散層を形成することにより、前記浅い低濃度のN形拡散
層と前記深い高濃度のN形拡散層とからなるNチャンネ
ルMOSトランジスタのソース,ドレイン領域を形成す
る工程。
1. A sidewall is formed as a mask on both sides of each gate electrode of a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor which form a complementary MOS device, and the sidewall is utilized to form the P-channel MOS transistor. The N channel MOS
A method for manufacturing a semiconductor device, in which each source and drain region of a transistor is formed in an offset gate structure to manufacture an offset gate complementary MOS device, including the following steps (a) to (h): Of manufacturing a semiconductor device. (a). After forming the gate electrodes of the P-channel MOS transistor and the N-channel MOS transistor on the semiconductor substrate, the first silicon nitride film formed on the entire surface of the semiconductor substrate is patterned so that only the N-channel MOS transistor forming region is formed. A step of leaving the first silicon nitride film, (b). A step of implanting a P-type impurity into the P-channel MOS transistor forming region using the first silicon nitride film as a mask to form a shallow low-concentration P-type diffusion layer in the source and drain forming regions, (c). A step of etching a first silicon oxide film formed on the entire surface of the semiconductor substrate by an RIE method to form first sidewalls on both side surfaces of each gate electrode, (d). By implanting P-type impurities into the P-channel MOS transistor formation region using the first sidewall as a mask to form deep high-concentration P-type diffusion layers in the source and drain formation regions, the shallow low-concentration region is formed. Forming source and drain regions of a P-channel MOS transistor consisting of a P-type diffusion layer and the deep high-concentration P-type diffusion layer, (e). > After forming a second silicon nitride film on the entire surface of the semiconductor substrate, the P-channel MOS transistor region is masked with a resist, and the second silicon nitride film in the N-channel MOS transistor forming region and the first silicon nitride film are formed. Sidewall, a step of removing the first silicon nitride film, (f). Step (g) of implanting N-type impurities into the N-channel MOS transistor formation region using the second silicon nitride film as a mask to form shallow low-concentration N-type diffusion layers in the source and drain formation regions. A step of etching a second silicon oxide film formed on the entire surface of the semiconductor substrate by an RIE method to form second sidewalls on both side surfaces of the gate electrode of the N-channel MOS transistor, (h). By implanting N-type impurities into the N-channel MOS transistor forming region using the second sidewall as a mask to form deep high-concentration N-type diffusion layers in the source and drain forming regions, the shallow low-concentration region is formed. Forming a source / drain region of an N-channel MOS transistor comprising an N-type diffusion layer and the deep high-concentration N-type diffusion layer.
【請求項2】前記第1のサイドウォールの長さと前記第
2のサイドウォールの長さを異なるようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第1項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 length of the first sidewall is different from the length of the second sidewall.
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