JPH065679B2 - Method for manufacturing MOS semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing MOS semiconductor device

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JPH065679B2
JPH065679B2 JP16924287A JP16924287A JPH065679B2 JP H065679 B2 JPH065679 B2 JP H065679B2 JP 16924287 A JP16924287 A JP 16924287A JP 16924287 A JP16924287 A JP 16924287A JP H065679 B2 JPH065679 B2 JP H065679B2
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oxide film
gate
forming
polycrystalline silicon
semiconductor substrate
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英俊 中田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はMOS型半導体装置の製造方法に関し、特に高
耐圧MOS型半導体装置のソース・ドレイン拡散層の形
成方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a MOS semiconductor device, and more particularly to a method for forming a source / drain diffusion layer of a high breakdown voltage MOS semiconductor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の高耐圧のMOS型半導体装置は、第3図
に示す様に製造されていた。
Conventionally, this type of high withstand voltage MOS semiconductor device has been manufactured as shown in FIG.

まず、第3図(a)に示すように、半導体基板1A上に
ゲート酸化膜4を有する素子領域とフィールド酸化膜3
を有する素子分離領域を形成し、多結晶シリコンより成
るゲート電極5を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, the element region having the gate oxide film 4 and the field oxide film 3 on the semiconductor substrate 1A.
Then, an element isolation region is formed, and a gate electrode 5 made of polycrystalline silicon is formed.

次に第3図(b)に示すように、ゲート電極5及びフィ
ールド酸化膜3をマスクとして半導体基板1Aと反対導
電型の不純物をイオン注入し、低濃度のソース・ドレイ
ン拡散層10Aを形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, an impurity of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate 1A is ion-implanted using the gate electrode 5 and the field oxide film 3 as a mask to form a low concentration source / drain diffusion layer 10A. .

次に第3図(c)に示すように、ゲート電極5をフォト
レジスト等からなるマスク物質13で覆い、半導体基板
1Aと反対導電型の不純物をイオン注入し、高濃度のソ
ース・ドレイン拡散層9Aを形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (c), the gate electrode 5 is covered with a mask material 13 made of photoresist or the like, and an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1A is ion-implanted to form a high concentration source / drain diffusion layer. 9A is formed.

次に第3図(d)に示すように、マスク物質13を除去
した後、層間絶縁膜11を形成し、コンタクト孔を開孔
した後、Alからなる電極配線12を形成しMOS型半
導体装置を完成させる。
Next, as shown in FIG. 3D, after removing the mask material 13, the interlayer insulating film 11 is formed, the contact hole is opened, and then the electrode wiring 12 made of Al is formed to form the MOS type semiconductor device. To complete.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来のMOS型半導体装置では、配線電極12
とMOSトランジスタのチャネル領域との間に高抵抗と
なる浅い低濃度のソース・ドレイン拡散層10Aが存在
するので大きな電流が流せず装置の動作スピードが遅く
なるという欠点がある。
In the conventional MOS semiconductor device described above, the wiring electrode 12
Since the shallow low-concentration source / drain diffusion layer 10A having a high resistance exists between the MOS transistor and the channel region of the MOS transistor, a large current cannot flow and the operation speed of the device becomes slow.

また、配線電極12とMOSトランジスタのチャネル領
域との間に低濃度のソース・ドレイン拡散層10Aを形
成する為に、マスク物質13を選択的に残すフォトリソ
グラフィ工程が必要であるため、工程が煩雑になると言
う欠点もある。
Further, in order to form the low concentration source / drain diffusion layer 10A between the wiring electrode 12 and the channel region of the MOS transistor, a photolithography process for selectively leaving the mask material 13 is required, and therefore the process is complicated. There is also a drawback that

本発明の目的は、低濃度のソース・ドレイン拡散層の抵
抗値を下げスピードの向上したMOS型半導体装置の製
造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a MOS type semiconductor device in which the resistance value of a low concentration source / drain diffusion layer is lowered and the speed is improved.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願発明によれば、一導電型半導体基板上にゲート酸化
膜を有する素子領域とフィールド酸化膜を有する素子分
離領域とを形成する工程と、ゲート酸化膜上及びフィー
ルド酸化膜上に不純物を含有する第1の多結晶シリコン
よりなるゲート電極及びゲート配線をそれぞれ形成する
工程と、ゲート電極及びゲート配線を酸化してその表面
にゲート酸化膜より厚い酸化膜を形成する工程と、ゲー
ト電極下を除きゲート酸化膜を除去したのち全面に逆導
電型不純物を含む第2の多結晶シリコン膜を形成する工
程と、異方性エッチングにより第2の多結晶シリコン膜
をエッチングしゲート電極及びゲート配線の側面に第2
の多結晶シリコンからなるサイドウォールを形成する工
程と、全面に有機化合物からなる平坦化物質を塗布した
のちエッチングしゲート配線側面のサイドウォールを露
出する工程と、エッチングによりゲート配線側面のサイ
ドウォールを除去する工程と、平坦化物質を除去したの
ちゲート電極及びその側面のサイドウォールをマスクと
して逆導電型不純物をイオンを注入し、高濃度のソース
・ドレイン拡散層を形成する工程と、熱処理により前記
サイドウォール中の不純物を半導体基板中に拡散し低濃
度のソース・ドレイン拡散層を形成する工程と、サイド
ウォールを含む半導体基板の全面に絶縁膜を形成する工
程とを含むことを特徴とするMOS型半導体装置の製造
方法を得る。また、平坦化物質としてはフォトレジスト
を用いることができる。
According to the present invention, a step of forming an element region having a gate oxide film and an element isolation region having a field oxide film on a semiconductor substrate of one conductivity type, and containing impurities on the gate oxide film and the field oxide film. Except for the step of forming the gate electrode and the gate wiring made of the first polycrystalline silicon, respectively, the step of oxidizing the gate electrode and the gate wiring to form an oxide film thicker than the gate oxide film on the surface thereof, except under the gate electrode. After removing the gate oxide film, a step of forming a second polycrystalline silicon film containing impurities of opposite conductivity type on the entire surface, and etching the second polycrystalline silicon film by anisotropic etching to form side surfaces of the gate electrode and the gate wiring. To the second
Of forming the side wall made of polycrystalline silicon, a step of applying a planarizing material made of an organic compound on the entire surface and then etching to expose the side wall of the side surface of the gate wiring, and a side wall of the side surface of the gate wiring by etching. A step of removing the planarizing material, a step of implanting ions of an opposite conductivity type impurity using the gate electrode and the side wall of the side surface thereof as a mask to form a high-concentration source / drain diffusion layer, and heat treatment A MOS characterized by including a step of diffusing impurities in a sidewall into a semiconductor substrate to form a low concentration source / drain diffusion layer, and a step of forming an insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate including the sidewall. A method of manufacturing a semiconductor device is obtained. A photoresist may be used as the planarizing material.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。第1図
(a)〜(j)は本発明の一実施例を説明するための工
程順に示した半導体チップの断面図であり、第2図に示
した平面図のA−A′線における断面図である。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. 1 (a) to 1 (j) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining an embodiment of the present invention, and taken along the line AA 'in the plan view shown in FIG. It is a figure.

まず、第1図(a)に示す様に、薄いゲート酸化膜4を
有する素子領域と、フィールド酸化膜3とチャネルスト
ッパー2を有する素子分離領域をP型半導体基板1上に
形成し、次でこのゲート酸化膜4,フィールド酸化膜3
上にリンのドープされた多結晶シリコンからなるゲート
電極5A及びゲート用配線5Bを形成する。
First, as shown in FIG. 1A, an element region having a thin gate oxide film 4 and an element isolation region having a field oxide film 3 and a channel stopper 2 are formed on a P-type semiconductor substrate 1. This gate oxide film 4 and field oxide film 3
A gate electrode 5A and a gate wiring 5B made of phosphorus-doped polycrystalline silicon are formed on the upper surface.

次に第1図(b)に示す様に、低温のウェット酸化(例
えば800℃ H−O処理)を行って、ゲート電極
5A及びゲート用配線5Bの表面に増速酸化を利用した
厚い酸化膜6を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (b), low temperature wet oxidation (for example, 800 ° C. H 2 —O 2 treatment) is performed, and the surfaces of the gate electrode 5A and the gate wiring 5B are thickened using accelerated oxidation. The oxide film 6 is formed.

次に第1図(c)に示す様に、酸化膜厚の差を利用して
ゲート電極5A及びゲート用配線5Bの表面の酸化膜6
を残し、ゲート電極5Aの下以下のゲート酸化膜4をエ
ッチング除去してP型半導体基板1の表面を露出させ
る。
Next, as shown in FIG. 1 (c), the oxide film 6 on the surface of the gate electrode 5A and the gate wiring 5B is utilized by utilizing the difference in oxide film thickness.
Then, the gate oxide film 4 below the gate electrode 5A is removed by etching to expose the surface of the P-type semiconductor substrate 1.

次に第1図(d)に示す様に、全面にわたって不純物と
して例えばリンのドープされた第2の多結晶シリコン膜
7を形成する。
Next, as shown in FIG. 1D, a second polycrystalline silicon film 7 doped with impurities such as phosphorus is formed over the entire surface.

次に第1図(e)に示す様に、異方性のエッチング法に
より第2の多結晶シリコン7をエッチングし、ゲート電
極5A及びゲート用配線5Bの側面にサイドウオール7
A,7Bを形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (e), the second polycrystalline silicon 7 is etched by an anisotropic etching method, and the sidewalls 7 are formed on the side surfaces of the gate electrode 5A and the gate wiring 5B.
A and 7B are formed.

次に第1図(f)に示す様に、全面にフォトレジスト8
を塗布して、ポジレジストの場合は露光せずに、ネガレ
ジストの場合は全面を露光して現像液に浸し、第1図
(g)に示す様にゲート用配線5Bのサイドウオール7
Bが露出する迄現像液に浸す。
Next, as shown in FIG. 1 (f), a photoresist 8 is formed on the entire surface.
Is applied to the side wall 7 of the gate wiring 5B as shown in FIG. 1 (g).
Dip in developer until B is exposed.

次に第1図(h)に示す様に、等方性のシリコンエッチ
ングにより、ゲート用配線5Bのサイドウオール7Bの
み除去し、続いて、第1図(i)に示す様に、フォトレ
ジスト8を除去した後、フィールド酸化膜3及びゲート
電極5A及びサイドウオール7AをマスクとしてN型不
純物、例えばヒ素等をイオン注入法により注入し、N
型ソース・ドレイン拡散層9を形成する。続いて、N
型ソース・ドレイン拡散層9の活性化の為に、1000
℃の熱処理を行ない、この熱処理の時にサイドウオール
7AからP型半導体基板1の表面にリンが拡散されN
型ソース・ドレイン拡散層10が形成される。
Next, as shown in FIG. 1 (h), only the side wall 7B of the gate wiring 5B is removed by isotropic silicon etching, and then, as shown in FIG. 1 (i), a photoresist 8 is formed. Then, N-type impurities such as arsenic are implanted by an ion implantation method using the field oxide film 3, the gate electrode 5A and the sidewalls 7A as a mask to remove N +.
A source / drain diffusion layer 9 is formed. Then N +
1000 for activation of the source / drain diffusion layer 9
℃ subjected to heat treatment, phosphorus is diffused from the sidewall 7A at the time of this heat treatment on the surface of the P-type semiconductor substrate 1 N -
The source / drain diffusion layer 10 is formed.

その後、第1図(j)及び第2図に示す様に、PSG等
からなる層間絶縁膜11を形成し、コンタクト孔を開孔
し、電極配線12を形成してMOS型半導体装置を完成
させる。
Thereafter, as shown in FIGS. 1 (j) and 2, an interlayer insulating film 11 made of PSG or the like is formed, contact holes are opened, and electrode wirings 12 are formed to complete a MOS type semiconductor device. .

このように、本実施例によれば、高耐圧構造のトランジ
スタの低濃度のソース・ドレイン拡散層が、トランジス
タのゲート電極の側面に形成され、半導体基板に直接接
続されている多結晶シリコンからなるサイドウオール及
びこのサイドウオールから半導体基板へ拡散して形成さ
れたN型ソース・ドレイン拡散層により構成される為
に、実質的に低濃度のソース・ドレイン拡散層の厚さが
厚くなり、従来問題となっていた低濃度のソース・ドレ
イン拡散層での抵抗値の増大を軽減出来る効果がある。
As described above, according to this embodiment, the low-concentration source / drain diffusion layers of the transistor having the high breakdown voltage structure are formed on the side surface of the gate electrode of the transistor and are made of polycrystalline silicon directly connected to the semiconductor substrate. Since the sidewall and the N type source / drain diffused layer formed by diffusing the sidewall into the semiconductor substrate are formed, the thickness of the source / drain diffused layer having a low concentration is substantially increased. This has the effect of reducing the increase in resistance value in the low-concentration source / drain diffusion layer, which has been a problem.

また、従来必要であった高耐圧構造を形成する為マスク
物質を形成するリソグラフィ工程が不要になる。
Further, since the high breakdown voltage structure which is conventionally required is formed, a lithography process for forming a mask material is not necessary.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、ゲート電極の側面に不純
物を含む多結晶シリコンからなるサイドウオールを形成
し、熱処理してサイドウオール中の不純物を半導体基板
へ拡散させて低濃度のソース・ドレイン拡散層を形成す
ることにより、実質的に低濃度のソース・ドレイン拡散
層を厚くすることができるため、その抵抗値を軽減でき
る。従って動作スピードの向上したMOS型半導体装置
が得られる。
As described above, according to the present invention, a sidewall made of polycrystalline silicon containing impurities is formed on a side surface of a gate electrode, and a heat treatment is performed to diffuse the impurities in the sidewall into a semiconductor substrate to diffuse a low concentration of source / drain. By forming the layer, the source / drain diffusion layer having a substantially low concentration can be thickened, and thus the resistance value thereof can be reduced. Therefore, a MOS type semiconductor device having an improved operation speed can be obtained.

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

第1図(a)〜(j)は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順に示した半導体チップの断面図、第2図は第
1図(j)の平面図、第3図(a)〜(d)は従来のM
OS型半導体装置の製造方法を説明するための工程順に
示した半導体チップの断面図である。 1…P型半導体基板、1A…半導体基板、2…チャネル
ストッパー、3…フィールド酸化膜、4…ゲート酸化
膜、5,5A…ゲート電極、5B…ゲート用配線、6…
酸化膜、7…第2の多結晶シリコン、7A,7B…サイ
ドウオール、8…フォトレジスト、9…N型ソース・
ドレイン拡散層、9A…高濃度ソース・ドレイン拡散
層、10…N型ソース・ドレイン拡散層、10A…低
濃度ソース・ドレイン拡散層、11…層間絶縁膜、12
…電極配線、13…マスク物質。
1 (a) to 1 (j) are sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 (j), and FIG. a) to (d) are conventional M
FIG. 9 is a cross-sectional view of the semiconductor chip in the order of steps for explaining the method for manufacturing the OS semiconductor device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... P-type semiconductor substrate, 1A ... Semiconductor substrate, 2 ... Channel stopper, 3 ... Field oxide film, 4 ... Gate oxide film, 5, 5A ... Gate electrode, 5B ... Gate wiring, 6 ...
Oxide film, 7 ... Second polycrystalline silicon, 7A, 7B ... Sidewall, 8 ... Photoresist, 9 ... N + type source
Drain diffusion layer, 9A ... High concentration source / drain diffusion layer, 10 ... N type source / drain diffusion layer, 10A ... Low concentration source / drain diffusion layer, 11 ... Inter-layer insulating film, 12
... electrode wiring, 13 ... mask material.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一導電型半導体基板上にゲート酸化膜を有
する素子領域とフィールド酸化膜を有する素子分離領域
とを形成する工程と、前記ゲート酸化膜上及びフィール
ド酸化膜上に不純物を含有する第1の多結晶シリコンよ
りなるゲート電極及びゲート配線をそれぞれ形成する工
程と、前記ゲート電極及びゲート配線を酸化してその表
面に前記ゲート酸化膜より厚い酸化膜を形成する工程
と、前記ゲート電極下を除き前記ゲート酸化膜を除去し
たのち全面に逆導電型不純物を含む第2の多結晶シリコ
ン膜を形成する工程と、異方性エッチングにより前記第
2の多結晶シリコン膜をエッチングし前記ゲート電極及
びゲート配線の側面に第2の多結晶シリコンからなるサ
イドウォールを形成する工程と、全面に有機化合物から
なる平坦化物質を塗布したのちエッチングし前記ゲート
配線側面のサイドウォールを露出する工程と、エッチン
グにより前記ゲート配線側面のサイドウォールを除去す
る工程と、前記平坦化物質を除去したのち前記ゲート電
極及びその側面のサイドウォールをマスクとして逆導電
型不純物をイオン注入し、高濃度のソース・ドレイン拡
散層を形成する工程と、熱処理により前記サイドウォー
ル中の不純物を半導体基板中に拡散し低濃度のソース・
ドレイン拡散層を形成する工程と、前記サイドウォール
を含む前記半導体基板の全面に絶縁膜を形成する工程と
を含むことを特徴とするMOS型半導体装置の製造方
法。
1. A step of forming an element region having a gate oxide film and an element isolation region having a field oxide film on one conductivity type semiconductor substrate, and containing impurities on the gate oxide film and the field oxide film. Forming a gate electrode and a gate wire made of a first polycrystalline silicon; oxidizing the gate electrode and the gate wire to form an oxide film thicker than the gate oxide film on the surface thereof; After removing the gate oxide film except underneath, forming a second polycrystalline silicon film containing impurities of opposite conductivity type on the entire surface, and etching the second polycrystalline silicon film by anisotropic etching A step of forming a side wall made of a second polycrystalline silicon on the side surfaces of the electrodes and the gate wiring, and applying a planarizing substance made of an organic compound on the entire surface. After that, the step of etching to expose the side wall of the side surface of the gate wiring, the step of removing the side wall of the side surface of the gate wiring by etching, and the step of removing the planarizing material and then the side wall of the gate electrode and its side surface are removed. A step of ion-implanting impurities of opposite conductivity type as a mask to form a high-concentration source / drain diffusion layer, and heat treatment to diffuse the impurities in the sidewalls into the semiconductor substrate to form a low-concentration source / drain layer.
A method of manufacturing a MOS semiconductor device, comprising: a step of forming a drain diffusion layer; and a step of forming an insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate including the sidewalls.
【請求項2】平坦化物質はフォトレジストである特許請
求の範囲第(1)項記載のMOS型半導体装置の製造方
法。
2. The method for manufacturing a MOS type semiconductor device according to claim 1, wherein the planarizing material is photoresist.
JP16924287A 1987-07-06 1987-07-06 Method for manufacturing MOS semiconductor device Expired - Lifetime JPH065679B2 (en)

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