JPH07161988A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH07161988A
JPH07161988A JP30772993A JP30772993A JPH07161988A JP H07161988 A JPH07161988 A JP H07161988A JP 30772993 A JP30772993 A JP 30772993A JP 30772993 A JP30772993 A JP 30772993A JP H07161988 A JPH07161988 A JP H07161988A
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JP
Japan
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forming
gate electrode
film
manufacturing
semiconductor device
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Application number
JP30772993A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Shimizu
昭博 清水
Shizunori Oyu
静憲 大湯
Nagatoshi Ooki
長斗司 大木
Hiroshi Ishida
浩 石田
Toshiaki Yamanaka
俊明 山中
Koji Hashimoto
孝司 橋本
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Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a manufacturing method by which thin junction source and drain of a MIS type field-effect transistor are effectively formed and gate insulation breakdown strength is not deteriorated. CONSTITUTION:A manufacturing method includes a step of introducing impurities for forming source and drain regions 5 after a gate electrode 3 is patterned; and a step of forming a thin film insulation film at a high temperature for a short time by a rapid heating and cooling method and simultaneously activating initially impurities. Thus, as an insulation film 6 can be formed at a high temperature, it is possible to form an insulation thin film of a uniform film thickness which does not depend upon semiconductor surface impurity concentration and to simultaneously and entirely realize thin junction and high efficient activation of the source and drain.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り、特にMIS(Metal-Insulater-Semiconductor)型
の電界効果トランジスタの浅い接合のソース、ドレイン
を、効率良く形成し、かつゲート耐圧の劣化のないゲー
ト電極の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to efficiently form the source and drain of a shallow junction of a MIS (Metal-Insulater-Semiconductor) type field effect transistor and to improve the gate breakdown voltage. The present invention relates to a method for forming a gate electrode without deterioration.

【0002】[0002]

【従来の技術】MIS型電界効果トランジスタのゲート
電極及びそのソース、ドレインを形成する一般的な方法
としては、以下の工程で形成されることが知られてい
る。 (1)半導体基板上に素子分離領域を形成後、素子形成領
域上にゲート絶縁膜、続いて多結晶シリコンを被膜後
に、多結晶シリコンのゲート電極をパターニングする。 (2)このゲート電極をマスクにソース、ドレイン用の不
純物をイオン打ち込みし、その後これを不活性ガス中で
炉アニールして活性化する。 (3)続いて、層間絶縁膜の被膜、コンタクト孔開口、そ
して配線形成工程を経て、MIS型電界効果トランジス
タが完成する。 この時、ゲート電極と基板との間の絶縁耐圧、特にゲー
ト電極の端部での耐圧を確保するために、ゲート電極加
工直後に乾燥性酸素雰囲気中での軽い酸化によるシリコ
ン酸化薄膜形成工程(以後、ライト酸化工程と記す)が行
われている。一般的にこのライト酸化によるシリコン酸
化膜厚は、ゲート絶縁膜厚と同程度に薄いものである。
また、この酸化薄膜のような薄膜絶縁膜を制御性良く形
成する方法としては、酸化時の炉体温度を下げ、かつ炉
体内への酸素流量をキャリアガスで希釈して、酸化速度
を低下させて制御性を向上させた形成法が用いられてい
る。
2. Description of the Related Art As a general method for forming a gate electrode of a MIS field effect transistor and its source and drain, it is known that the gate electrode is formed by the following steps. (1) After forming an element isolation region on a semiconductor substrate, a gate insulating film and subsequently polycrystalline silicon are coated on the element formation region, and then a gate electrode of polycrystalline silicon is patterned. (2) Using the gate electrode as a mask, source and drain impurities are ion-implanted, and then this is furnace-annealed in an inert gas for activation. (3) Subsequently, a MIS field effect transistor is completed through a film of an interlayer insulating film, a contact hole opening, and a wiring forming process. At this time, in order to secure the withstand voltage between the gate electrode and the substrate, particularly the withstand voltage at the end of the gate electrode, a silicon oxide thin film forming step by light oxidation in a dry oxygen atmosphere immediately after the gate electrode is processed ( Hereinafter, it will be referred to as a light oxidation step). Generally, the film thickness of silicon oxide by this light oxidation is as thin as the film thickness of the gate insulating film.
Further, as a method of forming a thin insulating film such as this oxide thin film with good controllability, the furnace temperature at the time of oxidation is lowered, and the oxygen flow rate into the furnace body is diluted with a carrier gas to reduce the oxidation rate. Forming method with improved controllability is used.

【0003】また、上記ライト酸化法の別の公知例とし
ては例えば特開昭62-174923号公報で論じられているよ
うに、急速加熱冷却よる高温短時間の熱酸化膜形成法が
あげられる。本公知例では、ソース、ドレイン用のイオ
ン打ち込み工程が、この熱酸化膜形成後に行われてい
る。
Another known example of the above light oxidation method is a method of forming a thermal oxide film by high temperature and short time by rapid heating and cooling, as discussed in JP-A-62-174923. In this known example, the ion implantation process for the source and drain is performed after the thermal oxide film is formed.

【0004】また別の公知例としては、低不純物濃度ド
レイン構造、所謂、LDD(LightlyDoped Drain)構造の
MIS型電界効果トランジスタの信頼度を向上させる目
的で、プロシーディング・オブ・インターナショナル・
エレクトロン・デバイス・ミーティング 1991年(Procee
ding of International Electron Device Meeting,199
1)の第649項から652項において論じられている、
ゲート電極加工後に低不純物濃度のソースとドレインと
を形成後、まずCVD法によりシリコン酸化薄膜を形成
し、次に急速窒化法でシリコン窒化膜を形成し、続いて
急速酸化法でシリコン酸化膜を形成する方法があげられ
る。
Another known example is the Proceeding of International for the purpose of improving the reliability of a MIS field effect transistor having a low impurity concentration drain structure, that is, a so-called LDD (Lightly Doped Drain) structure.
Electron Device Meeting 1991 (Procee
ding of International Electron Device Meeting, 199
1) discussed in paragraphs 649-652,
After forming the source and drain having a low impurity concentration after processing the gate electrode, first, a silicon oxide thin film is formed by the CVD method, then a silicon nitride film is formed by the rapid nitriding method, and then the silicon oxide film is formed by the rapid oxidation method. There is a method of forming.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のライト
酸化工程において、低温化した炉体酸化法を用いてシリ
コン酸化膜を形成すると、一般にシリコン中の不純物濃
度に応じて酸化膜成長速度が異なるところの増速酸化の
ため、シリコン酸化膜は低不純物濃度シリコン基板上で
は薄く、高不純物濃度にドープされた多結晶シリコンの
ゲート電極上には厚く形成される。
When the silicon oxide film is formed by using the furnace oxidation method at a low temperature in the above-described conventional light oxidation process, the oxide film growth rate generally differs depending on the impurity concentration in silicon. However, due to the accelerated oxidation, the silicon oxide film is formed thin on the low impurity concentration silicon substrate and thick on the high impurity concentration doped polycrystalline silicon gate electrode.

【0006】これを図2に示す。この図2は、燐を高濃
度に導入した多結晶シリコンからなるゲート電極3を加
工した直後に、850℃の30分の乾燥性酸化雰囲気中
で酸化した時の断面図を示したものである。この場合、
シリコン基板1には1017/cm3程度の硼素が導入さ
れ、そして多結晶シリコンゲート電極3中には燐が10
21/cm3も導入されている。このため、シリコン基板
1上には約10nmの酸化膜が形成されているが、ゲー
ト電極3の周囲には50〜100nmもの厚さの酸化膜
7が形成され、更に大きなゲートバーズビークも形成さ
れている。従って、今後チャネル長が0.1μmレベル
の超微細のMIS型電界効果トランジスタを形成する場
合には、このライト酸化によりソース、ドレイン領域と
ゲート電極とが離れてしまいMIS型電界効果トランジ
スタがオンできない、或いは極端な場合にはゲート電極
が無くなると言う問題があった。また、この増速酸化
は、処理温度が低温ほど激しく、高温では小さい。しか
しながら、通常の炉体酸化法で温度を上げると超薄膜酸
化膜を制御性良く形成することはできないと言う問題が
あった。また、ソース、ドレインを形成するために、不
純物をシリコン基板内にイオン打ち込みした後に、浅接
合化を目的として、以後のアニール温度を低温化する
と、アニール初期にその導入不純物の増速拡散が生じ、
アニール温度が低いほど逆に拡散層深さが大きくなるこ
とが知られている。この結果、ソース、ドレイン拡散層
深さが所望より大きくなり、従って短チャネル効果がよ
り激しくなると言う問題があった。これは、素子寸法が
0.1μmレベルの超微細になると無視できないものと
なる。また、活性化アニール温度の低下は、導入された
不純物の活性化率を大きく下げてしまうと言う問題もあ
った。
This is shown in FIG. FIG. 2 shows a cross-sectional view when the gate electrode 3 made of polycrystalline silicon in which phosphorus is introduced at a high concentration is processed and then oxidized in a dry oxidizing atmosphere at 850 ° C. for 30 minutes. . in this case,
About 10 17 / cm 3 of boron is introduced into the silicon substrate 1, and phosphorus is contained in the polycrystalline silicon gate electrode 3.
21 / cm 3 has also been introduced. Therefore, an oxide film having a thickness of about 10 nm is formed on the silicon substrate 1, but an oxide film 7 having a thickness of 50 to 100 nm is formed around the gate electrode 3, and a larger gate bird's beak is also formed. ing. Therefore, when an ultrafine MIS field effect transistor with a channel length of 0.1 μm level is formed in the future, the source / drain regions are separated from the gate electrode by this light oxidation, and the MIS field effect transistor cannot be turned on. Or, in an extreme case, there is a problem that the gate electrode is lost. Further, this accelerated oxidation is more severe as the treatment temperature is lower, and is smaller at the higher temperature. However, there is a problem that the ultra-thin oxide film cannot be formed with good controllability when the temperature is raised by the usual furnace body oxidation method. In addition, if impurities are ion-implanted into the silicon substrate to form the source and drain, and then the annealing temperature is lowered for the purpose of shallow junction, accelerated diffusion of the introduced impurities occurs at the initial stage of annealing. ,
It is known that the lower the annealing temperature, the larger the diffusion layer depth. As a result, there is a problem that the depth of the source / drain diffusion layer becomes larger than desired, and thus the short channel effect becomes more severe. This cannot be ignored when the element size becomes ultrafine at the level of 0.1 μm. Further, there is also a problem that the reduction of the activation annealing temperature greatly reduces the activation rate of the introduced impurities.

【0007】また、ゲート電極加工直後に上記ライト酸
化工程を行わずに、層間絶縁膜やサイドウォール絶縁膜
等の一部としての絶縁膜をCVD法で形成すると、ゲー
ト端部での絶縁耐圧が劣化すると言う問題があった。一
般に、ゲート加工後には次工程へ進む前にフッ酸系の水
溶液等による洗浄工程を経る。この時、ゲート電極端部
のゲート絶縁膜がエッチングされ、必ずオーバーハング
状部分ができる。ゲート絶縁膜厚さが素子寸法の微細化
と共に薄膜化されると、このオーバーハング部の大きさ
の割合が顕著となり、ここに損傷を受けた膜や質の悪い
膜を設けると、ゲート絶縁耐圧が大きく低下させてい
た。
If the insulating film as a part of the interlayer insulating film, the sidewall insulating film, or the like is formed by the CVD method without performing the light oxidation step immediately after processing the gate electrode, the dielectric strength at the gate end portion is increased. There was a problem of deterioration. In general, after the gate processing, a cleaning process using a hydrofluoric acid-based aqueous solution or the like is performed before proceeding to the next process. At this time, the gate insulating film at the end of the gate electrode is etched, and an overhang-like portion is always formed. When the gate insulating film becomes thinner as the device size becomes finer, the ratio of the size of this overhang portion becomes remarkable, and if a damaged film or a poor quality film is provided here, the gate insulating breakdown voltage will increase. Was greatly reduced.

【0008】従って本発明の目的とするところは、MI
S型電界効果トランジスタのゲート絶縁耐圧の劣化のな
い均一な制御性良い層間絶縁薄膜を形成するとともに、
浅い接合ののソース、ドレインを工程数の増加なく効率
良く形成する方法を提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to provide MI
While forming an interlayer insulating thin film with uniform controllability without deterioration of the gate withstand voltage of the S-type field effect transistor,
An object of the present invention is to provide a method for efficiently forming a source and a drain of a shallow junction without increasing the number of steps.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、MIS型電
界効果トランジスタのゲート電極及びソース、ドレイン
領域を形成する方法において、ゲート電極のパターニン
グ直後に、ソース、ドレイン用の不純物を導入する工程
と、その後に該導入不純物の最初の活性化を兼ねた、急
速加熱冷却法による高温短時間の絶縁薄膜形成工程を含
むことによって達成される。
The above object is to provide a method for forming a gate electrode and a source / drain region of a MIS field effect transistor, and a step of introducing impurities for the source / drain immediately after patterning the gate electrode. Then, it is achieved by including a high-temperature short-time insulating thin film forming step by a rapid heating and cooling method which also doubles as the first activation of the introduced impurities.

【0010】[0010]

【作用】上記の製造方法において、急速加熱冷却による
高温短時間の酸化法を採用することは、上記増速酸化を
抑制するためシリコン中の不純物濃度が異なる領域上に
均一な厚さの絶縁膜を提供する。また、急速加熱冷却の
処理を不純物イオン打ち込みの直後に行うことは、導入
不純物の活性化率向上と、導入不純物のアニール初期の
増速拡散の抑制とを実現できる。更には急速加熱冷却の
工程がゲート電極の絶縁耐圧向上用のライト酸化工程を
同時に兼ねるため、処理工程数の削減をも実現できる。
In the above-mentioned manufacturing method, the use of the high-temperature short-time oxidation method by rapid heating and cooling means that the insulating film having a uniform thickness is formed on the regions having different impurity concentrations in silicon in order to suppress the accelerated oxidation. I will provide a. Further, by performing the rapid heating / cooling process immediately after the implantation of the impurity ions, it is possible to improve the activation rate of the introduced impurities and suppress the accelerated diffusion of the introduced impurities in the initial stage of annealing. Furthermore, since the rapid heating / cooling step also serves as the light oxidation step for improving the dielectric strength of the gate electrode, the number of processing steps can be reduced.

【0011】これを、図3(a)、(b)を用いて詳細に説
明する。図3(a)は、乾燥性酸素雰囲気中での酸化にお
ける代表的な増速酸化率の酸化温度依存性を示したもの
である。ここで増速酸化率とは、燐を高濃度拡散させた
シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜厚とノンド
ープシリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜厚との
比として定義したものである。即ち、増速酸化率1は増
速酸化が生じていないことを、そして数字が大きいほど
増速酸化が強く生じていることを表している。この結
果、酸化温度が低温ほど増速酸化率が大きく、800℃
付近では10以上にもなっているのに対して、1000
℃以上においてはほぼ1に近くなることが明らかであ
る。従って、急速加熱冷却による短時間(秒オーダー)熱
酸化技術を用いて1000℃以上の高温の熱酸化を行え
ば、表面不純物濃度によらない均一な超薄膜シリコン酸
化膜を得ることができる。
This will be described in detail with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIG. 3A shows the oxidation temperature dependence of a typical enhanced oxidation rate in oxidation in a dry oxygen atmosphere. Here, the accelerated oxidation rate is defined as a ratio of a silicon oxide film thickness formed on a silicon substrate in which phosphorus is highly diffused and a silicon oxide film thickness formed on a non-doped silicon substrate. That is, the accelerated oxidation rate of 1 indicates that accelerated oxidation did not occur, and the larger the number, the stronger accelerated oxidation occurred. As a result, the lower the oxidation temperature is, the higher the accelerated oxidation rate is,
1000 or more in the vicinity, compared to 10 or more
It is clear that it becomes close to 1 above the temperature of ° C. Therefore, if thermal oxidation at a high temperature of 1000 ° C. or higher is performed using a short-time (second order) thermal oxidation technique by rapid heating and cooling, a uniform ultra-thin silicon oxide film that does not depend on the surface impurity concentration can be obtained.

【0012】また、ソース、ドレイン用不純物をイオン
打ち込み直後に、急速加熱冷却による高温短時間熱処理
を施すと上記増速拡散を抑制しかつ活性化率を向上させ
ることができる。これを、図3(b)を用いて詳細に説明
する。図3は、硼素を10keV程度の低エネルギーで
1×1014/cm2イオン打ち込みした後、種々の熱処
理を加えた時の活性化した硼素の深さ方向分布を示した
ものである。図中には、800℃30分の通常炉アニー
ルのみを行ったものと、始めに1000℃10秒の高温
短時間アニールを行ってから、800℃30分の通常炉
アニールを行ったものを比較してある。明らかに、高温
短時間アニールを施した方は、拡散層深さが浅く、かつ
ピーク濃度も高くなった。800℃アニールでの大きな
拡散は、低温ほど激しく起こるところのアニール初期増
速拡散によるものである。従って、不純物をイオン打ち
込み直後の処理工程は、まず1000℃程度の高温短時
間アニールを行ってから、低温処理工程に移行すべきで
あり、この順序が逆になると拡散層深さの増加を招いて
しまう。本発明のその他の特徴と目的は、以下の実施例
から明らかとなろう。
Further, immediately after ion-implanting the impurities for the source and drain, a high-temperature short-time heat treatment by rapid heating and cooling can be performed to suppress the accelerated diffusion and improve the activation rate. This will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 shows a distribution of activated boron in the depth direction when various heat treatments are performed after implanting 1 × 10 14 / cm 2 ions of boron at a low energy of about 10 keV. In the figure, comparison is made between normal furnace annealing at 800 ° C for 30 minutes only, and high temperature short time annealing at 1000 ° C for 10 seconds, followed by normal furnace annealing at 800 ° C for 30 minutes. I am doing it. Apparently, the one subjected to the high temperature short time annealing had a shallow diffusion layer depth and a high peak concentration. The large diffusion at 800 ° C. annealing is due to the initial accelerated diffusion that occurs more intensely at lower temperatures. Therefore, in the process step immediately after implanting the impurities, the high temperature short time annealing of about 1000 ° C. should be performed first, and then the low temperature process step is performed. If this order is reversed, the diffusion layer depth is increased. I will leave. Other features and objects of the present invention will be apparent from the following examples.

【0013】[0013]

【実施例】〔実施例1〕以下に、本発明の第一の実施例
を図1を用いて説明する。図1は本発明の代表的な製造
方法としてnチャネルMIS型電界効果トランジスタを
形成する製造工程の概略を示した図である。図1(a)
は、まずp型10Ω−cmのシリコン基板1上に表面濃
度が2〜4×1017/cm3程度のウェル領域を、続い
て素子分離領域を形成後、二酸化シリコンからなるゲー
ト絶縁膜2、燐を高濃度にドープした多結晶シリコンを
被膜しゲート電極3をパターニングし、更に該ゲート電
極3をマスクに砒素4を15乃至20keVの低加速電
圧で2〜4×1015/cm2イオン打ち込みした後の断
面図を示したものである。ここで、ゲート絶縁膜2は4
〜8nmであり、多結晶シリコン膜の厚さは150〜2
00nmである。また、ゲート電極加工には高選択比の
ドライエッチングを用いたため、加工後のシリコン基板
上の二酸化シリコン膜の削れは、1〜2nmとごく僅か
であった。次に図1(b)の如く、希釈したフッ酸により
表面を洗浄後、枚葉式のランプアニール炉を用いて、酸
素雰囲気中1000℃ 10秒の急速加熱冷却法によっ
てシリコン酸化膜6を形成した。この時、ソース、ドレ
イン5上のシリコン酸化膜厚は4〜8nmであるのに対
して、ゲート電極3側壁上では6〜10nmと、増速酸
化は激減していた。また、ゲートバーズビークも殆ど生
じていなかった。以後は、公知の層間絶縁膜被膜、配線
形成工程等を経て完成した。なお、上記急速酸化工程
後、層間絶縁膜形成工程等において、800〜850℃
の通常低温炉体アニールも行った。以上により、微細な
MIS型電界効果トランジスタを制御性良く形成でき
た。特に、高不純物濃度ソース、ドレイン領域は、その
接合深さが約50nmと浅接合を、そして活性化率もほ
ぼ100%を実現できた。これにより、短チャネル効果
の低減と、ソース、ドレイン寄生抵抗低減による電流駆
動能力向上をも実現できた。さらに本実施例では、最後
に追加した低温炉体アニールの追加により、接合リーク
電流を大きく低減できた。なお、ゲート電極3の材料に
ついては金属、金属とシリコンとの多層膜等いずれでも
良く、またゲート絶縁膜材料も他の高誘電体材料(シリ
コン窒化膜、タンタル酸化膜等)でも良い。また、本実
施例ではnチャネル型の電界効果トランジスタについて
であるが、不純物の導電型を変えることにより、pチャ
ネルに適用しても良い。さらに、上記実施例では薄膜絶
縁膜6はシリコン酸化膜であるが、この後に、1100
℃の窒素雰囲気中での急速加熱冷却法によりシリコン窒
化膜を形成し、さらにはこの後再度急速加熱冷却法によ
りシリコン酸化膜を形成しても良い。本発明の骨子は、
ソース、ドレイン用不純物導入後最初の熱処理が、高温
短時間処理であり、かつ熱酸化膜形成工程であればよ
い。
[Embodiment 1] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing a manufacturing process for forming an n-channel MIS type field effect transistor as a typical manufacturing method of the present invention. Figure 1 (a)
First, after forming a well region having a surface concentration of about 2 to 4 × 10 17 / cm 3 on a p-type 10 Ω-cm silicon substrate 1 and subsequently forming an element isolation region, a gate insulating film 2 made of silicon dioxide, The gate electrode 3 is patterned by coating polycrystalline silicon heavily doped with phosphorus, and further, arsenic 4 is ion-implanted at 2-4 × 10 15 / cm 2 at a low acceleration voltage of 15 to 20 keV using the gate electrode 3 as a mask. It is a cross-sectional view after the process. Here, the gate insulating film 2 is 4
.About.8 nm and the thickness of the polycrystalline silicon film is 150 to 2
00 nm. Further, since the dry etching with a high selectivity was used for the processing of the gate electrode, the silicon dioxide film on the silicon substrate after the processing had a very slight abrasion of 1 to 2 nm. Next, as shown in FIG. 1B, after cleaning the surface with diluted hydrofluoric acid, a silicon oxide film 6 is formed by a rapid heating and cooling method in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. for 10 seconds using a single-wafer lamp annealing furnace. did. At this time, the film thickness of silicon oxide on the source / drain 5 was 4 to 8 nm, whereas it was 6 to 10 nm on the side wall of the gate electrode 3, and the accelerated oxidation was drastically reduced. Also, almost no gate bird's beak occurred. After that, a known interlayer insulating film coating, a wiring forming process, and the like were performed to complete the process. In addition, after the rapid oxidation step, in an interlayer insulating film forming step, etc.
Normal low temperature furnace body annealing was also performed. As described above, a fine MIS field effect transistor could be formed with good controllability. In particular, in the high impurity concentration source and drain regions, a junction depth of about 50 nm and a shallow junction and an activation rate of almost 100% were realized. As a result, it was possible to reduce the short channel effect and improve the current driving capability by reducing the source / drain parasitic resistance. Furthermore, in this example, the junction leakage current could be greatly reduced by adding the low temperature furnace body annealing that was added last. The material of the gate electrode 3 may be a metal, a multi-layer film of metal and silicon, etc., and the gate insulating film material may be another high dielectric material (silicon nitride film, tantalum oxide film, etc.). Further, although the present embodiment deals with an n-channel field effect transistor, it may be applied to a p-channel by changing the conductivity type of impurities. Further, although the thin-film insulating film 6 is a silicon oxide film in the above-mentioned embodiment, after this, 1100
A silicon nitride film may be formed by a rapid heating / cooling method in a nitrogen atmosphere at ° C, and then a silicon oxide film may be formed again by a rapid heating / cooling method. The gist of the present invention is
It suffices that the first heat treatment after introducing the source / drain impurities is a high-temperature short-time treatment and a thermal oxide film forming step.

【0014】また、さらにゲート電極加工後、ソース、
ドレイン用不純物のイオン打ち込み工程との間に、超低
温(500℃以下)のCVD法で10nm程度の薄膜シリ
コン酸化膜を被膜し、イオン打ち込み時のスルー酸化膜
としても良い。これにより、イオン打ち込み時の汚染を
防ぐことができる。ただし、本酸化膜は、ゲート耐圧向
上の点から、上記高温短時間酸化工程前に除去する必要
がある。さらに本CVD酸化膜を形成前に、ゲート電極
加工時の基板上のシリコン酸化膜の残膜を等方性のエッ
チングで除去すると、より一層の均一なソース、ドレイ
ン深さを得ることができる。ゲート電極加工で残ったシ
リコン酸化膜表面には、多結晶シリコン膜中の結晶粒界
の存在によるエッチングレートの差等から、大きな凹凸
が生じている。このため、これをイオン打ち込み時のス
ルー酸化膜とすると、局所的にイオン打ち込み時の投影
飛程がばらつくことになる。従って、スルー酸化膜を形
成し直すことは、このばらつきを大きく低減できる。な
お、このスルー酸化膜を高温短時間酸化法で形成しても
良い。
After processing the gate electrode, the source,
A thin silicon oxide film of about 10 nm may be coated by a CVD method at an ultralow temperature (500 ° C. or less) between the step of ion-implanting impurities for drain and used as a through oxide film at the time of ion-implantation. This can prevent contamination during ion implantation. However, from the viewpoint of improving the gate breakdown voltage, this oxide film needs to be removed before the high temperature short time oxidation step. Furthermore, if the remaining film of the silicon oxide film on the substrate at the time of processing the gate electrode is removed by isotropic etching before forming the main CVD oxide film, a more uniform source / drain depth can be obtained. Large irregularities are formed on the surface of the silicon oxide film remaining after the processing of the gate electrode due to the difference in etching rate due to the presence of crystal grain boundaries in the polycrystalline silicon film. Therefore, if this is used as a through oxide film at the time of ion implantation, the projection range at the time of ion implantation will locally vary. Therefore, re-forming the through oxide film can greatly reduce this variation. The through oxide film may be formed by a high temperature short time oxidation method.

【0015】〔実施例2〕次に、本発明の第二の実施例
を図4を用いて説明する。図4は本発明の製造方法をL
DD構造を有するMIS型電界効果トランジスタの製造
方法に適用した場合を示したものである。まず、第一の
実施例と同様にp型10Ω−cmのシリコン基板20上
に素子分離領域形成後、パンチスルーストッパ23とし
て硼素を40〜60keV程度で0.5〜1×1014
cm2イオン打ち込みする。続いて二酸化シリコンから
なるゲート絶縁膜21、燐を高濃度にドープした多結晶
シリコンを被膜しゲート電極22をパターニングした
後、ゲート電極22をマスクに砒素を20keVで0.
5〜1×1014/cm2イオン打ち込みした。図4(a)
はこの時の断面図を示したものである。ここでゲート絶
縁膜21は4〜8nmであり、多結晶シリコン膜22の
厚さは150〜200nmである。また、ゲート電極加
工には高選択比のドライエッチングを用いたため、加工
後のシリコン基板上の二酸化シリコン膜の削れは、1〜
2nmとごく僅かであった。次に図4(b)の如く、希釈
したフッ酸により表面を洗浄後、枚葉式のランプアニー
ル炉を用いて、酸素雰囲気中1000℃ 10秒の急速
加熱冷却法によりシリコン酸化膜25を形成した。この
時、低不純物濃度ソース、ドレイン24上のシリコン酸
化膜厚は4〜8nmであるのに対して、ゲート電極22
側壁上では6〜10nmと、増速酸化は激減していた。
また、ゲートバーズビークも殆ど生じていなかった。次
に図4(c)の如く、公知の化学気相成長法(CVD法)を
用いて二酸化シリコン膜を100〜120nm被膜し、
このシリコン酸化膜を異方性ドライエッチングで被膜し
た膜厚分加工する。この結果、ゲート電極22の側壁に
シリコン酸化膜からなるサイドウォールスペーサ26を
形成できる。この時、サイドウォールスペーサ26の幅
は90〜110nmであった。続いて同じCVD法を用
いて二酸化シリコンの薄膜27を10〜15nm被膜
し、その後、これらゲート電極22及びサイドウォール
絶縁膜26をマスクに砒素28を2〜5×1015/cm
2イオン打ち込みする。次に図4(d)の如く、枚葉式の
ランプアニール炉を用いた急速加熱冷却法により、不活
性気体(例えばアルゴンや窒素等)雰囲気中で1000℃
5秒の熱処理を行い、上記導入不純物を活性化させ
た。その後は、公知の層間絶縁膜形成工程、配線形成工
程等を経て完成した。なお、上記急速加熱処理後、層間
絶縁膜形成工程等において、800〜850℃の通常低
温炉体アニールも行った。以上により、ゲート長0.1
mレベルのMIS型電界効果トランジスタを制御性良く
形成できた。特に、低不純物濃度ソース、ドレイン領域
24は、その接合深さが約30nmの浅接合を、高不純
物濃度のソース、ドレイン領域29では、その接合深さ
が約50nmと浅接合を形成でき、そして活性化率もほ
ぼ100%を実現できた。これにより、短チャネル効果
の低減と、ソース、ドレイン寄生抵抗低減による電流駆
動能力向上をも実現できた。さらに本実施例では、第1
の実施例と同様に最後に追加した低温炉体アニールの追
加により、接合リーク電流を大きく低減できた。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the manufacturing method of the present invention.
It shows a case where it is applied to a method of manufacturing a MIS field effect transistor having a DD structure. First, the first embodiment similarly to the p-type 10 [Omega-cm after the element isolation region formed on the silicon substrate 20 of, 0.5 to 1 × boron as punch-through stopper 23 in about 40~60keV 10 14 /
cm 2 ion implantation is performed. Subsequently, a gate insulating film 21 made of silicon dioxide, polycrystalline silicon doped with phosphorus at a high concentration is coated, and the gate electrode 22 is patterned. Then, with the gate electrode 22 as a mask, arsenic is applied at 20 keV.
Ion implantation of 5 to 1 × 10 14 / cm 2 was performed. Figure 4 (a)
Shows a cross-sectional view at this time. Here, the gate insulating film 21 has a thickness of 4 to 8 nm, and the polycrystalline silicon film 22 has a thickness of 150 to 200 nm. In addition, since dry etching with a high selectivity was used for processing the gate electrode, the silicon dioxide film on the silicon substrate after the processing is cut by 1 to
It was as very small as 2 nm. Next, as shown in FIG. 4B, after cleaning the surface with diluted hydrofluoric acid, a silicon oxide film 25 is formed by a rapid heating and cooling method in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. for 10 seconds using a single-wafer lamp annealing furnace. did. At this time, while the silicon oxide film thickness on the low impurity concentration source / drain 24 is 4 to 8 nm, the gate electrode 22
The accelerated oxidation was drastically reduced to 6 to 10 nm on the side wall.
Also, almost no gate bird's beak occurred. Next, as shown in FIG. 4 (c), a silicon dioxide film is formed to a thickness of 100 to 120 nm by using a known chemical vapor deposition method (CVD method),
This silicon oxide film is processed by the film thickness by anisotropic dry etching. As a result, the sidewall spacer 26 made of a silicon oxide film can be formed on the sidewall of the gate electrode 22. At this time, the width of the sidewall spacer 26 was 90 to 110 nm. Then, the same CVD method is used to coat a silicon dioxide thin film 27 with a thickness of 10 to 15 nm, and thereafter, arsenic 28 is used with the gate electrode 22 and the sidewall insulating film 26 as a mask to 2 to 5 × 10 15 / cm 2.
2 Ion implantation. Next, as shown in FIG. 4 (d), by a rapid heating and cooling method using a single-wafer type lamp annealing furnace, 1000 ° C. in an inert gas (eg, argon or nitrogen) atmosphere.
Heat treatment was performed for 5 seconds to activate the introduced impurities. After that, a known interlayer insulating film forming process, a wiring forming process and the like are performed to complete the process. After the rapid heat treatment, a normal low temperature furnace body annealing at 800 to 850 ° C. was also performed in the interlayer insulating film forming step and the like. From the above, the gate length is 0.1
An m-level MIS field effect transistor could be formed with good controllability. In particular, the low impurity concentration source / drain region 24 can form a shallow junction with a junction depth of about 30 nm, and the high impurity concentration source / drain region 29 can form a shallow junction with a junction depth of about 50 nm, and The activation rate was almost 100%. As a result, it was possible to reduce the short channel effect and improve the current driving capability by reducing the source / drain parasitic resistance. Further, in this embodiment, the first
By adding the low temperature furnace body annealing that was added last as in the example of 1, the junction leakage current could be greatly reduced.

【0016】〔実施例3〕次に、本発明の第三の実施例
を図5を用いて説明する。図5は本発明の製造方法を、
n型、p型両極性のポリサイドゲート電極構造をもつ相
補型のMIS型の電界効果トランジスタを形成する製造
方法に適用した場合を示したものである。まず、p型1
0Ω−cmのシリコン基板30上にp型ウェル31及び
n型ウェル32を各不純物のイオン打ち込みと続く高温
長時間の熱拡散で形成し、続いて素子分離用の厚いシリ
コン酸化膜33を所望の領域に形成した。更に、p型ウ
ェル31領域には硼素を、n型ウェル32領域には燐を
40〜60keVで0.5〜1×1014/cm2イオン
打ち込みして、それぞれパンチスルーストッパ層34、
35を形成した。図5(a)は、この時の断面図を示した
ものである。ここで、素子分離用シリコン酸化膜33の
厚さは400〜500nmであった。また、上記n、p
型領域への各不純物の打ち分けは、公知のリソグラフィ
ー技術を用いてレジストマスクに行った。次に、図5
(b)のように、二酸化シリコンからなるゲート絶縁膜3
6を4〜8nm形成後、ノンドープの多結晶或いは非晶
質シリコン37、38を50〜100nm形成し、続い
てタングステンシリサイド39を100〜150nm形
成し、さらにシリコン酸化膜40を10〜20nm、公
知のCVD法を用いて被膜した。その後、p型ウェル3
1領域上の多結晶或いは非晶質シリコン37には燐を、
n型ウェル32上の多結晶或いは非晶質シリコン38に
は硼素を、0.5〜1×1016/cm2イオン打ち込み
により導入する。次に、図5(c)のように、公知のリソ
グラフィー技術を用いて、上記多層膜からなるゲート電
極をパターニングする。この時、多結晶或いは非晶質シ
リコン37、38中に導入された不純物は、加工する前
には活性化させていない。これにより、n、p型の違い
によるエッチング速度の違い生ずるのを防げた。続い
て、これらのゲート電極と素子分離用酸化膜をマスク
に、nチャネル側には砒素41を、pチャネル側には硼
素42を10〜20keVで、2〜4×1015/cm2
イオン打ち込みした。最後に、図5(d)のように、前述
実施例と同様に希釈したフッ酸により表面を洗浄後、枚
葉式のランプアニール炉を用いて、酸素雰囲気中100
0℃ 10秒の急速加熱冷却法によりシリコン酸化膜4
3を形成した。この時、ソース、ドレイン44上のシリ
コン酸化膜厚は4〜8nmであるのに対して、ゲート電
極37、38側壁上では6〜10nmと、増速酸化は激
減していた。また、ゲートバーズビークも殆ど生じてい
なかった。本実施例によれば、前記実施例と同じ効果を
得、かつゲート電極中不純物の高温活性化をも兼ねるこ
とにより、工程数のより低減化を実現できた。さらに、
ポリサイドゲート電極への不純物導入法としてイオン打
ち込み法を用いると、ゲート絶縁膜厚さが薄くなるにつ
れ、ゲート電極側の空乏化によるMIS容量の低下を招
くと言う問題があったが、これを大きく改善できた。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the manufacturing method of the present invention.
It shows a case where the present invention is applied to a manufacturing method for forming a complementary MIS field effect transistor having an n-type and p-type bipolar polycide gate electrode structure. First, p-type 1
A p-type well 31 and an n-type well 32 are formed on a 0 Ω-cm silicon substrate 30 by ion-implanting each impurity and subsequent thermal diffusion at high temperature for a long time, and then a thick silicon oxide film 33 for element isolation is formed as desired. Formed in the area. Further, boron is ion-implanted into the p-type well 31 region and phosphorus is ion-implanted into the n-type well 32 region at 40 to 60 keV at 0.5 to 1 × 10 14 / cm 2 to form a punch-through stopper layer 34, respectively.
35 was formed. FIG. 5 (a) shows a sectional view at this time. Here, the thickness of the element isolation silicon oxide film 33 was 400 to 500 nm. Also, the above n, p
The implantation of each impurity into the mold region was performed on the resist mask using a known lithography technique. Next, FIG.
As shown in (b), the gate insulating film 3 made of silicon dioxide
After forming 6 to 4 to 8 nm, non-doped polycrystal or amorphous silicon 37 and 38 is formed to 50 to 100 nm, tungsten silicide 39 is formed to 100 to 150 nm, and a silicon oxide film 40 is formed to 10 to 20 nm. Was coated using the CVD method of. Then, p-type well 3
Phosphorus is used for the polycrystalline or amorphous silicon 37 on one region,
Boron is introduced into the polycrystalline or amorphous silicon 38 on the n-type well 32 by ion implantation of 0.5 to 1 × 10 16 / cm 2 . Next, as shown in FIG. 5C, the gate electrode made of the above-described multilayer film is patterned by using a known lithography technique. At this time, the impurities introduced into the polycrystalline or amorphous silicons 37 and 38 are not activated before processing. As a result, it is possible to prevent a difference in etching rate due to a difference between n-type and p-type. Then, using these gate electrodes and the oxide film for element isolation as a mask, arsenic 41 is provided on the n-channel side and boron 42 is provided on the p-channel side at 10 to 20 keV at 2 to 4 × 10 15 / cm 2.
I ion-implanted. Finally, as shown in FIG. 5 (d), the surface was washed with diluted hydrofluoric acid as in the above-mentioned example, and then the single-wafer-type lamp annealing furnace was used.
Silicon oxide film 4 by rapid heating and cooling method at 0 ° C for 10 seconds
Formed 3. At this time, the film thickness of silicon oxide on the source / drain 44 was 4 to 8 nm, whereas it was 6 to 10 nm on the side walls of the gate electrodes 37 and 38, and the accelerated oxidation was drastically reduced. Also, almost no gate bird's beak occurred. According to this example, the same effect as that of the above example was obtained, and the high temperature activation of impurities in the gate electrode was also performed, so that the number of steps could be further reduced. further,
When the ion implantation method is used as a method for introducing impurities into the polycide gate electrode, there is a problem that as the gate insulating film becomes thinner, depletion on the gate electrode side causes a decrease in MIS capacitance. It was a great improvement.

【0017】〔実施例4〕次に本発明のその他の実施例
を、図6を用いて説明する。本実施例の製造方法は、同
一シリコン膜上、或いは露出したシリコン膜上に不純物
濃度の異なる領域を形成後、これらの表面に同時にシリ
コン酸化膜を形成する場合にも有効となることを示す。
図6は薄膜の多結晶シリコンからなるnチャネルのMI
S型電界効果トランジスタを形成する製造方法に適用し
た場合を示したものである。尚、本実施例では、ゲート
電極をチャネルとなる薄膜多結晶シリコンの下に形成す
る場合について示したものである。まず、シリコン酸化
膜からなる絶縁膜50上に、多結晶シリコンからなるゲ
ート電極51を形成後、ゲート絶縁膜52としてCVD
法或いは熱酸化法によりシリコン酸化膜を20〜30n
m被膜し、続いて850〜900℃の窒素雰囲気中でア
ニールを行った。その後、チャネル用の多結晶シリコン
の薄膜53をCVD法を用いて50〜80nm被膜し
た。図6(a)はこの時の断面図を示したものである。次
に、図6(b)の如く、チャネルとなる多結晶シリコン薄
膜53に燐を0.5〜1×1013/cm2イオン打ち込
みし、続いて公知のリソグラフィー技術を用いてレジス
トマスクにソース領域、ドレイン領域用の不純物として
砒素を0.5〜1×1015/cm2イオン打ち込みし
た。この時、チャネルとなる多結晶シリコン薄膜53上
にはイオン打ち込み時にスルー酸化膜としてCVD法に
より薄膜シリコン酸化膜10nm程度を被膜しておいて
も良い。ただし、この場合には次工程前にこれを除去し
ておく。次に、図6(c)の如く、前述実施例と同様に希
釈したフッ酸により表面を洗浄後、枚葉式のランプアニ
ール炉を用いて、酸素雰囲気中1000℃ 10秒の急
速加熱冷却法によりシリコン酸化膜56を形成した。こ
の時、シリコン酸化膜56の厚さは、ソース、ドレイン
57上で15〜20nmであるのに対して、チャネル用
多結晶シリコン上では10〜15nmと、増速酸化は殆
ど生じていなかった。これを、従来の低温炉体酸化法で
形成すると、高不純物濃度のソース、ドレイン上では増
速酸化による厚いシリコン酸化膜が形成され、ソース、
ドレイン部が無くなってしまっていた。本実施例によれ
ば、不純物濃度の異なる領域を有する同一の多結晶シリ
コン膜上に、シリコン酸化膜を形成する場合において、
不純物濃度に応じた増速酸化を起こすことなく、ほぼ均
一な膜を提供できた。さらに、チャネル裏面と絶縁膜と
の界面を改善できるため、薄膜トランジスタの特性を大
きく改善できた。尚、本実施例は多結晶シリコンからな
る薄膜トランジスタの製造方法であるが、単結晶シリコ
ンからなる薄膜トラスジスタにおいても同様に適用で
き、同様の効果を得ることができる。従って、本発明の
製造方法は、同一シリコン膜上、或いは露出したシリコ
ン膜上に不純物濃度の異なる領域を形成後、これらの表
面に同時に均一なシリコン酸化膜を形成する場合にも非
常に有効となる。
[Fourth Embodiment] Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. It is shown that the manufacturing method of the present embodiment is also effective when regions having different impurity concentrations are formed on the same silicon film or an exposed silicon film, and then a silicon oxide film is simultaneously formed on these regions.
FIG. 6 shows an n-channel MI made of thin film polycrystalline silicon.
It shows a case where the present invention is applied to a manufacturing method for forming an S-type field effect transistor. In the present embodiment, the case where the gate electrode is formed under the thin film polycrystalline silicon which becomes the channel is shown. First, after forming a gate electrode 51 made of polycrystalline silicon on an insulating film 50 made of a silicon oxide film, a CVD process is performed as a gate insulating film 52.
Method or thermal oxidation method to form a silicon oxide film of 20 to 30n
m coating, followed by annealing in a nitrogen atmosphere at 850 to 900 ° C. After that, a polycrystalline silicon thin film 53 for a channel was coated by a CVD method to a thickness of 50 to 80 nm. FIG. 6A shows a sectional view at this time. Next, as shown in FIG. 6B, phosphorus is ion-implanted into the polycrystalline silicon thin film 53 to be a channel in an amount of 0.5 to 1 × 10 13 / cm 2, and the source is used as a resist mask by a known lithography technique. As an impurity for the region and the drain region, arsenic was ion-implanted in an amount of 0.5 to 1 × 10 15 / cm 2 . At this time, a thin silicon oxide film of about 10 nm may be formed as a through oxide film on the polycrystalline silicon thin film 53 to serve as a channel by a CVD method at the time of ion implantation. However, in this case, this is removed before the next step. Next, as shown in FIG. 6C, after cleaning the surface with diluted hydrofluoric acid as in the above-described embodiment, a rapid heating and cooling method at 1000 ° C. for 10 seconds in an oxygen atmosphere is performed using a single-wafer lamp annealing furnace. Thus, a silicon oxide film 56 is formed. At this time, the thickness of the silicon oxide film 56 was 15 to 20 nm on the source / drain 57, while it was 10 to 15 nm on the channel polycrystalline silicon, and thus the accelerated oxidation hardly occurred. When this is formed by a conventional low temperature furnace body oxidation method, a thick silicon oxide film is formed on the source and drain with high impurity concentration by accelerated oxidation,
The drain part was gone. According to this embodiment, in the case of forming a silicon oxide film on the same polycrystalline silicon film having regions having different impurity concentrations,
It was possible to provide a substantially uniform film without causing accelerated oxidation according to the impurity concentration. Furthermore, since the interface between the back surface of the channel and the insulating film can be improved, the characteristics of the thin film transistor can be greatly improved. Although this embodiment is a method of manufacturing a thin film transistor made of polycrystalline silicon, it can be similarly applied to a thin film transistor made of single crystal silicon and the same effect can be obtained. Therefore, the manufacturing method of the present invention is very effective even when regions having different impurity concentrations are formed on the same silicon film or on an exposed silicon film and then a uniform silicon oxide film is simultaneously formed on these regions. Become.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明によれば、不純物濃度の異なる領
域を有する半導体表面に均一な絶縁膜を形成でき、同時
に導入不純物の高効率活性化とその浅接合化を同時に実
現できる。従って、これをMIS型電界効果トランジス
タのゲート電極、及びソース、ドレインを形成する方法
に適用すると、ソース、ドレインの浅接合化と高効率活
性化、ゲート絶縁耐圧向上を全て同時に実現できるた
め、0.1μmレベルでも簡略化されたプロセスで、高
速動作をする半導体装置を得ることができる。
According to the present invention, a uniform insulating film can be formed on a semiconductor surface having regions having different impurity concentrations, and at the same time, highly efficient activation of introduced impurities and shallow junction thereof can be realized at the same time. Therefore, when this is applied to the method of forming the gate electrode, the source and the drain of the MIS field effect transistor, it is possible to realize the shallow junction of the source and the drain, the high efficiency activation, and the improvement of the gate withstand voltage at the same time. A semiconductor device that operates at high speed can be obtained by a simplified process even at the level of 0.1 μm.

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

【図1】本発明の第1の実施例を形成する工程図であ
る。
FIG. 1 is a process drawing for forming a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の公知例を示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional known example.

【図3】増速酸化率の温度依存性と高温短時間熱処理と
急速加熱冷却による活性化率とを示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing temperature dependence of accelerated oxidation rate and activation rate by high-temperature short-time heat treatment and rapid heating / cooling.

【図4】本発明の第2の実施例を形成する工程図であ
る。
FIG. 4 is a process drawing for forming the second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例を形成する工程図であ
る。
FIG. 5 is a process drawing for forming a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施例を示した断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、20、30、50、…シリコン基板、24…n型低不純物濃
度ソース、ドレイン、5、29、44、57、…n型高不純物
濃度ソース、ドレイン、2、21、36、52…ゲート絶縁
膜、3、22、37、38、51…多結晶シリコンからなるゲー
ト電極、6、25、43、56…シリコン熱酸化薄膜、26…サ
イドウォールスペーサ。
1, 20, 30, 50, ... Silicon substrate, 24 ... N-type low impurity concentration source, drain, 5, 29, 44, 57, ... N-type high impurity concentration source, drain, 2, 21, 36, 52 ... Gate Insulating film, 3, 22, 37, 38, 51 ... Polycrystalline silicon gate electrode, 6, 25, 43, 56 ... Silicon thermal oxide thin film, 26 ... Side wall spacer.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/43 8826−4M H01L 29/62 G (72)発明者 大湯 静憲 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 大木 長斗司 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 石田 浩 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 山中 俊明 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 橋本 孝司 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical display location H01L 29/43 8826-4M H01L 29/62 G (72) Inventor Shizuka Oyu 1-280 Higashi-Kengokubo, Kokubunji, Tokyo Address: Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Nagatoshi Oki, 5-201-1, Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hiritsu Cho-LS Engineering Co., Ltd. (72) Inventor: Hiroshi Ishida 5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Within Hitate Cho-LS Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Toshiaki Yamanaka 1-280, Higashi-Kengokubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside Hitachi Central Research Laboratory ( 72) Inventor Koji Hashimoto 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji, Tokyo Metropolitan Research Center, Hitachi, Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板に設けられたソース領域とドレ
イン領域と、上記ソース領域と上記ドレイン領域との間
のチャネルに電界効果を及ぼすゲート電極とを具備して
なる絶縁ゲート型電界効果トランジスタを有する半導体
装置の製造方法において、 上記ゲート電極加工後に上記ソース領域、上記ドレイン
領域の形成のための不純物を導入する工程と、 続いて、上記導入不純物の最初の活性化熱処理を兼ね
た、急速加熱冷却法よる高温短時間で薄膜絶縁膜を形成
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. An insulated gate field effect transistor comprising a source region and a drain region provided on a semiconductor substrate, and a gate electrode exerting a field effect on a channel between the source region and the drain region. In the method of manufacturing a semiconductor device having, a step of introducing impurities for forming the source region and the drain region after processing the gate electrode, and subsequently, rapid heating that also serves as a first activation heat treatment of the introduced impurities. And a step of forming a thin insulating film at a high temperature in a short time by a cooling method.
【請求項2】上記薄膜絶縁膜はシリコン酸化膜であるこ
とを特徴とする請求項1に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 thin film insulating film is a silicon oxide film.
【請求項3】上記該ゲート電極加工後と上記ソース領
域、上記ドレイン形成のための不純物導入工程との間
に、低温のCVD法により薄膜絶縁膜を形成する工程
と、急速加熱冷却よる高温短時間の熱酸化膜形成工程前
に該絶縁膜を除去する工程とを含むことを特徴とする請
求項1に記載の半導体装置の製造方法。
3. A step of forming a thin film insulating film by a low temperature CVD method between the step of processing the gate electrode and the step of introducing impurities for forming the source region and the drain, and a high temperature short by rapid heating and cooling. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of removing the insulating film before the thermal oxide film forming step for a certain period of time.
【請求項4】半導体基板に設けられたソース領域とドレ
イン領域と、上記ソース領域と上記ドレイン領域との間
のチャネルに電界効果を及ぼすゲート電極とを具備し、
上記ドレイン領域がLDD構造を有してなる絶縁ゲート
型電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法
において、 上記ゲート電極加工後に上記ソース領域、上記ドレイン
領域の形成のための不純物を導入する工程と、 続いて、上記導入不純物の最初の活性化熱処理を兼ね
た、急速加熱冷却法よる高温短時間で薄膜絶縁膜を形成
する工程と、 上記ゲート電極側壁にサイドウォールスペーサを形成す
る工程と、 その後、上記ゲート電極と上記サイドウォールをマスク
として上記ドレイン領域の高濃度不純物領域を形成する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A source region and a drain region provided on a semiconductor substrate, and a gate electrode exerting a field effect on a channel between the source region and the drain region.
A method of manufacturing a semiconductor device having an insulated gate field effect transistor, wherein the drain region has an LDD structure, wherein a step of introducing impurities for forming the source region and the drain region after processing the gate electrode, Subsequently, a step of forming a thin film insulating film at a high temperature in a short time by a rapid heating and cooling method, which also serves as the first activation heat treatment of the introduced impurities, a step of forming a sidewall spacer on the side wall of the gate electrode, and thereafter, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a high concentration impurity region of the drain region using the gate electrode and the sidewall as a mask.
【請求項5】上記薄膜絶縁膜はシリコン酸化膜であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方
法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thin film insulating film is a silicon oxide film.
【請求項6】上記ゲート電極はイオン打ち込みにより高
濃度に不純物を導入されていることを特徴とする請求項
1から請求項5までのいずれかに記載の半導体装置の製
造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode has a high concentration of impurities introduced by ion implantation.
【請求項7】上記薄膜絶縁膜が、多結晶シリコンと、金
属及び金属シリサイドの複合膜であることを特徴とする
請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the thin film insulating film is a composite film of polycrystalline silicon, metal and metal silicide.
【請求項8】二つ以上の不純物濃度の異なる領域を半導
体表面に形成する工程と、 続いて該不純物の最初の活性化熱処理を兼ねた、急速加
熱冷却法よる高温短時間で薄膜絶縁膜を形成する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. A thin insulating film is formed at a high temperature in a short time by a rapid heating and cooling method, which comprises a step of forming two or more regions having different impurity concentrations on a semiconductor surface, and subsequently a first heat treatment for activating the impurities. And a step of forming the semiconductor device.
【請求項9】上記半導体が多結晶シリコンであることを
特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor is polycrystalline silicon.
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