JPH0745820A - Manufacture of mos transistor - Google Patents

Manufacture of mos transistor

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JPH0745820A
JPH0745820A JP20576093A JP20576093A JPH0745820A JP H0745820 A JPH0745820 A JP H0745820A JP 20576093 A JP20576093 A JP 20576093A JP 20576093 A JP20576093 A JP 20576093A JP H0745820 A JPH0745820 A JP H0745820A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
source
mask material
mos transistor
drain diffusion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20576093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Sato
康夫 佐藤
Takeshi Naganuma
健 長沼
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0745820A publication Critical patent/JPH0745820A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a manufacture of a MOS transistor which can get source and drain diffusion area of shallow junction without increasing the number of steps. CONSTITUTION:Impurities diffuse preferably into a gate electrode too at the same time even if impurities are introduced and diffused so that the depth of the junction of the source and drain regions may be shallow, by introducing impurity ions into source and drain diffusion areas 8 and a gate electrode and further, diffusing them after growing a mask material 7 on a substrate 1, where a gate electrode 4 and an insulating film 6 covering the gate electrode are made, and etching this until the insulating film is exposed. Accordingly, the impurity implantation into the source and drain diffusion areas can be performed at the same time, so the manhours can be reduced, and the work time shortened. Moreover, this mask material can be pattered into source and drain electrodes and/or wrings by using polysilicon as the mask material, whereby the manhours can be lessened further.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はMOS型トランジスタの
製造方法に関し、特にソース・ドレイン拡散領域と導電
性薄膜からなるゲート電極とが同一の導電型を有するM
OS型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 for manufacturing a MOS type transistor, and more particularly to a source / drain diffusion region and a gate electrode made of a conductive thin film having the same conductivity type.
The present invention relates to a method for manufacturing an OS transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、0.5μm以上のゲート長を
有する相補型MOSトランジスタ(以下、CMOSトラ
ンジスタと略記する)では、導電性薄膜からなるゲート
電極に、例えば気相拡散法によりソース・ドレイン拡散
領域と同じ導電型の不純物を導入することにより、この
ゲート電極を低抵抗化することが一般的に行われてい
た。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a complementary MOS transistor having a gate length of 0.5 μm or more (hereinafter abbreviated as CMOS transistor), a source / drain is formed on a gate electrode made of a conductive thin film by, for example, a vapor phase diffusion method. It has been generally performed to reduce the resistance of this gate electrode by introducing an impurity of the same conductivity type as that of the diffusion region.

【0003】上記方法によれば、例えばゲート電極にn
型不純物を導入した場合、n型MOSトランジスタでは
ゲート電極と基板との間に仕事関数差を生じ、適正な閾
値電圧が得られるが、p型MOSトランジスタのゲート
電極もn型となることからn型MOSトランジスタのよ
うにはゲート電極と基板との間に仕事関数差を生じな
い。従って、特に閾値電圧を例えば1V以下として駆動
能力を向上しようとした場合、p型MOSトランジスタ
ではそのチャネル表面にソース・ドレイン拡散領域と同
じ導電型の例えばボロンなどを拡散させた所謂埋め込み
チャネル型の構造をとる必要があった。
According to the above method, for example, n is formed on the gate electrode.
When the n-type impurity is introduced, a work function difference is generated between the gate electrode and the substrate in the n-type MOS transistor, and an appropriate threshold voltage can be obtained. However, since the gate electrode of the p-type MOS transistor also becomes n-type, A work function difference does not occur between the gate electrode and the substrate unlike the type MOS transistor. Therefore, particularly when an attempt is made to improve the driving ability by setting the threshold voltage to, for example, 1 V or less, the p-type MOS transistor is of a so-called buried channel type in which the same conductivity type as the source / drain diffusion regions is diffused on its channel surface. It was necessary to take a structure.

【0004】ところが、近年の集積回路の高密度化に伴
い、例えばゲート長を0.5μm以下に微細化しようと
すると、埋め込みチャネル型のp型トランジスタではソ
ース・ドレイン間のパンチスルーやショートチャネル効
果等が問題となる。従って、p型MOSトランジスタに
於ても、n型MOSトランジスタと同様にチャネル表面
にソース・ドレイン拡散領域と同じ導電型の不純物拡散
層を持たない所謂表面チャネル型の構造を採用する必要
が生じてきた。このため、導電性薄膜からなるゲート電
極とソース・ドレイン拡散領域とを同じ導電型とし、ゲ
ート電極と基板との間に仕事関数差が生じずトランジス
タの閾値電圧が下降することがないMOSトランジスタ
が開発、提案されている。
However, with the recent trend toward higher integration density of integrated circuits, if the gate length is reduced to 0.5 μm or less, for example, a buried channel type p-type transistor has a punch-through between the source and the drain and a short channel effect. Etc. becomes a problem. Therefore, even in the p-type MOS transistor, it is necessary to adopt a so-called surface channel type structure in which the channel surface does not have an impurity diffusion layer of the same conductivity type as the source / drain diffusion regions as in the n-type MOS transistor. It was Therefore, a MOS transistor in which the gate electrode made of a conductive thin film and the source / drain diffusion region have the same conductivity type and a work function difference does not occur between the gate electrode and the substrate, and the threshold voltage of the transistor does not drop Developed and proposed.

【0005】ところで、MOS型トランジスタに於て
は、ゲート長が短くなるに従い、ソース・ドレイン拡散
領域の接合深さを浅くしていく必要がある。従来、一般
的には、ソース・ドレイン拡散領域にイオン注入法によ
って直接不純物を導入するという方法が採られていた。
しかしながら、この方法を用いた場合、イオン注入の加
速電圧を或る一定値以下に下げることが不可能であると
いう理由から、その加速電圧で決まる接合深さを或る程
度以上浅くすることが不可能であった。これらの問題点
に対処するために図2(a)〜(d)に示すような接合
形成方法が一般的に用いられている。即ち、まず図2
(a)に示すように、基板21上に素子分離領域(LO
COS)22を形成した後、絶縁膜23及び導電性薄膜
からなるゲート電極24を形成し、更にゲート電極24
の側壁部に絶縁体からなるサイドウォールスペーサ25
及びゲート電極24の上部を覆う絶縁膜26を形成す
る。次に、図2(b)に示すように、基板21の全面に
亘りマスクとしてポリシリコン膜27を形成した後 、
この膜27中に矢印で示すように不純物を導入し、例え
ばRTA(Rapid Thermal Anneal)により熱拡散を行
い、図2(d)に示すように、ソース・ドレイン拡散領
域28に不純物を拡散させるものである。
By the way, in the MOS type transistor, it is necessary to make the junction depth of the source / drain diffusion regions shallower as the gate length becomes shorter. Conventionally, generally, a method of directly introducing impurities into the source / drain diffusion regions by an ion implantation method has been adopted.
However, when this method is used, it is impossible to reduce the ion implantation acceleration voltage to a certain value or less, and therefore it is not possible to make the junction depth determined by the acceleration voltage shallower to some extent. It was possible. In order to deal with these problems, the junction forming method as shown in FIGS. 2A to 2D is generally used. That is, first in FIG.
As shown in (a), the element isolation region (LO
COS) 22 is formed, and then a gate electrode 24 made of an insulating film 23 and a conductive thin film is formed.
Side wall spacer 25 made of an insulator on the side wall of the
An insulating film 26 is formed to cover the gate electrode 24 and the upper portion thereof. Next, as shown in FIG. 2B, after forming a polysilicon film 27 as a mask over the entire surface of the substrate 21,
Impurities are introduced into the film 27 as indicated by arrows, and thermal diffusion is performed by, for example, RTA (Rapid Thermal Anneal) to diffuse the impurities into the source / drain diffusion regions 28 as shown in FIG. 2D. Is.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法によりソース・ドレイン拡散領域28の接
合深さを浅くすると、ゲート電極24には不純物が届か
ず、例えばゲート電極24に対してのみ不純物の導入、
拡散処理を行わなければならず、工数が増加し、その作
業が煩雑になりがちであった。
However, if the junction depth of the source / drain diffusion regions 28 is made shallow by the above-mentioned conventional method, the impurities do not reach the gate electrode 24, for example, the impurities do not reach the gate electrode 24. Introduction of,
Since the diffusion process had to be performed, the number of steps was increased, and the work tended to be complicated.

【0007】本発明は上記したような従来技術の問題点
に鑑みなされたものであり、その主な目的は、工程が増
加することなく浅い接合のソース・ドレイン拡散領域を
得ることができるMOS型トランジスタの製造方法を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the main purpose thereof is a MOS type which can obtain a source / drain diffusion region of a shallow junction without increasing the number of steps. It is to provide a method for manufacturing a transistor.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記した目的は、基板上
に導電性薄膜からなるゲート電極及びその上部を覆う絶
縁膜を形成する過程と、前記ゲート電極及び前記絶縁膜
が形成された基板上にマスク材を成膜させる過程と、前
記ゲート電極を覆う絶縁膜が露見するまで前記マスク材
をエッチングする過程と、不純物イオンを前記ソース・
ドレイン拡散領域及び前記ゲート電極中に導入し、更に
拡散させる過程とをこの順番に有することを特徴とする
MOS型トランジスタの製造方法を提供することにより
達成される。特に、前記マスク材がポリシリコン材から
なり、前記不純物イオン導入、拡散過程の後に前記マス
ク材をソース・ドレイン拡散領域の電極及び/または配
線とするべくパターニングする過程を更に有すると良
い。
Means for Solving the Problems The above-described object is to form a gate electrode made of a conductive thin film and an insulating film covering the upper part thereof on a substrate, and a substrate on which the gate electrode and the insulating film are formed. A step of forming a mask material on the substrate, a step of etching the mask material until the insulating film covering the gate electrode is exposed, and impurity ions
This is achieved by providing a method for manufacturing a MOS transistor, which comprises the steps of introducing into the drain diffusion region and the gate electrode and further diffusing it in this order. In particular, it is preferable that the mask material is made of a polysilicon material, and that the method further includes a step of patterning the mask material to form electrodes and / or wirings of source / drain diffusion regions after the impurity ion introduction and diffusion steps.

【0009】[0009]

【作用】マスク材を、ゲート電極の上部を覆う絶縁層が
露見するまで、エッチングすることにより、その後ソー
ス・ドレイン拡散領域の接合深さが浅くなるように不純
物を導入、拡散しても同時にゲート電極中に好適に不純
物が拡散する。また、マスク材にポリシリコンを用いれ
ば、このマスク材を除去せずにパターニングすることに
よりソース・ドレイン電極及び/または配線とすること
ができる。
[Function] The mask material is etched until the insulating layer covering the upper part of the gate electrode is exposed, so that even if impurities are introduced and diffused so that the junction depth of the source / drain diffusion region becomes shallower at the same time, the gate material is simultaneously etched. Impurities are preferably diffused into the electrode. If polysilicon is used as the mask material, the source / drain electrodes and / or the wiring can be formed by patterning the mask material without removing it.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0011】図1(a)〜図1(e)は本発明に基づく
p型MOSトランジスタの製造方法の要部を示す断面図
である。尚、本実施例ではp型MOSトランジスタの製
造過程のみ説明し、n型MOSトランジスタについては
p型MOSトランジスタと同様であるのでその詳細な説
明を省略する。
1 (a) to 1 (e) are sectional views showing an essential part of a method of manufacturing a p-type MOS transistor according to the present invention. In the present embodiment, only the manufacturing process of the p-type MOS transistor will be described, and the n-type MOS transistor is the same as the p-type MOS transistor, so detailed description thereof will be omitted.

【0012】まず、図1(a)に示すように、基板1上
に素子分離領域(LOCOS)2を形成した後、絶縁膜
3及び導電性薄膜からなるゲート電極4を形成し、その
後、絶縁体からなるサイドウォールスペーサ5及びゲー
ト電極4の上部を覆うように絶縁膜6を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, after forming an element isolation region (LOCOS) 2 on a substrate 1, an insulating film 3 and a gate electrode 4 made of a conductive thin film are formed, and thereafter, insulation is performed. An insulating film 6 is formed so as to cover the sidewall spacers 5 made of a body and the upper portions of the gate electrodes 4.

【0013】次に、基板1の全面に不純物導入の際のマ
スクとしてのポリシリコン膜7をCVD法などにより成
膜させる(図1(b))。そして、図1(c)に示すよ
うに、ゲート電極4の上部を覆う絶縁層6が露見するま
で、エッチングを行う。その後、ポリシリコン膜7に不
純物イオンを導入し(図1(d))、熱拡散によってこ
の不純物イオンを拡散させ、ソース・ドレイン領域8を
形成すると同時にゲート電極4を上記ソース・ドレイン
領域8と同じ導電型とする(図1(e))。ここで、接
合深さを浅くするためのマスクとして利用したポリシリ
コン膜7は、後工程にてパターニングしてソース・ドレ
イン電極や配線として使用することとなる(図示せ
ず)。これにより、通常層間絶縁膜形成後に行われるコ
ンタクト孔の形成、埋め込みプラグの形成などの工程を
省略でき、配線パターンの形成工程が容易になる。
Next, a polysilicon film 7 as a mask for introducing impurities is formed on the entire surface of the substrate 1 by the CVD method or the like (FIG. 1B). Then, as shown in FIG. 1C, etching is performed until the insulating layer 6 covering the upper portion of the gate electrode 4 is exposed. After that, impurity ions are introduced into the polysilicon film 7 (FIG. 1D), and the impurity ions are diffused by thermal diffusion to form the source / drain regions 8, and at the same time, the gate electrode 4 is replaced with the source / drain regions 8. The same conductivity type is used (FIG. 1 (e)). Here, the polysilicon film 7 used as a mask for reducing the junction depth is patterned in a later step and used as a source / drain electrode or a wiring (not shown). As a result, steps such as contact hole formation and buried plug formation, which are usually performed after forming the interlayer insulating film, can be omitted, and the wiring pattern forming step is facilitated.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によるMOS型トランジスタの製造方法によれば、ゲ
ート電極及びゲート電極を覆う絶縁膜が形成された基板
上にマスク材を成膜させ、そのマスク材を上記絶縁膜が
露見するまでエッチングした後に不純物イオンをソース
・ドレイン拡散領域及びゲート電極中に導入し、更に拡
散させることにより、ソース・ドレイン拡散領域の接合
深さが浅くなるように不純物を導入、拡散しても同時に
ゲート電極中に好適に不純物が拡散する。従って、ソー
ス・ドレイン拡散領域及び導電性薄膜からなるゲート電
極中へ不純物導入を同時に行うことができることから工
数を少なくでき、作業時間が短縮される。また、マスク
材にポリシリコンを用いれば、このマスク材を除去せず
にパターニングすることによりソース・ドレイン電極及
び/または配線とすることができ、工数を一層少なくす
ることができる。
As is apparent from the above description, according to the method of manufacturing a MOS transistor of the present invention, a mask material is formed on a substrate on which a gate electrode and an insulating film covering the gate electrode are formed. After etching the mask material until the insulating film is exposed, impurity ions are introduced into the source / drain diffusion region and the gate electrode and further diffused so that the junction depth of the source / drain diffusion region becomes shallow. Even if impurities are introduced and diffused, at the same time, the impurities are suitably diffused in the gate electrode. Therefore, the impurities can be introduced into the source / drain diffusion region and the gate electrode made of the conductive thin film at the same time, so that the number of steps can be reduced and the working time can be shortened. Further, if polysilicon is used as the mask material, the source / drain electrodes and / or wiring can be formed by patterning the mask material without removing it, and the number of steps can be further reduced.

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

【図1】(a)部〜(e)部は本発明に基づくp型MO
Sトランジスタの製造方法の要部を示す断面図である。
1A to 1E are p-type MOs according to the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the main parts of the method for manufacturing the S transistor.

【図2】(a)部〜(d)部は従来の一般的なMOSト
ランジスタの製造方法の要部を示す断面図である。
FIG. 2A to FIG. 2D are cross-sectional views showing a main part of a conventional general MOS transistor manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 素子分離領域 3 絶縁膜 4 ゲート電極 5 サイドウォールスペーサ 6 絶縁膜 7 ポリシリコン膜 8 ソース・ドレイン領域 21 基板 22 素子分離領域 23 絶縁膜 24 ゲート電極 25 サイドウォールスペーサ 26 絶縁膜 27 ポリシリコン膜 28 ソース・ドレイン拡散領域 1 Substrate 2 Element Isolation Region 3 Insulation Film 4 Gate Electrode 5 Sidewall Spacer 6 Insulation Film 7 Polysilicon Film 8 Source / Drain Region 21 Substrate 22 Element Isolation Region 23 Insulation Film 24 Gate Electrode 25 Sidewall Spacer 26 Insulation Film 27 Polysilicon Film 28 Source / drain diffusion region

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に導電性薄膜からなるゲート電
極及びその上部を覆う絶縁膜を形成する過程と、 前記ゲート電極及び前記絶縁膜が形成された基板上にマ
スク材を成膜させる過程と、 前記ゲート電極を覆う絶縁膜が露見するまで前記マスク
材をエッチングする過程と、 不純物イオンを前記ソース・ドレイン拡散領域及び前記
ゲート電極中に導入し、更に拡散させる過程とをこの順
番に有することを特徴とするMOS型トランジスタの製
造方法。
1. A process of forming a gate electrode made of a conductive thin film and an insulating film covering the upper part of the conductive film on a substrate, and a process of forming a mask material on the substrate on which the gate electrode and the insulating film are formed. A step of etching the mask material until the insulating film covering the gate electrode is exposed, and a step of introducing impurity ions into the source / drain diffusion regions and the gate electrode and further diffusing the ions. A method for manufacturing a MOS transistor, including:
【請求項2】 前記マスク材がポリシリコン材からな
り、前記不純物イオン導入、拡散過程の後に前記マスク
材をソース・ドレイン拡散領域の電極及び/または配線
とするべくパターニングする過程を更に有することを特
徴とする請求項1に記載のMOS型トランジスタの製造
方法。
2. The mask material is made of a polysilicon material, and further comprising a step of patterning the mask material to form electrodes and / or wirings of source / drain diffusion regions after the impurity ion introduction and diffusion steps. The method for manufacturing a MOS transistor according to claim 1, wherein
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