JPH0758323A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH0758323A
JPH0758323A JP22502693A JP22502693A JPH0758323A JP H0758323 A JPH0758323 A JP H0758323A JP 22502693 A JP22502693 A JP 22502693A JP 22502693 A JP22502693 A JP 22502693A JP H0758323 A JPH0758323 A JP H0758323A
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JP
Japan
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diffusion layer
sidewall
concentration
ion implantation
insulating film
Prior art date
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Application number
JP22502693A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiki Yamanishi
良樹 山西
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for manufacturing an MOS transistor of LDD structure wherein processes are shortened and simplified without deteriorated performance by forming a low concentration diffusion layer and a high concentration diffusion layer by one ion implantation. CONSTITUTION:At a step part between a semiconductor substrate 1 and a gate electrode 4 formed on the semiconductor substrate 1, a side wall 18 having linear slope is formed through formation of an insulation film and etch-back (b, c, d), and after the completion of it, ion implantation is performed through the side wall 18 (e), so that an MOS semiconductor device of LDD structure is manufactured.

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
に関し、特に、LDD構造を有するMOS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 semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a MOS transistor having an LDD structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の高集積化、微細化にともな
い、MOS型トランジスタのスケーリング則による短チ
ャネル化のためソース,ドレインを高濃度にしたり、拡
散深さを浅くすることが行なわれている。しかしなが
ら、そのソース,ドレインの高濃度化、拡散深さを浅く
することにより、ドレイン近傍での電界が強くなり、ホ
ットキャリア等によってトランジスタの特性の劣化が著
しくなる。ホットキャリアは高電界によって発生するた
め、同電圧の場合には微細化されたトランジスタ程大き
な影響が生じる。そこで、従来、図2に示すようなLD
D(Lightly,Doped,Drain)構造と
呼ばれるMOS型トランジスタの構造が利用されてい
る。このLDD構造は、最も電界の高いドレイン(図2
中の高濃度拡散層6)近傍に濃度の低い不純物領域5
(以下、低濃度拡散層という)を設け、その低濃度拡散
層5にオフセットを通して高濃度拡散層6(通常低濃度
拡散層5と同一の導電型で形成)を設けて濃度傾斜を形
成するものであり、これによりドレイン近傍での電界強
度を低下させるものである。
2. Description of the Related Art With the increase in integration and miniaturization of semiconductor elements, it has been attempted to increase the concentration of source and drain or to reduce the diffusion depth in order to shorten the channel due to the scaling rule of MOS transistors. . However, by increasing the concentration of the source and drain and making the diffusion depth shallow, the electric field in the vicinity of the drain becomes strong, and the characteristics of the transistor deteriorate significantly due to hot carriers and the like. Since hot carriers are generated by a high electric field, miniaturized transistors have a greater effect at the same voltage. Therefore, conventionally, an LD as shown in FIG.
A MOS transistor structure called a D (Lightly, Doped, Drain) structure is used. This LDD structure has a drain with the highest electric field (see FIG.
The high-concentration diffusion layer 6) in the vicinity has a low-concentration impurity region 5
(Hereinafter referred to as a low-concentration diffusion layer), and a high-concentration diffusion layer 6 (generally formed with the same conductivity type as that of the low-concentration diffusion layer 5) is provided through the low-concentration diffusion layer 5 to form a concentration gradient. This lowers the electric field strength near the drain.

【0003】LDD構造のMOS型半導体装置の従来の
製造方法の一例を図3により説明する。先ず、ベース1
上に素子分離領域2、ゲート絶縁膜3、ゲート電極4を
有する構造に対してイオン注入を行ない、低濃度拡散層
5の形成を行なう(ステップa)。次に、シリコン酸化
膜等の絶縁膜7をCVD法により堆積させる(ステップ
b)。さらに、ドライエッチングとウエットエッチング
の組み合わせにより絶縁膜7をゲート電極4の側壁にの
み残し除去する(ステップc)。この残った絶縁膜7を
サイドウォール8と呼び、次にこのサイドウォール8を
マスクとして高濃度拡散層6を形成するためにイオン注
入を行なう(ステップd)。このサイドウォール8によ
るマスクを用いることにより、低濃度拡散層5と高濃度
拡散層6の間にオフセットが形成され、LDD構造が構
成される。
An example of a conventional method for manufacturing a MOS type semiconductor device having an LDD structure will be described with reference to FIG. First, base 1
Ions are implanted into the structure having the element isolation region 2, the gate insulating film 3, and the gate electrode 4 thereon to form the low concentration diffusion layer 5 (step a). Next, an insulating film 7 such as a silicon oxide film is deposited by the CVD method (step b). Furthermore, the insulating film 7 is removed by a combination of dry etching and wet etching, leaving only the side wall of the gate electrode 4 (step c). The remaining insulating film 7 is referred to as a side wall 8. Next, using the side wall 8 as a mask, ion implantation is performed to form the high concentration diffusion layer 6 (step d). An offset is formed between the low-concentration diffusion layer 5 and the high-concentration diffusion layer 6 by using the mask formed of the sidewalls 8 to form an LDD structure.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来のLDD構造の形成方法においては、低濃度拡散層
と高濃度拡散層の形成のために2回のイオン注入が必要
であり、また、サイドウォール形成のためのエッチング
もドライエッチングとウエットエッチングを組み合わせ
る必要があり、そのためLDD構造形成の工程が複雑
化、長時間化するという問題点があり、また、その工程
中におけるパーティクルの侵入等による製品の歩留りの
低下の可能性が高まるとういう2次的な問題点も有して
いる。
However, in the conventional method of forming the LDD structure described above, two ion implantations are required to form the low-concentration diffusion layer and the high-concentration diffusion layer. It is necessary to combine dry etching and wet etching for the wall formation, which complicates the process of forming the LDD structure and prolongs the process. In addition, there is a problem that the product may be invaded by particles during the process. It also has a secondary problem that the possibility of lowering the yield of the device increases.

【0005】そこで、本発明はかかる事情に鑑みてなさ
れたものであって、前記した従来のLDD構造形成の工
程の複雑化、長時間化の問題点を解決し、1回のイオン
注入により低濃度拡散層と高濃度拡散層を同時に形成
し、性能を低下させることなく、工程の短縮化、簡略化
を図るようにしたLDD構造のMOS型トランジスタの
製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and solves the problems of the complicated process of forming the conventional LDD structure and the prolongation of the process described above. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a MOS transistor having an LDD structure in which a concentration diffusion layer and a high concentration diffusion layer are formed at the same time, and the process is shortened and simplified without deteriorating the performance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板と
半導体基板上に形成されたゲート電極との間の段差部分
に直線的な傾斜を有するサイドウォールを、絶縁膜の成
膜とエッチバックによって形成し、サイドウォールを形
成した後に該サイドウォールを通してイオン注入してL
DD構造を有するMOS型半導体装置を製造することに
よって、前記目的を達成する。
According to the present invention, a sidewall having a linear slope is formed in a step portion between a semiconductor substrate and a gate electrode formed on the semiconductor substrate by forming an insulating film and etching back. Formed by forming a sidewall, and then performing ion implantation through the sidewall to form L.
The above object is achieved by manufacturing a MOS type semiconductor device having a DD structure.

【0007】本発明のサイドウォールの形成における絶
縁膜の成膜とエッチバックは、成膜工程とエッチバック
工程の2工程により行なうことも、また、成膜工程とエ
ッチバック工程を同時に1工程で行なうこともできる。
The formation and etchback of the insulating film in the formation of the side wall of the present invention can be performed by two steps of the film formation step and the etchback step, or the film formation step and the etchback step can be performed simultaneously in one step. You can also do it.

【0008】本発明のLDD構造を構成するためのイオ
ン注入は、サイドウォールを介した1回の工程である。
Ion implantation for forming the LDD structure of the present invention is a single step through a sidewall.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、前記構成とすることによっ
て、絶縁膜の成膜とエッチバックにより、半導体基板と
半導体基板上に形成されたゲート電極との間の段差部分
に直線的な傾斜を有するサイドウォールを形成すること
ができ、このサイドウォールを形成した後に該サイドウ
ォールの直線的な傾斜を通してイオン注入することによ
り、この直線的な傾斜部分に対応する基板に低濃度拡散
層、および低濃度拡散層から高濃度拡散層に変化するオ
フセット部分を形成し、サイドウォールのない平坦部分
に対応する基板に高濃度拡散層を形成して、濃度差のあ
る拡散層を形成しLDD構造のMOS型トランジスタを
構成する。
According to the present invention, with the above structure, a linear slope is formed in the step portion between the semiconductor substrate and the gate electrode formed on the semiconductor substrate by forming and etching back the insulating film. A sidewall having a low-concentration diffusion layer and a low concentration diffusion layer on the substrate corresponding to the linearly sloped portion by ion-implanting through the linear inclination of the sidewall after forming the sidewall. An offset portion that changes from the concentration diffusion layer to the high concentration diffusion layer is formed, a high concentration diffusion layer is formed on a substrate corresponding to a flat portion without sidewalls, and a diffusion layer having a difference in concentration is formed. Form a transistor.

【0010】この直線的な傾斜を有するサイドウォール
は、絶縁膜の成膜工程とエッチバック工程の2工程によ
り行なうことも、また、絶縁膜の成膜工程とエッチバッ
ク工程を同時に行なって1工程とすることができる。
The sidewall having the linear inclination can be formed by two steps of an insulating film forming step and an etch back step, or by performing the insulating film forming step and an etch back step at the same time. Can be

【0011】本発明の直線的な傾斜を有するサイドウォ
ールの絶縁膜を通して拡散層形成のためのイオン注入を
行なった場合、傾斜していることで絶縁膜表面から基板
までの垂直方向の距離が変化するため、基板まで到達可
能なイオンの個数が場所により変化することになる。そ
のため、絶縁膜が厚いところでは基板の不純物が低く、
絶縁膜が薄いところでは逆に高濃度の不純物層を形成で
きる。したがって、1回のイオン注入工程により、濃度
傾斜を持つ拡散層が形成できることになり、工程の簡略
化が図れる。
When ion implantation for forming a diffusion layer is performed through an insulating film of a sidewall having a linear inclination according to the present invention, the inclination changes the vertical distance from the surface of the insulating film to the substrate. Therefore, the number of ions that can reach the substrate changes depending on the location. Therefore, the impurity of the substrate is low where the insulating film is thick,
On the contrary, a high-concentration impurity layer can be formed where the insulating film is thin. Therefore, a diffusion layer having a concentration gradient can be formed by one ion implantation process, and the process can be simplified.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものでは
ない。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments.

【0013】〔実施例1〕はじめに、本発明の実施例1
について、図1の半導体装置の製造方法の実施例1の主
要工程を示す図を用いて説明する。
Example 1 First, Example 1 of the present invention
Will be described with reference to the drawings showing the main steps of Example 1 of the method for manufacturing a semiconductor device of FIG.

【0014】本発明の実施例1によるLDD構造の形成
は、一定の傾斜角を持つサイドウォールを用いて拡散層
を形成するものであり、この一定の傾斜角を持つサイド
ウォールの形成の方法としてバイアス・スパッタ法を用
いるものである。そして、この一定の傾斜角を持つサイ
ドウォールを利用して、1回のイオン注入により濃度勾
配を有する拡散層を形成するものである。
In the formation of the LDD structure according to the first embodiment of the present invention, the diffusion layer is formed by using the side wall having a constant inclination angle. As a method of forming the side wall having the constant inclination angle, The bias sputtering method is used. Then, the diffusion layer having the concentration gradient is formed by performing the ion implantation once by using the sidewall having the constant inclination angle.

【0015】なお、以下の説明では図1中の(a)〜
(f)の符号で示すステップに従って説明し、以下のス
テップにおいて、ステップa〜ステップdによりサイド
ウォールを形成し、ステップe,ステップfによりイオ
ン注入による拡散層の形成を行なう。
In the following description, (a) through (a) in FIG.
The description will be given according to the step indicated by the symbol (f). In the following steps, the sidewalls are formed by steps a to d, and the diffusion layer is formed by ion implantation in steps e and f.

【0016】ステップa:まず、図1の(a)に示すよ
うに、単結晶シリコンからなる半導ベース1の上にゲー
ト酸化膜3および素子分離領域2を形成し、そのゲート
酸化膜3上にゲート電極4を形成する。なお、このゲー
ト酸化膜3、素子分離領域2、およびゲート電極4の形
成は、通常の製造方法により行なうことができる。
Step a: First, as shown in FIG. 1A, a gate oxide film 3 and an element isolation region 2 are formed on a semiconductor base 1 made of single crystal silicon, and the gate oxide film 3 is formed. The gate electrode 4 is formed on. The gate oxide film 3, the element isolation region 2, and the gate electrode 4 can be formed by a usual manufacturing method.

【0017】ステップb:次に、図1の(b)に示すよ
うに、CVD法により絶縁膜7を堆積させる。この絶縁
膜7の厚みは、例えばゲート電極の厚みが0.4μmの
場合、0.3〜0.5μm程度にするのが望ましい。
Step b: Next, as shown in FIG. 1B, the insulating film 7 is deposited by the CVD method. The thickness of the insulating film 7 is preferably about 0.3 to 0.5 μm when the thickness of the gate electrode is 0.4 μm, for example.

【0018】ステップc:次に、図1の(c)に示すよ
うに、絶縁膜7を例えばAr+ イオンを用いたバイアス
・スパッタ法によりエッチバックする。バイアス・スパ
ッタ法は、基板を支持する支持台にRFバイアスを印加
してスパッタを行なうものであり、このスパッタのエッ
チングの程度は傾斜角45度付近においてピークを持つ
傾斜角度に依存した特性を有しており、このバイアスに
よりイオンが基板に対して垂直方向に入射すると、ゲー
ト電極等により形成される段差の部分ではスパッタ・エ
ッチングにより約45度の傾斜が発生する。
Step c: Next, as shown in FIG. 1C, the insulating film 7 is etched back by a bias sputtering method using Ar + ions, for example. The bias-sputtering method is one in which an RF bias is applied to a support that supports a substrate to perform sputtering, and the degree of etching of this sputter has characteristics that depend on the tilt angle having a peak near a tilt angle of 45 degrees. When ions are made to enter the substrate in a direction perpendicular to the substrate due to this bias, an inclination of about 45 degrees occurs due to sputter etching in the step portion formed by the gate electrode and the like.

【0019】ステップd:前記ステップcのエッチバッ
クにより、絶縁膜7の平坦部分がほとんどエッチバック
された段階では、図示するように、ゲート電極4と素子
分離領域2の各側壁に例えば約45度の傾斜角を持つ絶
縁膜層が形成される。この傾斜角を持つ絶縁膜層をサイ
ドウォール18として、以下のステップによる拡散層の
形成を行なう。
Step d: At the stage where the flat portion of the insulating film 7 is almost etched back by the etching back in the step c, as shown in the figure, the sidewalls of the gate electrode 4 and the element isolation region 2 are, for example, about 45 degrees. An insulating film layer having an inclination angle of is formed. Using the insulating film layer having this inclination angle as the sidewall 18, the diffusion layer is formed by the following steps.

【0020】ステップe:前記サイドウォール18を通
してベース1に対してイオン注入を行なう。このイオン
注入は、例えばn型伝導型の拡散層を形成する場合に
は、Asイオンを100kVの加速電圧で5×10
15(cm-2)の割合で行なうことができる。このイオン
注入において、サイドウォール18の絶縁膜層は傾斜角
を持つ構成であるため、絶縁膜層の膜厚が厚い部分では
わずかのイオンしかベース1に到達せず、これにより低
濃度の浅い不純物層21が形成される。一方、サイドウ
ォール18の絶縁膜層の膜厚が薄い部分、およびサイド
ウォール18が形成されていない平坦部では多くのイオ
ンがベース1に到達するため、高濃度の不純物層22が
形成される。図1の(e)の斜線で示された部分は、低
濃度の不純物層21と高濃度の不純物層22からなる注
入不純物層20を示しており、低濃度の不純物層21は
ベース1の深さ方向に浅く、高濃度の不純物層22はベ
ース1の深さ方向に深く形成される。
Step e: Ion implantation is performed on the base 1 through the sidewall 18. In the ion implantation, for example, when forming an n-type conduction type diffusion layer, As ions are subjected to 5 × 10 5 at an acceleration voltage of 100 kV.
It can be performed at a rate of 15 (cm -2 ). In this ion implantation, since the insulating film layer of the sidewall 18 has a tilt angle, only a small number of ions reach the base 1 in a portion where the insulating film layer has a large film thickness. Layer 21 is formed. On the other hand, many ions reach the base 1 in the thin portion of the insulating film layer of the sidewall 18 and in the flat portion where the sidewall 18 is not formed, so that the high-concentration impurity layer 22 is formed. The hatched portion in (e) of FIG. 1 indicates the implanted impurity layer 20 including the low-concentration impurity layer 21 and the high-concentration impurity layer 22, and the low-concentration impurity layer 21 is the depth of the base 1. The impurity layer 22 having a high concentration and a shallow depth is formed deep in the depth direction of the base 1.

【0021】本発明のサイドウォール18と従来のサイ
ドウォール8との相違は、その厚みにあり、従来のサイ
ドウォール8の厚みはゲート電極4と同程度であって、
高濃度拡散層を形成する際のイオン注入条件のもとで
は、イオンはサイドウォール8を透過することができず
低濃度拡散層5を形成することができず、サイドウォー
ル8を形成する前に低濃度拡散層5を形成する工程が必
要である。これに対して、本発明のサイドウォール18
の厚みは傾斜角を持つため、イオンはサイドウォール1
8の薄い部分を透過して低濃度拡散層21を形成し、同
時にサイドウォール18の形成されていない平坦部を透
過して高濃度拡散層22を形成する。
The difference between the sidewall 18 of the present invention and the conventional sidewall 8 lies in the thickness thereof, and the thickness of the conventional sidewall 8 is about the same as that of the gate electrode 4.
Under the ion implantation conditions for forming the high-concentration diffusion layer, the ions cannot pass through the sidewall 8 and the low-concentration diffusion layer 5 cannot be formed. A step of forming the low concentration diffusion layer 5 is necessary. On the other hand, the sidewall 18 of the present invention
The ion has a sidewall 1 because the thickness of
A low-concentration diffusion layer 21 is formed by passing through a thin portion of No. 8, and at the same time, a high-concentration diffusion layer 22 is formed by passing through a flat portion where the sidewalls 18 are not formed.

【0022】したがって、本発明の半導体装置の製造方
法によれば、低濃度拡散層と高濃度拡散層からなる濃度
傾斜を持つ拡散層を1回のイオン注入の工程で形成する
ことができる。
Therefore, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a diffusion layer having a concentration gradient composed of a low concentration diffusion layer and a high concentration diffusion layer can be formed in one ion implantation step.

【0023】なお、拡散層の濃度分布は、イオン注入条
件、注入イオンの入射方向におけるサイドウォールの厚
みにより決定されるが、このイオン注入後のイオンの深
さ方向の分布はサイドウォールの厚みを一パラメータと
したLSS理論で示されるような分布に従って変化す
る。また、前記注入イオンの入射方向におけるサイドウ
ォールの厚みは、イオンの入射角とサイドウォール傾斜
角で決定されるものである。
The concentration distribution of the diffusion layer is determined by the ion implantation conditions and the thickness of the sidewall in the incident direction of the implanted ions. The distribution of the ions in the depth direction after the ion implantation is the thickness of the sidewall. It changes according to the distribution as shown in the LSS theory with one parameter. Moreover, the thickness of the sidewall in the incident direction of the implanted ions is determined by the incident angle of the ions and the sidewall inclination angle.

【0024】ステップf:前記のイオン注入工程の後、
注入イオンの活性化と注入欠陥回復のための熱処理を施
し、濃度傾斜を持つソース・ドレイン構造のLDD構造
のMOS型半導体装置が形成される。なお、この熱処理
の一例として、窒素雰囲気中において900°Cで30
分間の熱処理を採用することができる。
Step f: After the above ion implantation step,
By performing heat treatment for activation of implanted ions and recovery of implanted defects, a MOS type semiconductor device having an LDD structure with a source / drain structure having a concentration gradient is formed. As an example of this heat treatment, the heat treatment is performed at 900 ° C in a nitrogen atmosphere at
Minute heat treatment can be employed.

【0025】(実施例1特有の効果)本発明の実施例1
では、バイアス・スパッタ法におけるスパッタリング・
イオンの入射角が基板に対してほぼ垂直にそろっている
ため、サイドウォールの直線的な傾斜構造を再現性良く
得ることができる。
(Effects peculiar to Embodiment 1) Embodiment 1 of the present invention
Then, in the bias sputtering method,
Since the incident angles of ions are substantially perpendicular to the substrate, it is possible to reproducibly obtain a linear inclined structure of the sidewall.

【0026】〔実施例2〕次に、本発明の実施例2につ
いて、図4の半導体装置の製造方法の実施例2の主要工
程を示す図を用いて説明する。
[Embodiment 2] Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings showing the main steps of Embodiment 2 of the method for manufacturing a semiconductor device in FIG.

【0027】本発明の実施例2によるLDD構造の形成
は、前記実施例1と同様に一定の傾斜角を持つサイドウ
ォールを用いて拡散層を形成するものであり、この一定
の傾斜角を持つサイドウォールの形成の方法としてバイ
アス・スパッタ法を併用したプラズマCVD、あるいは
バイアス・スパッタ法を併用したECRプラズマCVD
を用いることにより絶縁膜の形成と同時に一定の傾斜角
を持つ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1回のイオン注入により濃度勾配を有する拡散
層を形成するものである。
In the formation of the LDD structure according to the second embodiment of the present invention, the diffusion layer is formed by using the sidewalls having the constant inclination angle as in the case of the first embodiment, and the constant inclination angle is obtained. As a method of forming the side wall, plasma CVD using bias / sputtering method or ECR plasma CVD using bias / sputtering method
Is used to form a side wall having a constant inclination angle at the same time as the formation of the insulating film, and using this side wall, a diffusion layer having a concentration gradient is formed by one-time ion implantation.

【0028】この本発明の実施例2で使用するバイアス
・スパッタ法は、バイアス印加によるイオンスパッタ法
であり、例えば、バイアス・スパッタ法を併用したEC
RプラズマCVDにおいては、酸化膜を形成するための
成膜成分であるSiH4 およびO2 と、スパッタ用のA
rガスとを使用ガスとし、ウエハを支持する支持台にR
Fバイアスを印加することにより行うことができる。こ
れにより、CVDによる成膜とスパッタによるエッチバ
ックとを同時に行なって、従来の成膜後のエッチング工
程を省略することができる。
The bias sputtering method used in the second embodiment of the present invention is an ion sputtering method by applying a bias. For example, an EC using the bias sputtering method in combination is used.
In R plasma CVD, SiH 4 and O 2 , which are film forming components for forming an oxide film, and A for sputtering.
R gas is used as a used gas, and R is used as a support for supporting the wafer.
This can be done by applying an F bias. As a result, the film formation by CVD and the etch back by sputtering can be performed simultaneously, and the conventional etching process after film formation can be omitted.

【0029】したがって、実施例2と前記実施例1との
相違はサイドウォールの形成工程にあり、実施例2は前
記実施例1のエッチング工程を省略して成膜工程におい
てサイドウォールを同時に形成するものである。
Therefore, the difference between the second embodiment and the first embodiment lies in the sidewall forming step. In the second embodiment, the etching step of the first embodiment is omitted and the sidewalls are simultaneously formed in the film forming step. It is a thing.

【0030】なお、以下の説明ではバイアス・スパッタ
法を併用したECRプラズマCVD(以下、バイアス・
スパッタ法を併用したCVD法という)を例とし、図4
中の(a)〜(e)の符号で示すステップに従って説明
し、以下のステップにおいて、ステップa〜ステップc
によりサイドウォールを形成し、ステップd,ステップ
eによりイオン注入による拡散層の形成を行なう。
In the following description, ECR plasma CVD (also referred to as bias.
FIG. 4 shows an example of a CVD method using a sputtering method).
The description will be given according to the steps indicated by reference numerals (a) to (e) in FIG.
To form a side wall, and in steps d and e, a diffusion layer is formed by ion implantation.

【0031】ステップa:まず、前記実施例1と同様に
図4の(a)に示すように、単結晶シリコンからなる半
導ベース1の上にゲート酸化膜3および素子分離領域2
を形成し、そのゲート酸化膜3上にゲート電極4を形成
する。なお、このゲート酸化膜3、素子分離領域2、お
よびゲート電極4の形成は、通常の製造方法により行な
うことができる。
Step a: First, as in the first embodiment, as shown in FIG. 4A, the gate oxide film 3 and the element isolation region 2 are formed on the semiconductor base 1 made of single crystal silicon.
And a gate electrode 4 is formed on the gate oxide film 3. The gate oxide film 3, the element isolation region 2, and the gate electrode 4 can be formed by a usual manufacturing method.

【0032】ステップb:次に、図4の(b)に示すよ
うに、バイアス・スパッタ併用のCVD法によりCVD
とエッチバックを同時進行させることによりサイドウォ
ールを形成する。このバイアス・スパッタ併用のCVD
法の一例として、例えば、前記したように、SiH4
よびO2 と、Arガスとを使用ガスとし、ウエハを支持
する支持台にRFバイアスを印加することを条件とした
ECRプラズマCVDがあり、より具体的なバイアスを
印加するECRプラズマCVD法の成膜条件として、真
空度3mTorrで、SiH4 の流量を38.5scc
m、O2 の流量を150sccm、Arの流量を50s
ccmとし、プラズマ源として5.45GHzのマイク
ロウェーブ波を2500Wの電力で加え、13.26M
Hzの高周波を1300Wの電力で加えてRFバイアス
とする。
Step b: Next, as shown in FIG. 4B, CVD is performed by a CVD method using both bias and sputtering.
The sidewalls are formed by simultaneously advancing the etching and the etching back. CVD with both bias and sputtering
As an example of the method, for example, as described above, there is ECR plasma CVD under the condition that SiH 4 and O 2 and Ar gas are used gases and an RF bias is applied to a support table that supports a wafer, As a film forming condition of the ECR plasma CVD method for applying a more specific bias, the degree of vacuum is 3 mTorr, the flow rate of SiH 4 is 38.5 scc.
m, O 2 flow rate 150 sccm, Ar flow rate 50 s
ccm, a microwave source of 5.45 GHz was applied with a power of 2500 W, and the plasma source was 13.26 M.
A high frequency of Hz is applied with a power of 1300 W to form an RF bias.

【0033】ステップc:前記バイアス・スパッタ併用
のCVD法によりサイドウォール28を形成する。この
サイドウォール28は、CVDによる成膜速度とAr+
イオンのスパッタエッチングの速度がイオン入射角度依
存性を有している特性を利用することより形成される。
このスパッタエッチングの速度のイオン入射角度依存性
は、イオン入射角度が45度付近にピークを持つもので
あり、このバイアスによりイオンが基板に対して垂直方
向に入射すると、ゲート電極等により形成される段差の
部分ではスパッタエッチングにより約45度の傾斜が発
生する。このためゲート電極4の段差部に45度の傾斜
面を持つ側壁部が形成され、サイドウォール28を形成
される。このサイドウォール28の傾斜角を持つ絶縁膜
の部分を利用することにより、以下のステップによる拡
散層の形成を行なうことができる。
Step c: Sidewalls 28 are formed by the CVD method using both bias and sputtering. This side wall 28 is formed by the CVD film forming rate and Ar +
It is formed by utilizing the property that the ion sputter etching rate has an ion incident angle dependency.
The dependence of the sputter etching speed on the ion incident angle has a peak at an ion incident angle of around 45 degrees, and when ions are made to enter the substrate in a vertical direction by this bias, it is formed by a gate electrode or the like. An inclination of about 45 degrees is generated in the step portion due to the sputter etching. Therefore, a side wall portion having a 45 ° inclined surface is formed in the step portion of the gate electrode 4, and the side wall 28 is formed. By utilizing the portion of the insulating film having the inclination angle of the sidewall 28, the diffusion layer can be formed by the following steps.

【0034】また、ECRは低ガスにおいて高密度なプ
ラズマを形成することができ、バイアス電圧によりイオ
ンの入射エネルギーを幅広く制御することができるた
め、スパッタエッチングの速度の制御が容易であり、ま
た、このバイアスと発散磁界により基板に対して垂直に
イオンが入射するため、サブミクロンのパターンに対し
ても対応することができる。
Further, since the ECR can form a high-density plasma in a low gas and can widely control the incident energy of ions by the bias voltage, the sputter etching rate can be easily controlled. The bias and the divergent magnetic field cause the ions to enter the substrate perpendicularly, so that submicron patterns can be dealt with.

【0035】ステップd:前記サイドウォール28を通
してベース1に対してイオン注入を行なう。このイオン
注入の工程は前記実施例1のステップeに示したものと
同様であり、サイドウォール28の絶縁膜層は傾斜角を
持つ構成において、絶縁膜層の膜厚が厚い部分ではわず
かのイオンしかベース1に到達せず、これにより低濃度
の不純物層31が形成され、一方、サイドウォール28
の絶縁膜層の膜厚が薄い部分、およびサイドウォール2
8が形成されていない平坦部では多くのイオンがベース
1に到達するため、高濃度の不純物層32が形成され
る。図4の(d)の斜線で示された部分は、低濃度の不
純物層31と高濃度の不純物層32からなる注入不純物
層30を示しており、低濃度の不純物層31はベース1
の深さ方向に浅く、高濃度の不純物層32はベース1の
深さ方向に深く形成される。
Step d: Ion implantation is performed on the base 1 through the sidewall 28. The process of this ion implantation is the same as that shown in step e of the first embodiment, and in the structure in which the insulating film layer of the sidewall 28 has the inclination angle, a small number of ions are present in the thick insulating film layer. Only the base 1 is reached, which forms the low-concentration impurity layer 31, while the sidewall 28 is formed.
Of the thin insulating film layer and the side wall 2
Since many ions reach the base 1 in the flat portion where 8 is not formed, the high-concentration impurity layer 32 is formed. The hatched portion in (d) of FIG. 4 shows the implanted impurity layer 30 composed of the low-concentration impurity layer 31 and the high-concentration impurity layer 32, and the low-concentration impurity layer 31 is the base 1
And the high-concentration impurity layer 32 is formed deep in the depth direction of the base 1.

【0036】なお、本発明の実施例2による拡散層の深
さ方向不純物濃度の状態は図5に示すようになる。図5
において、Aは低濃度の不純物層31の深さ方向不純物
濃度を示し、Cは高濃度の不純物層32を示し、Bは前
記AとCの間の濃度の不純物層の深さ方向不純物濃度を
示している。なお、拡散層の濃度分布は、前記したよう
にイオン注入条件、注入イオンの入射方向におけるサイ
ドウォールの厚みにより決定されるが、このイオン注入
後のイオンの深さ方向の分布はサイドウォールの厚みを
一パラメータとしたLSS理論で示されるような分布に
従って変化するものである。また、前記注入イオンの入
射方向におけるサイドウォールの厚みは、イオンの入射
角とサイドウォール傾斜角で決定される。
The state of the impurity concentration in the depth direction of the diffusion layer according to the second embodiment of the present invention is as shown in FIG. Figure 5
In A, A indicates the depth direction impurity concentration of the low concentration impurity layer 31, C indicates the high concentration impurity layer 32, and B indicates the depth direction impurity concentration of the impurity layer between A and C. Shows. The concentration distribution of the diffusion layer is determined by the ion implantation conditions and the thickness of the sidewall in the incident direction of the implanted ions as described above. The distribution of the ions in the depth direction after the ion implantation is the thickness of the sidewall. Is a parameter and changes according to the distribution as shown in the LSS theory. Further, the thickness of the sidewall in the incident direction of the implanted ions is determined by the incident angle of the ions and the sidewall inclination angle.

【0037】また、従来のサイドウォール8と本発明の
実施例2のサイドウォール28との相違は前記した実施
例1との相違と同様であるため、その説明を省略する。
Since the difference between the conventional sidewall 8 and the sidewall 28 of the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment described above, the description thereof will be omitted.

【0038】したがって、本発明の半導体装置の製造方
法によれば、低濃度拡散層と高濃度拡散層からなる濃度
傾斜を持つ拡散層を1回のイオン注入の工程で形成する
ことができる。
Therefore, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a diffusion layer having a concentration gradient composed of a low concentration diffusion layer and a high concentration diffusion layer can be formed in one ion implantation step.

【0039】ステップe:この工程は前記実施例1のス
テップfと同様であるため、記載を省略する。
Step e: This step is the same as step f of the first embodiment, and therefore its description is omitted.

【0040】(実施例2特有の効果)実施例2において
は、サイドウォールを形成する際、エッチング工程を省
略することができ、工程の簡略化が可能となる。
(Effects peculiar to the second embodiment) In the second embodiment, the etching process can be omitted when forming the sidewalls, and the process can be simplified.

【0041】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention, which are not excluded from the scope of the present invention.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
LDD構造のMOS型トランジスタの製造方法におい
て、1回のイオン注入により低濃度拡散層と高濃度拡散
層を同時に形成し、性能を低下させることなく、工程の
短縮化、簡略化を図ることができる。
As described above, according to the present invention,
In the method of manufacturing a MOS transistor of LDD structure, a low concentration diffusion layer and a high concentration diffusion layer are simultaneously formed by one-time ion implantation, and the process can be shortened and simplified without lowering the performance. .

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

【図1】本発明の半導体装置の製造方法の実施例1の主
要工程を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing main steps of Example 1 of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図2】LDD構造のMOSトランジスタの構造を説明
する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a MOS transistor having an LDD structure.

【図3】従来の半導体装置の製造方法の主要工程を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing main steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図4】本発明の半導体装置の製造方法の実施例2の主
要工程を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing main steps of Example 2 of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図5】本発明の製造方法による半導体装置の拡散層の
深さ方向不純物濃度の状態を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a state of impurity concentration in the depth direction of a diffusion layer of a semiconductor device according to the manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベース 2 素子分離領域 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 7 絶縁膜 18,28 サイドウォール 20,30 注入不純物層 21,31 低濃度拡散層 22,32 高濃度拡散層 23,33 拡散層 1 Base 2 Element Isolation Area 3 Gate Oxide Film 4 Gate Electrode 7 Insulating Film 18, 28 Sidewall 20, 30 Injection Impurity Layer 21, 31 Low Concentration Diffusion Layer 22, 32 High Concentration Diffusion Layer 23, 33 Diffusion Layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 LDD構造を有するMOS型半導体装置
の製造方法において、半導体基板と半導体基板上に形成
されたゲート電極との間の段差部分に直線的な傾斜を有
するサイドウォールを、絶縁膜の成膜とエッチバックに
よって形成し、該サイドウォールの形成後にイオン注入
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method for manufacturing a MOS type semiconductor device having an LDD structure, wherein a sidewall having a linear slope is formed in a step portion between a semiconductor substrate and a gate electrode formed on the semiconductor substrate, A method for manufacturing a semiconductor device, which is characterized in that it is formed by film formation and etch back, and ion implantation is performed after forming the side wall.
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