JPH0964361A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH0964361A
JPH0964361A JP23612395A JP23612395A JPH0964361A JP H0964361 A JPH0964361 A JP H0964361A JP 23612395 A JP23612395 A JP 23612395A JP 23612395 A JP23612395 A JP 23612395A JP H0964361 A JPH0964361 A JP H0964361A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
gate
forming
region
punch
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP23612395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumitaka Sugaya
文孝 菅谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH0964361A publication Critical patent/JPH0964361A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify the manufacturing process of a MOS transistor with a pocket structure by simultaneously performing a process for implanting ions for controlling a threshold voltage and a process for implanting ions for forming a punch through stopper region. SOLUTION: After forming a gate electrode 4 on a P-type silicon substrate 1, a P-type impurity is subjected to ion implantation with an energy which passes through the gate electrode 4 and a P-type impurity layer 2 for controlling a threshold voltage and a punch through stopper region 6 are simultaneously formed directly below the gate electrode 4 and at the other parts, respectively. Then, an LDD layer 5 and a source/drain region 8 are formed.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、例えば、いわゆるポケット構造を有するMO
S型半導体装置の製造方法に適用して特に好適なもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, for example, an MO having a so-called pocket structure.
It is particularly suitable when applied to a method of manufacturing an S-type semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、MOS型半導体装置は微細化の一
途をたどり、それに伴い、ソース・ドレイン間のパンチ
スルーによるリーク電流増加の問題が生じている。
2. Description of the Related Art In recent years, MOS semiconductor devices have been miniaturized, and accordingly, there has been a problem of increase in leak current due to punch-through between source and drain.

【0003】そこで、例えば、特開平6−151452
号公報に記載されているように、LDD構造の低濃度拡
散層(LDD層)の周囲に、パンチスルーストッパー領
域として、基板と同一導電型の拡散層を基板より高濃度
に形成して、いわゆるポケット構造とすることにより、
リーク電流を低減することが提案されている。
Then, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-151452.
As described in Japanese Patent Publication No. JP-A-2003-264, a diffusion layer of the same conductivity type as the substrate is formed in a higher concentration than the substrate as a punch-through stopper region around a low-concentration diffusion layer (LDD layer) having an LDD structure. By having a pocket structure,
It has been proposed to reduce the leakage current.

【0004】図2に、ポケット構造を有する従来のMO
S型半導体装置の製造方法を示す。
FIG. 2 shows a conventional MO having a pocket structure.
A method of manufacturing an S-type semiconductor device will be described.

【0005】まず、図2(a)に示すように、P型シリ
コン基板1上にゲート酸化膜3を形成した後、ゲートし
きい値電圧を制御するための不純物(ボロン)2をP型
シリコン基板1のチャネル領域全体に導入する。
First, as shown in FIG. 2A, after forming a gate oxide film 3 on a P-type silicon substrate 1, impurities (boron) 2 for controlling a gate threshold voltage are added to P-type silicon. It is introduced into the entire channel region of the substrate 1.

【0006】次に、図2(b)に示すように、N型不純
物をドープした多結晶シリコンを3000Å程度堆積
し、それをパターニングして、ゲート電極4を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 2B, about 3000 Å of polycrystalline silicon doped with N-type impurities is deposited and patterned to form a gate electrode 4.

【0007】次に、図2(c)に示すように、ゲート電
極4をマスクとして、P型シリコン基板1にボロンをイ
オン注入し、パンチスルーストッパー領域6を形成す
る。この時、ボロンの濃度は基板の濃度よりも高濃度と
なるように、また、ボロンの加速電圧は、パンチスルー
ストッパー領域6の形成深さが、後に形成するLDD層
5より深く、且つ、後に形成するソース/ドレイン領域
8より浅くなるように選択する。
Next, as shown in FIG. 2C, boron is ion-implanted into the P-type silicon substrate 1 using the gate electrode 4 as a mask to form a punch-through stopper region 6. At this time, the boron concentration is higher than the substrate concentration, and the boron accelerating voltage is such that the formation depth of the punch-through stopper region 6 is deeper than the LDD layer 5 to be formed later, and It is selected to be shallower than the source / drain region 8 to be formed.

【0008】次に、図2(d)に示すように、同じくゲ
ート電極4をマスクとして、P型シリコン基板1にリン
をイオン注入し、LDD層5を形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, phosphorus is ion-implanted into the P-type silicon substrate 1 using the gate electrode 4 as a mask, and the LDD layer 5 is formed.

【0009】次に、図2(e)に示すように、全面にシ
リコン酸化膜を堆積し、それをエッチバックすることに
より、ゲート電極4の側面にゲート側壁7を形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, a silicon oxide film is deposited on the entire surface and is etched back to form a gate side wall 7 on the side surface of the gate electrode 4.

【0010】次に、図2(f)に示すように、ゲート電
極4とゲート側壁7をマスクとして、イオン注入法によ
り、P型シリコン基板1に砒素を導入し、ソース/ドレ
イン領域8を形成する。その後、アニールにより、不純
物層を活性化する。
Next, as shown in FIG. 2F, arsenic is introduced into the P-type silicon substrate 1 by ion implantation using the gate electrode 4 and the gate sidewall 7 as a mask to form the source / drain regions 8. To do. Then, the impurity layer is activated by annealing.

【0011】以上の工程により、ポケット構造を有する
NチャネルMOSトランジスタが形成される。
Through the above steps, an N-channel MOS transistor having a pocket structure is formed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のポケッ
ト構造を有するMOS型半導体装置の製造方法において
は、しきい値電圧を制御するためのボロンとパンチスル
ーを防止するためのボロンを別個の工程で導入していた
ため、ポケット構造の無いMOS型半導体装置と比較し
て製造工程数が多くなり、製造コストが高くなってい
た。
In the conventional method of manufacturing a MOS type semiconductor device having a pocket structure, the boron for controlling the threshold voltage and the boron for preventing punch-through are separately formed. However, the number of manufacturing steps is increased and the manufacturing cost is increased as compared with the MOS type semiconductor device having no pocket structure.

【0013】そこで、本発明の目的は、例えば、ポケッ
ト構造を有するMOS型半導体装置の製造方法を簡略化
することである。
Therefore, an object of the present invention is to simplify, for example, a method of manufacturing a MOS type semiconductor device having a pocket structure.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体
基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶
縁膜上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極
直下の部分を含む前記半導体基板の全面に第1導電型の
不純物をイオン注入する工程と、前記ゲート電極をマス
クとして、前記ゲート電極が形成されていない領域の前
記半導体基板に第2導電型の不純物をイオン注入する工
程と、前記ゲート電極の側壁にサイドウォール絶縁膜を
形成する工程と、前記ゲート電極及び前記サイドウォー
ル絶縁膜をマスクとして、前記ゲート電極及び前記サイ
ドウォール絶縁膜が形成されていない領域の前記半導体
基板に第2導電型の不純物をイオン注入する工程とを有
する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention which solves the above-mentioned problems includes a step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a gate on the gate insulating film. A step of forming an electrode, a step of ion-implanting an impurity of the first conductivity type into the entire surface of the semiconductor substrate including a portion immediately below the gate electrode, and a region where the gate electrode is not formed using the gate electrode as a mask Of implanting a second conductivity type impurity into the semiconductor substrate, forming a sidewall insulating film on a sidewall of the gate electrode, and using the gate electrode and the sidewall insulating film as a mask, the gate electrode And a step of ion-implanting a second conductivity type impurity into the semiconductor substrate in a region where the sidewall insulating film is not formed.

【0015】[0015]

【作用】本発明では、例えば、ポケット構造を有するM
OS型半導体装置の製造方法において、しきい値電圧制
御のための不純物導入とパンチスルーストッパー領域を
形成するための不純物導入とを同じ工程で行うことによ
り、その製造工程数を削減し、製造コストを低下させ
る。
In the present invention, for example, an M having a pocket structure
In the method of manufacturing an OS type semiconductor device, the impurity introduction for controlling the threshold voltage and the impurity introduction for forming the punch-through stopper region are performed in the same step, thereby reducing the number of manufacturing steps and reducing the manufacturing cost. Lower.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明を、ポケット構造を有するNチ
ャネルMOS型半導体装置の製造方法に適用した一実施
例につき図1を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a method of manufacturing an N-channel MOS type semiconductor device having a pocket structure will be described below with reference to FIG.

【0017】まず、図1(a)に示すように、10Ω/
cm2 程度の比抵抗を有するP型シリコン基板1を熱酸
化することにより、70〜150Å程度の膜厚のゲート
酸化膜3をシリコン基板1の素子活性領域の表面に形成
する。次に、ゲート酸化膜3上に3000Å程度の膜厚
の多結晶シリコン膜をCVD法により全面に堆積し、こ
の多結晶シリコン膜をリソグラフィにより0.8μm以
下の幅の線状にパターニングして、ゲート酸化膜3上に
ゲート電極4を形成する。
First, as shown in FIG. 1 (a), 10Ω /
By thermally oxidizing the P-type silicon substrate 1 having a specific resistance of about cm 2, a gate oxide film 3 having a film thickness of about 70 to 150 Å is formed on the surface of the element active region of the silicon substrate 1. Next, a polycrystalline silicon film having a thickness of about 3000 Å is deposited on the entire surface by the CVD method on the gate oxide film 3, and the polycrystalline silicon film is patterned by lithography into a linear shape having a width of 0.8 μm or less, A gate electrode 4 is formed on the gate oxide film 3.

【0018】次に、図1(b)に示すように、3.0×
1012〜5.0×1012/cm2 程度のドーズ量のボロ
ン(B)イオンを100〜150KeV程度のエネルギ
ーでシリコン基板1にイオン注入し、ゲート電極4とオ
ーバーラップしないシリコン基板1の領域にパンチスル
ーストッパー領域6を形成すると同時に、ゲート電極4
直下のチャネル領域にしきい値電圧制御用のP型不純物
拡散層2を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, 3.0 ×
A region of the silicon substrate 1 that does not overlap with the gate electrode 4 by implanting boron (B) ions with a dose of about 10 12 to 5.0 × 10 12 / cm 2 into the silicon substrate 1 with energy of about 100 to 150 KeV. At the same time as forming the punch-through stopper region 6 on the gate electrode 4
A P-type impurity diffusion layer 2 for controlling the threshold voltage is formed in the channel region immediately below.

【0019】次に、図1(c)に示すように、ゲート電
極4をマスクとして、1.0×1012〜3.0×1012
/cm2 程度のドーズ量のリン(P)イオンを50〜8
0KeV程度のエネルギーでシリコン基板1にイオン注
入し、ゲート電極4の両側のシリコン基板1に浅い接合
の不純物拡散層であるLDD層5を形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, 1.0 × 10 12 to 3.0 × 10 12 is used with the gate electrode 4 as a mask.
50 to 8 of phosphorus (P) ions with a dose of about 1 / cm 2
Ions are implanted into the silicon substrate 1 with energy of about 0 KeV to form the LDD layer 5 which is an impurity diffusion layer having a shallow junction in the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode 4.

【0020】次に、図1(d)に示すように、SiO2
膜7をCVD法によりシリコン基板1上の全面に堆積
し、このSiO2 膜7をエッチバックすることにより、
ゲート電極4の側面にサイドウォール絶縁膜であるゲー
ト側壁7を形成する。
Next, as shown in FIG. 1D, SiO 2
By depositing the film 7 on the entire surface of the silicon substrate 1 by the CVD method and etching back the SiO 2 film 7,
A gate sidewall 7 which is a sidewall insulating film is formed on the side surface of the gate electrode 4.

【0021】次に、図1(e)に示すように、ゲート電
極4及びゲート側壁7をマスクとして、イオン注入によ
り、3.0×1015〜6.0×1015/cm2 程度のド
ーズ量の砒素(As)イオンを60〜90KeV程度の
エネルギーでシリコン基板1に導入し、ゲート電極4及
びゲート側壁7が形成されていない領域のシリコン基板
1にソース/ドレイン領域8を形成する。その後、アニ
ールにより、この不純物拡散層と低濃度の不純物拡散層
を夫々活性化する。このアニールは、例えば、N2 又は
Arの不活性雰囲気下で950℃、10分間行う。な
お、アニールは、図1(b)のボロン注入後、図1
(c)のリン注入後及び図1(d)の砒素注入後に夫々
別に行っても良い。
Next, as shown in FIG. 1E, a dose of about 3.0 × 10 15 to 6.0 × 10 15 / cm 2 is applied by ion implantation using the gate electrode 4 and the gate sidewall 7 as a mask. A large amount of arsenic (As) ions is introduced into the silicon substrate 1 with an energy of about 60 to 90 KeV to form the source / drain regions 8 on the silicon substrate 1 in the region where the gate electrode 4 and the gate sidewall 7 are not formed. After that, the impurity diffusion layer and the low concentration impurity diffusion layer are activated by annealing. This annealing is performed, for example, at 950 ° C. for 10 minutes in an inert atmosphere of N 2 or Ar. The annealing is performed after the boron implantation shown in FIG.
The steps may be separately performed after the phosphorus injection shown in FIG. 1C and the arsenic injection shown in FIG.

【0022】以上の工程により、ポケット構造を有する
NチャネルMOSトランジスタが形成される。
Through the above steps, an N-channel MOS transistor having a pocket structure is formed.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によれば、例えば、ポケット構造
を有するMOS型半導体装置の製造方法において、しき
い値電圧制御用のイオン注入工程とパンチスルーストッ
パー領域を形成するためのイオン注入工程とを同時に行
うことができるため、従来の製造方法に比べて製造工程
数を削減することができ、延いては、製造コストを低下
させることができる。
According to the present invention, for example, in a method of manufacturing a MOS type semiconductor device having a pocket structure, an ion implantation step for controlling a threshold voltage and an ion implantation step for forming a punch through stopper region are performed. Therefore, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the conventional manufacturing method, and the manufacturing cost can be reduced.

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

【図1】本発明の一実施例によるポケット構造を有する
MOSトランジスタの製造方法を工程順に示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a MOS transistor having a pocket structure according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】従来のポケット構造を有するMOSトランジス
タの製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a conventional MOS transistor having a pocket structure in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型シリコン基板 2 P型不純物拡散層 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5 LDD層 6 パンチスルーストッパー領域 7 ゲート側壁 8 ソース/ドレイン領域 1 P-type silicon substrate 2 P-type impurity diffusion layer 3 Gate oxide film 4 Gate electrode 5 LDD layer 6 Punch through stopper region 7 Gate sidewall 8 Source / drain region

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板上にゲート絶縁
膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極直下の部分を含む前記半導体基板の全面
に第1導電型の不純物をイオン注入する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、前記ゲート電極が形成
されていない領域の前記半導体基板に第2導電型の不純
物をイオン注入する工程と、 前記ゲート電極の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成す
る工程と、 前記ゲート電極及び前記サイドウォール絶縁膜をマスク
として、前記ゲート電極及び前記サイドウォール絶縁膜
が形成されていない領域の前記半導体基板に第2導電型
の不純物をイオン注入する工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
1. A step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate of the first conductivity type, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, and an entire surface of the semiconductor substrate including a portion immediately below the gate electrode. Ion implanting a first conductivity type impurity into the semiconductor substrate, ion implanting a second conductivity type impurity into the semiconductor substrate in a region where the gate electrode is not formed, using the gate electrode as a mask; Forming a sidewall insulating film on a sidewall of the electrode, and using the gate electrode and the sidewall insulating film as a mask, a second conductive film is formed on the semiconductor substrate in a region where the gate electrode and the sidewall insulating film are not formed. And a step of ion-implanting an impurity of a positive type.
JP23612395A 1995-08-22 1995-08-22 Manufacture of semiconductor device Withdrawn JPH0964361A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6297111B1 (en) * 1997-08-20 2001-10-02 Advanced Micro Devices Self-aligned channel transistor and method for making same
WO2008111437A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-18 Nec Corporation Semiconductor device manufacturing method

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