JPH098307A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH098307A
JPH098307A JP15905995A JP15905995A JPH098307A JP H098307 A JPH098307 A JP H098307A JP 15905995 A JP15905995 A JP 15905995A JP 15905995 A JP15905995 A JP 15905995A JP H098307 A JPH098307 A JP H098307A
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JP
Japan
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oxide film
film
gate electrode
semiconductor device
drain
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Application number
JP15905995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Shimazaki
隆章 嶋▲崎▼
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH098307A publication Critical patent/JPH098307A/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain a semiconductor device in which fluctuation of characteristics due to hot carriers, generated by a high electric field or ultraviolet rays, can be suppressed. CONSTITUTION: A thermal oxide is deposited by 6-20nm thick beneath a nitride 25 while covering the side of a gate electrode 23 and impurity diffusion layers 26a, 26b serving as a lightly doped source and drain. This structure blocks passage of hot carriers, generated by a high field or ultraviolet rays, through the oxide 24 and reduce the hot carriers being trapped at the border of oxide 24 and nitride 25 thus suppressing fluctuation in the characteristics of a semiconductor device.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路に用
いられる半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device used in a semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高集積化や高性能化をめざす半導
体装置において、窒化膜やポリシリコンがサイドウォー
ルスペーサ材料として使用されるようになってきた。図
4は特開昭62−81762号公報や特開昭63−22
4363号公報に記載された従来の半導体装置の断面図
である。図4において、1は半導体基板、2は絶縁膜、
3はゲート電極、4は酸化膜、5は窒化膜、6は低濃度
ソース・ドレインとなる不純物拡散層、7は高濃度ソー
スとなる不純物拡散層、8は高濃度ドレインとなる不純
物拡散層である。
2. Description of the Related Art In recent years, nitride films and polysilicon have come to be used as sidewall spacer materials in semiconductor devices aiming at higher integration and higher performance. FIG. 4 shows Japanese Patent Laid-Open No. 62-81762 and Japanese Patent Laid-Open No. 63-22.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device described in Japanese Patent No. 4363. In FIG. 4, 1 is a semiconductor substrate, 2 is an insulating film,
Reference numeral 3 is a gate electrode, 4 is an oxide film, 5 is a nitride film, 6 is an impurity diffusion layer serving as a low concentration source / drain, 7 is an impurity diffusion layer serving as a high concentration source, and 8 is an impurity diffusion layer serving as a high concentration drain. is there.

【0003】ゲート電極3は絶縁膜2を介して半導体基
板1上に配置されている。酸化膜4はゲート電極3の側
部および不純物拡散層6の上を覆っている。酸化膜4
は、ゲート電極3を電気的に絶縁したり、窒化膜5とゲ
ート電極3および不純物拡散層6との応力を緩衝したり
するためのもので、熱酸化法またはCVD法で形成され
る。酸化膜4の膜厚は20〜30nm程度である。窒化
膜5はサイドウォールスペーサであり、酸化膜4を介し
てゲート電極3の側部および不純物拡散層6の上に配置
されている。窒化膜5は高濃度ソース,ドレインとなる
不純物拡散層7,8を形成する時に不純物拡散層6への
イオン注入を妨げるマスクに使用する。以前はCVD酸
化膜などを使用していたが、ゲートフリンジ効果による
高駆動能力化や、サリサイド形成の容易性や、ウェット
エッチングによる不要な酸化膜4の除去の容易性などの
ために、ここでは窒化膜5が使用されている。
The gate electrode 3 is arranged on the semiconductor substrate 1 via the insulating film 2. The oxide film 4 covers the side portions of the gate electrode 3 and the impurity diffusion layer 6. Oxide film 4
Is for electrically insulating the gate electrode 3 and for buffering the stress between the nitride film 5 and the gate electrode 3 and the impurity diffusion layer 6, and is formed by a thermal oxidation method or a CVD method. The film thickness of the oxide film 4 is about 20 to 30 nm. The nitride film 5 is a sidewall spacer, and is arranged on the side portion of the gate electrode 3 and the impurity diffusion layer 6 with the oxide film 4 interposed therebetween. The nitride film 5 is used as a mask that prevents the ion implantation into the impurity diffusion layer 6 when forming the impurity diffusion layers 7 and 8 to be the high concentration source and drain. In the past, a CVD oxide film was used, but here, due to the high driving ability by the gate fringe effect, the ease of salicide formation, and the ease of removing the unnecessary oxide film 4 by wet etching, etc., here. The nitride film 5 is used.

【0004】図5は他の従来の半導体装置の断面図であ
る。図5において、9は窒化膜、10はポリシリコンで
あり、その他の図4と同一部分については同一符号を付
している。図5では、半導体基板1,絶縁膜2,ゲート
電極3,酸化膜4は図4と同じように配置されている。
窒化膜9は酸化膜4と同じくゲート電極3の側部および
不純物拡散層6の上を覆っている。ポリシリコン10は
サイドウォールスペーサであり、酸化膜4と窒化膜9を
介してゲート電極3の側部および不純物拡散層6の上に
配置されている。サイドウォールスペーサとしてポリシ
リコン10を使用するのは、ゲートフリンジ効果による
高駆動能力化や、サリサイド形成の容易性や、ウェット
エッチングによる不要な酸化膜4の除去の容易性などの
効果以外に、微細なサイドウォールスペーサの形成が容
易であるためである。窒化膜9はポリシリコン10を反
応性イオンエッチングするときの終点検出膜に使用す
る。酸化膜4は、ゲート電極3を電気的に絶縁したり、
窒化膜9とゲート電極3および不純物拡散層6との応力
を緩衝したりするためのもので、熱酸化法またはCVD
法で形成される。
FIG. 5 is a sectional view of another conventional semiconductor device. In FIG. 5, 9 is a nitride film, 10 is polysilicon, and the same parts as in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 5, the semiconductor substrate 1, the insulating film 2, the gate electrode 3, and the oxide film 4 are arranged in the same manner as in FIG.
Like the oxide film 4, the nitride film 9 covers the side portions of the gate electrode 3 and the impurity diffusion layer 6. The polysilicon 10 is a sidewall spacer, and is arranged on the side portion of the gate electrode 3 and the impurity diffusion layer 6 via the oxide film 4 and the nitride film 9. The use of the polysilicon 10 as the sidewall spacer has a fine driving effect due to the gate fringe effect, the ease of salicide formation, and the ease of removing the unnecessary oxide film 4 by wet etching. This is because it is easy to form a large sidewall spacer. The nitride film 9 is used as an end point detection film when the polysilicon 10 is subjected to reactive ion etching. The oxide film 4 electrically insulates the gate electrode 3,
It is for buffering the stress between the nitride film 9 and the gate electrode 3 and the impurity diffusion layer 6, and is a thermal oxidation method or a CVD method.
Formed by the method.

【0005】図4と図5の共通点は、ゲート電極3の側
部および不純物拡散層6の上に酸化膜4と窒化膜5(ま
たは9)の積層膜が配置されている点である。図6は、
インターナショナル・エレクトロン・デバイシィス・ミ
ーティング・テクニカル・ダイジェスト 1988年234 頁
〜237 頁 著者 トモヒサ・ミズノ「シリコンナイトラ
イド/シリコンオキサイド スペーサ・インジュースト
・ハイ・レリアビリティ・イン・エルディディエムオエ
スエフイティ・アンド・イッツ・シンプル・デグラデー
ション・モデル」(T.Mizuno et al.
“Si3 4 /SiO2 Spacer Induce
d High Reliability in LDD
MOSFET and Its SimpleDegr
adation Modle”,Internatio
nal Electron Devices Meet
ing,p.234 −237 ,1988)に記載されている、ホ
ットキャリアによる特性変動を示す図である。
4 and 5 are that a laminated film of an oxide film 4 and a nitride film 5 (or 9) is arranged on the side portion of the gate electrode 3 and the impurity diffusion layer 6. FIG.
International Electron Devices Meeting Technical Digest 1988 pp. 234-237 Author Tomohisa Mizuno "Silicon Nitride / Silicon Oxide Spacer Injust High Reliability In Erdidiem OSE Fitness &. It's Simple Degradation Model "(T. Mizuno et al.
"Si 3 N 4 / SiO 2 Spacer Induce
d High Reliability in LDD
MOSFET and It's SimpleDegr
adation model ”, Internet
nal Electron Devices Meet
ing, p. 234-237, 1988), which is a graph showing characteristic variations due to hot carriers.

【0006】図6に示すように、酸化膜4の膜厚が2.
5nmというように薄いときには、初期の特性変動は大
きいが、特性変動率は小さい。逆に、酸化膜4の膜厚が
25nmというように厚いときには、初期の特性変動は
小さいが、特性変動率は大きい。すなわち、特性変動の
様子は酸化膜4の膜厚に依存し、酸化膜4の膜厚には最
適範囲が存在することがわかる。
As shown in FIG. 6, the thickness of the oxide film 4 is 2.
When the thickness is as thin as 5 nm, the initial characteristic variation is large, but the characteristic variation rate is small. On the contrary, when the thickness of the oxide film 4 is as thick as 25 nm, the initial characteristic variation is small, but the characteristic variation rate is large. That is, it can be seen that the state of characteristic variation depends on the film thickness of the oxide film 4, and that the film thickness of the oxide film 4 has an optimum range.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体装置
では、ゲート電極3の側部および不純物拡散層6の上で
酸化膜4と窒化膜5(または9)から構成される積層膜
において、酸化膜4の膜厚が薄いときには、高電界や紫
外線で発生したホットキャリアに起因する初期の特性変
動が大きくなり、一方、酸化膜4の膜厚が厚いときに
は、特性変動率が大きくなるという課題がある。
In the conventional semiconductor device described above, in the laminated film formed of the oxide film 4 and the nitride film 5 (or 9) on the side portion of the gate electrode 3 and the impurity diffusion layer 6, oxidation is performed. When the film thickness of the film 4 is thin, the initial characteristic fluctuation due to hot carriers generated by a high electric field or ultraviolet rays becomes large, while when the film thickness of the oxide film 4 is large, the characteristic fluctuation rate becomes large. is there.

【0008】この発明は、上記従来の課題を解決するも
ので、高電界や紫外線で発生したホットキャリアに起因
する特性変動を抑制できる半導体装置を提供することを
目的としている。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing characteristic fluctuations caused by hot carriers generated by a high electric field or ultraviolet rays.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体装
置は、半導体基板上に絶縁膜を介して形成したゲート電
極と、ゲート電極の両側に隣接する半導体基板の表面に
形成した低濃度ソース・ドレインと、ゲート電極を挟ん
で低濃度ソース・ドレインの外側に形成した高濃度ソー
ス・ドレインと、ゲート電極の側部および低濃度ソース
・ドレイン上を覆う酸化膜と、酸化膜上に形成した窒化
膜とを備えた半導体装置であって、酸化膜は、膜厚が6
nm以上,20nm以下の熱酸化膜からなることを特徴
とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a gate electrode formed on a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and a low-concentration source formed on the surface of the semiconductor substrate adjacent to both sides of the gate electrode. -Drain, high-concentration source / drain formed outside the low-concentration source / drain across the gate electrode, oxide film covering the side of the gate electrode and the low-concentration source / drain, and formed on the oxide film A semiconductor device including a nitride film, wherein the oxide film has a film thickness of 6
It is characterized by comprising a thermal oxide film having a thickness of not less than 20 nm and not more than 20 nm.

【0010】請求項2記載の半導体装置は、半導体基板
上に絶縁膜を介して形成したゲート電極と、ゲート電極
の両側に隣接する半導体基板の表面に形成した低濃度ソ
ース・ドレインと、ゲート電極を挟んで低濃度ソース・
ドレインの外側に形成した高濃度ソース・ドレインと、
ゲート電極の側部および低濃度ソース・ドレイン上を覆
う酸化膜と、酸化膜上に形成した窒化膜とを備えた半導
体装置であって、酸化膜は、ゲート電極の側部および低
濃度ソース・ドレインに接し膜厚が6nm以上,20n
m以下の熱酸化膜と、この熱酸化膜上に形成したCVD
酸化膜との積層膜からなることを特徴とする。
According to another aspect of the semiconductor device of the present invention, a gate electrode formed on a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, low-concentration source / drain formed on the surface of the semiconductor substrate adjacent to both sides of the gate electrode, and a gate electrode. Low concentration sauce across
High-concentration source / drain formed outside the drain,
What is claimed is: 1. A semiconductor device comprising: an oxide film covering a side portion of a gate electrode and a low concentration source / drain; and a nitride film formed on the oxide film, wherein the oxide film is a side portion of the gate electrode and a low concentration source / drain. Contact the drain and the film thickness is 6nm or more, 20n
m or less thermal oxide film and CVD formed on this thermal oxide film
It is characterized by being formed of a laminated film with an oxide film.

【0011】請求項3記載の半導体装置は、請求項2記
載の半導体装置において、CVD酸化膜の膜厚は20n
m〜100nmであることを特徴とする。請求項4記載
の半導体装置は、請求項1,2または3記載の半導体装
置において、窒化膜を、サイドウォールスペーサとした
ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the second aspect, the thickness of the CVD oxide film is 20 n.
It is characterized by being m-100 nm. According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first, second or third aspect, the nitride film is used as a sidewall spacer.

【0012】[0012]

【作用】この発明の構成によれば、ゲート電極の側部お
よび低濃度ソース・ドレイン上を覆う酸化膜を、膜厚が
6nm以上,20nm以下の熱酸化膜としたことによ
り、高電界や紫外線で発生したホットキャリアが酸化膜
を通過するのを防ぎ、酸化膜と窒化膜の境界にトラップ
するのを抑制して、特性変動を小さくできる。
According to the structure of the present invention, the oxide film covering the side portion of the gate electrode and the low-concentration source / drain is a thermal oxide film having a thickness of 6 nm or more and 20 nm or less. It is possible to prevent the hot carriers generated in (1) from passing through the oxide film and to prevent them from being trapped at the boundary between the oxide film and the nitride film, thereby reducing the characteristic fluctuation.

【0013】また、ゲート電極の側部および低濃度ソー
ス・ドレイン上を覆う酸化膜を、ゲート電極の側部およ
び低濃度ソース・ドレインに接し膜厚が6nm以上,2
0nm以下の熱酸化膜と、この熱酸化膜上に形成したC
VD酸化膜との積層膜としたことにより、高電界や紫外
線で発生したホットキャリアが酸化膜を通過するのを防
ぎ、酸化膜と窒化膜の境界にトラップするのを抑制し
て、特性変動をより小さくできる。
Further, an oxide film covering the side portion of the gate electrode and the low concentration source / drain is in contact with the side portion of the gate electrode and the low concentration source / drain, and the film thickness is 6 nm or more, 2
A thermal oxide film with a thickness of 0 nm or less and C formed on this thermal oxide film
By forming a laminated film with the VD oxide film, hot carriers generated by a high electric field or ultraviolet rays are prevented from passing through the oxide film, and are prevented from being trapped at the boundary between the oxide film and the nitride film, so that the characteristic variation is suppressed. Can be smaller.

【0014】[0014]

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1はこの発明の一実施例におけ
る半導体装置の断面図である。図1において、21はp
型の半導体基板、22は絶縁膜、23はゲート電極、2
4は酸化膜、25は窒化膜、26aはn型の低濃度ソー
スとなる不純物拡散層、26bはn型の低濃度ドレイン
となる不純物拡散層、27はn型の高濃度ソースとなる
不純物拡散層、28はn型の高濃度ドレインとなる不純
物拡散層である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 21 is p
Type semiconductor substrate, 22 is an insulating film, 23 is a gate electrode, 2
4 is an oxide film, 25 is a nitride film, 26a is an impurity diffusion layer serving as an n-type low-concentration source, 26b is an impurity diffusion layer serving as an n-type low-concentration drain, and 27 is an impurity diffusion layer serving as an n-type high-concentration source. The layer 28 is an impurity diffusion layer which becomes an n-type high concentration drain.

【0015】半導体基板21はp型(100:10〜1
5Ωcm)半導体である。ゲート電極23はポリサイド
からなり、絶縁膜22を介して半導体基板21上に配置
されている。ゲート電極23の長さ(ゲート長)は0.
2μm程度である。酸化膜24はゲート電極23の側部
および不純物拡散層26a,26b上を覆っている。窒
化膜25はサイドウォールスペーサであり、酸化膜24
を介してゲート電極23の側部および不純物拡散層26
a,26bの上に配置され、長さは0.1μm程度であ
る。窒化膜25は、膜厚0.1μm程度の窒化膜を半導
体基板21全面に成長した後、異方性ドライエッチング
により形成している。
The semiconductor substrate 21 is p-type (100: 10 to 1).
It is a semiconductor. The gate electrode 23 is made of polycide and is arranged on the semiconductor substrate 21 with the insulating film 22 interposed therebetween. The length of the gate electrode 23 (gate length) is 0.
It is about 2 μm. The oxide film 24 covers the side portions of the gate electrode 23 and the impurity diffusion layers 26a and 26b. The nitride film 25 is a sidewall spacer and the oxide film 24.
Through the side of the gate electrode 23 and the impurity diffusion layer 26
It is arranged on a and 26b and has a length of about 0.1 μm. The nitride film 25 is formed by anisotropic dry etching after growing a nitride film having a film thickness of about 0.1 μm on the entire surface of the semiconductor substrate 21.

【0016】この半導体装置の特徴は、酸化膜24を、
膜厚6nm以上,20nm以下の熱酸化膜としたことで
あり、この熱酸化膜は、850℃程度の熱酸化により形
成している。以上のように構成された半導体装置につい
て、その特性を説明する。微細化がすすむと半導体基板
21内の電界強度が強くなり、ホットエレクトロンが発
生しやすくなる。また、プロズマ加工中に発生した紫外
線によりホットエレクトロンが発生する。これらのホッ
トエレクトロンが酸化膜24と窒化膜25の界面にトラ
ップして半導体装置の特性変動を引き起こす。
The feature of this semiconductor device is that the oxide film 24 is
The thermal oxide film has a film thickness of 6 nm or more and 20 nm or less, and this thermal oxide film is formed by thermal oxidation at about 850 ° C. The characteristics of the semiconductor device configured as described above will be described. As miniaturization progresses, the electric field strength in the semiconductor substrate 21 increases, and hot electrons are easily generated. Also, hot electrons are generated by the ultraviolet rays generated during the process of processing plasma. These hot electrons are trapped at the interface between the oxide film 24 and the nitride film 25 and cause a characteristic change of the semiconductor device.

【0017】ホットエレクトロンによる特性変動を調べ
るため、酸化膜24の膜厚を変えた半導体装置に紫外線
を照射した。その結果を図2に示す。ここで、紫外線の
波長λは253.7nm、照射量φは6mW/cm2
(ウェハ表面)、照射時間は室温で15分間である。図
2に示すように、酸化膜24の膜厚が6nm以下のとき
に、半導体装置の特性が顕著に変動することがわかっ
た。これは励起されたホットエレクトロンが薄い酸化膜
24を突き抜けて窒化膜25にトラップするためであ
る。逆に、酸化膜24の膜厚が6nm以上のときには、
半導体装置の特性がほとんど変動しないことがわかっ
た。これは励起されたホットエレクトロンが厚い酸化膜
24を突き抜けることができず、窒化膜25にトラップ
しないためである。また、6nmという膜厚はトンネル
電流が流れ始める膜厚の2倍程度であり、長期間におよ
ぶ半導体装置の特性の安定性を確保するための臨界的な
膜厚であることがわかった。なお、今回は紫外線照射に
よりホットエレクトロンを発生させたが、高電界による
ホットエレクトロンの場合にも上記の内容が当てはま
る。
In order to investigate the characteristic variation due to hot electrons, ultraviolet rays were applied to the semiconductor device in which the thickness of the oxide film 24 was changed. The result is shown in FIG. Here, the wavelength λ of the ultraviolet rays is 253.7 nm, and the irradiation amount φ is 6 mW / cm 2.
(Wafer surface), irradiation time is 15 minutes at room temperature. As shown in FIG. 2, it was found that the characteristics of the semiconductor device fluctuate remarkably when the thickness of the oxide film 24 is 6 nm or less. This is because the excited hot electrons penetrate the thin oxide film 24 and are trapped in the nitride film 25. On the contrary, when the thickness of the oxide film 24 is 6 nm or more,
It was found that the characteristics of the semiconductor device hardly changed. This is because the excited hot electrons cannot penetrate through the thick oxide film 24 and are not trapped in the nitride film 25. It was also found that the film thickness of 6 nm is about twice the film thickness at which the tunnel current starts to flow, and is a critical film thickness for ensuring the stability of the characteristics of the semiconductor device for a long period of time. Although hot electrons were generated by irradiation of ultraviolet rays this time, the above contents also apply to hot electrons generated by a high electric field.

【0018】さらに、酸化膜24の膜厚を厚くすると、
長時間の熱処理のためにしきい値電圧やコンタクト抵抗
といった半導体装置の特性が劣化する。酸化膜24を熱
酸化膜で形成する場合、酸化膜24の膜厚が20nm以
下であれば、高集積化回路に使用する半導体装置でも支
障は生じない。以上のようにこの実施例によれば、酸化
膜24を、膜厚6nm以上,20nm以下の熱酸化膜と
したことにより、高電界や紫外線で発生したホットキャ
リアに起因する特性変動を抑制することができる。
Further, if the thickness of the oxide film 24 is increased,
Due to the heat treatment for a long time, the characteristics of the semiconductor device such as the threshold voltage and the contact resistance are deteriorated. When the oxide film 24 is formed of a thermal oxide film, if the film thickness of the oxide film 24 is 20 nm or less, no problem occurs in the semiconductor device used for the highly integrated circuit. As described above, according to this embodiment, the oxide film 24 is a thermal oxide film having a film thickness of 6 nm or more and 20 nm or less, so that the characteristic fluctuation due to hot carriers generated by a high electric field or ultraviolet rays can be suppressed. You can

【0019】一方、酸化膜24をCVD酸化膜で形成す
る場合は、熱処理のために半導体装置の特性が変動する
ことはない。しかし、CVD酸化膜単独の場合は、熱酸
化膜と比べてホットキャリアに起因する特性変動が大き
いことがわかった。これは、密な膜質をもつ熱酸化膜に
対して粗な膜質を持つCVD酸化膜はより多くのホット
エレクトロンを通しやすいためと考えられる。つまり、
半導体装置の特性が安定であるためには、ゲート電極2
3や不純物拡散層26a,26bに接触する酸化膜24
は熱酸化膜で形成する必要がある。
On the other hand, when the oxide film 24 is formed of a CVD oxide film, the heat treatment does not change the characteristics of the semiconductor device. However, it has been found that when the CVD oxide film alone is used, the characteristic variation due to hot carriers is larger than that in the thermal oxide film. This is considered to be because a CVD oxide film having a rough film quality is more likely to pass hot electrons than a thermal oxide film having a dense film quality. That is,
In order for the characteristics of the semiconductor device to be stable, the gate electrode 2
3 and the oxide film 24 in contact with the impurity diffusion layers 26a and 26b
Must be formed of a thermal oxide film.

【0020】また、半導体装置の特性のさらなる安定化
のためには、酸化膜24を熱酸化膜とCVD酸化膜の積
層構造にするのが有効であることがわかった。つまり、
特性変動がない範囲(膜厚6nm以上,20nm以下)
で密な膜質を持つ熱酸化膜を形成し、さらにCVD酸化
膜を形成して最終的に酸化膜24の膜厚を厚くする。例
えば、熱酸化膜厚が8nmのときに、CVD酸化膜厚を
20nm以上にすると、紫外線照射時の特性変動量がほ
とんどなくなる。なお、CVD酸化膜厚が100nmよ
り厚いときには、コンタクトホール底部の形状が悪化し
たり、サイドウォールスペーサ(窒化膜25)の形成が
困難になったりする。CVD酸化膜厚が100nm以下
なら上記のような不都合は生じない。
Further, it has been found that it is effective to make the oxide film 24 a laminated structure of a thermal oxide film and a CVD oxide film in order to further stabilize the characteristics of the semiconductor device. That is,
Range without characteristic fluctuation (film thickness 6 nm or more, 20 nm or less)
Then, a thermal oxide film having a dense film quality is formed, and a CVD oxide film is further formed to finally increase the film thickness of the oxide film 24. For example, when the thermal oxide film thickness is 8 nm and the CVD oxide film thickness is 20 nm or more, the characteristic variation amount upon irradiation with ultraviolet rays becomes almost zero. When the CVD oxide film thickness is thicker than 100 nm, the shape of the bottom of the contact hole deteriorates and it becomes difficult to form the sidewall spacer (nitride film 25). If the CVD oxide film thickness is 100 nm or less, the above inconvenience does not occur.

【0021】したがって、酸化膜24を、ゲート電極2
3の側部および低濃度ソース・ドレインの不純物拡散層
26a,26bの上に形成した膜厚6nm以上,20n
m以下の熱酸化膜と、さらにその上に形成した膜厚20
nm以上,100nm以下のCVD酸化膜との積層構造
にすることにより、コンタクトホール底部の形状が悪化
したり、サイドウォールスペーサ(窒化膜25)の形成
が困難になるという不都合を生じることなく、高電界や
紫外線で発生したホットキャリアに起因する特性変動を
より抑制することができる。
Therefore, the oxide film 24 is formed on the gate electrode 2
3 nm and a film thickness of 6 nm or more and 20 n formed on the impurity diffusion layers 26a and 26b of the low concentration source / drain.
a thermal oxide film having a thickness of m or less and a film thickness of 20 formed thereon
By forming the laminated structure with the CVD oxide film having a thickness of not less than 100 nm and not more than 100 nm, the shape of the bottom of the contact hole is not deteriorated, and the side wall spacer (nitride film 25) is not easily formed, which is high. It is possible to further suppress the characteristic variation due to hot carriers generated by an electric field or ultraviolet rays.

【0022】つぎに、この発明の他の実施例について説
明する。図3はこの発明の他の実施例における半導体装
置の断面図である。図3において、31はサイドウォー
ルスペーサとしての窒化膜、32はn型の低濃度ドレイ
ンとなる不純物拡散層、33は保護膜としての窒化膜で
あり、その他の図1と同一部分については同一符号を付
している。
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 31 is a nitride film as a sidewall spacer, 32 is an impurity diffusion layer serving as an n-type low concentration drain, and 33 is a nitride film as a protective film. Is attached.

【0023】図1の半導体装置では、低濃度ソース,ド
レインとなる不純物拡散層26a,26bが同じ大きさ
で形成されていたが、図3に示すこの実施例の半導体装
置は、低濃度ドレインとなる不純物拡散層32を、低濃
度ソースとなる不純物拡散層26aよりも広く形成して
いる。また、広く形成した低濃度ドレインとなる不純物
拡散層32上を酸化膜24を介して覆うように、サイド
ウォールスペーサとしての窒化膜31の他に、保護膜と
しての窒化膜33を形成している。その他の構成は、図
1と同様であり、酸化膜24は、膜厚6nm以上,20
nm以下の熱酸化膜で形成している。
In the semiconductor device of FIG. 1, the impurity diffusion layers 26a and 26b serving as the low-concentration source and drain are formed in the same size, but the semiconductor device of this embodiment shown in FIG. The impurity diffusion layer 32 to be formed is wider than the impurity diffusion layer 26a to be the low concentration source. Further, in addition to the nitride film 31 as the sidewall spacer, a nitride film 33 as a protective film is formed so as to cover the widely formed impurity diffusion layer 32 serving as the low concentration drain via the oxide film 24. . Other configurations are the same as those in FIG. 1, and the oxide film 24 has a film thickness of 6 nm or more, 20
It is formed of a thermal oxide film of nm or less.

【0024】図3の半導体装置においても、酸化膜24
の膜厚を変更し、紫外線を照射したところ、酸化膜24
の膜厚が6nm以下のときには半導体装置の特性が顕著
に変動し、6nm以上のときは半導体装置の特性がほと
んど変動しなかった。このメカニズムは上記の説明で述
べたのと同じである。また、今回は紫外線照射によりホ
ットエレクトロンを発生させたが、高電界によるホット
エレクトロンの場合にも同様である。
Also in the semiconductor device of FIG. 3, the oxide film 24 is used.
Of the oxide film 24 when the film thickness of the
The characteristics of the semiconductor device fluctuated remarkably when the film thickness was 6 nm or less, and the characteristics of the semiconductor device hardly changed when the film thickness was 6 nm or more. This mechanism is the same as described in the above description. Further, although hot electrons were generated by irradiation of ultraviolet rays this time, the same applies to the case of hot electrons caused by a high electric field.

【0025】この図3の半導体装置においても、図1の
半導体装置と同様、酸化膜24を、膜厚6nm以上,2
0nm以下の熱酸化膜としたことにより、高電界や紫外
線で発生したホットキャリアに起因する特性変動を抑制
することができる。また、酸化膜24を、膜厚6nm以
上,20nm以下の熱酸化膜と、さらにその上に形成し
た膜厚20nm以上,100nm以下のCVD酸化膜と
の積層構造にすれば、より特性変動を抑制することがで
きることも、図1の半導体装置と同様である。
Also in the semiconductor device of FIG. 3, as in the semiconductor device of FIG.
By using a thermal oxide film having a thickness of 0 nm or less, it is possible to suppress characteristic fluctuations due to hot carriers generated by a high electric field or ultraviolet rays. Further, if the oxide film 24 has a laminated structure of a thermal oxide film having a film thickness of 6 nm or more and 20 nm or less and a CVD oxide film having a film thickness of 20 nm or more and 100 nm or less formed on the oxide film 24, the characteristic variation is further suppressed. What can be done is similar to the semiconductor device of FIG.

【0026】また、この実施例では、サイドウォールス
ペーサを窒化膜31で構成したが、CVD酸化膜で構成
される場合も同様である。なお、上記実施例では、サイ
ドウォールスペーサを窒化膜25(31)で構成した
が、ゲート電極23と不純物拡散層26a,26b(3
2)に対して、酸化膜と窒化膜と介してポリシリコンか
らなるサイドウォールスペーサが配置されている場合も
同様である。
Further, in this embodiment, the side wall spacer is made of the nitride film 31, but the same applies to the case of being made of the CVD oxide film. Although the sidewall spacer is formed of the nitride film 25 (31) in the above embodiment, the gate electrode 23 and the impurity diffusion layers 26a and 26b (3) are formed.
In contrast to 2), the same applies to the case where the sidewall spacer made of polysilicon is arranged via the oxide film and the nitride film.

【0027】また、上記実施例では、nチャネル型半導
体装置の場合を示したが、pチャネル型半導体装置の場
合も同様である。また、上記実施例では、LDD構造の
半導体装置について説明したが、SD構造やFOLD構
造の半導体装置の場合も同様である。
Further, in the above embodiment, the case of the n-channel type semiconductor device is shown, but the same applies to the case of the p-channel type semiconductor device. Further, although the semiconductor device having the LDD structure has been described in the above embodiment, the same applies to the semiconductor device having the SD structure or the FOLD structure.

【0028】[0028]

【発明の効果】この発明によれば、ゲート電極や不純物
拡散層と窒化膜との間に存する酸化膜の膜厚を6nm以
上,20nm以下の範囲に設定することで、ホットキャ
リアに起因する特性変動を抑制できる優れた半導体装置
を実現でき、半導体集積回路に大きく寄与するものであ
る。
According to the present invention, by setting the thickness of the oxide film existing between the gate electrode or the impurity diffusion layer and the nitride film in the range of 6 nm or more and 20 nm or less, the characteristics caused by hot carriers can be obtained. It is possible to realize an excellent semiconductor device capable of suppressing fluctuations, and to greatly contribute to a semiconductor integrated circuit.

【0029】また、ゲート電極や不純物拡散層と窒化膜
との間に存する酸化膜を、膜厚が6nm以上,20nm
以下の熱酸化膜とCVD酸化膜との積層膜にすること
で、ホットキャリアに起因する特性変動をより抑制でき
る優れた半導体装置を実現でき、半導体集積回路に大き
く寄与するものである。
Further, the oxide film existing between the gate electrode or the impurity diffusion layer and the nitride film is formed to have a film thickness of 6 nm or more and 20 nm.
By using the following laminated film of a thermal oxide film and a CVD oxide film, it is possible to realize an excellent semiconductor device that can further suppress the characteristic fluctuation caused by hot carriers, and greatly contribute to the semiconductor integrated circuit.

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

【図1】この発明の一実施例における半導体装置の断面
図。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例における特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram of an embodiment of the present invention.

【図3】この発明の他の実施例における半導体装置の断
面図。
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図4】従来の半導体装置の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【図5】他の従来の半導体装置の断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of another conventional semiconductor device.

【図6】IEDM記載の特性図。FIG. 6 is a characteristic diagram described in IEDM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 半導体基板 22 絶縁膜 23 ゲート電極 24 酸化膜 25 窒化膜 26a 低濃度ソースとなる不純物拡散層 26b 低濃度ドレインとなる不純物拡散層 27 高濃度ソースとなる不純物拡散層 28 高濃度ドレインとなる不純物拡散層 31 窒化膜 32 低濃度ドレインとなる不純物拡散層 33 窒化膜 21 semiconductor substrate 22 insulating film 23 gate electrode 24 oxide film 25 nitride film 26a low concentration source impurity diffusion layer 26b low concentration drain impurity diffusion layer 27 high concentration source impurity diffusion layer 28 high concentration drain impurity diffusion layer Layer 31 Nitride film 32 Impurity diffusion layer to be a low concentration drain 33 Nitride film

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を介して形成した
ゲート電極と、前記ゲート電極の両側に隣接する前記半
導体基板の表面に形成した低濃度ソース・ドレインと、
前記ゲート電極を挟んで前記低濃度ソース・ドレインの
外側に形成した高濃度ソース・ドレインと、前記ゲート
電極の側部および前記低濃度ソース・ドレイン上を覆う
酸化膜と、前記酸化膜上に形成した窒化膜とを備えた半
導体装置であって、 前記酸化膜は、膜厚が6nm以上,20nm以下の熱酸
化膜からなることを特徴とする半導体装置。
1. A gate electrode formed on a semiconductor substrate via an insulating film, and low-concentration source / drain formed on the surface of the semiconductor substrate adjacent to both sides of the gate electrode,
A high-concentration source / drain formed outside the low-concentration source / drain with the gate electrode interposed therebetween, an oxide film covering a side portion of the gate electrode and the low-concentration source / drain, and formed on the oxide film A semiconductor device including the nitride film described above, wherein the oxide film is a thermal oxide film having a film thickness of 6 nm or more and 20 nm or less.
【請求項2】 半導体基板上に絶縁膜を介して形成した
ゲート電極と、前記ゲート電極の両側に隣接する前記半
導体基板の表面に形成した低濃度ソース・ドレインと、
前記ゲート電極を挟んで前記低濃度ソース・ドレインの
外側に形成した高濃度ソース・ドレインと、前記ゲート
電極の側部および前記低濃度ソース・ドレイン上を覆う
酸化膜と、前記酸化膜上に形成した窒化膜とを備えた半
導体装置であって、 前記酸化膜は、前記ゲート電極の側部および前記低濃度
ソース・ドレインに接し膜厚が6nm以上,20nm以
下の熱酸化膜と、この熱酸化膜上に形成したCVD酸化
膜との積層膜からなることを特徴とする半導体装置。
2. A gate electrode formed on a semiconductor substrate via an insulating film, and low-concentration source / drain formed on the surface of the semiconductor substrate adjacent to both sides of the gate electrode,
A high-concentration source / drain formed outside the low-concentration source / drain with the gate electrode interposed therebetween, an oxide film covering a side portion of the gate electrode and the low-concentration source / drain, and formed on the oxide film A thermal oxidation film having a film thickness of 6 nm or more and 20 nm or less in contact with the side portion of the gate electrode and the low concentration source / drain, and the thermal oxidation film. A semiconductor device comprising a laminated film with a CVD oxide film formed on the film.
【請求項3】 CVD酸化膜の膜厚は20nm〜100
nmであることを特徴とする請求項2記載の半導体装
置。
3. The thickness of the CVD oxide film is 20 nm to 100.
The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor device has a thickness of nm.
【請求項4】 窒化膜を、サイドウォールスペーサとし
たことを特徴とする請求項1,2または3記載の半導体
装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the nitride film is a sidewall spacer.
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