JPH10116988A - Semiconductor device and fabrication thereof - Google Patents

Semiconductor device and fabrication thereof

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JPH10116988A
JPH10116988A JP9214562A JP21456297A JPH10116988A JP H10116988 A JPH10116988 A JP H10116988A JP 9214562 A JP9214562 A JP 9214562A JP 21456297 A JP21456297 A JP 21456297A JP H10116988 A JPH10116988 A JP H10116988A
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JP
Japan
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semiconductor device
insulating film
gate electrode
forming
gate
Prior art date
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Application number
JP9214562A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisao Yoshimura
尚郎 吉村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure a reliable transistor operation even for a very long gate length by forming a gate electrode through a gate insulation layer on a channel region between source and drain regions and forming an insulator layer between source and channel regions and between drain and channel regions. SOLUTION: An insulation barrier layer 17 is formed between a source region 14 and a drain region 15 abutting on a channel region 11a. The insulation barrier layer 17 blocks formation of a current path in the vicinity of the deepest part in source and drain regions upon occurrence of short channel effect. Consequently, electrical conduction in the vicinity of the deepest part in source and drain regions is retarded significantly and short channel effect is suppressed. According to the arrangement, leak current of transistor is controlled without increasing the impurity concentration of channel and short channel effect is suppressed while preventing deterioration of breakdown strength thus ensuring normal transistor operation while breaking through the limit of fine patterning.

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、半導体装置及びそ
の製造方法、特に、微細化に適したMOSFET(Meta
l Oxide Semiconductor Field Effect Transistor )、
EPROM(Erasable and Programmable Read Only Me
mory)、EEPROM(electrically erasable progra
mmable read only memory )の構造及びその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a MOSFET (Meta
l Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),
EPROM (Erasable and Programmable Read Only Me)
mory), EEPROM (electrically erasable progra)
mmable read only memory) and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図13は従来の一般的なMOSFETの
構造の概略図である。図示するような一般的なMOSF
ETは、シリコン基板1の表面に形成されたゲート絶縁
膜2を介してゲート電極3が設けられ、またゲート電極
3の直下の基板1のチャネル領域6の左右に、ソース領
域4およびドレイン領域5が配置される。
2. Description of the Related Art FIG. 13 is a schematic view showing the structure of a conventional general MOSFET. General MOSF as shown
ET is provided with a gate electrode 3 via a gate insulating film 2 formed on the surface of a silicon substrate 1, and has a source region 4 and a drain region 5 on both sides of a channel region 6 of the substrate 1 immediately below the gate electrode 3. Is arranged.

【0003】従来より半導体デバイスの微細化が進めら
れており、MIS型構造の半導体デバイスとして最も一
般的なMOSFETにおいては、特にそのゲート電極3
の幅(ゲート長L)についての微細化が進められてい
る。しかしながら、図14に示すゲート長としきい値電
圧の関係のように、ゲート長Lを50nm程度以下にま
で短くすると、ショートチャネル効果が顕著になり、し
きい値電圧の制御が困難になることが知られている。そ
こでこのショートチャネル効果を抑制するためには、チ
ャネル不純物濃度を増加させる必要がある。
Conventionally, the miniaturization of semiconductor devices has been advanced, and in the most common MOSFET as a MIS type semiconductor device, particularly, the gate electrode 3
Of the width (gate length L) is being advanced. However, when the gate length L is reduced to about 50 nm or less as in the relationship between the gate length and the threshold voltage shown in FIG. 14, the short channel effect becomes remarkable, and it becomes difficult to control the threshold voltage. Are known. Therefore, in order to suppress the short channel effect, it is necessary to increase the channel impurity concentration.

【0004】例えばゲート長を50nm以下にまで低減
させた場合では、ショートチャネル効果を抑制するため
には、図15に示すゲート長とショートチャネル抑制の
ために必要なチャネル不純物濃度の関係のように、チャ
ネルの不純物濃度を1×1019cm-3程度以上にまで増
加させなければならない。しかしそのチャネルの不純物
濃度も7×1018cm-3程度以上まで増加させると、P
N接合間のトンネル電流(リーク電流)を無視すること
ができなくなる。この結果、ドレイン、基板間での耐圧
劣化を引き起こし、トランジスタ動作が不可能になると
いう問題がある。
For example, when the gate length is reduced to 50 nm or less, in order to suppress the short channel effect, the relationship between the gate length and the channel impurity concentration required for suppressing the short channel shown in FIG. , The impurity concentration of the channel must be increased to about 1 × 10 19 cm −3 or more. However, when the impurity concentration of the channel is also increased to about 7 × 10 18 cm −3 or more, P
Tunnel current (leakage current) between N junctions cannot be ignored. As a result, there is a problem that the breakdown voltage between the drain and the substrate is deteriorated, and the transistor operation becomes impossible.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のM
OSFETでは、特にチャネル長の微細化が進められて
いるが、チャネル長を短くさせてゆくとショートチャネ
ル効果が生じる。このショートチャネル効果の抑制のた
めには、チャネル不純物濃度を増加させる必要がある。
しかしチャネル不純物を増加させることができる範囲
は、耐圧劣化の抑制の面から制約があり、ある値以上ま
では増加させることができない。
As described above, the conventional M
In the OSFET, particularly, the channel length has been miniaturized. However, as the channel length is reduced, a short channel effect occurs. In order to suppress the short channel effect, it is necessary to increase the channel impurity concentration.
However, the range in which channel impurities can be increased is limited in terms of suppressing breakdown voltage degradation, and cannot be increased beyond a certain value.

【0006】すなわち従来の構造によるMOSFET
は、ショートチャネル効果や耐圧劣化等の物理的な限界
が存在するため、微細化を行うには限界があった。そこ
で、この発明は、非常に短いゲート長においても、正常
なトランジスタ動作が可能な半導体装置およびその製造
方法を提供することを目的としている。
That is, a MOSFET having a conventional structure
Since there is a physical limit such as a short channel effect and a decrease in breakdown voltage, there is a limit in performing miniaturization. Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of normal transistor operation even with a very short gate length, and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置においては、半導体基板内に
形成されたソース領域及びドレイン領域と、前記ソース
領域及びドレイン領域間のチャネル領域上にゲート絶縁
膜を介して形成されたゲート電極と、前記ソース領域と
前記チャネル領域間及び前記ドレイン領域と前記チャネ
ル領域間に形成された絶縁物層とを有することを特徴と
する。
In order to achieve the above object, in a semiconductor device according to the present invention, a source region and a drain region formed in a semiconductor substrate and a channel region between the source region and the drain region are provided. A gate electrode formed thereon with a gate insulating film interposed therebetween, and an insulator layer formed between the source region and the channel region and between the drain region and the channel region.

【0008】また上記の半導体装置を製造するための本
発明の半導体装置の製造方法においては、半導体基板上
にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極側面に側壁絶縁膜を形成する工程と、前
記ゲート電極及び前記側壁絶縁膜をマスクとして前記ゲ
ート絶縁膜を選択的に除去し、前記半導体基板表面を露
出させる工程と、露出された前記半導体基板表面を等方
的にエッチングし、凹部を形成する工程と、前記凹部表
面に絶縁物層を形成する工程と、前記絶縁物層を前記側
壁絶縁膜をマスクとして選択的に除去する工程と、前記
凹部内に半導体層を選択的に成長させて拡散層を形成す
る工程とを有することを特徴とする。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention for manufacturing the semiconductor device, a step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate via a gate insulating film;
Forming a side wall insulating film on the side surface of the gate electrode, selectively removing the gate insulating film using the gate electrode and the side wall insulating film as a mask, exposing a surface of the semiconductor substrate; A step of isotropically etching the surface of the semiconductor substrate to form a recess, a step of forming an insulator layer on the surface of the recess, and a step of selectively removing the insulator layer using the sidewall insulating film as a mask. Forming a diffusion layer by selectively growing a semiconductor layer in the concave portion.

【0009】また、半導体基板上にゲート絶縁膜を介し
てゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマス
クとして前記ゲート絶縁膜を選択的に除去し、前記半導
体基板表面を露出させる工程と、露出された前記半導体
基板表面を異方的にエッチングし、拡散層を形成するた
めの凹部を形成する工程と、前記凹部表面上に絶縁物層
を形成する工程と、前記凹部底面に形成された前記絶縁
物層を除去する工程と、前記凹部内に半導体層を選択的
に成長させ拡散層を形成する工程とを有することを特徴
とする。
A step of forming a gate electrode on the semiconductor substrate via a gate insulating film, a step of selectively removing the gate insulating film using the gate electrode as a mask, and exposing a surface of the semiconductor substrate; Anisotropically etching the exposed surface of the semiconductor substrate to form a recess for forming a diffusion layer; forming an insulator layer on the surface of the recess; and forming a recess on the bottom of the recess. A step of removing the insulator layer; and a step of forming a diffusion layer by selectively growing a semiconductor layer in the recess.

【0010】以上、本発明の半導体装置及びその製造方
法によれば、ゲート電極のゲート長を非常に短く形成し
た場合、チャネル不純物濃度を増加させることなく、ト
ランジスタのリーク電流を制御し、耐圧劣化が生じるの
を抑制しつつ、ショートチャネル効果を抑制することが
できる。また上記の効果を有しつつ、オン電流は十分に
得ることができ正常なトランジスタ動作が可能となる。
すなわち、チャネル不純物濃度の増加による微細化の限
界を打破することができる。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, when the gate length of the gate electrode is very short, the leakage current of the transistor is controlled without increasing the channel impurity concentration, and the breakdown voltage is reduced. Can be suppressed and the short channel effect can be suppressed. Further, while having the above-described effects, a sufficient ON current can be obtained, and normal transistor operation can be performed.
That is, the limit of miniaturization due to the increase in the channel impurity concentration can be overcome.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置及びその製造
方法について以下、図面を参照して説明する。図1は本
発明によるMOSFETの概略断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a MOSFET according to the present invention.

【0012】このMOSFETは、N型半導体シリコン
基板11表面のP型ウエル領域22に形成されたゲート
絶縁膜12、このゲート絶縁膜12を介して基板11上
に形成されたゲート電極13、このゲート電極13直下
のチャネル領域11aの左右に形成されたソース領域1
4及びドレイン領域15、ゲート電極13側面に形成さ
れたゲート側壁絶縁膜16を有する。さらに、基板11
内のチャネル領域11aとソース領域14およびドレイ
ン領域15とが接するそれぞれの部分に、ゲート側壁絶
縁膜16の幅に応じた、薄い絶縁バリア層17を有す
る。
This MOSFET has a gate insulating film 12 formed in a P-type well region 22 on the surface of an N-type semiconductor silicon substrate 11, a gate electrode 13 formed on the substrate 11 through the gate insulating film 12, Source region 1 formed on the left and right of channel region 11a immediately below electrode 13
4 and a drain region 15, and a gate sidewall insulating film 16 formed on the side surface of the gate electrode 13. Further, the substrate 11
A thin insulating barrier layer 17 corresponding to the width of the gate sidewall insulating film 16 is provided at each portion where the channel region 11a and the source region 14 and the drain region 15 are in contact with each other.

【0013】上記の構成のN型MOSFETによれば、
チャネル領域11aとそれぞれ接するソース領域14及
びドレイン領域15との間に絶縁バリア層17が形成さ
れている。これによりショートチャネル効果が生じる場
合にソース、ドレイン領域の最深部近傍に形成される電
流パスの形成が、絶縁バリア層17によって妨げられ
る。よって、ソース、ドレイン領域の最深部近傍におけ
る電気伝導が著しく阻害されるため、ショートチャネル
効果を抑制することができる。
According to the N-type MOSFET having the above structure,
An insulating barrier layer 17 is formed between the source region 14 and the drain region 15 that are in contact with the channel region 11a. Thus, when the short channel effect occurs, the formation of the current path formed near the deepest part of the source and drain regions is prevented by the insulating barrier layer 17. Therefore, electric conduction in the vicinity of the deepest portions of the source and drain regions is significantly inhibited, so that the short channel effect can be suppressed.

【0014】一方、ゲート電極13の直下では、絶縁バ
リア層17が存在するものの、チャネル長が短く、また
絶縁バリア層は共鳴トンネル効果が生じるほどの薄い膜
厚で形成されているため、ソース、ドレイン領域間に十
分にオン電流を得ることができる。
On the other hand, immediately below the gate electrode 13, although the insulating barrier layer 17 is present, the channel length is short, and the insulating barrier layer is formed to be thin enough to cause a resonance tunnel effect. A sufficient on-current can be obtained between the drain regions.

【0015】よってゲート電極13のゲート長を非常に
短い場合、例えば50nm以下とした場合においても、
トランジスタのリーク電流を制御し、耐圧劣化が生じる
のを抑制しつつ、ショートチャネル効果の発生を抑制す
ることができる。また上記の効果を有しつつ、オン電流
は十分に得ることができる。
Therefore, even when the gate length of the gate electrode 13 is very short, for example, 50 nm or less,
By controlling the leakage current of the transistor, it is possible to suppress the occurrence of the short channel effect while suppressing the deterioration of the breakdown voltage. Further, a sufficient on-current can be obtained while having the above effects.

【0016】次に上記の構造のMOSFETを製造する
ための製造方法について、以下図面を参照して説明す
る。まず本発明の半導体装置の製造方法の第一の実施の
形態を図2乃至図7の工程概略図を参照して以下に説明
する。
Next, a manufacturing method for manufacturing the MOSFET having the above structure will be described with reference to the drawings. First, a first embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to process schematic diagrams of FIGS.

【0017】まず図2に示すように、N型半導体シリコ
ン基板(以下、単に基板と称する。)11の表面に、L
OCOS(Local Oxidation of Silicon)法或いはST
I(Shallow Trench Isolation)法により、フィールド
酸化膜21を形成する。本構造においては、フィールド
酸化膜21は、素子分離部では150nmから300n
m程度の膜厚で、能動素子部では20nm以下の膜厚で
形成する。
First, as shown in FIG. 2, an L-type semiconductor silicon substrate (hereinafter, simply referred to as a substrate) 11 has
OCOS (Local Oxidation of Silicon) method or ST
The field oxide film 21 is formed by an I (Shallow Trench Isolation) method. In this structure, the field oxide film 21 has a thickness of 150 nm to 300
The active element portion is formed with a thickness of about 20 nm or less.

【0018】続いて図3に示すように、基板11全面に
P型不純物であるボロンイオンを、加速エネルギー35
0KeV、ドーズ量2×1013cm-2でイオン注入し、
P型ウェル領域22を形成する。次にMOSFETのチ
ャネルの形成領域に、P型不純物であるボロンイオン
を、加速エネルギー60KeV、ドーズ量1×1013
-2でイオン注入し、MOSFETのしきい値制御のた
めのチャネル領域11aを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 3, boron ions, which are P-type impurities, are deposited on the entire surface of the substrate 11 at an acceleration energy of 35%.
Ion implantation at 0 KeV and a dose of 2 × 10 13 cm −2 ,
A P-type well region 22 is formed. Next, boron ions, which are P-type impurities, are implanted into the channel formation region of the MOSFET at an acceleration energy of 60 KeV and a dose of 1 × 10 13 c.
By ion implantation at m -2 , a channel region 11a for controlling the threshold value of the MOSFET is formed.

【0019】続いて図4に示すように、能動素子部のフ
ィールド酸化膜21を選択的に除去した後、熱酸化法或
いはLP−CVD(Low Pressure-Chemical Vapor Depo
sition)法により、膜厚10nm乃至30nm程度のゲ
ート絶縁膜12を形成する。このゲート絶縁膜12とし
ては、熱酸化膜、窒化膜または、さらに絶縁耐圧の信頼
性を向上させるならば、窒化された酸化膜等を用いる。
次にゲート絶縁膜12全面に、膜厚30nm乃至100
nm程度でN型にドープされたポリシリコン膜13aを
形成する。次にポリシリコン膜13a表面上に、ゲート
電極の低抵抗化のため膜厚30nm乃至60nm程度
で、例えばタングステンやタングステンシリサイド等か
らなる高融点金属膜や高融点金属シリサイド膜13bを
形成し、ポリサイドゲート構造もしくはポリシリコン−
タングステンの積層構造とする。また必要に応じて、高
融点金属膜13b表面にこれを保護するため、膜厚30
nm乃至60nm程度のSiN膜23を形成してもよ
い。次に図示せぬレジストマスクを形成し、これをマス
クとして用い、SiN膜23、高融点金属13b、ポリ
シリコン膜13aをRIE法により異方性エッチング
し、ゲート電極13を形成する。ここで形成するゲート
電極のゲート長は、50nm以下とする。
Subsequently, as shown in FIG. 4, after the field oxide film 21 of the active element portion is selectively removed, thermal oxidation or LP-CVD (Low Pressure-Chemical Vapor Depo) is performed.
The gate insulating film 12 having a thickness of about 10 nm to 30 nm is formed by the (sition) method. As the gate insulating film 12, a thermal oxide film, a nitride film, or a nitrided oxide film or the like is used if the reliability of the withstand voltage is further improved.
Next, a film thickness of 30 nm to 100 nm is formed on the entire surface of the gate insulating film 12.
An N-type doped polysilicon film 13a of about nm is formed. Next, on the surface of the polysilicon film 13a, a high melting point metal film or a high melting point metal silicide film 13b made of, for example, tungsten or tungsten silicide is formed with a thickness of about 30 nm to 60 nm in order to reduce the resistance of the gate electrode. Side gate structure or polysilicon-
A stacked structure of tungsten is used. If necessary, the refractory metal film 13b has a thickness of 30
The SiN film 23 having a thickness of about 60 nm to 60 nm may be formed. Next, a resist mask (not shown) is formed, and using this as a mask, the SiN film 23, the refractory metal 13b, and the polysilicon film 13a are anisotropically etched by RIE to form the gate electrode 13. The gate length of the gate electrode formed here is 50 nm or less.

【0020】尚、50nm以下でゲート電極をパターニ
ングするには、レジストマスク形成の際、電子ビーム露
光法を採用する。またエッチングにはハロゲン系の反応
ガスを用いたRIE法を採用することにより、ゲート絶
縁膜12に対して高い選択比を有して、ゲート電極13
をエッチングすることが可能である。
Incidentally, in order to pattern the gate electrode with a thickness of 50 nm or less, an electron beam exposure method is employed in forming a resist mask. Also, by employing an RIE method using a halogen-based reaction gas for etching, the gate electrode 13 has a high selectivity with respect to the gate insulating film 12 and has a high selectivity.
Can be etched.

【0021】続いて図5に示すように、基板11全面に
LP−CVD法等により膜厚10nm乃至30nm程度
のシリコン窒化膜或いはシリコン酸化膜を形成する。次
に形成したシリコン窒化膜等をRIE法により異方性に
エッチングすることにより、ゲート電極13及びSiN
膜23の側面に沿ってゲート側壁絶縁膜16を形成す
る。
Subsequently, as shown in FIG. 5, a silicon nitride film or a silicon oxide film having a thickness of about 10 nm to 30 nm is formed on the entire surface of the substrate 11 by LP-CVD or the like. Next, the gate electrode 13 and SiN are etched by anisotropically etching the formed silicon nitride film and the like by RIE.
A gate sidewall insulating film 16 is formed along the side surface of the film 23.

【0022】続いて図6に示すように、ゲート絶縁膜1
2を選択的に除去し、シリコン基板11表面を露出させ
る。尚、ゲート絶縁膜12を熱酸化法により形成した場
合には、フッ酸系のエッチング液を用いたウェットエッ
チングによりゲート絶縁膜12を除去することが可能で
ある。ゲート絶縁膜12を取り除いた後、基板11表面
を等方的にエッチングし、ソース及びドレインの各領域
を形成するための凹部24を形成する。尚、このエッチ
ングにおけるエッチング量は、例えばゲート側壁絶縁膜
16の幅と同程度とする。すなわち本実施の形態では、
ゲート側壁絶縁膜16の膜厚を10nm乃至30nm程
度に形成しているため、凹部24の深さは10nm乃至
30nm程度となる。またこれによりゲート電極13と
ゲート側壁絶縁膜16の境界付近の直下まで基板11を
エッチングすることができる。また基板11を等方的に
エッチングするのは、例えば、マイクロ波共振器中の放
電により、CF4 とO2 の混合ガスより生成されるフッ
素原子および酸素原子による、ケミカルドライエッチン
グ法を用いることで可能である。このエッチング方法の
場合、凹部24の表面での結晶の乱れもなく、等方的に
エッチングを行うことができる。
Subsequently, as shown in FIG.
2 is selectively removed to expose the surface of the silicon substrate 11. Note that when the gate insulating film 12 is formed by a thermal oxidation method, the gate insulating film 12 can be removed by wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant. After removing the gate insulating film 12, the surface of the substrate 11 is isotropically etched to form a concave portion 24 for forming each of the source and drain regions. The etching amount in this etching is, for example, approximately equal to the width of the gate side wall insulating film 16. That is, in the present embodiment,
Since the gate sidewall insulating film 16 is formed to have a thickness of about 10 nm to 30 nm, the depth of the recess 24 is about 10 nm to 30 nm. This also allows the substrate 11 to be etched to just below the vicinity of the boundary between the gate electrode 13 and the gate sidewall insulating film 16. The substrate 11 is isotropically etched by, for example, using a chemical dry etching method using a fluorine atom and an oxygen atom generated from a mixed gas of CF 4 and O 2 by a discharge in a microwave resonator. Is possible. In the case of this etching method, the crystal can be isotropically etched without disorder of the crystal on the surface of the concave portion 24.

【0023】続いて図7に示すように、シリコン基板1
1の凹部24の表面に、膜厚0.5nm乃至2nm程度
の絶縁バリア層17を形成する。この絶縁バリア層17
は、例えば摂氏1000度程度の酸素雰囲気中で形成さ
れる熱酸化膜である。この他この絶縁バリア層は、窒化
膜、または窒化された酸化膜等も用いることができる。
次にソースおよびドレインの各領域となる部分の直下の
絶縁バリア層17を、例えば反応性イオンエッチングに
よって選択的に除去する。この場合、ゲート側壁絶縁膜
16がマスク材として機能し、ゲート側壁絶縁膜16直
下に形成された絶縁バリア層17がエッチングされずに
残留する。次にエピタキシャル法により、凹部24内を
選択的にそれぞれ埋め込むことにより、ソース領域14
およびドレイン領域15を形成する。
Subsequently, as shown in FIG.
An insulating barrier layer 17 having a thickness of about 0.5 nm to 2 nm is formed on the surface of the concave portion 24. This insulating barrier layer 17
Is a thermal oxide film formed in an oxygen atmosphere at about 1000 degrees Celsius, for example. In addition, a nitride film, a nitrided oxide film, or the like can be used as the insulating barrier layer.
Next, the insulating barrier layer 17 immediately below the portions to be the source and drain regions is selectively removed by, for example, reactive ion etching. In this case, the gate sidewall insulating film 16 functions as a mask material, and the insulating barrier layer 17 formed immediately below the gate sidewall insulating film 16 remains without being etched. Next, by selectively filling the recesses 24 by an epitaxial method, respectively, the source region 14 is formed.
And a drain region 15 are formed.

【0024】尚、固相エピタキシャル法を用いた場合に
は、ソース領域14及びドレイン領域15には、エピタ
キシャル層が選択成長する際に不純物が同時にドーピン
グされる。よって形成されるソース領域14及びドレイ
ン領域15内の不純物の濃度は、エピタキシャル法にお
いて用いるガスの濃度等によって制御が可能である。
When the solid phase epitaxial method is used, the source region 14 and the drain region 15 are simultaneously doped with impurities when the epitaxial layer is selectively grown. Therefore, the concentration of impurities in the source region 14 and the drain region 15 formed can be controlled by the concentration of gas used in the epitaxial method and the like.

【0025】以降は通常のMOSFETの製造工程と同
様であり、例えば、層間絶縁膜の積層、層間絶縁膜への
コンタクト孔の開口及び、メタライゼーション法による
金属配線の形成などの各工程が行われる。
Subsequent steps are the same as those of a normal MOSFET manufacturing process. For example, various steps such as lamination of an interlayer insulating film, opening of a contact hole in the interlayer insulating film, and formation of a metal wiring by a metallization method are performed. .

【0026】以上の各工程により、チャネル領域11a
がそれぞれ接するソース領域14及びドレイン領域15
との間に、絶縁バリア層17が形成されたN型MOSF
ETが完成する。
Through the above steps, the channel region 11a
Contact with the source region 14 and the drain region 15 respectively.
N-type MOSF with an insulating barrier layer 17 formed between
ET is completed.

【0027】尚、上記までの工程に追加して、コンタク
トの低抵抗化のために、サリサイド層を形成する場合に
ついて図8を参照して説明する。図7を参照して説明し
た工程の後、図8に示すように、ゲート側壁絶縁膜16
表面にさらに、側壁絶縁膜25をシリコン窒化膜等によ
り形成する。この側壁絶縁膜25は、耐圧を考慮してゲ
ート電極13に対してサリサイド層を十分なマージンを
もって形成するために設けるものである。従って、予め
ゲート電極13に対して、サリサイド層の形成領域が十
分なマージンを持っている場合には、この側壁絶縁膜2
5は形成する必要は無い。次に図示せぬレジストマスク
を形成し、このレジストマスク、ゲート電極13、ゲー
ト側壁絶縁膜16、側壁絶縁膜25等をマスクとして、
ヒ素或いはリン等をイオン注入して拡散層26,27を
形成する。次に、例えばTi及びTiN等の高融点金属
や高融点金属シリサイドをスパッタ法により形成する。
次に窒素雰囲気中でRTA(Rapid Thermal Anneal)を
行い、未反応のTi及びTiN等を除去し、ソース領域
14及びドレイン領域15の表面にそれぞれシリサイド
層28を形成する。以上の工程を図7までの工程に追加
して行うことにより、ソース領域14、ドレイン領域1
5のコンタクトの低抵抗化を行うことができる。
A case in which a salicide layer is formed in order to reduce the contact resistance in addition to the above steps will be described with reference to FIG. After the process described with reference to FIG. 7, as shown in FIG.
Further, a side wall insulating film 25 is formed on the surface with a silicon nitride film or the like. The side wall insulating film 25 is provided for forming a salicide layer with a sufficient margin with respect to the gate electrode 13 in consideration of the withstand voltage. Therefore, if the region where the salicide layer is formed has a sufficient margin with respect to the gate electrode 13 in advance, the side wall insulating film 2
5 need not be formed. Next, a resist mask (not shown) is formed, and the resist mask, the gate electrode 13, the gate sidewall insulating film 16, the sidewall insulating film 25, and the like are used as masks.
Diffusion layers 26 and 27 are formed by ion implantation of arsenic or phosphorus. Next, a high melting point metal such as Ti and TiN or a high melting point metal silicide is formed by a sputtering method.
Next, RTA (Rapid Thermal Anneal) is performed in a nitrogen atmosphere to remove unreacted Ti, TiN, and the like, and form silicide layers 28 on the surfaces of the source region 14 and the drain region 15, respectively. By performing the above steps in addition to the steps up to FIG. 7, the source region 14, the drain region 1
The contact 5 can be reduced in resistance.

【0028】本発明ではMOSFETのチャネル領域と
それぞれ接する、ソース領域及びドレイン領域との間に
薄い絶縁バリア層を形成している。これによりショート
チャネル効果が生じる際に形成されるソース領域及びド
レイン領域の最深部近傍の電流パスの形成が妨げられ、
ソース領域及びドレイン領域の最深部近傍での電気伝導
が著しく阻害され、ショートチャネル効果を抑制するこ
とができる。
In the present invention, a thin insulating barrier layer is formed between the source region and the drain region, which are in contact with the channel region of the MOSFET. This prevents the formation of a current path near the deepest portions of the source region and the drain region formed when the short channel effect occurs,
Electric conduction in the vicinity of the deepest portions of the source region and the drain region is significantly inhibited, and the short channel effect can be suppressed.

【0029】一方、ゲート電極の直下では絶縁バリア層
17が存在するものの、チャネル長を短かく形成してお
り、また共鳴トンネル効果が生じる程度の膜厚で絶縁バ
リア層を形成しているため、オン電流を十分に取り出す
ことが可能である。
On the other hand, although the insulating barrier layer 17 exists immediately below the gate electrode, the channel length is formed short, and the insulating barrier layer is formed to have a thickness enough to cause a resonance tunnel effect. It is possible to sufficiently extract ON current.

【0030】従って、ゲート電極13のゲート長を非常
に短く形成した場合、例えば50nm以下とした場合に
おいても、チャネル不純物濃度を増加させることなく、
トランジスタのリーク電流を制御し、耐圧劣化が生じる
のを抑制しつつ、ショートチャネル効果を抑制すること
ができる。また上記の効果を有しつつ、オン電流は十分
に得ることができ正常なトランジスタ動作が可能とな
る。すなわち、チャネル不純物濃度の増加による微細化
の限界を打破することができる。
Therefore, even when the gate length of the gate electrode 13 is formed to be very short, for example, 50 nm or less, without increasing the channel impurity concentration,
The short channel effect can be suppressed while controlling the leakage current of the transistor and suppressing the deterioration of the breakdown voltage. Further, while having the above-described effects, a sufficient ON current can be obtained, and normal transistor operation can be performed. That is, the limit of miniaturization due to the increase in the channel impurity concentration can be overcome.

【0031】尚、上記した本発明の第一の実施の形態に
おいては、ゲート側壁絶縁膜16をエッチングマスクと
して用い、ゲート電極の直下の熱酸化膜のみを残すこと
により、絶縁バリア層17を形成する場合について説明
した。しかしこれに限らず、例えばゲート側壁絶縁膜を
形成すること無く、ゲート電極の直下の、チャネル領域
が接するソース領域とドレイン領域との間にそれぞれ絶
縁バリア層を形成することも可能である。
In the first embodiment of the present invention, the insulating barrier layer 17 is formed by leaving only the thermal oxide film immediately below the gate electrode using the gate sidewall insulating film 16 as an etching mask. The case where it does is explained. However, the present invention is not limited to this. For example, it is also possible to form an insulating barrier layer immediately below the gate electrode between the source region and the drain region that are in contact with the channel region without forming the gate sidewall insulating film.

【0032】この場合の製造方法を、本発明の半導体装
置の製造方法の第二の実施の形態として図9及び図10
を参照して以下に説明する。尚、第二の実施の形態では
第一の実施の形態の図4に示す工程までは同様であるの
で、説明を省略する。また第一の実施の形態と同一の構
成については同一の符号を示す。また特に言及しない限
り、製造方法、各膜厚等も第一の実施の形態と同様であ
る。
FIGS. 9 and 10 show a manufacturing method in this case as a second embodiment of the semiconductor device manufacturing method of the present invention.
This will be described below with reference to FIG. In the second embodiment, since the steps up to the step shown in FIG. 4 of the first embodiment are the same, the description is omitted. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Unless otherwise specified, the manufacturing method, the film thicknesses, and the like are the same as in the first embodiment.

【0033】すなわち図4に示す工程における、ゲート
電極のエッチングまでを行った状態に続いて、図9に示
すように、ゲート絶縁膜12をウェットエッチングによ
り除去し、基板11表面を露出させる。次に、反応性エ
ッチングによってシリコン基板11の表面を異方的にエ
ッチングして、凹部24を形成する。この凸部24の深
さは、第一の実施の形態と同様に10nm乃至30nm
程度とする。次に凹部24の表面に、熱酸化法により膜
厚0.5nm乃至2nm程度の熱酸化膜31を形成す
る。
That is, in the step shown in FIG. 4, following the state up to the etching of the gate electrode, the gate insulating film 12 is removed by wet etching to expose the surface of the substrate 11 as shown in FIG. Next, the recess 24 is formed by anisotropically etching the surface of the silicon substrate 11 by reactive etching. The depth of the convex portion 24 is 10 nm to 30 nm similarly to the first embodiment.
Degree. Next, a thermal oxide film 31 having a thickness of about 0.5 nm to 2 nm is formed on the surface of the concave portion 24 by a thermal oxidation method.

【0034】続いて図10に示すように、凹部24にお
ける平坦部(底面)の熱酸化膜31のみを反応性イオン
エッチングによって除去する。次に第一の実施の形態と
同様に凹部24内にエピタキシャル法により、エピタキ
シャル層を選択的に成長させ、ソース領域14およびド
レイン領域15を形成する。これによりソース領域14
及びドレイン領域15とチャネル領域11aとの間に絶
縁バリア層17が形成されたN型MOSFETを製造す
ることができる。勿論、この後の工程で第一の実施の形
態で説明したようにサリサイド層を形成する工程を追加
して行うこともできる。その際の製造工程は、第一の実
施の形態と同様であるので、その説明は省略する。
Subsequently, as shown in FIG. 10, only the thermal oxide film 31 on the flat portion (bottom surface) of the concave portion 24 is removed by reactive ion etching. Next, similarly to the first embodiment, an epitaxial layer is selectively grown in the concave portion 24 by an epitaxial method to form the source region 14 and the drain region 15. Thereby, the source region 14
Further, an N-type MOSFET in which the insulating barrier layer 17 is formed between the drain region 15 and the channel region 11a can be manufactured. Of course, in the subsequent steps, a step of forming a salicide layer can be additionally performed as described in the first embodiment. The manufacturing process at that time is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

【0035】続いて本発明の第三の実施の形態を図11
を参照して説明する。この第三の実施の形態は図1に示
した本発明の第一の実施の形態の変形例である。すなわ
ち第三の実施の形態では絶縁バリア層17は、チャネル
領域11aと接する部分で最も薄く、かつ、チャネル領
域11aの深さ方向に沿って徐々に厚く形成する。これ
によりソース領域14及びドレイン領域15の最深部近
傍におけるショートチャネル効果の抑制の効果をさらに
高めることができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. This third embodiment is a modification of the first embodiment of the present invention shown in FIG. That is, in the third embodiment, the insulating barrier layer 17 is formed to be thinnest at a portion in contact with the channel region 11a and gradually thicker along the depth direction of the channel region 11a. Thereby, the effect of suppressing the short channel effect in the vicinity of the deepest portions of the source region 14 and the drain region 15 can be further enhanced.

【0036】また本発明は電荷の蓄積層を有する例えば
EPROMやEEPROMにも適用することが可能であ
る。これを第四の実施の形態として図12を参照して説
明する。図12はフローティングゲート電極を電荷の蓄
積層として有する本発明のEEPROMの概略図であ
る。N型のソース領域72及びドレイン領域73が、P
型の半導体基板71表面上に形成されている。またフロ
ーティングゲート電極75がソース領域72及びドレイ
ン領域73の間のチャネル領域の上部にゲート絶縁膜
(トンネル絶縁膜)74を介して形成されている。さら
にコントロール電極76が中間絶縁膜77を介してフロ
ーティングゲート電極75上に形成されている。そして
絶縁バリア層78がソース領域72とチャネル領域間及
びドレイン領域とチャネル領域間にそれぞれ形成されて
いる。
The present invention can be applied to, for example, an EPROM or an EEPROM having a charge storage layer. This will be described as a fourth embodiment with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic view of an EEPROM of the present invention having a floating gate electrode as a charge storage layer. The N-type source region 72 and the drain region 73
It is formed on the surface of the semiconductor substrate 71 of the mold. A floating gate electrode 75 is formed above a channel region between the source region 72 and the drain region 73 via a gate insulating film (tunnel insulating film) 74. Further, a control electrode 76 is formed on the floating gate electrode 75 via the intermediate insulating film 77. An insulating barrier layer 78 is formed between the source region 72 and the channel region and between the drain region and the channel region.

【0037】上記のようなメモリセルにおいて書き込み
動作時(プログラミング時)には、例えば0V程度の低
電圧がソース領域72及び半導体基板71に印加され、
例えば12V程度の高電圧がコントロール電極76及び
ドレイン領域73に印加される。この際オン電流がソー
ス、ドレイン領域間に流れ、ドレイン領域周辺にホット
エレクトロンが生じ、フローティングゲート電極内にゲ
ート絶縁膜74を通して注入され、トランジスタのしき
い値が上昇する。
In a write operation (programming) in the above-described memory cell, a low voltage of, for example, about 0 V is applied to the source region 72 and the semiconductor substrate 71,
For example, a high voltage of about 12 V is applied to the control electrode 76 and the drain region 73. At this time, an ON current flows between the source and drain regions, hot electrons are generated around the drain region, injected into the floating gate electrode through the gate insulating film 74, and the threshold value of the transistor increases.

【0038】一方データの消去時においては、高電圧が
ソース領域に、また低電圧がコントロールゲート電極に
それぞれ印可される。ドレイン電極73はフローティン
グ状態である。この場合、トンネル電流がゲート絶縁膜
74を通して流れ、フローティングゲート電極75から
電荷が引き抜かれ、トランジスタのしきい値が低下す
る。
On the other hand, when erasing data, a high voltage is applied to the source region and a low voltage is applied to the control gate electrode. The drain electrode 73 is in a floating state. In this case, a tunnel current flows through the gate insulating film 74, charges are extracted from the floating gate electrode 75, and the threshold value of the transistor decreases.

【0039】上記のように構成されたメモリセルは、例
えばNOR型やNAND型といったメモリセルアレイに
も勿論適用することができる。第四の実施の形態で説明
したフローティングゲート電極を有するメモリセルにお
いても、チャネル不純物濃度を増加させることなくトラ
ンジスタのリーク電流を制御し、耐圧劣化が生じるのを
抑制しつつ、ショートチャネル効果の抑制することがで
きる。このような効果は、オン電流を素子のプログラミ
ング時に用いるメモリ素子には特に有効である。
The memory cell configured as described above can of course be applied to a memory cell array such as a NOR type or a NAND type. Even in the memory cell having the floating gate electrode described in the fourth embodiment, the leakage current of the transistor is controlled without increasing the channel impurity concentration, and the short channel effect is suppressed while suppressing the deterioration of the breakdown voltage. can do. Such an effect is particularly effective for a memory element that uses the on-state current when programming the element.

【0040】尚、本発明はN型MOSFETに限らず、
P型のMOSFETにも同様に適用すること可能であ
る。その他、この発明の要旨を変えない範囲において、
種々変形実施可能なことは勿論である。
The present invention is not limited to the N-type MOSFET,
The same can be applied to a P-type MOSFET. In addition, as long as the gist of the present invention is not changed,
Needless to say, various modifications can be made.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、トランジスタのゲート
電極のゲート長を非常に短く形成した場合、例えば50
nm以下とした場合においても、チャネル不純物濃度を
増加させることなく、トランジスタのリーク電流を制御
し、耐圧劣化が生じるのを抑制しつつ、ショートチャネ
ル効果を抑制することができる。またこの効果を有しつ
つ、オン電流は十分に得ることができ正常なトランジス
タ動作が可能となり、チャネル不純物濃度の増加による
微細化の限界を打破することができる。
According to the present invention, when the gate length of the gate electrode of a transistor is very short, for example, 50
Even in the case where the thickness is less than or equal to nm, the short channel effect can be suppressed without increasing the channel impurity concentration, controlling the leakage current of the transistor, and suppressing the deterioration of the breakdown voltage. Further, while having this effect, a sufficient ON current can be obtained, and a normal transistor operation can be performed, and the limit of miniaturization due to an increase in the channel impurity concentration can be overcome.

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

【図1】本発明の第一の実施の形態の半導体装置の概略
図。
FIG. 1 is a schematic diagram of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第一の実施の形態の半導体装置の製造
方法を説明する概略図。
FIG. 2 is a schematic view illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図3】本発明の第一の実施の形態の半導体装置の製造
方法を説明する概略図。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図4】本発明の第一の実施の形態の半導体装置の製造
方法を説明する概略図。
FIG. 4 is a schematic view illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図5】本発明の第一の実施の形態の半導体装置の製造
方法を説明する概略図。
FIG. 5 is a schematic view illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図6】本発明の第一の実施の形態の半導体装置の製造
方法を説明する概略図。
FIG. 6 is a schematic view illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図7】本発明の第一の実施の形態の半導体装置の製造
方法を説明する概略図。
FIG. 7 is a schematic view illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図8】本発明の第一の実施の形態の変形例の半導体装
置の概略図。
FIG. 8 is a schematic view of a semiconductor device according to a modified example of the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第二の実施の形態の半導体装置の製造
方法を説明する概略図。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第二の実施の形態の半導体装置の製
造方法を説明する概略図。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第三の実施の形態の半導体装置の概
略図。
FIG. 11 is a schematic view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第四の実施の形態の半導体装置の概
略図。
FIG. 12 is a schematic view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】従来の一般的なMOSFETの概略図。FIG. 13 is a schematic view of a conventional general MOSFET.

【図14】従来のMOSFETのゲート長としきい値電
圧の関係を示した説明図。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a relationship between a gate length and a threshold voltage of a conventional MOSFET.

【図15】従来のMOSFETのゲート長とショートチ
ャネル抑制のために必要なチャネル不純物濃度の関係を
示した説明図。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a relationship between a gate length of a conventional MOSFET and a channel impurity concentration necessary for suppressing a short channel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、71 N型半導体シリコン基板 11a チャネル領域 12、74 ゲート絶縁膜 13、75 ゲート電極 13a ポリシリコン膜 13b 高融点金属シリサイド膜 14、72 ソース領域 15、73 ドレイン領域 16、25 ゲート側壁絶縁膜 17、78 絶縁バリア層 21 フィールド絶縁膜 22 P型ウエル領域 23 SiN膜 24 凹部 26、27 拡散層 28 シリサイド層 76 コントロール電極 77 中間絶縁膜 11, 71 N-type semiconductor silicon substrate 11a Channel region 12, 74 Gate insulating film 13, 75 Gate electrode 13a Polysilicon film 13b Refractory metal silicide film 14, 72 Source region 15, 73 Drain region 16, 25 Gate sidewall insulating film 17 , 78 Insulating barrier layer 21 Field insulating film 22 P-type well region 23 SiN film 24 Depression 26, 27 Diffusion layer 28 Silicide layer 76 Control electrode 77 Intermediate insulating film

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板内に形成されたソース領域及び
ドレイン領域と、 前記ソース領域及びドレイン領域間のチャネル領域上に
ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、 前記ソース領域と前記チャネル領域間及び前記ドレイン
領域と前記チャネル領域間に形成された絶縁物層とを有
することを特徴とする半導体装置。
A source region and a drain region formed in a semiconductor substrate; a gate electrode formed on a channel region between the source region and the drain region with a gate insulating film interposed therebetween; A semiconductor device having an insulator layer formed between regions and between the drain region and the channel region.
【請求項2】前記ゲート電極のゲート長は50nm以下
であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a gate length of said gate electrode is 50 nm or less.
【請求項3】前記絶縁物層の膜厚は2nm以下であるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said insulating layer has a thickness of 2 nm or less.
【請求項4】前記絶縁物層は、熱酸化膜、窒化膜、また
は、窒化された酸化膜のいずれかからなることを特徴と
する請求項1記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said insulator layer is made of one of a thermal oxide film, a nitride film, and a nitrided oxide film.
【請求項5】前記絶縁物層は、前記半導体基板の深さ方
向に沿って徐々に厚くなることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulator layer gradually increases in a depth direction of the semiconductor substrate.
【請求項6】半導体基板内に互いに対向して形成された
ソース領域及びドレイン領域と、 前記ソース領域及びドレイン領域間の前記半導体基板上
にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、 前記ソース領域と前記ドレイン領域とのそれぞれの対向
面の一部または全部に形成された絶縁物層とを有するこ
とを特徴とする半導体装置。
6. A semiconductor device, comprising: a source region and a drain region formed in a semiconductor substrate so as to face each other; a gate electrode formed on the semiconductor substrate between the source region and the drain region via a gate insulating film; A semiconductor device, comprising: an insulator layer formed on a part or the whole of a facing surface of a source region and a drain region.
【請求項7】前記絶縁物層は、前記半導体基板の深さ方
向に沿って徐々に厚くなることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein said insulator layer gradually becomes thicker in a depth direction of said semiconductor substrate.
【請求項8】半導体基板上にゲート絶縁膜を介してゲー
ト電極を形成する工程と、 前記ゲート電極側面に側壁絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート電極及び前記側壁絶縁膜をマスクとして前記
ゲート絶縁膜を選択的に除去し、前記半導体基板表面を
露出させる工程と、 露出された前記半導体基板表面を等方的にエッチング
し、凹部を形成する工程と、 前記凹部表面に絶縁物層を形成する工程と、 前記絶縁物層を前記側壁絶縁膜をマスクとして選択的に
除去する工程と、 前記凹部内に半導体層を選択的に成長させて拡散層を形
成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。
8. A step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate via a gate insulating film, a step of forming a side wall insulating film on a side surface of the gate electrode, and the step of forming the gate by using the gate electrode and the side wall insulating film as a mask. Selectively removing an insulating film to expose the surface of the semiconductor substrate, isotropically etching the exposed surface of the semiconductor substrate to form a recess, and forming an insulator layer on the surface of the recess. And selectively removing the insulator layer using the sidewall insulating film as a mask; and selectively growing a semiconductor layer in the recess to form a diffusion layer. Semiconductor device manufacturing method.
【請求項9】半導体基板上にゲート絶縁膜を介してゲー
ト電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして前記ゲート絶縁膜を選択
的に除去し、前記半導体基板表面を露出させる工程と、 露出された前記半導体基板表面を異方的にエッチング
し、拡散層を形成するための凹部を形成する工程と、 前記凹部表面上に絶縁物層を形成する工程と、 前記凹部底面に形成された前記絶縁物層を除去する工程
と、 前記凹部内に半導体層を選択的に成長させ拡散層を形成
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。
9. A step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate via a gate insulating film, a step of selectively removing the gate insulating film using the gate electrode as a mask, and exposing a surface of the semiconductor substrate; Forming a recess for forming a diffusion layer by anisotropically etching the exposed surface of the semiconductor substrate; forming an insulator layer on the surface of the recess; and forming a recess on the bottom of the recess. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing the insulator layer; and a step of forming a diffusion layer by selectively growing a semiconductor layer in the recess.
【請求項10】前記ゲート電極は50nm以下のゲート
長を有して形成されることを特徴とする請求項8または
9に記載の半導体装置の製造方法。
10. The method according to claim 8, wherein the gate electrode has a gate length of 50 nm or less.
【請求項11】前記絶縁物層は前記拡散層間にトンネル
効果が生じる膜厚で形成することを特徴とする請求項8
記載の半導体装置の製造方法。
11. The semiconductor device according to claim 8, wherein said insulating layer is formed to a thickness at which a tunnel effect occurs between said diffusion layers.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項12】前記絶縁物層は、2nm以下の膜厚を有
して形成されることを特徴とする請求項11に記載の半
導体装置の製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein the insulator layer is formed to have a thickness of 2 nm or less.
【請求項13】前記絶縁物層は前記拡散層間にトンネル
効果が生じる膜厚で形成することを特徴とする請求項9
記載の半導体装置の製造方法。
13. The semiconductor device according to claim 9, wherein the insulating layer is formed to a thickness that causes a tunnel effect between the diffusion layers.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項14】前記絶縁物層は2nm以下の膜厚を有し
て形成することを特徴とする請求項13記載の半導体装
置の製造方法。
14. The method according to claim 13, wherein said insulator layer is formed to have a thickness of 2 nm or less.
【請求項15】前記絶縁物層は、熱酸化により形成され
る酸化膜であることを特徴とする請求項8または9に記
載の半導体装置の製造方法。
15. The method according to claim 8, wherein said insulator layer is an oxide film formed by thermal oxidation.
【請求項16】前記凹部は、前記側壁絶縁膜の膜厚と実
質的に同程度の深さで形成することを特徴とする請求項
8記載の半導体装置の製造方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein said recess is formed at a depth substantially equal to a thickness of said sidewall insulating film.
【請求項17】前記絶縁物層は、熱酸化膜、窒化膜、ま
たは、窒化された酸化膜のいずれかにより形成すること
を特徴とする請求項8または9記載の半導体装置の製造
方法。
17. The method according to claim 8, wherein the insulating layer is formed of any one of a thermal oxide film, a nitride film, and a nitrided oxide film.
【請求項18】前記拡散層を形成する工程は、エピタキ
シャル法により行うことを特徴とする請求項8または9
記載の半導体装置の製造方法。
18. The method according to claim 8, wherein the step of forming the diffusion layer is performed by an epitaxial method.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
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