JPH11111979A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH11111979A
JPH11111979A JP26719197A JP26719197A JPH11111979A JP H11111979 A JPH11111979 A JP H11111979A JP 26719197 A JP26719197 A JP 26719197A JP 26719197 A JP26719197 A JP 26719197A JP H11111979 A JPH11111979 A JP H11111979A
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JP
Japan
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film
region
semiconductor substrate
gate electrode
silicon nitride
Prior art date
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Pending
Application number
JP26719197A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masashige Aoyama
将茂 青山
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor device which can be driven at a high speed, while the occurrence of a short channel effect is suppressed even if the device is made finer. SOLUTION: Since a semiconductor device has a structure such that a source region 12 and a drain region 13 are bent toward a gate electrode 9, with the regions 12 and 13 being partially protruded, the regions of the source and drain regions 12 and 13 facing the gate electrode 9 become smaller, and the parasitic capacitances between the gate electrode 9 and the source and the drain regions 12 and 13 can be reduced. In addition, since the impurity concentrations in the protruded sections are lower, no wide space-charge region is formed around the protruded sections. Therefore, the occurrence of a short-channel effect can be prevented.

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
の製造方法に関し、さらに詳しく言えば、高速に動作が
可能なMOSトランジスタ及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a MOS transistor capable of operating at high speed and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体集積回路の高集積化ととも
に、それを構成する素子の微細化が進んでいる。これら
の素子のうち、図4に示すMOSFET(Metal-Oxide-Semico
nductor Field Effect Transistor;MOS電界効果トラン
ジスタ)は、ゲート絶縁膜53上に形成されたゲート電
極54に電圧を印加することにより、その下部にあるチ
ャネル領域55の導通が変化することを利用してスイッ
チング素子として用いられる、半導体集積回路の基本的
な素子の一つである。しかしながら、微細化に伴ってチ
ャネル長を短くしていくと、短チャネル効果と呼ばれる
現象が現れ、問題となっている。
2. Description of the Related Art With the recent increase in the degree of integration of semiconductor integrated circuits, miniaturization of elements constituting the circuits has been progressing. Among these elements, the MOSFET (Metal-Oxide-Semico
An nductor Field Effect Transistor (MOS field effect transistor) performs switching by applying a voltage to a gate electrode 54 formed on a gate insulating film 53, and using a change in conduction of a channel region 55 thereunder. This is one of the basic elements of a semiconductor integrated circuit used as an element. However, when the channel length is shortened with miniaturization, a phenomenon called a short channel effect appears and becomes a problem.

【0003】MOSFETの半導体基板50とソース領域51
及びドレイン領域52のPN接合境界近傍には、拡散電
位により空間電荷領域56が形成されており、ドレイン
領域52に電圧が印加されると、ゲート電極54から遠
く、深い領域はゲート電圧よりもドレイン電圧の影響を
より強く受ける。このため、第5図(a)に示すよう
に、半導体基板50とドレイン領域52との間のPN接
合にドレイン電圧が印加されることによって、空間電荷
領域56が拡大する。この空間電荷量域56のため、微
細化に伴いチャネル長を短くしたときに、第5図(b)
に示すように、トランジスタをオフにする、即ち電流が
流れない状態にするためにゲート電極54の電圧を0Vに
しても、ドレイン領域に電圧が印加されている場合、ソ
ース領域51及びドレイン領域52の空間電荷領域56
が互いに接してしまい、ドレイン電流が漏れ出てしま
う、いわゆるパンチスルーと呼ばれる現象が現れる。こ
の様に、チャネル長を短くしていった結果現れる現象を
総称して短チャネル効果と呼ぶ。
A semiconductor substrate 50 and a source region 51 of a MOSFET
A space charge region 56 is formed near the PN junction boundary of the drain region 52 by a diffusion potential, and when a voltage is applied to the drain region 52, the region farther from the gate electrode 54 and the deeper region is more drain than the gate voltage. Be more strongly affected by voltage. Therefore, as shown in FIG. 5A, the space charge region 56 is enlarged by applying a drain voltage to the PN junction between the semiconductor substrate 50 and the drain region 52. Due to this space charge amount region 56, when the channel length is shortened with miniaturization, FIG.
As shown in FIG. 5, even if the voltage of the gate electrode 54 is set to 0 V in order to turn off the transistor, that is, the state where no current flows, when the voltage is applied to the drain region, the source region 51 and the drain region 52 Space charge region 56
Are in contact with each other and the drain current leaks out, a phenomenon called so-called punch-through appears. Such a phenomenon that occurs as a result of shortening the channel length is collectively called a short channel effect.

【0004】この短チャネル効果を回避するために、第
6図に示すLDD(Lightly Doped Drain)構造、第7図に
示すSPDD(Solid Phase Diffused Drain)構造等、種々
のデバイスが提案されている。LDD構造は、ソース領域
51及びドレイン領域52のチャネル領域55に近い浅
い部分に不純物濃度を低くした低濃度領域57を設ける
ことによって、電界の一部を吸収し、チャネル領域55
に延びる空間電荷領域を抑える構造である。しかし、低
濃度領域57の電気抵抗が高く、電流駆動力の低下を招
いていた。SPDD構造は、LDD構造の低濃度領域を固相拡
散を用いて形成することにより、より浅い領域に不純物
濃度の高い領域58を形成するものである。SPDD構造
は、従来のLDD構造に比較して、低抵抗のソース及びド
レイン領域が形成できるが、ゲート長が0.2mmを下回る
場合には、十分な低抵抗化が難しいという問題があっ
た。また、S4D(Silicided Silicon- Sidewall Source
and Drain)構造と呼ばれる素子が特開平8-78683及び19
95 Symposium on VLSI Technology Digest of Technica
l Papers の11乃至12ページに開示されている。S4D
構造は、第8図に示すように、従来ゲート電極の側面に
設けられていた側壁絶縁膜を側壁導電膜59とし、この
側壁導電膜59もソース領域及びドレイン領域とするこ
とによって、電導経路の断面積を広く確保し、抵抗を低
く抑えることによって電流駆動力を大きくするものであ
る。
In order to avoid this short channel effect, various devices such as an LDD (Lightly Doped Drain) structure shown in FIG. 6 and an SPDD (Solid Phase Diffused Drain) structure shown in FIG. 7 have been proposed. The LDD structure absorbs part of the electric field by providing a low-concentration region 57 having a low impurity concentration in a shallow portion near the channel region 55 of the source region 51 and the drain region 52, thereby absorbing the channel region 55.
This is a structure for suppressing the space charge region extending to the side. However, the electric resistance of the low-concentration region 57 is high, causing a reduction in current driving force. In the SPDD structure, a region 58 having a high impurity concentration is formed in a shallower region by forming a low-concentration region of the LDD structure using solid-phase diffusion. The SPDD structure can form source and drain regions having lower resistance than the conventional LDD structure, but has a problem that it is difficult to sufficiently reduce the resistance when the gate length is less than 0.2 mm. In addition, S4D (Silicided Silicon-Sidewall Source
and Drain) structure are disclosed in JP-A-8-78683 and
95 Symposium on VLSI Technology Digest of Technica
l It is disclosed on pages 11-12 of Papers. S4D
As shown in FIG. 8, the structure is such that the side wall insulating film conventionally provided on the side surface of the gate electrode is used as a side wall conductive film 59, and the side wall conductive film 59 is also used as a source region and a drain region, thereby forming a conductive path. The current driving force is increased by securing a wide sectional area and keeping the resistance low.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
S4D構造では、ゲート電極54の側面をソース領域51
及びドレイン領域52が覆っており、さらにゲート電極
54とドレイン領域52を隔てる側壁絶縁膜60が、エ
ッチング時にシリコン酸化膜との選択比が高いシリコン
窒化膜であるため、誘電率が高く、ゲート電極54とド
レイン領域52及びソース領域51との間に大きな寄生
容量が発生し、高速で駆動させる際の妨げになってい
た。また、S4D構造は、層抵抗を下げるためにゲート電
極54とソース領域51、ドレイン領域52とにシリサ
イド構造を用いる場合、別々にシリサイド工程を設ける
必要があるなど、製造工程が複雑であった。
SUMMARY OF THE INVENTION However, the conventional
In the S4D structure, the side surface of the gate electrode 54 is
And the drain region 52 is covered, and the sidewall insulating film 60 separating the gate electrode 54 and the drain region 52 is a silicon nitride film having a high selectivity with respect to a silicon oxide film during etching. A large parasitic capacitance was generated between the drain region 54 and the drain region 52 and the source region 51, which hindered high-speed driving. Further, in the case of using the silicide structure for the gate electrode 54, the source region 51, and the drain region 52 in order to reduce the layer resistance, the S4D structure requires a separate silicide process, and the manufacturing process is complicated.

【0006】以上のことから、本発明は、MOSFETの微細
化を行っても、短チャネル効果を抑制しつつ、高速に駆
動させることが可能な半導体装置及びその容易な製造方
法を提供することを目的とする。
As described above, the present invention provides a semiconductor device which can be driven at a high speed while suppressing the short channel effect even when the MOSFET is miniaturized, and an easy manufacturing method thereof. Aim.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1及び2に記載の
発明は、第1図に示したように、ソース領域12及びド
レイン領域13がゲート電極7に向かい屈曲し、一部が
突出している構造であるため、ゲート電極7に面するソ
ース領域12及びドレイン領域13の面積が小さく、ゲ
ート電極7とソース領域12及びドレイン領域13との
間の寄生容量を低減できる。
According to the first and second aspects of the present invention, as shown in FIG. 1, the source region 12 and the drain region 13 are bent toward the gate electrode 7 and partially project. Therefore, the area of the source region 12 and the drain region 13 facing the gate electrode 7 is small, and the parasitic capacitance between the gate electrode 7 and the source region 12 and the drain region 13 can be reduced.

【0008】請求項3に記載の発明は、前記突起部の不
純物濃度が低いため、突起部周辺に空間電荷領域が広く
形成されないため、短チャネル効果が防止できる。請求
項4に記載の発明は、ソース領域12及びドレイン領域
13の上記突起部の外側の部分の不純物濃度が高いた
め、ソース領域及びドレイン領域の層抵抗が低くでき
る。
According to the third aspect of the present invention, the short channel effect can be prevented because the impurity concentration of the projection is low and the space charge region is not formed widely around the projection. According to the fourth aspect of the invention, since the impurity concentration of the portion of the source region 12 and the drain region 13 outside the protrusion is high, the layer resistance of the source region and the drain region can be reduced.

【0009】請求項5に記載の発明は、ゲート電極の端
部が傾斜しているため、ソース領域及びドレイン領域と
の寄生容量を小さくすることができる。請求項6に記載
の発明は、ソース領域及びドレイン領域及びゲート電極
がシリサイドであるため、それぞれの層抵抗を低くでき
る。請求項7及び8に記載の発明は、この様な半導体装
置の製造方法である。
According to the fifth aspect of the present invention, since the end of the gate electrode is inclined, the parasitic capacitance between the source region and the drain region can be reduced. In the invention described in claim 6, since the source region, the drain region, and the gate electrode are made of silicide, the respective layer resistances can be reduced. The invention according to claims 7 and 8 is a method for manufacturing such a semiconductor device.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に本発明の第1の実施の形態
である半導体装置を第1図を用いて説明する。n型半導
体基板1上に、所定間隔隔ててp型のソース領域12及
びp型のドレイン領域13が形成され、このソース領域
及びドレイン領域は、互いに対向する側面には屈曲部1
2a及び13aを有し、上方へおよそ45度の角度で突出
している。この突出した突起部12b及び13bの先端に
挟まれた半導体基板1の領域がチャネル領域14になっ
ており、このチャネル領域14上にゲート絶縁膜15を
介してゲート電極7が形成されている。ゲート電極7、
ソース領域12及びドレイン領域13の表面は例えばチ
タンなどの高融点金属によるシリサイド膜が形成された
いわゆるサリサイド構造である。ソース領域12及びド
レイン領域13の不純物濃度は、突起部12b及び13b
で低く5E16atoms/cm3であり、突起部外側の平坦部12
c及び13cでは高く、5E17atoms/cm3である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. A p-type source region 12 and a p-type drain region 13 are formed on the n-type semiconductor substrate 1 at predetermined intervals, and the source region and the drain region have bent portions 1 on side surfaces facing each other.
2a and 13a, projecting upward at an angle of approximately 45 degrees. A region of the semiconductor substrate 1 sandwiched between the tips of the protruding protrusions 12b and 13b is a channel region 14, and a gate electrode 7 is formed on the channel region 14 via a gate insulating film 15. Gate electrode 7,
The surfaces of the source region 12 and the drain region 13 have a so-called salicide structure in which a silicide film made of a refractory metal such as titanium is formed. The impurity concentrations of the source region 12 and the drain region 13 are determined by the protrusions 12b and 13b.
5E16atoms / cm3 and the flat part 12 outside the projection
In c and 13c, it is high and is 5E17 atoms / cm3.

【0011】尚、突起部12b及び13bの不純物濃度
は、上記濃度にとらわれるものではないが、低すぎると
電気抵抗が上昇し、素子の電流駆動力の低下につながる
ので、短チャネル効果が発生しない範囲で高くする。屈
曲部12a及び13aは、不純物濃度の高い平坦部12c
及び13cと突起部12b及び13bとを接続する働きを
し、高速駆動のために、屈曲部12a及び13aは不純物
濃度が高く、また、短チャネル効果が顕在化しないよう
に、その形成領域は基板表面から浅い方が望ましい。
The impurity concentration of the projections 12b and 13b is not limited to the above concentration. However, if the impurity concentration is too low, the electric resistance increases and the current driving force of the element decreases, so that the short channel effect does not occur. Increase in range. The bent portions 12a and 13a are flat portions 12c having a high impurity concentration.
And 13c and the projections 12b and 13b are connected to each other. For high-speed driving, the bent portions 12a and 13a have a high impurity concentration, and the formation region thereof is formed on the substrate so that the short channel effect does not appear. It is desirable to be shallow from the surface.

【0012】また、さらに短チャネル効果に強い構造に
するには、屈曲部13aの不純物濃度は突起部13bと平
坦部13cとの中間の値が望ましい。本実施形態の半導
体装置によれば、突起部12b、13bが半導体基板に対
しておよそ45度の角度を持っているため、ソース領域
12とドレイン領域13との距離を保ちつつ、チャネル
長を短くでき、また、ゲート電極7の端部が傾斜してい
るため、従来よりもゲート電極7とソース領域12、ド
レイン領域13との距離が離れているため、寄生容量を
小さくすることができる。さらに、ソース領域12、ド
レイン領域13がゲート電極7に向かって突出した部分
12b及び13bは不純物濃度が低いため、短チャネル効
果を防止できる。
Further, in order to make the structure more resistant to the short channel effect, the impurity concentration of the bent portion 13a is desirably an intermediate value between the protrusion 13b and the flat portion 13c. According to the semiconductor device of the present embodiment, since the projections 12b and 13b have an angle of about 45 degrees with respect to the semiconductor substrate, the channel length is reduced while maintaining the distance between the source region 12 and the drain region 13. In addition, since the end of the gate electrode 7 is inclined, the distance between the gate electrode 7 and the source region 12 and the drain region 13 is larger than in the related art, so that the parasitic capacitance can be reduced. Further, the portions 12b and 13b where the source region 12 and the drain region 13 protrude toward the gate electrode 7 have a low impurity concentration, so that a short channel effect can be prevented.

【0013】尚、本発明の突起部の角度は45度に限定
されるものではないが、角度が大きすぎると素子の微細
化の妨げになり、小さすぎるとソース領域12とドレイ
ン領域13との距離が縮まるので、短チャネル効果が顕
在化する。従って、本発明の突起部の角度は40度乃至
90度が望ましい。また、突起部12b、13bの厚さ
は、平坦部12c、13cに比べて薄いが、同じ厚さであ
ってもよい、即ち、平坦部から同じ厚さでゲート電極へ
向かって屈曲した構造であっても、屈曲部よりゲート電
極側のソース、ドレイン領域は、突起部であるとする。
ただし、突起部の厚さは薄い方が短チャネル効果防止、
及び微細化の観点から望ましいことは言うまでもない。
また、ソース、ドレイン領域の平坦部のある部位よりゲ
ート電極へ向かって屈曲し、ゲート電極側の端部まで緩
やかに曲がり続けていてもよく、この場合、屈曲部と突
起部の境界は明瞭でないが、便宜上、平坦部の上面でゲ
ート及びソースを区切り、それより下方を屈曲部、上方
を突起部と呼ぶこととする。
Although the angle of the projection of the present invention is not limited to 45 degrees, if the angle is too large, it will hinder the miniaturization of the device. If the angle is too small, the distance between the source region 12 and the drain region 13 will be small. Since the distance is shortened, the short channel effect becomes apparent. Therefore, the angle of the protrusion of the present invention is desirably 40 to 90 degrees. The thickness of the protrusions 12b and 13b is thinner than the flat portions 12c and 13c, but may be the same. That is, the protrusions 12b and 13b have the same thickness from the flat portion toward the gate electrode. Even so, it is assumed that the source and drain regions on the gate electrode side of the bent portion are projections.
However, the thinner the projection, the shorter the channel effect,
Needless to say, it is desirable from the viewpoint of miniaturization.
Further, the source and drain regions may bend from the flat portion to the gate electrode, and may be gradually bent to the gate electrode side end. In this case, the boundary between the bent portion and the protrusion is not clear. However, for convenience, the upper surface of the flat portion separates the gate and the source, the lower portion is referred to as a bent portion, and the upper portion is referred to as a protrusion.

【0014】以下に本実施形態の第2の実施形態であ
る、半導体装置の製造方法について例えば0.3mmデザイ
ンルールに従って説明する。 工程1:第2図(a)に示したように、例えばn型半導
体基板1の表面を酸化し、第1のシリコン酸化膜2を8
0Å形成する。次に、CVD(Chemical Vapor Depositio
n)法を用いてポリシリコン膜3を2000Åに形成
し、導電性を持たせるためにBF2を5E15atoms/cm2でイ
オン注入する。次に、LPCVD(Low pressure CVD)を用
いて、100Åの第2のシリコン酸化膜4及び1000
Åのシリコン窒化膜5を順次形成する。第2のシリコン
酸化膜4はシリコン窒化膜5とポリシリコン膜3との接
触をよくし、上方から加わる応力を吸収する目的であ
り、必要に応じて形成すればよい。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described below in accordance with, for example, a 0.3 mm design rule. Step 1: As shown in FIG. 2 (a), for example, the surface of the n-type semiconductor substrate 1 is oxidized and the first silicon oxide film 2 is
0 ° is formed. Next, CVD (Chemical Vapor Depositio
A polysilicon film 3 is formed to a thickness of 2000 ° using the n) method, and BF2 is ion-implanted at 5E15 atoms / cm2 to impart conductivity. Next, the second silicon oxide films 4 and 1000 of 100 ° are formed by LPCVD (Low pressure CVD).
The silicon nitride film 5 is formed in order. The second silicon oxide film 4 has the purpose of improving the contact between the silicon nitride film 5 and the polysilicon film 3 and absorbing the stress applied from above, and may be formed as necessary.

【0015】工程2:第2図(b)に示したように、図
示しないフォトレジストをマスクとして、所定領域のシ
リコン窒化膜5、シリコン酸化膜4、ポリシリコン膜3
をエッチングガスを切り換えて順次エッチングする。こ
の時、残った部分の幅が0.5mmである。 工程3:第2図(c)に示したように、素子全体を85
0℃、60分間のパイロジェニック(pyrogenic)酸化
によって半導体基板1と、ポリシリコン膜3の側面とを
酸化し、厚い酸化膜6を形成するとともに残ったポリシ
リコン膜3がゲート電極7となる。パイロジェニック酸
化を行うことにより、ポリシリコン膜3の側面を効果的
に酸化でき、さらに酸化領域がポリシリコン膜3の上端
と下端に食い込みバーズビークを形成するため、ゲート
電極7の角がとれ、傾斜が形成される。これにより、後
に形成されるソース、ドレイン領域の突起部との容量結
合をさらに弱めることができる。ここで、厚い酸化膜6
の厚さは2000Åであるので、本実施形態のゲート長
はおよそ0.3mmである。厚い酸化膜6の下面は緩やか
な曲面となり、この曲面によって、後に屈曲部及び突起
部が形成される。
Step 2: As shown in FIG. 2 (b), a silicon nitride film 5, a silicon oxide film 4, a polysilicon film 3 in predetermined regions are formed using a photoresist (not shown) as a mask.
Are sequentially etched by switching the etching gas. At this time, the width of the remaining portion is 0.5 mm. Step 3: As shown in FIG.
The semiconductor substrate 1 and the side surfaces of the polysilicon film 3 are oxidized by pyrogenic oxidation at 0 ° C. for 60 minutes to form a thick oxide film 6 and the remaining polysilicon film 3 becomes the gate electrode 7. By performing the pyrogenic oxidation, the side surface of the polysilicon film 3 can be effectively oxidized, and the oxidized region cuts into the upper and lower ends of the polysilicon film 3 to form a bird's beak. Is formed. As a result, the capacitive coupling with the projections of the source and drain regions to be formed later can be further reduced. Here, the thick oxide film 6
Is 2000 mm, the gate length of this embodiment is about 0.3 mm. The lower surface of the thick oxide film 6 has a gentle curved surface, and a curved portion and a protruding portion are later formed by the curved surface.

【0016】工程4:第2図(d)に示したように、例
えばBF2イオンをエネルギー260keV、注入量6E13ato
ms/cm2で、半導体基板1の法線に対して左右にそれぞれ
例えば45度の角度をもって斜めにイオン注入し、低濃
度層8を形成する。これにより、ほぼ垂直に注入するの
みでは注入することができないシリコン窒化膜5の下部
にも不純物イオンを注入でき、この部分が、ソース領域
及びドレイン領域の屈曲部及び突起部となる。ここで、
260keVのエネルギーによると注入イオンのピーク濃
度の深さはおよそ200Åであるので、突起部の厚さは8
00Åとなる。
Step 4: As shown in FIG. 2 (d), for example, BF2 ions are implanted at an energy of 260 keV and a dose of 6E13ato.
At a rate of ms / cm 2, ions are obliquely implanted at an angle of, for example, 45 degrees to the left and right with respect to the normal line of the semiconductor substrate 1 to form the low concentration layer 8. As a result, impurity ions can be implanted into the lower portion of the silicon nitride film 5 which cannot be implanted only by implanting substantially vertically, and these portions become bent portions and projections of the source region and the drain region. here,
According to the energy of 260 keV, since the depth of the peak concentration of the implanted ions is about 200 °, the thickness of the protrusion is 8 μm.
00Å.

【0017】工程5:第3図(a)に示したように、BF2
イオンをエネルギー320keV、注入量2E15atoms/cm2
でほぼ垂直にイオン注入し、中濃度層9を形成する。こ
こで、ほぼ垂直とは、シリコン格子とのチャネリングに
よってイオンが深く入り込むことを防止するために、半
導体基板1の法線に対して例えば約7度傾けてイオン注
入することを含むものとする。
Step 5: As shown in FIG. 3 (a), BF2
Ion energy 320 keV, implantation dose 2E15atoms / cm2
Then, ions are implanted almost vertically to form the middle concentration layer 9. Here, the term “substantially perpendicular” means that ions are implanted at an angle of, for example, about 7 degrees with respect to the normal to the semiconductor substrate 1 in order to prevent ions from entering deeply due to channeling with the silicon lattice.

【0018】工程6:第3図(b)に示したように、全
面をエッチバックして、中濃度層9を露出させる。次
に、BF2イオンをエネルギー30keV、注入量1E16atoms
/cm2でほぼ垂直にイオン注入し、高濃度層10を形成す
る。本工程の注入エネルギーは30keVであり、非常に
低い。このため、高濃度の注入イオンは半導体基板1深
くに注入されることはなく、高濃度層10は基板表層近
傍に形成される。次に1000℃30秒のランプアニー
ルで不純物を注入した各層7、8、9、10を活性化す
る。
Step 6: As shown in FIG. 3B, the entire surface is etched back to expose the middle concentration layer 9. Next, BF2 ions are implanted at an energy of 30 keV and an injection amount of 1E16atoms.
Ion implantation is performed almost vertically at / cm 2 to form a high concentration layer 10. The implantation energy in this step is 30 keV, which is very low. Therefore, high-concentration implanted ions are not implanted deeply in the semiconductor substrate 1, and the high-concentration layer 10 is formed near the surface of the substrate. Next, the layers 7, 8, 9, and 10 into which the impurities are implanted are activated by lamp annealing at 1000 ° C. for 30 seconds.

【0019】工程7:第3図(c)に示したように、シ
リコン窒化膜5を除去し、シリコン酸化膜を100Åラ
イトエッチングして、第2のシリコン酸化膜4を除去
し、ゲート電極7を露出させる。次にスパッタリング法
によりTi膜を500Å堆積し、窒素雰囲気中で600℃
〜700℃、30分間シリサイド反応を行う。それによ
り、ソース、ドレイン、ゲート電極の表面にTiシリサイ
ド膜11が形成される。次に、シリコン酸化膜上に堆積
した未反応のTi及びTiNを硫酸と過酸化水素水の混合溶
液によって除去し、サリサイド構造にする。ここで、上
記S4D構造の製造工程では、ゲート電極と、ソース、
ドレイン領域とを別々にシリサイド化しているが、本発
明は、ゲート電極、ソース、ドレイン領域を同じに形成
するサリサイド構造とすることができるので、工程数が
削減される。以上のようにして本実施形態のMOSFETが形
成される。
Step 7: As shown in FIG. 3C, the silicon nitride film 5 is removed, the silicon oxide film is lightly etched by 100 °, the second silicon oxide film 4 is removed, and the gate electrode 7 is removed. To expose. Next, a Ti film is deposited at 500 ° C. by a sputtering method, and 600 ° C. in a nitrogen atmosphere.
Perform a silicide reaction at ~ 700 ° C for 30 minutes. Thus, a Ti silicide film 11 is formed on the surfaces of the source, drain and gate electrodes. Next, unreacted Ti and TiN deposited on the silicon oxide film are removed with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide to form a salicide structure. Here, in the manufacturing process of the S4D structure, the gate electrode, the source,
Although the drain region and the drain region are separately silicided, the present invention can reduce the number of steps because a salicide structure in which the gate electrode, the source, and the drain region are formed in the same manner can be used. As described above, the MOSFET of the present embodiment is formed.

【0020】本実施形態において、ゲート電極の材質と
して、ポリシリコンを例示したが、アモルファスシリコ
ンでもよく、また、アモルファスシリコンを結晶化して
も良い。本実施形態において、工程の順序は本実施形態
に限定されるものではなく、例えば、不純物イオンを斜
めに入射する工程を工程4としたが、工程5のほぼ垂直
に注入する工程と入れ替える等しても良い。また、第3
図(b)に示すように全面エッチングした後イオン注入
を行い、7、8、10の各層を形成しても良い。この場
合、短チャネル効果防止のため、低濃度層8のイオン注
入のエネルギーは140keVに、中濃度層9のイオン注入の
エネルギーは80keV程度に低く抑えることで注入深さ
を浅くすることが必要である。
In this embodiment, polysilicon is exemplified as the material of the gate electrode. However, amorphous silicon may be used, or amorphous silicon may be crystallized. In the present embodiment, the order of the steps is not limited to the present embodiment. For example, although the step of obliquely introducing impurity ions is referred to as step 4, the step of substantially vertically implanting step 5 is replaced with the step of performing substantially perpendicular implantation. May be. Also, the third
As shown in FIG. 4B, the entire surface may be etched and then ion-implanted to form layers 7, 8, and 10. In this case, in order to prevent the short channel effect, it is necessary to reduce the implantation depth by keeping the ion implantation energy of the low concentration layer 8 at 140 keV and the ion implantation energy of the middle concentration layer 9 at about 80 keV. is there.

【0021】本実施形態において、注入するイオンとし
てBF2を挙げて説明したが、基板がp型の場合はリン等
でも良い。本実施形態において、不純物注入方法とし
て、イオン注入を挙げて説明したが、注入する層を露出
した後、固相拡散を用いて注入し、再び絶縁膜で覆うな
どしても良い。
In this embodiment, BF2 is described as an ion to be implanted. However, phosphorus may be used when the substrate is p-type. In the present embodiment, the ion implantation has been described as an example of the impurity implantation method. However, after exposing the layer to be implanted, implantation may be performed using solid-phase diffusion, and the layer may be covered again with an insulating film.

【0022】以上全ての実施形態において、金属シリサ
イドの例としてチタンを挙げて説明したが、タングステ
ンなど他の高融点金属でも良い。以上全ての実施形態に
おいて、注入イオンの濃度は、アニールなどの注入後の
熱処理によって拡散するため、境界は不明瞭であること
は言うまでもない。
In all of the embodiments described above, titanium has been described as an example of the metal silicide, but other high melting point metals such as tungsten may be used. In all the embodiments described above, since the concentration of implanted ions is diffused by heat treatment after implantation such as annealing, it goes without saying that the boundary is unclear.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上に詳述したように、請求項1及び2
に記載の発明は、ソース、ドレイン領域がゲート電極に
向かい屈曲し、一部が突出している構造であるため、ゲ
ート電極に面するソース領域及びドレイン領域の面積が
小さく、ゲート電極とソース領域及びドレイン領域との
間の寄生容量を低減でき、素子を高速に駆動させること
ができる。
As described in detail above, claims 1 and 2
According to the invention described in (1), since the source and drain regions are bent toward the gate electrode and partially protruded, the areas of the source and drain regions facing the gate electrode are small, and the gate electrode and the source region and The parasitic capacitance between the drain region and the drain region can be reduced, and the element can be driven at high speed.

【0024】請求項3に記載の発明は、前記突起部の不
純物濃度が低いため、突起部周辺に空間電荷領域が広く
形成されないため、短チャネル効果が防止でき、素子の
微細化ができる。請求項4に記載の発明は、ソース領域
12及びドレイン領域13の上記突起部の外側の部分の
不純物濃度が高いため、ソース領域及びドレイン領域の
層抵抗が低く、素子を低電圧で高速に駆動できる。
According to the third aspect of the present invention, since the space concentration region is not formed widely around the protrusion because the impurity concentration of the protrusion is low, the short channel effect can be prevented and the element can be miniaturized. According to the fourth aspect of the present invention, since the impurity concentration of the portion of the source region 12 and the drain region 13 outside the projection is high, the layer resistance of the source region and the drain region is low, and the element is driven at a low voltage and at a high speed. it can.

【0025】請求項5に記載の発明は、ゲート電極の端
部が傾斜しているため、ソース領域及びドレイン領域と
の寄生容量を小さくすることができるので、素子を高速
に駆動することができる。請求項6に記載の発明は、ソ
ース領域及びドレイン領域及びゲート電極がシリサイド
であるため、それぞれの層抵抗を低くでき、素子を低電
圧で高速に駆動できる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the end of the gate electrode is inclined, the parasitic capacitance between the source region and the drain region can be reduced, so that the element can be driven at high speed. . According to the sixth aspect of the invention, since the source region, the drain region, and the gate electrode are made of silicide, the respective layer resistances can be reduced, and the element can be driven at a low voltage and at a high speed.

【0026】請求項7及び8に記載の発明は、この様な
半導体装置の製造方法である。以上に述べたように、本
発明によれば、微細化に伴ってチャネル長を短くして
も、効果的に短チャネル効果を抑制し、かつソース、ド
レイン領域とゲート電極間の寄生容量を低く抑え、高速
駆動が可能な半導体装置及びその容易な製造方法を提供
できる。
The invention according to claims 7 and 8 is a method for manufacturing such a semiconductor device. As described above, according to the present invention, even if the channel length is reduced with miniaturization, the short channel effect is effectively suppressed, and the parasitic capacitance between the source / drain region and the gate electrode is reduced. It is possible to provide a semiconductor device which can be suppressed and can be driven at high speed, and an easy manufacturing method thereof.

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

【図1】本発明の実施形態の断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態の製造方法を説明するための
断面図
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態の製造方法を説明するための
断面図
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図4】従来のMOSFETの構造を示す断面図FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional MOSFET.

【図5】短チャネル効果を説明するための断面図FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a short channel effect.

【図6】従来のLDD型MOSFETの構造を示す断面図FIG. 6 is a sectional view showing a structure of a conventional LDD type MOSFET.

【図7】従来のSPDD型MOSFETの構造を示す断面図FIG. 7 is a sectional view showing the structure of a conventional SPDD type MOSFET.

【図8】従来のS4D型MOSFETの構造を示す断面図FIG. 8 is a sectional view showing the structure of a conventional S4D type MOSFET.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/78 301G ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/78 301G

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の導電型の半導体基板と、該半導体
基板上に所定間隔隔てて形成された第2の導電型のソー
ス領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレ
イン領域の間に形成されたチャネル領域と、該チャネル
領域の上方に絶縁膜を隔てて形成されたゲート電極とを
備え、前記ソース領域及び前記ドレイン領域のチャネル
領域に隣接する端部は前記ゲート電極に向かい屈曲し、
かつ前記ゲート電極に向かって突出した突起部を備えた
ことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a source region and a drain region of a second conductivity type formed at a predetermined interval on the semiconductor substrate, and between the source region and the drain region. A channel region formed, and a gate electrode formed above the channel region with an insulating film interposed therebetween, and ends of the source region and the drain region adjacent to the channel region are bent toward the gate electrode. ,
A semiconductor device provided with a projection protruding toward the gate electrode.
【請求項2】 前記ゲート電極に向かって屈曲した傾き
は、前記半導体基板に対して45度乃至90度であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the inclination bent toward the gate electrode is 45 to 90 degrees with respect to the semiconductor substrate.
【請求項3】 前記ソース領域及び前記ドレイン領域の
不純物濃度は、前記屈曲部及び/または突起部で低いこ
とを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the impurity concentration of the source region and the drain region is low at the bent portion and / or the protrusion.
【請求項4】 前記ソース領域及び前記ドレイン領域は
前記屈曲部のチャネル領域と反対側に、不純物濃度の高
い領域を備えたことを特徴とする請求項3に記載の半導
体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the source region and the drain region include a region having a high impurity concentration on a side of the bent portion opposite to a channel region.
【請求項5】 前記ゲート電極の、前記チャネル領域と
前記突起部の接点の上方に位置する端部は、前記半導体
基板に対して傾斜していることを特徴とする請求項4に
記載の半導体装置。
5. The semiconductor according to claim 4, wherein an end of the gate electrode located above a contact point between the channel region and the protrusion is inclined with respect to the semiconductor substrate. apparatus.
【請求項6】 前記ソース領域及び前記ドレイン領域の
表面及び前記ゲート電極表面にシリサイド膜が形成され
ていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein a silicide film is formed on surfaces of said source region and said drain region and a surface of said gate electrode.
【請求項7】 第1の導電型の半導体基板にシリコン酸
化膜と第2の導電型の導電膜とシリコン窒化膜を順次形
成する工程と、前記シリコン窒化膜とシリコン膜の所定
領域をパターニングする工程と、前記シリコン窒化膜を
マスクとして前記半導体基板表面及び導電膜側面を酸化
して、厚い酸化膜を形成する工程と、前記シリコン窒化
膜をマスクとしてイオン注入を斜めに行い、前記厚い酸
化膜と前記半導体基板との境界近傍に不純物を注入する
工程と、イオン注入をほぼ垂直に行い、前記厚い酸化膜
と前記半導体基板との境界近傍の一部に不純物を注入し
てソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、前記
シリコン窒化膜を除去する工程と、を含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
7. A step of sequentially forming a silicon oxide film, a conductive film of a second conductivity type and a silicon nitride film on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and patterning predetermined regions of the silicon nitride film and the silicon film. Forming a thick oxide film by oxidizing a surface of the semiconductor substrate and side surfaces of the conductive film using the silicon nitride film as a mask; performing ion implantation obliquely using the silicon nitride film as a mask to form the thick oxide film; Implanting impurities near the boundary between the semiconductor substrate and the semiconductor substrate; performing ion implantation substantially perpendicularly; implanting impurities into a portion near the boundary between the thick oxide film and the semiconductor substrate to form a source region and a drain region; Forming a semiconductor device, and removing the silicon nitride film.
【請求項8】 第1の導電型の半導体基板にシリコン酸
化膜と第2の導電型の導電膜とシリコン窒化膜を順次形
成する工程と、前記シリコン窒化膜とシリコン膜の所定
領域をパターニングする工程と、前記シリコン窒化膜を
マスクとして前記半導体基板表面及び導電膜側面を酸化
して、厚い酸化膜を形成する工程と、前記シリコン窒化
膜をマスクとしてイオン注入を斜めに行い、前記厚い酸
化膜と前記半導体基板との境界近傍に不純物を注入する
工程と、イオン注入をほぼ垂直に行い、前記厚い酸化膜
と前記半導体基板との境界近傍の一部に不純物を注入し
てソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、前記
シリコン窒化膜をマスクとして用い前記導電膜及び前記
厚い酸化膜をエッチングして前記不純物を注入した領域
を露出する工程と、前記シリコン窒化膜を除去する工程
と、全面に高融点金属膜を形成し、シリサイド反応を行
い、前記ソース領域及び前記ドレイン領域及び前記ゲー
ト電極の表面にシリサイド膜を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. A step of sequentially forming a silicon oxide film, a conductive film of a second conductive type, and a silicon nitride film on a semiconductor substrate of a first conductive type, and patterning predetermined regions of the silicon nitride film and the silicon film. Forming a thick oxide film by oxidizing a surface of the semiconductor substrate and side surfaces of the conductive film using the silicon nitride film as a mask; performing ion implantation obliquely using the silicon nitride film as a mask to form the thick oxide film; Implanting impurities near the boundary between the semiconductor substrate and the semiconductor substrate; performing ion implantation substantially perpendicularly; implanting impurities into a portion near the boundary between the thick oxide film and the semiconductor substrate to form a source region and a drain region; And exposing the region into which the impurities are implanted by etching the conductive film and the thick oxide film using the silicon nitride film as a mask, Removing the silicon nitride film, and forming a refractory metal film on the entire surface, performing a silicide reaction, and forming a silicide film on the surfaces of the source region, the drain region, and the gate electrode. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005050731A1 (en) * 2003-11-18 2005-06-02 Austriamicrosystems Ag Method for the production of transistor structures with ldd
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CN107978636A (en) * 2016-10-24 2018-05-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 A kind of semiconductor devices and preparation method thereof and electronic device

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