JPH11163337A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH11163337A
JPH11163337A JP9327934A JP32793497A JPH11163337A JP H11163337 A JPH11163337 A JP H11163337A JP 9327934 A JP9327934 A JP 9327934A JP 32793497 A JP32793497 A JP 32793497A JP H11163337 A JPH11163337 A JP H11163337A
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gate electrode
insulating film
protective insulating
polycrystalline silicon
forming
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the forming method of a MOS transistor by which high reliability can be ensured in a simple method but which has LDD structure. SOLUTION: When the source-drain diffusion layers of an insulated gate field-effect transistor are formed into an LDD structure, sidewalls 8 constituted of non-doped polysilicon are formed onto the sidewall sections of a gate electrode 5 via a protective insulating film 6, and impurities are introduced at the same time to the forming regions of the source-drain diffused layers and the sidewalls. Lightly doped regions (P-diffused layers 12) and heavily doped regions (P<+> -diffused layer 13) having LDD structure are formed through the same heat treatment at the same time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、浅いLDD(LightlyDop
ed Drain)構造を有する絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタ(以下、MOSトランジスタという)の製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a shallow LDD (Lightly Dopant).
The present invention relates to a method for manufacturing an insulated gate field effect transistor (hereinafter, referred to as a MOS transistor) having an ed Drain structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSトランジスタ等の半導体素子の構
造の微細化及び高密度化は依然として精力的に推し進め
られている。微細化については、現在では0.15μm
寸法で形成された半導体素子が用いられ、この寸法を設
計基準にしたメモリデバイスあるいはロジックデバイス
等の半導体装置が実用化されてきている。
2. Description of the Related Art Fine structure and high density of semiconductor devices such as MOS transistors are still being vigorously promoted. For miniaturization, 0.15 μm
A semiconductor element formed with a dimension is used, and a semiconductor device such as a memory device or a logic device based on this dimension has been put to practical use.

【0003】このような微細化は、半導体装置の高集積
化、高速化等による高性能化あるいは多機能化にとって
最も効果的な手法であり、今後の半導体装置の製造にと
って必須となっている。そして、このような半導体素子
の微細化に伴い、ソース、ドレイン領域の不純物拡散層
を極めて浅くしかも信頼性を高めて作り込む必要が出て
きた。
[0003] Such miniaturization is the most effective method for achieving high performance or multifunctionality due to high integration, high speed, etc. of a semiconductor device, and is indispensable for the manufacture of semiconductor devices in the future. With the miniaturization of such a semiconductor element, it has become necessary to form the impurity diffusion layers in the source and drain regions extremely shallow and with high reliability.

【0004】LDD構造のソース・ドレイン領域の形成
方法には種々の方法がこれまで検討されてきている。そ
の中で、例えば特開平2−1941号公報に示されてい
るよう方法が提案されている。以下、この方法について
従来例として図5に基づいて説明する。
Various methods have been studied for forming the source / drain regions having the LDD structure. Among them, a method has been proposed as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-1941. Hereinafter, this method will be described as a conventional example with reference to FIG.

【0005】図5は、LDD構造のMOSトランジスタ
の製造工程順の断面図である。図5(a)に示すよう
に、導電型がP型のシリコン基板101上に選択的にフ
ィールド酸化膜102を形成する。次に、活性領域上に
ゲート酸化膜103を形成する。そして、リン不純物を
添加した多結晶シリコンからなるゲート電極104を形
成する。次に、多結晶シリコンからなるゲート電極10
4の表面を熱酸化し、熱酸化膜105を形成する。
FIG. 5 is a sectional view of a MOS transistor having an LDD structure in the order of manufacturing steps. As shown in FIG. 5A, a field oxide film 102 is selectively formed on a silicon substrate 101 having a P-type conductivity. Next, a gate oxide film 103 is formed on the active region. Then, a gate electrode 104 made of polycrystalline silicon to which a phosphorus impurity is added is formed. Next, the gate electrode 10 made of polycrystalline silicon is used.
4 is thermally oxidized to form a thermal oxide film 105.

【0006】次に、図5(b)に示すように、化学気相
成長(CVD)法で、リン不純物を含有する多結晶シリ
コン膜を全面に堆積させ、異方性のドライエッチングを
施す。この全面の異方性のドライエッチングすなわちエ
ッチバックにより、ゲート電極104の側壁に熱酸化膜
105を介してリン不純物を含有する多結晶シリコンで
構成されたサイドウォール106を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a polycrystalline silicon film containing a phosphorus impurity is deposited on the entire surface by chemical vapor deposition (CVD), and anisotropic dry etching is performed. By this anisotropic dry etching of the entire surface, that is, etch back, a sidewall 106 made of polycrystalline silicon containing a phosphorus impurity is formed on the side wall of the gate electrode 104 via a thermal oxide film 105.

【0007】次に、高濃度のN型拡散層を形成するため
に、全面にヒ素イオン107のイオン注入を行う。そし
て、熱処理を施して注入されたヒ素不純物の活性化を行
う。この熱処理により、図5(c)に示すように、高濃
度領域108を形成すると同時に、低濃度領域109を
形成する。ここで、低濃度領域109は、リン不純物を
含有する多結晶シリコンで構成されたサイドウォール1
06中のリン不純物がシリコン基板に熱拡散して形成さ
れるものである。
Next, arsenic ions 107 are implanted over the entire surface to form a high concentration N-type diffusion layer. Then, heat treatment is performed to activate the implanted arsenic impurities. By this heat treatment, as shown in FIG. 5C, the low concentration region 109 is formed at the same time as the high concentration region 108 is formed. Here, the low concentration region 109 is a side wall 1 made of polycrystalline silicon containing a phosphorus impurity.
06 is formed by thermally diffusing phosphorus impurities in the silicon substrate.

【0008】このようにして、P型シリコン基板101
上に選択的に形成されたフィールド酸化膜102、さら
にゲート酸化膜103、ゲート電極104を有し、高濃
度領域108および低濃度領域109を有するLDD構
造の拡散層をソース・ドレイン領域とするMOSトラン
ジスタが形成されることになる。
Thus, the P-type silicon substrate 101
A MOS having a field oxide film 102 selectively formed thereon, a gate oxide film 103, a gate electrode 104, and a diffusion layer having an LDD structure having a high concentration region 108 and a low concentration region 109 as a source / drain region. A transistor will be formed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記のLDD構造を有
するMOSトランジスタの製造方法では、2種類のチャ
ネル型MOSトランジスタ、すなわちNチャネルMOS
トランジスタ(以下、NMOSという)とPチャネルM
OSトランジスタ(以下、PMOSという)の両方のM
OSトランジスタ(以下、CMOSという)で構成され
る半導体装置を製造する場合に、その製造プロセスが複
雑になり、製造コストが大幅に上昇するという問題が生
じる。
In the method of manufacturing a MOS transistor having the above LDD structure, two types of channel type MOS transistors, ie, N-channel MOS transistors, are used.
Transistor (hereinafter referred to as NMOS) and P-channel M
M of both OS transistors (hereinafter referred to as PMOS)
When a semiconductor device including an OS transistor (hereinafter, referred to as CMOS) is manufactured, there is a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is significantly increased.

【0010】例えば、上記の従来の技術をNMOSだけ
に適用する場合、PMOSのゲート電極の側壁にサイド
ウォール106が形成されるのを防ぐために、リン不純
物を含有する多結晶シリコン膜を全面に堆積後、フォト
リソグラフィ工程でNMOSのみをフォトレジストで覆
いPMOS上の上記リン不純物を含有する多結晶シリコ
ン膜をエッチング除去しなければならない。このように
して、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程が
追加されるようになる。また、この場合、サイドウォー
ル106中のリン不純物は熱酸化膜105中に溶け難
く、シリコン基板101表面に熱拡散しにくい。このた
め、上記の熱処理では高い温度が必要になる。
For example, when the above-mentioned conventional technique is applied only to an NMOS, a polycrystalline silicon film containing a phosphorus impurity is deposited on the entire surface in order to prevent the formation of the sidewall 106 on the side wall of the gate electrode of the PMOS. Thereafter, in a photolithography process, only the NMOS must be covered with a photoresist, and the above-mentioned phosphorus-containing polycrystalline silicon film on the PMOS must be removed by etching. Thus, a photolithography step and an etching step are added. In this case, the phosphorus impurities in the sidewalls 106 are hardly dissolved in the thermal oxide film 105 and are hardly thermally diffused into the surface of the silicon substrate 101. For this reason, the above heat treatment requires a high temperature.

【0011】また、上記の従来の技術をNMOSとPM
OSの両方に適用する場合、さらに、ボロン不純物を含
有する多結晶シリコン膜の堆積が必要となり、NMOS
上のボロン不純物を含有する多結晶シリコン膜をエッチ
ング除去するため、さらに、フォトリソグラフィ工程お
よびエッチング工程が追加される。このようにして、半
導体装置の製造コストが上昇するようになる。
In addition, the above-mentioned conventional technology is applied to NMOS and PM.
When applied to both OSs, it is necessary to further deposit a polycrystalline silicon film containing boron impurities.
A photolithography step and an etching step are further added in order to etch away the polycrystalline silicon film containing the boron impurity. Thus, the manufacturing cost of the semiconductor device increases.

【0012】本発明の目的は、上記の問題を全て解決
し、簡便な方法であってしかも高信頼性を確保できる半
導体装置の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which solves all of the above-mentioned problems, is simple, and can ensure high reliability.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】このために本発明の半導
体装置の製造方法は、一導電型の半導体基板上にゲート
絶縁膜を介して絶縁ゲート電界効果トランジスタのゲー
ト電極を形成し、前記ゲート電極の上部及び側壁部と前
記半導体基板上に保護絶縁膜を形成する工程と、前記ゲ
ート電極の側壁部に前記保護絶縁膜を介してノンドープ
の多結晶シリコンを形成する工程と、前記絶縁ゲート電
界効果トランジスタのソース・ドレイン拡散層形成領域
および前記多結晶シリコンに逆導電型の不純物イオンを
注入する工程と、熱処理により前記多結晶シリコンに注
入した不純物を前記保護絶縁膜を通して前記半導体基板
の表面に拡散させると共に、前記ソース・ドレイン拡散
層形成領域の不純物を活性化させる工程とを含む。
For this purpose, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises forming a gate electrode of an insulated gate field effect transistor on a semiconductor substrate of one conductivity type via a gate insulating film; Forming a protective insulating film on the upper and side wall portions of the electrode and the semiconductor substrate; forming non-doped polysilicon on the side wall portion of the gate electrode via the protective insulating film; A step of implanting impurity ions of the opposite conductivity type into the source / drain diffusion layer forming region of the effect transistor and the polycrystalline silicon, and the step of implanting the impurity implanted into the polycrystalline silicon by heat treatment to the surface of the semiconductor substrate through the protective insulating film. Diffusing and activating the impurities in the source / drain diffusion layer formation region.

【0014】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、一導電型の半導体基板上に逆導電型のウェル層を形
成し前記半導体基板およびウェル層の表面に形成したゲ
ート絶縁膜を介して、2種類のチャネル型絶縁ゲート電
界効果トランジスタの第1のゲート電極および第2のゲ
ート電極をそれぞれ形成する工程と、前記第1のゲート
電極および第2のゲート電極の上部及び側壁部と前記半
導体基板上に保護絶縁膜を形成する工程と、前記第1の
ゲート電極および第2のゲート電極の側壁部に前記保護
絶縁膜を介してノンドープの多結晶シリコンを形成する
工程と、前記半導体基板上であって絶縁ゲート電界効果
トランジスタのソース・ドレイン拡散層形成領域および
前記第1のゲート電極側壁の多結晶シリコンに逆導電型
の不純物イオンを注入する工程と、前記ウェル層上であ
って絶縁ゲート電界効果トランジスタのソース・ドレイ
ン拡散層形成領域および前記第2のゲート電極側壁の多
結晶シリコンに同導電型の不純物イオンを注入する工程
と、熱処理により前記多結晶シリコンに注入した不純物
を前記保護絶縁膜を通して前記半導体基板の表面あるい
は前記ウェル層の表面に拡散させると共に、前記ソース
・ドレイン拡散層形成領域の不純物を活性化させる工程
とを含む。
Alternatively, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: forming a well layer of the opposite conductivity type on a semiconductor substrate of one conductivity type; and interposing a gate insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate and the well layer. Forming a first gate electrode and a second gate electrode of two types of channel-type insulated gate field effect transistors, respectively, upper and side wall portions of the first gate electrode and the second gate electrode, and the semiconductor substrate Forming a protective insulating film thereon; forming non-doped polycrystalline silicon on sidewalls of the first gate electrode and the second gate electrode via the protective insulating film; A source / drain diffusion layer forming region of the insulated gate field effect transistor and polycrystalline silicon on the side wall of the first gate electrode; Implanting the same conductivity type impurity ions into the polycrystalline silicon on the source / drain diffusion layer formation region of the insulated gate field effect transistor and on the side wall of the second gate electrode on the well layer. Diffusing the impurities implanted into the polycrystalline silicon by heat treatment through the protective insulating film to the surface of the semiconductor substrate or the surface of the well layer, and activating the impurities in the source / drain diffusion layer formation region. .

【0015】このような半導体装置の製造方法では、前
記保護絶縁膜は過剰シリコン原子を含有するシリコン酸
化膜で構成されている。そして、前記不純物イオンの注
入は斜めイオン注入で行われる。ここで、前記不純物イ
オンにはBF2 あるいはヒ素イオンが用いられる。
In such a method of manufacturing a semiconductor device, the protective insulating film is formed of a silicon oxide film containing excess silicon atoms. The implantation of the impurity ions is performed by oblique ion implantation. Here, BF 2 or arsenic ion is used as the impurity ion.

【0016】このようにして、本発明は、簡便な方法で
もって絶縁ゲート電界効果トランジスタのソース・ドレ
イン拡散層領域をLDD構造にすることができ、半導体
装置の製造コストを低減する。
As described above, according to the present invention, the source / drain diffusion region of the insulated gate field effect transistor can be formed into the LDD structure by a simple method, and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図1および図2に基づいて説明する。図1と図2は、
本発明をCMOSの半導体装置の製造に適用した場合
の、その製造工程順の断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 and FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view in the order of the manufacturing steps when the present invention is applied to the manufacture of a CMOS semiconductor device.

【0018】図1(a)に示すように、P型のシリコン
基板1の表面の所定の領域にNウェル2を形成する。そ
して、不活性領域に公知の方法でフィールド酸化膜3を
形成する。さらに、熱酸化の方法で活性領域にゲート酸
化膜4を形成する。
As shown in FIG. 1A, an N well 2 is formed in a predetermined region on the surface of a P-type silicon substrate 1. Then, a field oxide film 3 is formed in the inactive region by a known method. Further, a gate oxide film 4 is formed in the active region by a thermal oxidation method.

【0019】次に、膜厚200nm程度であってリン不
純物を添加した多結晶シリコンでもって、ゲート酸化膜
4上にゲート電極5を形成する。そして、CVD法で保
護絶縁膜6を全面に形成する。ここで、保護絶縁膜6は
膜厚10nm程度の二酸化シリコン膜で形成される。
Next, a gate electrode 5 is formed on the gate oxide film 4 using polycrystalline silicon having a thickness of about 200 nm and doped with phosphorus impurities. Then, a protective insulating film 6 is formed on the entire surface by the CVD method. Here, the protective insulating film 6 is formed of a silicon dioxide film having a thickness of about 10 nm.

【0020】次に、PMOS形成領域をフォトレジスト
で覆い、NMOSのソース・ドレイン領域となるところ
に、イオンによりN拡散層7を形成する。
Next, the PMOS formation region is covered with a photoresist, and an N diffusion layer 7 is formed by ions in a region to be the source / drain region of the NMOS.

【0021】次に、CVD法によりノンドープポリシリ
コン膜を100nm程度成膜し、その後、エッチバック
を行う。そして、図1(b)に示すように、保護絶縁膜
6を介してゲート電極5の側壁にノンドープポリシリコ
ンで構成されるサイドウォール8を形成する。
Next, a non-doped polysilicon film having a thickness of about 100 nm is formed by the CVD method, and thereafter, an etch back is performed. Then, as shown in FIG. 1B, a side wall 8 made of non-doped polysilicon is formed on the side wall of the gate electrode 5 with the protective insulating film 6 interposed therebetween.

【0022】次に、図1(c)に示すように、NMOS
形成領域にレジストマスク9を形成し、PMOS形成領
域にBF2 イオン10を50keVの注入エネルギーで
3×1015/cm2 のドーズ量でイオン注入する。こ
こで、BF2 イオン10の注入は回転斜めイオン注入で
行われるとよい。この斜めイオン注入で、BF2 イオン
10はサイドウォール8に効果的に導入される。このよ
うにして、Nウェル2表面にP+ 注入層11を形成する
とともに、サイドウォール8にボロン不純物を導入し、
ボロン不純物を含有するサイドウォール8aを形成す
る。
Next, as shown in FIG.
A resist mask 9 is formed in the formation region, and BF 2 ions 10 are implanted into the PMOS formation region at an implantation energy of 50 keV and at a dose of 3 × 10 15 / cm 2 . Here, the implantation of the BF 2 ions 10 is preferably performed by rotational oblique ion implantation. By this oblique ion implantation, the BF 2 ions 10 are effectively introduced into the side walls 8. In this manner, the P + implanted layer 11 is formed on the surface of the N well 2, and a boron impurity is introduced into the side wall 8.
A sidewall 8a containing boron impurities is formed.

【0023】次に、レジストマスク9を除去した後、8
00℃、30分程度の熱処理を行う。この熱処理で、図
1(d)に示すように、サイドウォール8a直下のNウ
ェル2表面にP拡散層12が容易に形成される。ここ
で、Nウェル2とサイドウォール8aとの間には二酸化
シリコン膜で構成された保護絶縁膜6がある。この保護
絶縁膜6には、多量のボロン不純物がとけ込む。このた
めに、低温の熱処理でも容易にボロン不純物がシリコン
基板1表面に拡散し、P拡散層12が形成されるように
なる。そして、同時に、P+ 注入層11中のボロン不純
物が活性化し、P+ 拡散層13が形成される。なお、保
護絶縁膜6にF(フッ素)原子があるとP拡散層12の
形成は促進される。
Next, after removing the resist mask 9, 8
Heat treatment is performed at 00 ° C. for about 30 minutes. By this heat treatment, as shown in FIG. 1D, a P diffusion layer 12 is easily formed on the surface of the N well 2 immediately below the sidewall 8a. Here, there is a protective insulating film 6 made of a silicon dioxide film between the N well 2 and the side wall 8a. A large amount of boron impurities melt into this protective insulating film 6. For this reason, boron impurities easily diffuse into the surface of the silicon substrate 1 even at a low-temperature heat treatment, and the P diffusion layer 12 is formed. At the same time, the boron impurity in the P + implantation layer 11 is activated, and the P + diffusion layer 13 is formed. The presence of F (fluorine) atoms in the protective insulating film 6 promotes the formation of the P diffusion layer 12.

【0024】次に、PMOS形成領域をレジストマスク
14で覆い、NMOS形成領域にヒ素イオンを50ke
Vの注入エネルギーで2×1015/cm2 のドーズ量
でイオン注入する。そして、850℃の熱処理を施し、
ヒ素不純物の活性化を行い、図2(a)に示すように、
+ 拡散層15を形成する。
Next, the PMOS formation region is covered with a resist mask 14, and 50 nm of arsenic ions are implanted into the NMOS formation region.
Ions are implanted at a dose of 2 × 10 15 / cm 2 with V implantation energy. Then, a heat treatment of 850 ° C. is performed,
The arsenic impurity is activated, and as shown in FIG.
An N + diffusion layer 15 is formed.

【0025】次に、レジストマスク14を公知の方法で
除去し、サイドウォール8およびサイドウォール8aを
除去する。その後は通常の製造プロセスに従って、図2
(b)に示すように、層間絶縁膜16を形成し、コンタ
クト孔を開口して、P+ 拡散層13あるいはN+ 拡散層
15に接続するアルミ電極17を形成する。このように
して、LDD構造のソース・ドレイン領域を有するCM
OSが形成される。
Next, the resist mask 14 is removed by a known method, and the sidewall 8 and the sidewall 8a are removed. After that, according to the normal manufacturing process, FIG.
As shown in (b), an interlayer insulating film 16 is formed, a contact hole is opened, and an aluminum electrode 17 connected to the P + diffusion layer 13 or the N + diffusion layer 15 is formed. Thus, the CM having the source / drain region having the LDD structure
An OS is formed.

【0026】このようにして、従来の技術の製造工程よ
り、フォトリソグラフィ工程、不純物導入工程、多結晶
シリコンの堆積工程がそれぞれ1回づつ省略できる。以
上に説明したように、本発明の方法であれば簡便な製造
工程で信頼性の高いCMOSを容易に形成できるように
なる。
In this manner, the photolithography step, the impurity introduction step, and the polycrystalline silicon deposition step can be omitted once each from the conventional manufacturing steps. As described above, according to the method of the present invention, a highly reliable CMOS can be easily formed by a simple manufacturing process.

【0027】次に、本発明の第2の実施の形態を図3お
よび図4に基づいて説明する。図3と図4は、本発明を
CMOSの半導体装置の製造に適用した場合の製造工程
順の断面図である。ここで、第1の実施の形態で説明し
たものと同一のものは同一符号で示される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views in the order of manufacturing steps when the present invention is applied to the manufacture of a CMOS semiconductor device. Here, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0028】図3(a)に示すように、P型のシリコン
基板1の表面の所定の領域にNウェル2を形成する。そ
して、フィールド酸化膜3を形成し、熱酸化の方法で活
性領域にゲート酸化膜4を形成する。 次に、多結晶シ
リコンでもって、ゲート酸化膜4上にゲート電極5を形
成する。そして、CVD法で保護絶縁膜6aを全面に形
成する。ここで、保護絶縁膜6aは過剰のシリコン原子
を含有するシリコン酸化膜で形成される。この過剰にシ
リコン原子を含有するシリコン酸化膜には、化学量論的
である二酸化シリコンで形成されるシリコン酸化膜の場
合よりも、シリコン原子が5〜10at%多く含まれ
る。この効果については後述する。なお、この過剰のシ
リコン原子を含有するシリコン酸化膜の膜厚は10nm
程度である。
As shown in FIG. 3A, an N well 2 is formed in a predetermined region on the surface of a P-type silicon substrate 1. Then, a field oxide film 3 is formed, and a gate oxide film 4 is formed in the active region by a thermal oxidation method. Next, a gate electrode 5 is formed on the gate oxide film 4 using polycrystalline silicon. Then, a protective insulating film 6a is formed on the entire surface by the CVD method. Here, the protective insulating film 6a is formed of a silicon oxide film containing excess silicon atoms. The silicon oxide film containing excessive silicon atoms contains 5 to 10 at% more silicon atoms than a silicon oxide film formed of stoichiometric silicon dioxide. This effect will be described later. The silicon oxide film containing excess silicon atoms has a thickness of 10 nm.
It is about.

【0029】次に、第1の実施の形態と同様にして、ノ
ンドープポリシリコン膜を100nm程度成膜し、その
後、エッチバックを行う。そして、図3(b)に示すよ
うに、保護絶縁膜6aを介してゲート電極5の側壁にノ
ンドープポリシリコンで構成されるサイドウォール8を
形成する。
Next, in the same manner as in the first embodiment, a non-doped polysilicon film is formed to a thickness of about 100 nm, and thereafter, etch back is performed. Then, as shown in FIG. 3B, a side wall 8 made of non-doped polysilicon is formed on the side wall of the gate electrode 5 via the protective insulating film 6a.

【0030】次に、図3(c)に示すように、NMOS
形成領域にレジストマスク9を形成し、PMOS形成領
域にBF2 イオン10を第1の実施の形態で説明したの
と同様にしてイオン注入する。このようにして、Nウェ
ル2表面にP+ 注入層11を形成するとともに、サイド
ウォール8にボロン不純物を導入し、ボロン不純物を含
有するサイドウォール8aを形成する。
Next, as shown in FIG.
A resist mask 9 is formed in the formation region, and BF 2 ions 10 are ion-implanted in the PMOS formation region in the same manner as described in the first embodiment. In this way, the P + implantation layer 11 is formed on the surface of the N well 2, and a boron impurity is introduced into the sidewall 8 to form the sidewall 8 a containing the boron impurity.

【0031】同様に、図3(d)に示すように、NMO
S形成領域にレジストマスク14を形成し、NMOS形
成領域にヒ素イオン18を50keVの注入エネルギー
で2×1015/cm2 のドーズ量でイオン注入する。
ここで、ヒ素イオン18の注入は回転斜めイオン注入で
行われるとよい。この斜めイオン注入で、ヒ素イオン1
8はサイドウォール8に効果的に導入される。このよう
にして、シリコン基板1表面にN+ 注入層19を形成す
るとともに、サイドウォール8にヒ素不純物を導入し、
ヒ素不純物を含有するサイドウォール8bを形成する。
Similarly, as shown in FIG.
A resist mask 14 is formed in the S formation region, and arsenic ions 18 are implanted into the NMOS formation region at an implantation energy of 50 keV and at a dose of 2 × 10 15 / cm 2 .
Here, the implantation of the arsenic ions 18 is preferably performed by rotational oblique ion implantation. This oblique ion implantation allows arsenic ions 1
8 is effectively introduced into the sidewall 8. In this way, an N + implanted layer 19 is formed on the surface of the silicon substrate 1 and an arsenic impurity is introduced into the sidewalls 8.
A sidewall 8b containing an arsenic impurity is formed.

【0032】次に、レジストマスク14を除去した後、
850℃、30分程度の熱処理を行う。この熱処理で、
図4(a)に示すように、サイドウォール8a直下のN
ウェル2表面にP拡散層12が容易に形成される。ここ
で、Nウェル2とサイドウォール8aとの間には過剰シ
リコンを含有するシリコン酸化膜で構成された保護絶縁
膜6がある。この保護絶縁膜は、二酸化シリコン膜と異
なりボロン不純物をよく透過させる。このために、上記
の熱処理が低温でも容易にP拡散層12が形成される。
そして、同時に、P+ 注入層11中のボロン不純物が活
性化し、P+ 拡散層13が形成される。
Next, after removing the resist mask 14,
Heat treatment is performed at 850 ° C. for about 30 minutes. In this heat treatment,
As shown in FIG. 4A, the N just below the sidewall 8a
P diffusion layer 12 is easily formed on the surface of well 2. Here, between the N well 2 and the sidewall 8a, there is a protective insulating film 6 made of a silicon oxide film containing excess silicon. This protective insulating film, unlike the silicon dioxide film, allows boron impurities to pass well. For this reason, the P diffusion layer 12 is easily formed even when the heat treatment is performed at a low temperature.
At the same time, the boron impurity in the P + implantation layer 11 is activated, and the P + diffusion layer 13 is formed.

【0033】同時に、この熱処理で、図4(a)に示す
ように、サイドウォール8b直下のシリコン基板1表面
にN拡散層7が形成される。ここで、シリコン基板1と
サイドウォール8bとの間には過剰シリコンを含有する
シリコン酸化膜で構成された保護絶縁膜6がある。この
保護絶縁膜は、二酸化シリコン膜と異なりヒ素不純物を
よく透過させる。このために、上記の熱処理が低温でも
容易にN拡散層7が形成される。そして、N+ 注入層1
9中のヒ素不純物が活性化し、N+ 拡散層15が形成さ
れる。
At the same time, as shown in FIG. 4A, the N diffusion layer 7 is formed on the surface of the silicon substrate 1 immediately below the side walls 8b by this heat treatment. Here, between the silicon substrate 1 and the side wall 8b, there is a protective insulating film 6 composed of a silicon oxide film containing excess silicon. This protective insulating film, unlike a silicon dioxide film, allows arsenic impurities to pass well. For this reason, the N diffusion layer 7 is easily formed even when the heat treatment is performed at a low temperature. And N + injection layer 1
The arsenic impurity in 9 is activated, and an N + diffusion layer 15 is formed.

【0034】次に、このサイドウォール8aおよび8b
を除去する。そして、全面にCVD法でシリコン酸化膜
を堆積し、エッチバックを施す。このようにして、図4
(b)に示すように、ゲート電極5の側壁に保護絶縁膜
6aを介して側壁絶縁膜20を形成する。
Next, the side walls 8a and 8b
Is removed. Then, a silicon oxide film is deposited on the entire surface by the CVD method, and is etched back. Thus, FIG.
As shown in (b), a side wall insulating film 20 is formed on the side wall of the gate electrode 5 with the protective insulating film 6a interposed therebetween.

【0035】次に、ゲート電極5、P+ 拡散層13およ
びN+ 拡散層15上の酸化膜を除去し、チタンをスパッ
タ法で堆積させる。そして、熱処理を施しゲート電極
5、P+ 拡散層13およびN+ 拡散層15上にシリサイ
ド層21を形成する。
Next, the oxide film on the gate electrode 5, the P + diffusion layer 13 and the N + diffusion layer 15 is removed, and titanium is deposited by sputtering. Then, heat treatment is performed to form a silicide layer 21 on gate electrode 5, P + diffusion layer 13 and N + diffusion layer 15.

【0036】次に、図4(c)に示すように、層間絶縁
膜16を形成し、コンタクト孔を開口して、P+ 拡散層
13あるいはN+ 拡散層15上のシリサイド層21に接
続するアルミ電極17を形成する。このようにして、L
DD構造のソース・ドレイン領域を有するCMOSが形
成される。
Next, as shown in FIG. 4C, an interlayer insulating film 16 is formed, a contact hole is opened, and the contact hole is connected to the silicide layer 21 on the P + diffusion layer 13 or the N + diffusion layer 15. An aluminum electrode 17 is formed. Thus, L
A CMOS having source / drain regions having a DD structure is formed.

【0037】この第2の実施の形態では、PMOSと共
にNMOSのソース・ドレイン領域が同時にLDD構造
に形成される。このために、製造工程を第1の実施の形
態よりさらに簡便化し、信頼性の高いCMOSを容易に
形成できるようになる。
In the second embodiment, the source and drain regions of the NMOS and the PMOS are simultaneously formed in the LDD structure. For this reason, the manufacturing process is further simplified than in the first embodiment, and a highly reliable CMOS can be easily formed.

【0038】なお、シリサイド層はチタンシリサイドで
構成されているが、チタンシリサイドの代わりにコバル
トあるいはタングステン等の高融点金属のシリサイド層
でも同様に形成できることに言及しておく。
Although the silicide layer is made of titanium silicide, it should be noted that a silicide layer of a refractory metal such as cobalt or tungsten can be similarly formed instead of titanium silicide.

【0039】また、本発明の実施の形態では、保護絶縁
膜が二酸化シリコン膜あるいは過剰シリコン原子を含有
するシリコン酸化膜で構成される場合について説明した
が、フッ素入りシリコン酸化膜であるSiOFのような
絶縁膜でも同様の効果があることにも言及しておく。
In the embodiment of the present invention, the case where the protective insulating film is formed of a silicon dioxide film or a silicon oxide film containing excess silicon atoms has been described. It should be noted that a similar insulating film has the same effect.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、MOSト
ランジスタのソース・ドレイン拡散層を浅いLDD構造
に形成するにあたり、ゲート電極の側壁にノンドープの
ポリシリコンで構成されるサイドウォールを形成し、ソ
ース・ドレイン拡散層の形成領域と、このサイドウォー
ルとに同時に不純物を導入する。そして、同一の熱処理
で、LDD構造の低濃度領域と高濃度領域とを同時に形
成する。
As described above, according to the present invention, when forming a source / drain diffusion layer of a MOS transistor in a shallow LDD structure, a side wall made of non-doped polysilicon is formed on a side wall of a gate electrode. Impurities are simultaneously introduced into the source / drain diffusion layer formation region and the sidewalls. Then, by the same heat treatment, a low concentration region and a high concentration region of the LDD structure are simultaneously formed.

【0041】このために、製造工程の大幅な削減が可能
になる。また、本発明により形成されるLDD構造は、
従来技術のイオン注入で形成される場合より浅い接合と
なり、高い信頼性と制御性のもとにMOSトランジスタ
の微細化を可能にする。
For this reason, the number of manufacturing steps can be greatly reduced. The LDD structure formed according to the present invention is
The junction becomes shallower than that formed by the ion implantation of the prior art, and enables miniaturization of the MOS transistor with high reliability and controllability.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するためのC
MOSトランジスタの製造工程順の断面図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a C for explaining a first embodiment of the present invention;
It is sectional drawing of the manufacturing process order of a MOS transistor.

【図2】本発明の第1の実施の形態を説明するためのC
MOSトランジスタの製造工程順の断面図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining C according to the first embodiment of the present invention;
It is sectional drawing of the manufacturing process order of a MOS transistor.

【図3】本発明の第2の実施の形態を説明するためのC
MOSトランジスタの製造工程順の断面図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a C for explaining a second embodiment of the present invention;
It is sectional drawing of the manufacturing process order of a MOS transistor.

【図4】本発明の第2の実施の形態を説明するためのC
MOSトランジスタの製造工程順の断面図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a C for explaining a second embodiment of the present invention;
It is sectional drawing of the manufacturing process order of a MOS transistor.

【図5】従来の技術を説明するMOSトランジスタの製
造工程順の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view illustrating a conventional technique in the order of manufacturing steps of a MOS transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101 シリコン基板 2 Nウェル 3,102 フィールド酸化膜 4,103 ゲート酸化膜 5,104 ゲート電極 6,6a 保護絶縁膜 7 N注入層 8,8a,8b,106 サイドウォール 9,14 レジストマスク 10 BF2 イオン 11 P+ 注入層 12 P拡散層 13 P+ 拡散層 15 N+ 拡散層 16 層間絶縁膜 17 アルミ電極 18,107 ヒ素イオン 19 N+ 注入層 20 側壁絶縁膜 21 シリサイド層 105 熱酸化膜 108 高濃度領域 109 低濃度領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 101 Silicon substrate 2 N well 3, 102 Field oxide film 4, 103 Gate oxide film 5, 104 Gate electrode 6, 6a Protective insulating film 7 N injection layer 8, 8a, 8b, 106 Side wall 9, 14 Resist mask 10 BF 2 ions 11 P + implanted layer 12 P diffused layer 13 P + diffused layer 15 N + diffused layer 16 interlayer insulating film 17 aluminum electrode 18, 107 arsenic ion 19 N + implanted layer 20 sidewall insulating film 21 silicide layer 105 thermal oxide film 108 High density area 109 Low density area

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜
を介して絶縁ゲート電界効果トランジスタのゲート電極
を形成し、前記ゲート電極の上部及び側壁部と前記半導
体基板上に保護絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート電
極の側壁部に前記保護絶縁膜を介してノンドープの多結
晶シリコンを形成する工程と、前記絶縁ゲート電界効果
トランジスタのソース・ドレイン拡散層形成領域および
前記多結晶シリコンに逆導電型の不純物イオンを注入す
る工程と、熱処理により前記多結晶シリコンに注入した
不純物を前記保護絶縁膜を通して前記半導体基板の表面
に拡散させると共に、前記ソース・ドレイン拡散層形成
領域の不純物を活性化させる工程と、を含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
1. A gate electrode of an insulated gate field effect transistor is formed on a semiconductor substrate of one conductivity type via a gate insulating film, and a protective insulating film is formed on the upper and side walls of the gate electrode and on the semiconductor substrate. Performing a step of forming non-doped polycrystalline silicon on the side wall portion of the gate electrode via the protective insulating film; and a step of forming a source / drain diffusion layer forming region of the insulated gate field effect transistor and the polycrystalline silicon in reverse. Implanting conductivity type impurity ions, and diffusing the impurities implanted into the polycrystalline silicon by heat treatment through the protective insulating film to the surface of the semiconductor substrate and activating the impurities in the source / drain diffusion layer formation region A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 一導電型の半導体基板上に逆導電型のウ
ェル層を形成し前記半導体基板およびウェル層の表面に
形成したゲート絶縁膜を介して、2種類のチャネル型絶
縁ゲート電界効果トランジスタの第1のゲート電極およ
び第2のゲート電極をそれぞれ形成する工程と、前記第
1のゲート電極および第2のゲート電極の上部及び側壁
部と前記半導体基板上に保護絶縁膜を形成する工程と、
前記第1のゲート電極および第2のゲート電極の側壁部
に前記保護絶縁膜を介してノンドープの多結晶シリコン
を形成する工程と、前記半導体基板上であって絶縁ゲー
ト電界効果トランジスタのソース・ドレイン拡散層形成
領域および前記第1のゲート電極側壁の多結晶シリコン
に逆導電型の不純物イオンを注入する工程と、前記ウェ
ル層上であって絶縁ゲート電界効果トランジスタのソー
ス・ドレイン拡散層形成領域および前記第2のゲート電
極側壁の多結晶シリコンに同導電型の不純物イオンを注
入する工程と、熱処理により前記多結晶シリコンに注入
した不純物を前記保護絶縁膜を通して前記半導体基板の
表面あるいは前記ウェル層の表面に拡散させると共に、
前記ソース・ドレイン拡散層形成領域の不純物を活性化
させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
2. A two-channel insulated gate field effect transistor having a well layer of the opposite conductivity type formed on a semiconductor substrate of one conductivity type and a gate insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate and the well layer. Forming a first gate electrode and a second gate electrode respectively, and forming a protective insulating film on the upper and side walls of the first gate electrode and the second gate electrode and on the semiconductor substrate. ,
Forming non-doped polycrystalline silicon on sidewalls of the first gate electrode and the second gate electrode via the protective insulating film; and forming a source / drain of an insulated gate field effect transistor on the semiconductor substrate. Implanting impurity ions of the opposite conductivity type into the diffusion layer formation region and the polycrystalline silicon on the side wall of the first gate electrode; and forming the source / drain diffusion layer formation region of the insulated gate field effect transistor on the well layer and Implanting impurity ions of the same conductivity type into the polycrystalline silicon on the side walls of the second gate electrode; and implanting the impurities implanted into the polycrystalline silicon by heat treatment through the protective insulating film into the surface of the semiconductor substrate or the well layer. While diffusing to the surface,
Activating the impurities in the source / drain diffusion layer formation region.
【請求項3】 前記保護絶縁膜が過剰シリコン原子を含
有するシリコン酸化膜で構成されていることを特徴とす
る請求項1または請求項2記載の半導体装置の製造方
法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said protective insulating film is made of a silicon oxide film containing excess silicon atoms.
【請求項4】 前記不純物イオンの注入が斜めイオン注
入で行われることを特徴とする請求項1、請求項2また
は請求項3記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the implantation of the impurity ions is performed by oblique ion implantation.
【請求項5】 前記不純物イオンがBF2 あるいはヒ素
イオンであることを特徴とする請求項1から請求項4の
うち1つの請求項に記載の半導体装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said impurity ions are BF 2 or arsenic ions.
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