JPH1126756A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH1126756A
JPH1126756A JP17382197A JP17382197A JPH1126756A JP H1126756 A JPH1126756 A JP H1126756A JP 17382197 A JP17382197 A JP 17382197A JP 17382197 A JP17382197 A JP 17382197A JP H1126756 A JPH1126756 A JP H1126756A
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JP
Japan
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region
forming
oxide film
film
conductive material
Prior art date
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JP17382197A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Tokuyama
宜宏 徳山
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication of JPH1126756A publication Critical patent/JPH1126756A/en
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide reliable manufacturing steps for a MOS transistor having a small variation where a photolithography step is reduced and a shortage between a gate electrode and a source/drain is prevented. SOLUTION: A thermal oxide film 2 and a silicon nitride film 3 are formed on a silicon substrate 1, a part of a field region of the silicon substrate 1 is made etching and after that a filed oxide film 4 is formed. Next a silicon oxide film 5 is formed and after that an SOG film is applied. Next the silicon oxide film 3 and a pad oxide film 2 on an active region are eliminated and after that polycrystalline silicon 7 is piled to make etching-back. Next the polysilicon 7 in a gate electrode forming region is eliminated and after that the oxide film on the field region is eliminated. Next a sidewall 8 is formed and after that a gate oxide film 9 is formed. After that a polycrystalline silicon 10 is piled and the polycrystalline silicon 10 of the gate electrode and polycrystalline silicon 7 on a source/drain region are separated by making etching-back.

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、更に詳しくは、微細構造を有するMOS型
トランジスタの製造方法に関するものである。
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 method for manufacturing a MOS transistor having a fine structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、LSIの高集積化に伴い、使用さ
れるトランジスタはますます微細化され、現在では、
0.2〜0.3μmのゲート長を有するトランジスタが
要求されるまでになってきている。そのため、微細加工
を行うフォトリソグラフィに要求される精度もますます
厳しくなってきている。波長の短い光や電子ビームを利
用した露光装置を用意する方法もあるが、高価になるた
め、これまでの露光装置を用い限界以上の微細パターン
を形成する技術が提案されている。その一例として、図
7を用いて、特開平5−235024号公報に示されて
いる製造方法を説明する。
2. Description of the Related Art In recent years, with the increasing integration of LSIs, transistors used have been increasingly miniaturized.
A transistor having a gate length of 0.2 to 0.3 μm has been required. For this reason, the precision required for photolithography for performing fine processing is becoming increasingly severe. There is also a method of preparing an exposure apparatus using light having a short wavelength or an electron beam, but it is expensive, and a technique for forming a fine pattern exceeding the limit using a conventional exposure apparatus has been proposed. As an example, a manufacturing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-235024 will be described with reference to FIG.

【0003】まず、図7(a)に示すように、P型シリ
コン基板21に対して、LOCOS法によりフィールド
酸化膜22を形成し、その後、CVD法により、シリコ
ン窒化膜3を堆積させる。次に、フォトリソグラフィ法
により、シリコン窒化膜23に窓(X)を開ける。その
後、CVD法によりシリコン酸化膜24を堆積させる。
First, as shown in FIG. 7A, a field oxide film 22 is formed on a P-type silicon substrate 21 by a LOCOS method, and then a silicon nitride film 3 is deposited by a CVD method. Next, a window (X) is opened in the silicon nitride film 23 by photolithography. Thereafter, a silicon oxide film 24 is deposited by a CVD method.

【0004】次に、RIE法により、シリコン酸化膜2
4を異方性エッチングすることにより、図7(b)に示
すように、シリコン窒化膜23の側壁にサイドウォール
25を形成する。
Next, the silicon oxide film 2 is formed by RIE.
4 is anisotropically etched to form side walls 25 on the side walls of the silicon nitride film 23 as shown in FIG.

【0005】次に、熱酸化法により、ゲート酸化膜26
を形成する。その後、CVD法により、リン等のドーパ
ントを含んだ多結晶シリコン27を全面に堆積させる。
Next, the gate oxide film 26 is formed by a thermal oxidation method.
To form Thereafter, polycrystalline silicon 27 containing a dopant such as phosphorus is deposited on the entire surface by CVD.

【0006】その後、図7(c)に示すように、フォト
リソグラフィ法により、ゲート電極28を形成し、その
後、エッチングにより、シリコン窒化膜23及びサイド
ウォール25を除去する。次に、熱酸化法により、全面
にシリコン酸化膜29及び30を形成する。このときゲ
ート電極28の表面のシリコン酸化膜29は、多結晶シ
リコンの増速酸化により基板表面の酸化膜30より厚く
なる。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, a gate electrode 28 is formed by photolithography, and thereafter, the silicon nitride film 23 and the sidewall 25 are removed by etching. Next, silicon oxide films 29 and 30 are formed on the entire surface by a thermal oxidation method. At this time, the silicon oxide film 29 on the surface of the gate electrode 28 becomes thicker than the oxide film 30 on the substrate surface due to the accelerated oxidation of polycrystalline silicon.

【0007】次に、P型シリコン基板21表面のシリコ
ン酸化膜30をエッチングにより除去する。更に図7
(d)に示すように、全面にリン等のドーパントを含ん
だ多結晶シリコン32を堆積させる。その後、窒素中で
熱処理を行い、固相拡散によって活性化層31を形成す
る。その後、フォトリソグラフィ法により、配線電極形
成のため、多結晶シリコン32をパターニングし、MO
S型トランジスタを得る。
Next, the silicon oxide film 30 on the surface of the P-type silicon substrate 21 is removed by etching. Further FIG.
As shown in FIG. 1D, polycrystalline silicon 32 containing a dopant such as phosphorus is deposited on the entire surface. Thereafter, heat treatment is performed in nitrogen to form the activation layer 31 by solid phase diffusion. Thereafter, the polycrystalline silicon 32 is patterned by photolithography to form wiring electrodes,
Obtain an S-type transistor.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の製造方法では、ゲート電極形成までに、LOC
OS工程で1回とゲート電極形成工程で2回の計3回の
パターニングを行う必要があり、コンタクトの開口、配
線の加工でもパターニングを行う必要がある。
However, according to the above-mentioned conventional manufacturing method, the LOC is required until the gate electrode is formed.
It is necessary to perform patterning a total of three times, once in the OS process and twice in the gate electrode formation process, and it is necessary to perform patterning also in processing of contact openings and wiring.

【0009】また、シリコン基板上に存在するシリコン
窒化膜のエッチングはかなり困難で、シリコン基板で止
まらず、シリコン基板が少なからずエッチングされる危
険性がある。
Further, etching of a silicon nitride film existing on a silicon substrate is quite difficult, and there is a risk that the silicon substrate is not limited to the silicon substrate but is etched to some extent.

【0010】更に、ゲート電極とソース/ドレイン領域
の分離は、多結晶シリコンを熱酸化した膜のため、絶縁
耐性はかなり低く、短絡の危険性が非常に高い。
Further, the isolation between the gate electrode and the source / drain regions is a film obtained by thermally oxidizing polycrystalline silicon, so that the insulation resistance is extremely low and the risk of short circuit is very high.

【0011】本発明は、フォトリソグラフィ工程を減ら
し、また、ゲート電極とソース/ドレインとの短絡を防
止し、ばらつきの少ない、信頼性のあるMOS型トラン
ジスタの製造工程を提供することを目的とするものであ
る。
An object of the present invention is to reduce the number of photolithography steps, prevent a short circuit between a gate electrode and a source / drain, and provide a reliable manufacturing process of a MOS transistor with less variation. Things.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
半導体装置の製造方法は、第1導電型半導体基板上に、
パッド酸化膜及びシリコン窒化膜を形成し、素子分離領
域となる領域上の上記パッド酸化膜及びシリコン窒化膜
を除去する工程と、上記表面が露出した半導体基板を所
定の深さまでエッチングし、溝部を形成した後、上記シ
リコン窒化膜を耐酸化膜として用い、熱酸化により、上
記溝部にロコス酸化膜を形成することにより、段差のな
い素子分離領域を形成する工程と、全面に所定の厚さの
シリコン窒化膜を形成した後、シリコン酸化膜を上記素
子分離領域上に埋め込む工程と、上記活性領域となる領
域上のシリコン窒化膜及びパッド酸化膜を除去し、第2
導電型不純物を含有する第1の導電性物質を全面に堆積
した後、エッチバックすることにより、上記活性領域と
なる領域上に上記第1の導電性物質を埋め込む工程と、
ゲート電極形成領域となる領域の上記第1の導電性物質
を除去し、全面に絶縁膜を堆積させ、エッチバックする
ことにより、上記第1の導電性物質側壁にサイドウォー
ルを形成する工程と、ゲート酸化膜を形成後、ゲート電
極となる第2の導電性物質を全面に堆積し、エッチバッ
クすることにより、ゲート電極を形成する工程と、上記
第1導電性物質埋め込み工程とゲート電極形成工程との
間又はゲート電極形成工程後に、熱処理を行うことによ
り、上記第1の導電性物質に含まれている不純物を上記
半導体基板に拡散させることにより、ソース/ドレイン
領域を形成する工程とを有することを特徴とするもので
ある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
Forming a pad oxide film and a silicon nitride film, removing the pad oxide film and the silicon nitride film on a region to be an element isolation region, and etching the semiconductor substrate having the exposed surface to a predetermined depth to form a groove portion. After the formation, a step of forming an element isolation region having no step by forming a LOCOS oxide film in the groove by thermal oxidation using the silicon nitride film as an oxidation resistant film, and a predetermined thickness on the entire surface. After forming the silicon nitride film, a step of embedding a silicon oxide film on the element isolation region, and removing the silicon nitride film and the pad oxide film on the region to be the active region,
Depositing a first conductive material containing a conductive type impurity on the entire surface and then performing etch back to bury the first conductive material in a region to be the active region;
Removing the first conductive material in a region to be a gate electrode formation region, depositing an insulating film over the entire surface, and etching back to form sidewalls on the first conductive material sidewalls; After forming the gate oxide film, a second conductive material to be a gate electrode is deposited on the entire surface and etched back to form a gate electrode, the first conductive material burying step, and the gate electrode forming step. Forming a source / drain region by diffusing impurities contained in the first conductive material into the semiconductor substrate by performing a heat treatment between the semiconductor substrate and the gate electrode forming step. It is characterized by the following.

【0013】また、請求項2記載の半導体装置の製造方
法は、第1導電型半導体基板上に、パッド酸化膜及びシ
リコン窒化膜を形成し、素子分離領域となる領域上の上
記パッド酸化膜及びシリコン窒化膜を除去する工程と、
上記表面が露出した半導体基板を所定の深さまでエッチ
ングし、溝部を形成した後、上記シリコン窒化膜を耐酸
化膜として用い、熱酸化により、上記溝部にロコス酸化
膜を形成することにより、段差のない素子分離領域を形
成する工程と、全面に所定の厚さのシリコン窒化膜を形
成した後、シリコン酸化膜を上記素子分離領域上に埋め
込む工程と、上記活性領域となる領域上のシリコン窒化
膜及びパッド酸化膜を除去した後、イオン注入により、
活性領域となる領域に、ソース/ドレイン領域となる第
2導電型不純物領域を形成する工程と、第2導電型不純
物を含有する第1の導電性物質を全面に堆積した後、エ
ッチバックすることにより、上記活性領域となる領域上
に上記第1の導電性物質を埋め込む工程と、ゲート電極
形成領域となる領域の上記第1の導電性物質を除去し、
全面に絶縁膜を堆積させ、エッチバックすることによ
り、上記第1の導電性物質側壁にサイドウォールを形成
する工程と、上記第1導電性物質及びサイドウォールを
マスクに半導体基板を上記第2導電型の不純物領域より
深くエッチングすることによりソース/ドレイン領域を
形成する工程と、ゲート酸化膜を形成後、ゲート電極と
なる第2の導電性物質を全面に堆積し、エッチバックす
ることにより、ゲート電極を形成する工程とを有するこ
とを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a pad oxide film and a silicon nitride film are formed on the first conductivity type semiconductor substrate, and the pad oxide film and the silicon oxide film are formed on a region to be an element isolation region. Removing the silicon nitride film;
The surface of the exposed semiconductor substrate is etched to a predetermined depth to form a groove, and then the silicon nitride film is used as an oxidation-resistant film, and a LOCOS oxide film is formed in the groove by thermal oxidation. Forming a silicon nitride film having a predetermined thickness on the entire surface, embedding a silicon oxide film on the device isolation region, and forming a silicon nitride film on the active region. And after removing the pad oxide film, by ion implantation,
Forming a second conductivity type impurity region serving as a source / drain region in a region serving as an active region, and etching back after depositing a first conductive material containing a second conductivity type impurity over the entire surface; A step of embedding the first conductive material in a region to be the active region, and removing the first conductive material in a region to be a gate electrode formation region,
Depositing an insulating film on the entire surface and etching back to form a sidewall on the side wall of the first conductive material, and using the first conductive material and the sidewall as a mask to connect the semiconductor substrate to the second conductive material; Forming a source / drain region by etching deeper than the impurity region of the mold, forming a gate oxide film, depositing a second conductive material to be a gate electrode over the entire surface, and etching back to form a gate. Forming an electrode.

【0014】[0014]

【実施の形態】以下、実施の形態に基づいて本発明につ
いて詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.

【0015】図1は本発明の第1の実施の形態のMOS
型トランジスタの製造工程の前半工程を示す図(図3
(a)におけるX−X断面)、図2は本発明の一実施の
形態のMOS型トランジスタの製造工程の後半工程を示
す図(図3(a)におけるX−X断面)、図3(a)は
図2(a)に示す工程での平面図であり、図3(b)は
図3(a)における図2(a)に示す工程でのY−Y断
面図、図4は本発明の第2の実施の形態のMOS型トラ
ンジスタの製造工程の前半工程を示す図、図5は本発明
の一実施の形態のMOS型トランジスタの製造工程の後
半工程を示す図、図6(a)は図5(a)に示す工程で
の平面図であり、図6(b)は図5(a)に示す工程で
のX−X断面図である。
FIG. 1 shows a MOS transistor according to a first embodiment of the present invention.
Showing the first half of the manufacturing process of the type transistor (FIG.
FIG. 2A is a view showing the latter half of the manufacturing process of the MOS transistor according to the embodiment of the present invention (XX section in FIG. 3A), and FIG. ) Is a plan view in the step shown in FIG. 2A, FIG. 3B is a sectional view taken along the line YY in the step shown in FIG. 2A in FIG. 3A, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing the first half of the manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing the second half of the manufacturing process of the MOS transistor according to one embodiment of the present invention; FIG. 5A is a plan view in the step shown in FIG. 5A, and FIG. 6B is a cross-sectional view along the line XX in the step shown in FIG.

【0016】以下、図1乃至図3を用いて、本発明の第
1の実施の形態について説明する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0017】まず、図1(a)に示すように、P型シリ
コン基板1上に熱酸化膜2(パッド酸化膜)を100〜
200Å形成し、続いてCVD法により、シリコン窒化
膜3を1000〜2000Å形成し、レジストマスクを
用いて既知のフォトリソグラフィ法により、活性領域の
パターニングを行う。尚、図においてAは活性領域、B
はフィールド(ロコス)領域を示す。
First, as shown in FIG. 1A, a thermal oxide film 2 (pad oxide film) is
A silicon nitride film 3 is formed at a thickness of 200 to 2000 .ANG., And then the active region is patterned by a known photolithography method using a resist mask. In the figure, A is an active region, B is
Indicates a field (locos) area.

【0018】次に、図1(b)に示すように、フィール
ド領域の部分のシリコン基板をRIE法により500〜
1500Åエッチングする。次に、図1(c)に示すよ
うに、1000〜1100℃のウエット酸化法によりフ
ィールド酸化膜4を1000〜3000Å形成する。こ
の条件により、フィールド領域のシリコンエッチングさ
れた部分は酸化膜で埋まり、活性領域の表面とフィール
ド領域の表面はフラットになる。
Next, as shown in FIG. 1 (b), the silicon substrate in the field region is
1500 ° etched. Next, as shown in FIG. 1C, a field oxide film 4 is formed at 1000 to 3000 ° by a wet oxidation method at 1000 to 1100 ° C. Under these conditions, the silicon-etched portion of the field region is filled with the oxide film, and the surface of the active region and the surface of the field region become flat.

【0019】次に、図1(d)に示すように、CVD法
によりシリコン窒化膜5を50〜150Å形成し、しか
る後、SOG膜を2000〜4000Å塗布し、ガラス
化(300〜400℃、の熱処理)の後、シリコン窒化
膜3と同じ高さまでエッチバックした。シリコン窒化膜
の形成は、後の図3(a)に示すSOG膜エッチングの
時のストッパーとして働き、フィールド酸化膜のエッチ
ングを防ぐためである。
Next, as shown in FIG. 1 (d), a silicon nitride film 5 is formed at a thickness of 50 to 150.degree. By a CVD method, and then a SOG film is applied at a temperature of 2000 to 4000.degree. After the heat treatment, the silicon nitride film 3 was etched back to the same height. The formation of the silicon nitride film serves as a stopper at the time of etching the SOG film shown in FIG. 3A and prevents the field oxide film from being etched.

【0020】次に、図1(e)に示すように、既知のR
IE法により活性領域上のシリコン窒化膜3を除去、フ
ッ酸によりパッド酸化膜2を除去し、しかる後、リンド
ープされた多結晶シリコン7をCVD法により、100
00〜20000Åディポジションし、フィールド領域
の酸化膜6と同じ高さになるまでエッチバックした。
尚、この多結晶シリコンの埋め込みは、図中のAが0.
5〜1.0μmの時に可能となるが、所望の寸法によっ
ては多結晶シリコン7の膜厚等変化させる必要がある。
Next, as shown in FIG.
The silicon nitride film 3 on the active region is removed by the IE method, the pad oxide film 2 is removed by hydrofluoric acid, and then the phosphorus-doped polycrystalline silicon 7 is removed by the CVD method.
Deposition was performed at a depth of 00 to 20000 °, and etch back was performed until the height became the same as that of the oxide film 6 in the field region.
In this case, the polycrystalline silicon is buried with A in FIG.
This is possible when the thickness is 5 to 1.0 μm, but it is necessary to change the thickness of the polycrystalline silicon 7 depending on the desired dimensions.

【0021】次に、図3(a)、図3(b)に示すよう
に、フィールド領域上まで少し延ばした開口部を有する
レジストパターンにより図2(a)に示すように、ゲー
ト電極形成領域Dの多結晶シリコン7を既知のエッチン
グ技術を用い除去し、しかる後、フィールド領域上の酸
化膜をRIE法により除去した。尚、図3(a)におい
て、符号13は上記レジストパターンの開口部、14は
活性領域を示す。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, a resist pattern having an opening slightly extending over the field region is used to form a gate electrode forming region as shown in FIG. 2A. The polycrystalline silicon 7 of D was removed using a known etching technique, and thereafter, the oxide film on the field region was removed by RIE. In FIG. 3A, reference numeral 13 denotes an opening of the resist pattern, and reference numeral 14 denotes an active region.

【0022】次に、図2(b)に示すように、CVD法
により酸化膜を500〜1500Å堆積し、エッチバッ
クすることにより、サイドウォール8を得た。この時、
サイドウォール幅は0.05〜0.1μmが得られた。
Next, as shown in FIG. 2B, an oxide film was deposited at a thickness of 500 to 1500 ° by a CVD method and etched back to obtain a side wall 8. At this time,
A sidewall width of 0.05 to 0.1 μm was obtained.

【0023】次に、図2(c)に示すように、800〜
900℃の酸化を行うことにより、ゲート酸化膜9を5
0〜100Å形成し、しかる後、リンドープの多結晶シ
リコン10を5000〜15000Å堆積し、エッチバ
ックすることによりゲート電極の多結晶シリコン10と
ソース/ドレイン領域上の多結晶シリコン7とを分離し
た。ゲート酸化時にソース/ドレイン領域上の多結晶シ
リコン7も酸化されるが、多結晶シリコン10のエッチ
ング時のオーバーエッチングにより除去される。
Next, as shown in FIG.
By oxidizing at 900 ° C., the gate oxide film 9 becomes 5
Then, a polycrystalline silicon 10 doped with phosphorus was deposited at 5000-15000 ° and then etched back to separate the polycrystalline silicon 10 of the gate electrode from the polycrystalline silicon 7 on the source / drain regions. The polycrystalline silicon 7 on the source / drain regions is also oxidized when the gate is oxidized, but is removed by over-etching when the polycrystalline silicon 10 is etched.

【0024】次に、900〜1000℃で窒素雰囲気中
での熱処理を50〜80分間行うことにより、ソース/
ドレイン領域となる領域上の多結晶シリコンからリンを
シリコン基板1中に拡散させて、ソース/ドレイン領域
11を形成し、MOS型トランジスタが完成する。尚、
本発明は、上記多結晶シリコンの拡散は、上記多結晶シ
リコン7堆積後に行えばよい。
Next, a heat treatment in a nitrogen atmosphere at 900 to 1000 ° C. is performed for 50 to 80 minutes, so that the source /
Phosphorus is diffused from the polycrystalline silicon on the region to be the drain region into the silicon substrate 1 to form the source / drain region 11, thereby completing the MOS transistor. still,
In the present invention, the polycrystalline silicon may be diffused after the polycrystalline silicon 7 is deposited.

【0025】この後、全面にメタル配線材料を堆積し、
パターニングを行い、保護膜形成で完成する。すなわ
ち、図2(c)において表面がほぼ平坦であり、ゲート
電極及びソース/ドレイン領域上に保護膜がないので、
層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの開口が特に必要
がない。
Thereafter, a metal wiring material is deposited on the entire surface,
It is patterned and completed by forming a protective film. That is, since the surface is almost flat in FIG. 2C and there is no protective film on the gate electrode and the source / drain regions,
The formation of the interlayer insulating film and the opening of the contact hole are not particularly required.

【0026】次に、図4及び図6を用いて、本発明の第
2の実施の形態について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0027】まず、図4(a)に示すように、P型シリ
コン基板1上に熱酸化膜2(パッド酸化膜)を100〜
200Å形成し、続いてCVD法により、シリコン窒化
膜3を1000〜2000Å形成し、レジストマスクを
用いて既知のフォトリソグラフィ法により、活性領域の
パターニングを行う。尚、図においてAは活性領域、B
はフィールド(ロコス)領域を示す。
First, as shown in FIG. 4A, a thermal oxide film 2 (pad oxide film) is
A silicon nitride film 3 is formed at a thickness of 200 to 2000 .ANG., And then the active region is patterned by a known photolithography method using a resist mask. In the figure, A is an active region, B is
Indicates a field (locos) area.

【0028】次に、図4(b)に示すように、フィール
ド領域の部分のシリコン基板をRIE法により500〜
1500Åエッチングする。次に、図4(c)に示すよ
うに、1000〜1100℃のウエット酸化法によりフ
ィールド酸化膜4を1000〜3000Å形成する。こ
の条件により、フィールド領域のシリコンエッチングさ
れた部分は酸化膜で埋まり、活性領域の表面とフィール
ド領域の表面とはフラットになる。
Next, as shown in FIG. 4 (b), the silicon substrate in the field region is
1500 ° etched. Next, as shown in FIG. 4C, a field oxide film 4 is formed at 1000 to 3000 ° by a wet oxidation method at 1000 to 1100 ° C. Under these conditions, the silicon-etched portion of the field region is filled with the oxide film, and the surface of the active region and the surface of the field region become flat.

【0029】次に、図4(d)に示すように、CVD法
によりシリコン窒化膜5を50〜150Å形成し、しか
る後、SOG膜を2000〜4000Å塗布し、ガラス
化(300〜400℃、の熱処理)の後、シリコン窒化
膜3と同じ高さまでエッチバックした。シリコン窒化膜
の形成は、後の図3(a)に示すSOG膜エッチングの
時のストッパーとして働き、フィールド酸化膜のエッチ
ングを防ぐためである。
Next, as shown in FIG. 4D, a silicon nitride film 5 is formed by CVD at a thickness of 50 to 150.degree., And then an SOG film is applied at 2000 to 4000.degree. After the heat treatment, the silicon nitride film 3 was etched back to the same height. The formation of the silicon nitride film serves as a stopper at the time of etching the SOG film shown in FIG. 3A and prevents the field oxide film from being etched.

【0030】次に、図4(e)に示すように、既知のR
IE法により活性領域上のシリコン窒化膜3を除去、フ
ッ酸によりパッド酸化膜2を除去し、ソース/ドレイン
領域形成のため、砒素を注入エネルギーを30〜50k
eV、ドーズ量を3×1015〜5×1015cm-2の条件
でイオン注入、砒素注入領域12を形成した。しかる
後、リンドープされた多結晶シリコン7をCVD法によ
り、10000〜20000Åディポジションし、フィ
ールド領域の酸化膜6と同じ高さになるまでエッチバッ
クした。尚、この多結晶シリコン7の埋め込みは、第1
の実施の形態と同様に、図中のAが0.5〜1.0μm
の時に可能となるが、所望の寸法によっては多結晶シリ
コン7の膜厚等変化させる必要がある。
Next, as shown in FIG.
The silicon nitride film 3 on the active region is removed by the IE method, the pad oxide film 2 is removed by hydrofluoric acid, and arsenic is implanted at an energy of 30 to 50 k to form source / drain regions.
Ion implantation and an arsenic implantation region 12 were formed under conditions of eV and a dose of 3 × 10 15 to 5 × 10 15 cm −2 . Thereafter, the phosphorus-doped polycrystalline silicon 7 was deposited by 10,000 to 20,000 ° by the CVD method, and was etched back to the same height as the oxide film 6 in the field region. The burying of the polycrystalline silicon 7 is performed in the first
A in the figure is 0.5 to 1.0 μm
However, depending on the desired dimensions, it is necessary to change the thickness of the polycrystalline silicon 7 and the like.

【0031】次に、図6(a)、図6(b)に示すよう
に、フィールド領域に少し延ばした開口のレジストパタ
ーンにより図5(a)に示すように、ゲート電極形成領
域のポリシリコンを既知のエッチング技術を用い除去
し、しかる後、フィールド領域上の酸化膜をRIE法に
より除去した。尚、図6(a)において、符号13はレ
ジストパターンの開口部、14は活性領域を示す。
Next, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the polysilicon in the gate electrode formation region is formed by a resist pattern having openings slightly extended in the field region as shown in FIG. 5 (a). Was removed using a known etching technique, and then the oxide film on the field region was removed by RIE. In FIG. 6A, reference numeral 13 denotes an opening of the resist pattern, and reference numeral 14 denotes an active region.

【0032】次に、図5(b)に示すように、CVD法
により酸化膜を500〜1500Å堆積し、エッチバッ
クすることにより、サイドウォール8を得た。この時、
サイドウォール幅は0.05〜0.1μmが得られた。
しかる後、既知のRIE法により、シリコン基板1を5
00〜1000Åエッチングした。この際、上述の砒素
注入領域12より深くエッチングすることになる。
Next, as shown in FIG. 5B, an oxide film was deposited at a thickness of 500 to 1500 ° by a CVD method and etched back to obtain a side wall 8. At this time,
A sidewall width of 0.05 to 0.1 μm was obtained.
Thereafter, the silicon substrate 1 is removed by a known RIE method.
Etching was performed at 00 to 1000 °. At this time, the etching is performed deeper than the arsenic implantation region 12 described above.

【0033】次に、図5(c)に示すように、800〜
900℃の酸化を行うことにより、ゲート酸化膜9を5
0〜100Å形成し、しかる後、リンドープの多結晶シ
リコン10を5000〜15000Å堆積し、エッチバ
ックすることによりゲート電極の多結晶シリコン10と
ソース/ドレイン領域上の多結晶シリコン7を分離し
た。ゲート酸化時にソース/ドレイン領域となる領域上
の多結晶シリコン7も酸化されるが、多結晶シリコン1
0のエッチング時のオーバーエッチングにより除去され
る。
Next, as shown in FIG.
By oxidizing at 900 ° C., the gate oxide film 9 becomes 5
Then, a polycrystalline silicon 10 doped with phosphorus was deposited at a thickness of 5,000 to 15,000, and then etched back to separate the polycrystalline silicon 10 of the gate electrode from the polycrystalline silicon 7 on the source / drain regions. At the time of gate oxidation, the polycrystalline silicon 7 on the region serving as the source / drain region is also oxidized.
0 is removed by over-etching at the time of etching.

【0034】次に、800〜900℃で窒素雰囲気中で
の熱処理を30〜60分間行うことにより、砒素注入領
域12を活性化させ、ソース/ドレイン領域12aを形
成させ、MOS型トランジスタを得る。この後、第1の
実施の形態と同様に、メタル配線材料を堆積し、パター
ニングを行い、保護膜形成で完成する。すなわち、図6
(c)において表面が平坦であり、ゲート電極上とソー
ス/ドレイン領域上とに保護膜がないので、層間絶縁膜
の形成、コンタクトホールの開口が特に必要がない。
Next, by performing a heat treatment in a nitrogen atmosphere at 800 to 900 ° C. for 30 to 60 minutes, the arsenic implanted region 12 is activated to form the source / drain region 12a, thereby obtaining a MOS transistor. Thereafter, similarly to the first embodiment, a metal wiring material is deposited, patterned, and completed by forming a protective film. That is, FIG.
In (c), since the surface is flat and there is no protective film on the gate electrode and on the source / drain regions, there is no particular need to form an interlayer insulating film and open contact holes.

【0035】尚、第1の実施の形態及び第2の実施の形
態ともNMOS型トランジスタについて説明したが、P
MOS型トランジスタの場合でも、極性を変えるだけ
で、形成可能であることはいうまでもない。
In the first and second embodiments, the NMOS type transistor has been described.
It goes without saying that a MOS transistor can be formed only by changing the polarity.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明を
用いることにより、従来技術では2回のフォトリソ工程
が必要であったゲート電極形成を1回のフォトリソ工程
で行うことができ、また、ゲート電極形成時にゲート電
極とソース/ドレイン電極とが絶縁されているため、別
途層間絶縁膜を形成する必要がない。
As described in detail above, by using the present invention, the gate electrode can be formed by one photolithography process, which required two photolithography processes in the prior art. Since the gate electrode and the source / drain electrodes are insulated when forming the gate electrode, there is no need to separately form an interlayer insulating film.

【0037】また、ゲート電極形成時にはゲート電極表
面及びソース/ドレイン電極表面が露出しており、且つ
平坦であることから、ゲート電極及びソース/ドレイン
領域の接続用コンタクト形成のためのフォトリソ工程で
ある。
When the gate electrode is formed, the surface of the gate electrode and the surface of the source / drain electrode are exposed and flat, so that this is a photolithography step for forming a contact for connecting the gate electrode and the source / drain region. .

【0038】また、ゲート電極とソースドレイン領域の
分離もCVD酸化膜を用いているため、絶縁耐性が従来
技術に対し優れている。
Further, since a gate oxide and a source / drain region are separated by using a CVD oxide film, the insulation resistance is superior to that of the prior art.

【0039】以上のように、本発明によれば、既存の露
光装置を用い、装置の能力以上の微細なゲート電極を有
するMOS型トランジスタをマスク枚数を減らし、工程
数を減らし形成することができる。
As described above, according to the present invention, an existing exposure apparatus can be used to reduce the number of masks and to form the MOS type transistors having a fine gate electrode having a capability exceeding the capability of the apparatus. .

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

【図1】本発明の第1の実施の形態のMOS型トランジ
スタの製造工程の前半工程を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first half of a manufacturing process of a MOS transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態のMOS型トランジ
スタの製造工程の後半工程を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a latter half of a manufacturing process of the MOS transistor according to the first embodiment of the present invention;

【図3】(a)は図2(a)に示す工程での平面図であ
り、(b)は図2(a)に示す工程でのY−Y断面図で
ある。
3A is a plan view in a step shown in FIG. 2A, and FIG. 3B is a sectional view taken along the line YY in the step shown in FIG.

【図4】本発明の第2の実施の形態のMOS型トランジ
スタの製造工程の前半工程を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a first half of a manufacturing process of a MOS transistor according to a second embodiment of the present invention;

【図5】本発明の第2の実施の形態のMOS型トランジ
スタの製造工程の後半工程を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a latter half of the manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図6】(a)は図5(a)に示す工程での平面図であ
り、(b)は図5(a)に示す工程でのY−Y断面図で
ある。
6 (a) is a plan view in the step shown in FIG. 5 (a), and FIG. 6 (b) is a YY sectional view in the step shown in FIG. 5 (a).

【図7】従来技術を用いたMOS型トランジスタの製造
工程図である。
FIG. 7 is a manufacturing process diagram of a MOS transistor using a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型シリコン基板 2 パッド酸化膜 3、5 シリコン窒化膜 4 フィールド酸化膜 6 SOG膜 7、10 多結晶シリコン 8 サイドウォール 9 ゲート酸化膜 11、12a ソース/ドレイン領域 12 砒素注入領域 13 レジスト開口部 14 活性化領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 P-type silicon substrate 2 Pad oxide film 3, 5 Silicon nitride film 4 Field oxide film 6 SOG film 7, 10 Polycrystalline silicon 8 Side wall 9 Gate oxide film 11, 12a Source / drain region 12 Arsenic implantation region 13 Resist opening 14 Activation area

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型半導体基板上に、パッド酸化
膜及びシリコン窒化膜を形成し、素子分離領域となる領
域上の上記パッド酸化膜及びシリコン窒化膜を除去する
工程と、 上記表面が露出した半導体基板を所定の深さまでエッチ
ングし、溝部を形成した後、上記シリコン窒化膜を耐酸
化膜として用い、熱酸化により、上記溝部にロコス酸化
膜を形成することにより、段差のない素子分離領域を形
成する工程と、 全面に所定の厚さのシリコン窒化膜を形成した後、シリ
コン酸化膜を上記素子分離領域上に埋め込む工程と、 上記活性領域となる領域上のシリコン窒化膜及びパッド
酸化膜を除去し、第2導電型不純物を含有する第1の導
電性物質を全面に堆積した後、エッチバックすることに
より、上記活性領域となる領域上に上記第1の導電性物
質を埋め込む工程と、 ゲート電極形成領域となる領域の上記第1の導電性物質
を除去し、全面に絶縁膜を堆積させ、エッチバックする
ことにより、上記第1の導電性物質側壁にサイドウォー
ルを形成する工程と、 ゲート酸化膜を形成後、ゲート電極となる第2の導電性
物質を全面に堆積し、エッチバックすることにより、ゲ
ート電極を形成する工程と、 上記第1導電性物質埋め込み工程とゲート電極形成工程
との間又はゲート電極形成工程後に、熱処理を行うこと
により、上記第1の導電性物質に含まれている不純物を
上記半導体基板に拡散させることにより、ソース/ドレ
イン領域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。
A step of forming a pad oxide film and a silicon nitride film on a first conductivity type semiconductor substrate, removing the pad oxide film and the silicon nitride film on a region to be an element isolation region; After the exposed semiconductor substrate is etched to a predetermined depth to form a groove, the silicon nitride film is used as an oxidation-resistant film, and a LOCOS oxide film is formed in the groove by thermal oxidation. Forming a region, forming a silicon nitride film of a predetermined thickness on the entire surface, and then embedding a silicon oxide film on the device isolation region; and forming a silicon nitride film and a pad oxide on the region to be the active region. After removing the film and depositing a first conductive material containing impurities of the second conductivity type over the entire surface, the first conductive material is etched back to form the first conductive material on the region to be the active region. A step of embedding a conductive material, removing the first conductive material in a region to be a gate electrode formation region, depositing an insulating film on the entire surface, and etching back to form a side surface on the first conductive material sidewall. A step of forming a wall, a step of forming a gate oxide film, depositing a second conductive material to be a gate electrode over the entire surface, and etching back to form a gate electrode; By performing heat treatment between the embedding step and the gate electrode forming step or after the gate electrode forming step, the impurities contained in the first conductive material are diffused into the semiconductor substrate, so that the source / drain regions are formed. And a step of forming
A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 第1導電型半導体基板上に、パッド酸化
膜及びシリコン窒化膜を形成し、素子分離領域となる領
域上の上記パッド酸化膜及びシリコン窒化膜を除去する
工程と、 上記表面が露出した半導体基板を所定の深さまでエッチ
ングし、溝部を形成した後、上記シリコン窒化膜を耐酸
化膜として用い、熱酸化により、上記溝部にロコス酸化
膜を形成することにより、段差のない素子分離領域を形
成する工程と、 全面に所定の厚さのシリコン窒化膜を形成した後、シリ
コン酸化膜を上記素子分離領域上に埋め込む工程と、 上記活性領域となる領域上のシリコン窒化膜及びパッド
酸化膜を除去した後、イオン注入により、活性領域とな
る領域に、ソース/ドレイン領域となる第2導電型不純
物領域を形成する工程と、 第2導電型不純物を含有する第1の導電性物質を全面に
堆積した後、エッチバックすることにより、上記活性領
域となる領域上に上記第1の導電性物質を埋め込む工程
と、 ゲート電極形成領域となる領域の上記第1の導電性物質
を除去し、全面に絶縁膜を堆積させ、エッチバックする
ことにより、上記第1の導電性物質側壁にサイドウォー
ルを形成する工程と、 上記第1導電性物質及びサイドウォールをマスクに半導
体基板を上記第2導電型の不純物領域より深くエッチン
グすることによりソース/ドレイン領域を形成する工程
と、 ゲート酸化膜を形成後、ゲート電極となる第2の導電性
物質を全面に堆積し、エッチバックすることにより、ゲ
ート電極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。
2. A step of forming a pad oxide film and a silicon nitride film on a first conductivity type semiconductor substrate, and removing the pad oxide film and the silicon nitride film on a region to be an element isolation region; After the exposed semiconductor substrate is etched to a predetermined depth to form a groove, the silicon nitride film is used as an oxidation-resistant film, and a LOCOS oxide film is formed in the groove by thermal oxidation. Forming a region, forming a silicon nitride film of a predetermined thickness on the entire surface, and then embedding a silicon oxide film on the device isolation region; and forming a silicon nitride film and a pad oxide on the region to be the active region. Forming a second conductivity type impurity region serving as a source / drain region in a region serving as an active region by ion implantation after removing the film; A step of embedding the first conductive material on the region to be the active region by depositing the first conductive material on the entire surface and then performing etch-back, and a step of embedding the first conductive material in the region to be the gate electrode formation region. Forming a sidewall on the side wall of the first conductive material by removing the first conductive material, depositing an insulating film on the entire surface, and etching back; Forming a source / drain region by etching the semiconductor substrate deeper than the second conductivity type impurity region on the mask, forming a gate oxide film and then depositing a second conductive material to be a gate electrode over the entire surface; Forming a gate electrode by etching back.
A method for manufacturing a semiconductor device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003069011A (en) * 2001-08-27 2003-03-07 Hitachi Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6661066B2 (en) 1999-05-21 2003-12-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device including inversely tapered gate electrode and manufacturing method thereof

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