JPH11312806A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

Info

Publication number
JPH11312806A
JPH11312806A JP10134493A JP13449398A JPH11312806A JP H11312806 A JPH11312806 A JP H11312806A JP 10134493 A JP10134493 A JP 10134493A JP 13449398 A JP13449398 A JP 13449398A JP H11312806 A JPH11312806 A JP H11312806A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
film
electrode layer
mask
polycrystalline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10134493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Gocho
哲雄 牛膓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP10134493A priority Critical patent/JPH11312806A/en
Publication of JPH11312806A publication Critical patent/JPH11312806A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a gate electrode, while preventing the junction leak caused by the damage of a semiconductor substrate and the short circuit between gate electrodes due to the residue of a gate electrode layer. SOLUTION: A photoresist 16, having the pattern of a gate electrode, is formed on a polycrystalline Si film 15, and after phosphorus 17 has been introduced by subjecting it to a plural times of ion implantations having different accelerated energies, etching treatment. As a result, the etching speed of the polycrystalline Si film l5 can be increased through the introduction of phosphorus 17 to a part adjacent to an SiO2 film 14 which is a gate oxide film. Accordingly, over-etching treatment can be conducted adequately, while the disappearance of the SiO2 film 14 is being 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】本願の発明は、半導体基体上
にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する半導体装
置の製造方法に関するものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a gate electrode is formed on a semiconductor substrate via a gate insulating film.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、MOSトランジスタを製造する
本願の発明の一従来例を示している。この一従来例で
は、図4に示す様に、Si基板11のうちで素子分離領
域にすべき部分にトレンチ12を形成し、トレンチ12
をSiO2 膜13で埋める。そして、SiO2 膜13に
囲まれている素子活性領域の表面にゲート酸化膜として
のSiO2 膜14を形成する。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a conventional example of the present invention for manufacturing a MOS transistor. In this conventional example, as shown in FIG. 4, a trench 12 is formed in a portion of an Si substrate 11 which is to be an element isolation region.
Is filled with a SiO 2 film 13. Then, an SiO 2 film 14 as a gate oxide film is formed on the surface of the element active region surrounded by the SiO 2 film 13.

【0003】その後、SiO2 膜13、14上に多結晶
Si膜15を堆積させ、多結晶Si膜15上でフォトレ
ジスト16をゲート電極のパターンに加工する。そし
て、フォトレジスト16をマスクにして多結晶Si膜1
5をエッチングして、多結晶Si膜15から成るゲート
電極を形成する。
Thereafter, a polycrystalline Si film 15 is deposited on the SiO 2 films 13 and 14, and a photoresist 16 is processed on the polycrystalline Si film 15 into a gate electrode pattern. Then, using the photoresist 16 as a mask, the polycrystalline Si film 1 is used.
5 is etched to form a gate electrode made of the polycrystalline Si film 15.

【0004】ところで、半導体装置におけるMISトラ
ンジスタの微細化は、スケーリング則に則って進んでい
る。例えば、論理LSIを構成しているMOSトランジ
スタのゲート酸化膜として用いられているSiO2 膜の
厚さは、ゲート長が0.25μmの場合は5nm程度で
あるが、ゲート長が0.18μmの場合は3.5nm程
度にする必要があり、更に、ゲート長が0.13μmに
なると2.5nm程度にまで薄くする必要がある。
Meanwhile, miniaturization of MIS transistors in a semiconductor device is proceeding according to a scaling rule. For example, the thickness of the SiO 2 film used as the gate oxide film of the MOS transistor constituting the logic LSI is about 5 nm when the gate length is 0.25 μm, but is about 5 nm when the gate length is 0.18 μm. In this case, the thickness needs to be about 3.5 nm, and when the gate length is 0.13 μm, it is necessary to reduce the thickness to about 2.5 nm.

【0005】しかし、ゲート酸化膜が薄くなっても、ゲ
ート電極の低抵抗値を確保するためにゲート電極は薄く
されない。特に、マイクロプロセッサ等の高速論理LS
Iはこの傾向にある。
However, even if the gate oxide film becomes thin, the gate electrode is not made thin in order to secure a low resistance value of the gate electrode. In particular, high-speed logic LS such as a microprocessor
I has this tendency.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一方、図4(a)に示
した様に、トレンチ12の深さのばらつきやSiO2
13の厚さのばらつき等のために、SiO2 膜13の表
面とSiO2 膜14の表面との間に段差の生じることが
一般的である。ところが、この様な段差が生じている場
合において、多結晶Si膜15のエッチングに際して十
分なオーバエッチングを行わないと、段差に多結晶Si
膜15の残渣が発生し、この残渣によってゲート電極同
士が短絡する。
Meanwhile [0007], as shown in FIG. 4 (a), for such variations in thickness of the depth of the variations and the SiO 2 film 13 of the trench 12, the surface of the SiO 2 film 13 In general, a step occurs between the surface of the SiO 2 film 14 and the surface of the SiO 2 film 14. However, in the case where such a step is generated, if the polycrystalline Si film 15 is not sufficiently over-etched when etching, the polycrystalline Si
A residue of the film 15 is generated, and the residue causes a short circuit between the gate electrodes.

【0007】これに対して、多結晶Si膜15のエッチ
ングに際して十分なオーバエッチングを行うと、段差に
も多結晶Si膜15の残渣が発生しない。しかし、上述
の様に、ゲート酸化膜としてのSiO2 膜14が薄くな
ってもゲート電極としての多結晶Si膜15は薄くされ
ないので、十分なオーバエッチングを行うと、図4
(b)に示した様に、SiO2 膜14が消失してSi基
板11もエッチングされる。この結果、Si基板11に
損傷が生じて、接合リーク等が生じる。
On the other hand, if sufficient over-etching is performed when etching the polycrystalline Si film 15, residues of the polycrystalline Si film 15 do not occur at the steps. However, as described above, even if the SiO 2 film 14 as the gate oxide film becomes thinner, the polycrystalline Si film 15 as the gate electrode is not made thinner.
As shown in (b), the SiO 2 film 14 disappears and the Si substrate 11 is also etched. As a result, the Si substrate 11 is damaged, causing a junction leak or the like.

【0008】つまり、図4に示した一従来例では、Si
基板11の損傷による接合リーク等と多結晶Si膜15
の残渣によるゲート電極同士の短絡との両方を防止する
ことが困難であり、特性が優れており信頼性も高い半導
体装置を製造することが困難であった。従って、本願の
発明は、半導体基体の損傷による接合リーク等とゲート
電極層の残渣によるゲート電極同士の短絡との両方を防
止することができて、特性が優れており信頼性も高い半
導体装置を製造することができる半導体装置の製造方法
を提供することを目的としている。
That is, in the conventional example shown in FIG.
Junction leakage due to damage to substrate 11 and polycrystalline Si film 15
It is difficult to prevent both of the gate electrodes from being short-circuited due to the residue, and it is difficult to manufacture a semiconductor device having excellent characteristics and high reliability. Therefore, the invention of the present application is capable of preventing both a junction leak and the like due to damage to a semiconductor substrate and a short circuit between gate electrodes due to a residue of a gate electrode layer, and provides a semiconductor device having excellent characteristics and high reliability. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can be manufactured.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る半導体装
置の製造方法では、加速エネルギーが互いに異なる複数
回のイオン注入でゲート電極層に不純物を導入するの
で、半導体基体の面内でゲート電極層の厚さにばらつき
があっても、ゲート電極層のうちでゲート絶縁膜に近い
部分にまで不純物を導入することができる。しかも、ゲ
ート電極のパターンのマスク層をマスクにして不純物を
自己整合的にイオン注入し、このイオン注入する不純物
はゲート電極層のエッチング速度を増加させる不純物で
ある。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the impurity is introduced into the gate electrode layer by a plurality of times of ion implantations having different acceleration energies. Even if the thickness of the layer varies, the impurity can be introduced into a portion of the gate electrode layer close to the gate insulating film. In addition, the impurity is ion-implanted in a self-aligned manner using the mask layer of the gate electrode pattern as a mask, and the ion-implanted impurity is an impurity that increases the etching rate of the gate electrode layer.

【0010】このため、ゲート電極層のうちでゲート電
極として残すべき部分以外の部分ではゲート絶縁膜に近
い部分でもゲート絶縁膜に対するエッチング選択比を大
きくすることができる。従って、マスク層をマスクにし
てゲート電極層をエッチングする際に、ゲート絶縁膜の
消失による半導体基体のエッチングを防止しつつ、ゲー
ト電極層の残渣が発生しなくなるまでオーバエッチング
を行うことができる。
For this reason, the etching selectivity with respect to the gate insulating film can be increased even in a portion of the gate electrode layer other than the portion to be left as the gate electrode, near the gate insulating film. Accordingly, when the gate electrode layer is etched using the mask layer as a mask, overetching can be performed until the residue of the gate electrode layer is not generated while preventing the semiconductor substrate from being etched due to disappearance of the gate insulating film.

【0011】また、加速エネルギーが互いに異なる複数
回のイオン注入でゲート電極層に不純物を導入するの
で、一回のイオン注入のみで不純物を導入する場合に比
べて、各々のイオン注入ではドーズ量が少なくてよい。
従って、ゲート電極層のうちでゲート絶縁膜に近い部分
にまで不純物を導入するために高い加速エネルギーでイ
オン注入を行っても、ゲート絶縁膜中に導入される不純
物が少ない。
Further, since the impurity is introduced into the gate electrode layer by a plurality of ion implantations having different acceleration energies, the dose amount in each ion implantation is smaller than that in the case where the impurity is introduced only by one ion implantation. It may be less.
Therefore, even if ion implantation is performed with high acceleration energy to introduce impurities into a portion of the gate electrode layer close to the gate insulating film, the amount of impurities introduced into the gate insulating film is small.

【0012】請求項2に係る半導体装置の製造方法で
は、ゲート電極層にイオン注入した不純物を熱処理で拡
散させるので、ゲート電極層のうちでゲート絶縁膜に近
い部分にまで不純物を高精度に導入することができる。
しかも、マスク層のうちで少なくともゲート電極層に接
する部分として耐熱層を形成するので、熱処理を行って
もマスク層の変形等を防止することができて、熱処理の
後に耐熱層をマスクにしてゲート電極層をエッチングす
る際に支障が生じない。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the impurities implanted into the gate electrode layer are diffused by heat treatment, so that the impurities are introduced with high precision into a portion of the gate electrode layer close to the gate insulating film. can do.
In addition, since the heat-resistant layer is formed at least as a part of the mask layer in contact with the gate electrode layer, deformation of the mask layer can be prevented even when heat treatment is performed. No problem occurs when etching the electrode layer.

【0013】このため、ゲート電極層のうちでゲート電
極として残すべき部分以外の部分ではゲート絶縁膜に近
い部分でもゲート絶縁膜に対するエッチング選択比を高
精度に大きくすることができる。従って、耐熱層をマス
クにしてゲート電極層をエッチングする際に、ゲート絶
縁膜の消失による半導体基体のエッチングを高精度に防
止しつつ、ゲート電極層の残渣が発生しなくなるまでオ
ーバエッチングを十分に行うことができる。
For this reason, the etching selectivity with respect to the gate insulating film can be increased with high accuracy even in a portion of the gate electrode layer other than the portion to be left as the gate electrode, even in a portion near the gate insulating film. Therefore, when etching the gate electrode layer using the heat-resistant layer as a mask, overetching is sufficiently performed until the residue of the gate electrode layer is not generated while preventing the etching of the semiconductor substrate due to disappearance of the gate insulating film with high accuracy. It can be carried out.

【0014】請求項3に係る半導体装置の製造方法で
は、ゲート電極層の表面に対して傾斜している方向から
のイオン注入でゲート電極層に不純物を導入し、しか
も、表面からの傾斜角度を大きくするほど加速エネルギ
ーを大きくする。このため、ゲート電極層のうちで不純
物が導入されない部分の幅をマスク層の幅よりも狭くす
ることができ、しかも、不純物が導入されない部分をゲ
ート電極層の表面に対して垂直に形成することができ
る。
According to a third aspect of the present invention, the impurity is introduced into the gate electrode layer by ion implantation from a direction inclined with respect to the surface of the gate electrode layer, and the inclination angle from the surface is reduced. The acceleration energy increases as the value increases. For this reason, the width of the portion of the gate electrode layer where the impurity is not introduced can be made smaller than the width of the mask layer, and the portion where the impurity is not introduced is formed perpendicular to the surface of the gate electrode layer. Can be.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、MOSトランジスタの製造
に適用した本願の発明の第1〜第3実施形態を、図1〜
3を参照しながら説明する。図1が、第1実施形態を示
している。この第1実施形態では、図1(a)に示す様
に、Si基板11のうちで素子分離領域にすべき部分に
トレンチ12を形成し、トレンチ12をSiO2 膜13
で埋める。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, first to third embodiments of the present invention applied to the manufacture of a MOS transistor will be described with reference to FIGS.
3 will be described. FIG. 1 shows a first embodiment. In the first embodiment, as shown in FIG. 1A, a trench 12 is formed in a portion of an Si substrate 11 which is to be an element isolation region, and the trench 12 is formed by an SiO 2 film 13.
Fill with.

【0016】その後、SiO2 膜13に囲まれている素
子活性領域の表面にゲート酸化膜としてのSiO2 膜1
4を熱酸化法で形成する。そして、下記の条件の減圧C
VD法で厚さ250nmの多結晶Si膜15をSiO2
膜13、14上に堆積させ、多結晶Si膜15上でフォ
トレジスト16をゲート電極のパターンに加工する。
Thereafter, an SiO 2 film 1 as a gate oxide film is formed on the surface of the element active region surrounded by the SiO 2 film 13.
4 is formed by a thermal oxidation method. And the decompression C under the following conditions
SiO polycrystalline Si film 15 having a thickness of 250nm by VD method 2
The photoresist 16 is deposited on the films 13 and 14 and the photoresist 16 is processed on the polycrystalline Si film 15 into a gate electrode pattern.

【0017】多結晶Si膜の減圧CVD条件 原料ガス:SiH4 /He/N2 =100/400/2
00sccm 圧力:70Pa 温度:610℃
Decompression CVD conditions for polycrystalline Si film Source gas: SiH 4 / He / N 2 = 100/400/2
00sccm Pressure: 70Pa Temperature: 610 ° C

【0018】次に、図1(b)に示す様に、フォトレジ
スト16をマスクにして、加速エネルギーが夫々10k
eV、30keV、50keV、90keVでありドー
ズ量が何れも5×1014/cm2 である4回のイオン注
入でリン17を多結晶Si膜15に導入する。なお、加
速エネルギーが90keVのイオン注入によるリン17
の投影飛程は110nm程度である。
Next, as shown in FIG. 1B, using the photoresist 16 as a mask,
Phosphorus 17 is introduced into the polycrystalline Si film 15 by four ion implantations at eV, 30 keV, 50 keV, and 90 keV and a dose of 5 × 10 14 / cm 2 . Note that phosphorus 17 by ion implantation with an acceleration energy of 90 keV is used.
Is about 110 nm.

【0019】次に、図1(c)に示す様に、フォトレジ
スト16をマスクにし、マイクロ波エッチング装置を用
いて、下記の条件の2段階のドライエッチングを多結晶
Si膜15に施して、多結晶Si膜15から成るゲート
電極を形成する。このとき、多結晶Si膜15のうちで
リン17がイオン注入された部分は、イオン注入されて
いない部分に比べて、SiO2 膜14に対するエッチン
グ選択比が大きい。その後、図1(d)に示す様に、フ
ォトレジスト16を除去する。
Next, as shown in FIG. 1C, the polycrystalline Si film 15 is subjected to two-stage dry etching under the following conditions using a photoresist 16 as a mask and a microwave etching apparatus. A gate electrode made of the polycrystalline Si film 15 is formed. At this time, the portion of the polycrystalline Si film 15 into which the phosphorus 17 has been ion-implanted has a higher etching selectivity with respect to the SiO 2 film 14 than the portion where the ion has not been implanted. Thereafter, as shown in FIG. 1D, the photoresist 16 is removed.

【0020】多結晶Si膜の第1段階のドライエッチン
グ条件 エッチングガス:Cl2 =200sccm 圧力:0.7Pa マイクロ波電力:900W 高周波電力:100W 磁界発生用コイル1/2の電流:20/14A温度:2
0℃
Dry etching conditions in first stage of polycrystalline Si film Etching gas: Cl 2 = 200 sccm Pressure: 0.7 Pa Microwave power: 900 W High frequency power: 100 W Current of magnetic field generating coil 1/2: 20/14 A temperature : 2
0 ° C

【0021】多結晶Si膜の第2段階のドライエッチン
グ条件 エッチングガス:HBr/O2 =120/2sccm 圧力:1.3Pa マイクロ波電力:900W 高周波電力:30W 磁界発生用コイル1/2の電流:25/4A 温度:20℃
Dry etching condition of second stage of polycrystalline Si film Etching gas: HBr / O 2 = 120/2 sccm Pressure: 1.3 Pa Microwave power: 900 W High frequency power: 30 W Current of magnetic field generating coil 1/2: 25 / 4A temperature: 20 ° C

【0022】図2が、第2実施形態を示している。この
第2実施形態でも、図2(a)に示す様に、フォトレジ
スト16をゲート電極のパターンに加工するまでは、図
1に示した第1実施形態と同様の工程を実行する。
FIG. 2 shows a second embodiment. Also in the second embodiment, as shown in FIG. 2A, steps similar to those of the first embodiment shown in FIG. 1 are executed until the photoresist 16 is processed into a gate electrode pattern.

【0023】しかし、この第2実施形態では、その後、
図2(b)に示す様に、フォトレジスト16をマスクに
して、加速エネルギー及び多結晶Si膜15の表面から
の角度が夫々20keV及び30°、40keV及び5
5°、80keV及び70°、120keV及び80°
でありドーズ量が何れも5×1014/cm2 である4回
のイオン注入でリン17を多結晶Si膜15に導入す
る。
However, in the second embodiment,
As shown in FIG. 2B, using the photoresist 16 as a mask, the acceleration energy and the angle from the surface of the polycrystalline Si film 15 are 20 keV and 30 °, 40 keV and 5 keV, respectively.
5 °, 80 keV and 70 °, 120 keV and 80 °
The phosphorus 17 is introduced into the polycrystalline Si film 15 by four ion implantations each having a dose of 5 × 10 14 / cm 2 .

【0024】このときの各々のイオン注入としては、フ
ォトレジスト16の両側からフォトレジスト16下へ向
かう2方向からの斜めイオン注入か、斜め回転イオン注
入かの何れかを行う。この結果、多結晶Si膜15のう
ちでフォトレジスト16下にあってリン17が導入され
ない部分が多結晶Si膜15の表面に対して垂直に形成
されるが、この部分の幅はフォトレジスト16の幅より
も両側で30nmずつ狭い。
At this time, each ion implantation is performed by either oblique ion implantation from two directions from both sides of the photoresist 16 and below the photoresist 16 or oblique rotation ion implantation. As a result, a portion of the polycrystalline Si film 15 under the photoresist 16 and into which the phosphorus 17 is not introduced is formed perpendicular to the surface of the polycrystalline Si film 15, but the width of this portion is Is smaller by 30 nm on both sides than the width of.

【0025】次に、フォトレジスト16をマスクにし
て、再び第1実施形態における図1(c)の場合と同様
のドライエッチングを行って、図2(c)に示す様に、
多結晶Si膜15から成るゲート電極を形成する。この
とき、上述の様に、多結晶Si膜15のうちでリン17
が導入されていない部分の幅がフォトレジスト16の幅
よりも両側で30nmずつ狭いので、サイドエッチング
が進行して、フォトレジスト16の幅よりも両側で30
nmずつ狭いゲート電極が形成される。その後、図2
(d)に示す様に、フォトレジスト16を除去する。
Next, using the photoresist 16 as a mask, the same dry etching as in the case of FIG. 1C in the first embodiment is performed again, and as shown in FIG.
A gate electrode made of the polycrystalline Si film 15 is formed. At this time, as described above, the phosphorus 17 in the polycrystalline Si film 15 is used.
Since the width of the portion where no is introduced is narrower by 30 nm on both sides than the width of the photoresist 16, the side etching progresses, and
A gate electrode narrow by nm is formed. Then, FIG.
As shown in (d), the photoresist 16 is removed.

【0026】図3が、第3実施形態を示している。この
第3実施形態でも、図3(a)に示す様に、多結晶Si
膜15を堆積させるまでは、図1に示した第1実施形態
と同様の工程を実行する。しかし、この第3実施形態で
は、その後、下記の条件の減圧CVD法でSi3 4
18を多結晶Si膜15上に堆積させ、Si3 4 膜1
8上でフォトレジスト16をゲート電極のパターンに加
工する。そして、フォトレジスト16をマスクにし、マ
グネトロンエッチング装置を用いて、下記の条件のドラ
イエッチングをSi3 4 膜18に施す。
FIG. 3 shows a third embodiment. Also in the third embodiment, as shown in FIG.
Until the film 15 is deposited, the same steps as in the first embodiment shown in FIG. 1 are performed. However, in the third embodiment, after that, the Si 3 N 4 film 18 is deposited on the polycrystalline Si film 15 by the low pressure CVD method under the following conditions, and the Si 3 N 4 film 1 is formed.
The photoresist 16 is processed on the gate electrode 8 into a gate electrode pattern. Then, using the photoresist 16 as a mask, dry etching is performed on the Si 3 N 4 film 18 under the following conditions using a magnetron etching apparatus.

【0027】Si3 4 膜の減圧CVD条件 原料ガス:SiH2 Cl2 /NH3 /N2 =50/20
0/200sccm 圧力:70Pa 温度:760℃
Low pressure CVD conditions for Si 3 N 4 film Source gas: SiH 2 Cl 2 / NH 3 / N 2 = 50/20
0 / 200sccm Pressure: 70Pa Temperature: 760 ° C

【0028】Si3 4 膜のドライエッチング条件 エッチングガス:CHF3 /O2 =75/25sccm 圧力:5.3Pa 高周波電力:600WDry etching conditions for Si 3 N 4 film Etching gas: CHF 3 / O 2 = 75/25 sccm Pressure: 5.3 Pa High frequency power: 600 W

【0029】次に、図3(b)に示す様に、再び第1実
施形態における図1(b)の場合と同様のイオン注入を
行う。そして、図3(c)に示す様に、フォトレジスト
16を除去した後、窒素雰囲気中で800℃、10分間
の熱処理を行って、多結晶Si膜15中にイオン注入さ
れたリン17を拡散させる。
Next, as shown in FIG. 3B, ion implantation similar to that of FIG. 1B in the first embodiment is performed again. Then, as shown in FIG. 3C, after removing the photoresist 16, a heat treatment is performed at 800 ° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere to diffuse the phosphorus 17 implanted into the polycrystalline Si film 15. Let it.

【0030】既述の様に、加速エネルギーが90keV
のイオン注入によるリン17の投影飛程は110nm程
度であるが、この熱処理によって、多結晶Si膜15の
うちでSiO2 膜14に近い部分にまでリン17を高精
度に導入することができる。しかも、熱処理を行っても
Si3 4 膜18には変形等が生じない。
As described above, the acceleration energy is 90 keV
The projection range of the phosphorus 17 due to the ion implantation is about 110 nm, but this heat treatment allows the phosphorus 17 to be introduced with high precision to the portion of the polycrystalline Si film 15 close to the SiO 2 film 14. In addition, even if the heat treatment is performed, the Si 3 N 4 film 18 does not deform.

【0031】次に、図3(d)に示す様に、Si3 4
膜18をマスクにして、再び第1実施形態における図1
(c)の場合と同様のドライエッチングを行って、多結
晶Si膜15から成るゲート電極を形成する。その後、
図3(e)に示す様に、熱燐酸でSi3 4 膜18のみ
を選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 3D, Si 3 N 4
Using the film 18 as a mask, FIG.
By performing the same dry etching as in the case of (c), a gate electrode made of the polycrystalline Si film 15 is formed. afterwards,
As shown in FIG. 3E, only the Si 3 N 4 film 18 is selectively removed with hot phosphoric acid.

【0032】なお、以上の第1〜第3実施形態では、S
iO2 膜14をゲート絶縁膜にすると共に多結晶Si膜
15をゲート電極層にし、リン17を多結晶Si膜15
にイオン注入しているが、本願の発明では、SiO2
以外のゲート絶縁膜及び多結晶Si膜以外のゲート電極
層を形成することができ、リン以外の不純物をゲート電
極層にイオン注入することもできる。
In the first to third embodiments, S
The SiO 2 film 14 is used as a gate insulating film, the polycrystalline Si film 15 is used as a gate electrode layer, and phosphorus 17 is used as the polycrystalline Si film 15.
In the present invention, a gate insulating film other than the SiO 2 film and a gate electrode layer other than the polycrystalline Si film can be formed, and impurities other than phosphorus are ion-implanted into the gate electrode layer. You can also.

【0033】[0033]

【発明の効果】請求項1に係る半導体装置の製造方法で
は、マスク層をマスクにしてゲート電極層をエッチング
する際に、ゲート絶縁膜の消失による半導体基体のエッ
チングを防止しつつ、ゲート電極層の残渣が発生しなく
なるまでオーバエッチングを行うことができるので、半
導体基体の損傷による接合リーク等とゲート電極層の残
渣によるゲート電極同士の短絡との両方を防止すること
ができる。
According to the first aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, when the gate electrode layer is etched using the mask layer as a mask, the gate electrode layer is prevented from being etched due to the disappearance of the gate insulating film. Since over-etching can be performed until no residue remains, it is possible to prevent both a junction leak due to damage to the semiconductor substrate and a short circuit between gate electrodes due to a residue in the gate electrode layer.

【0034】また、ゲート電極層のうちでゲート絶縁膜
に近い部分にまで不純物を導入するために高い加速エネ
ルギーでイオン注入を行っても、ゲート絶縁膜中に導入
される不純物が少ないので、閾値電圧等の変動を防止す
ることができる。従って、特性が優れており信頼性も高
い半導体装置を製造することができる。
Further, even if ion implantation is performed with high acceleration energy to introduce impurities into a portion of the gate electrode layer close to the gate insulating film, the amount of impurities introduced into the gate insulating film is small. Variations in voltage and the like can be prevented. Therefore, a semiconductor device having excellent characteristics and high reliability can be manufactured.

【0035】請求項2に係る半導体装置の製造方法で
は、耐熱層をマスクにしてゲート電極層をエッチングす
る際に、ゲート絶縁膜の消失による半導体基体のエッチ
ングを高精度に防止しつつ、ゲート電極層の残渣が発生
しなくなるまでオーバエッチングを十分に行うことがで
きるので、半導体基体の損傷による接合リーク等とゲー
ト電極層の残渣によるゲート電極同士の短絡との両方を
高精度に防止することができる。従って、特性が更に優
れており信頼性も更に高い半導体装置を製造することが
できる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when the gate electrode layer is etched using the heat-resistant layer as a mask, the etching of the semiconductor substrate due to the disappearance of the gate insulating film is prevented with high accuracy. Since over-etching can be sufficiently performed until no residue of the layer is generated, it is possible to accurately prevent both a junction leak due to damage to the semiconductor substrate and a short circuit between the gate electrodes due to the residue of the gate electrode layer. it can. Therefore, a semiconductor device having better characteristics and higher reliability can be manufactured.

【0036】請求項3に係る半導体装置の製造方法で
は、ゲート電極層のうちで不純物が導入されない部分の
幅をマスク層の幅よりも狭くすることができ、しかも、
不純物が導入されない部分をゲート電極層の表面に対し
て垂直に形成することができるので、サイドエッチング
が進行して、マスク層の幅よりも狭いゲート電極を形成
することができる。従って、特性が優れており信頼性が
高く微細度・集積度も高い半導体装置を製造することが
できる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, the width of a portion of the gate electrode layer where impurities are not introduced can be made smaller than the width of the mask layer.
Since a portion into which impurities are not introduced can be formed perpendicular to the surface of the gate electrode layer, side etching proceeds, and a gate electrode narrower than the width of the mask layer can be formed. Accordingly, it is possible to manufacture a semiconductor device having excellent characteristics, high reliability, and high fineness and integration.

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

【図1】本願の発明の第1実施形態を工程順に示す側断
面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】本願の発明の第2実施形態を工程順に示す側断
面図である。
FIG. 2 is a side sectional view showing a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】本願の発明の第3実施形態を工程順に示す側断
面図である。
FIG. 3 is a side sectional view showing a third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】本願の発明の一従来例の側断面図であり、
(a)はオーバエッチングが少ない場合、(b)はオー
バエッチングが多い場合を夫々示している。
FIG. 4 is a side sectional view of a conventional example of the present invention;
(A) shows the case where the over-etching is small, and (b) shows the case where the over-etching is large.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…Si基板(半導体基体)、14…SiO2 膜(ゲ
ート絶縁膜)、15…多結晶Si膜(ゲート電極層)、
16…フォトレジスト(マスク層)、17…リン(不純
物)、18…Si3 4 膜(耐熱層)
11: Si substrate (semiconductor substrate), 14: SiO 2 film (gate insulating film), 15: polycrystalline Si film (gate electrode layer),
16 ... photoresist (mask layer), 17 ... phosphorus (impurity), 18 ... Si 3 N 4 film (heat resistant layer)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基体上にゲート絶縁膜を介してゲ
ート電極層を形成する工程と、 ゲート電極のパターンのマスク層を前記ゲート電極層上
に形成する工程と、 前記マスク層をマスクにして、前記ゲート電極層のエッ
チング速度を増加させる不純物を、加速エネルギーが互
いに異なる複数回のイオン注入で前記ゲート電極層に導
入する工程と、 前記イオン注入の後に前記マスク層をマスクにして前記
ゲート電極層をエッチングする工程とを具備することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a gate electrode layer on a semiconductor substrate via a gate insulating film; a step of forming a mask layer of a gate electrode pattern on the gate electrode layer; and using the mask layer as a mask. Introducing an impurity for increasing the etching rate of the gate electrode layer into the gate electrode layer by ion implantation with a plurality of different acceleration energies, and after the ion implantation, using the mask layer as a mask to form the gate electrode. And a step of etching a layer.
【請求項2】 前記マスク層のうちで少なくとも前記ゲ
ート電極層に接する部分として耐熱層を形成する工程
と、 前記イオン注入の後に前記不純物を熱処理で拡散させる
工程と、 前記熱処理の後に前記耐熱層をマスクにして前記ゲート
電極層をエッチングする工程とを具備することを特徴と
する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. a step of forming a heat-resistant layer at least as a part of the mask layer in contact with the gate electrode layer; a step of diffusing the impurity by heat treatment after the ion implantation; and a step of forming the heat-resistant layer after the heat treatment. Etching the gate electrode layer using a mask as a mask. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 前記ゲート電極層の表面からの相対的に
小さな傾斜角度及び相対的に小さな前記加速エネルギー
のイオン注入と、前記表面からの相対的に大きな傾斜角
度及び相対的に大きな前記加速エネルギーのイオン注入
とで、前記複数回のイオン注入を行うことを特徴とする
請求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. The ion implantation of a relatively small inclination angle and a relatively small acceleration energy from the surface of the gate electrode layer, and a relatively large inclination angle and a relatively large acceleration energy from the surface of the gate electrode layer. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the ion implantation is performed a plurality of times.
JP10134493A 1998-04-28 1998-04-28 Manufacture of semiconductor device Pending JPH11312806A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10134493A JPH11312806A (en) 1998-04-28 1998-04-28 Manufacture of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10134493A JPH11312806A (en) 1998-04-28 1998-04-28 Manufacture of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11312806A true JPH11312806A (en) 1999-11-09

Family

ID=15129619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10134493A Pending JPH11312806A (en) 1998-04-28 1998-04-28 Manufacture of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11312806A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100781450B1 (en) 2006-10-27 2007-12-03 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for forming the polysilicon gate electrode having trench structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100781450B1 (en) 2006-10-27 2007-12-03 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for forming the polysilicon gate electrode having trench structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6881646B2 (en) Semiconductor device and process for producing the same
US6383882B1 (en) Method for fabricating MOS transistor using selective silicide process
KR100427469B1 (en) Method for fabricating semiconductor device
JPH11121607A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2002270833A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JPH11312806A (en) Manufacture of semiconductor device
KR100460069B1 (en) Method for forming gate in semiconductor device
JP2663946B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3478497B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH10308448A (en) Isolation film of semiconductor device and formation method thereof
US7022576B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JP2589065B2 (en) Method for manufacturing semiconductor integrated device
KR100282425B1 (en) Method for fabricating of capacitor
JPS60200572A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0878411A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH08186082A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH1131814A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3000130B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH04246862A (en) Semiconductor integrated circuit and manufacture thereof
JPS58190060A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH08195489A (en) Manufacture of mos semiconductor device
JP2000340644A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0258771B2 (en)
JP2005222977A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH1050690A (en) Semiconductor device and manufacture thereof

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081018

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081018

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 7

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091018

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 7

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091018

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101018

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101018

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111018

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 9

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111018

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121018

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees