JPH1140538A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH1140538A
JPH1140538A JP9205441A JP20544197A JPH1140538A JP H1140538 A JPH1140538 A JP H1140538A JP 9205441 A JP9205441 A JP 9205441A JP 20544197 A JP20544197 A JP 20544197A JP H1140538 A JPH1140538 A JP H1140538A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
sio
semiconductor device
nmos transistor
voltage nmos
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Application number
JP9205441A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Mori
日出樹 森
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH1140538A publication Critical patent/JPH1140538A/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device which enables anisotropic and selective etching at a low cost. SOLUTION: Ar<+> 43 is ion-doped in the portions not covered with a polycrystal Si film 41 in SiO2 films 37 and 38. Then, wet etching is performed on the SiO2 films 37 and 38 with the polycrystal Si film 41 as a mask. By damage due to the ion doping, the etch rate in the portions not covered with the polycrystal Si film 41 is higher than that in portions covered with the polycrystal Si film 41. Thus, the anisotropic and selective etching can be performed in low-cost wet etching.

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、上層の膜と同
じパターンにその下層の膜を残す処理を行う半導体装置
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 of manufacturing a semiconductor device which performs a process of leaving a lower layer film in the same pattern as an upper layer film.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3〜5は、低耐圧NMOSトランジス
タと高耐圧NMOSトランジスタとが混載されている半
導体装置の製造方法の一従来例を示している。この一従
来例では、図3(a)に示す様に、N型のSi基板11
に高耐圧NMOSトランジスタ用のPウェル12とLO
COS酸化膜であるSiO2 膜13と低耐圧NMOSト
ランジスタ用のPウェル14とを形成する。
2. Description of the Related Art FIGS. 3 to 5 show a conventional example of a method of manufacturing a semiconductor device in which a low breakdown voltage NMOS transistor and a high breakdown voltage NMOS transistor are mixedly mounted. In this conventional example, as shown in FIG. 3A, an N-type Si substrate 11 is formed.
P-well 12 for high-breakdown-voltage NMOS transistor and LO
An SiO 2 film 13 as a COS oxide film and a P well 14 for a low breakdown voltage NMOS transistor are formed.

【0003】その後、SiO2 膜13に囲まれている素
子活性領域の表面に高耐圧NMOSトランジスタ用のゲ
ート酸化膜の一部になるSiO2 膜15を熱酸化で形成
し、低耐圧NMOSトランジスタの形成領域に開口16
aを有するフォトレジスト16をフォトリソグラフィで
形成する。そして、図3(b)に示す様に、フォトレジ
スト16をマスクにして弗酸系の薬液でSiO2 膜15
を除去し、その後、フォトレジスト16を剥離する。
After that, an SiO 2 film 15 which becomes a part of a gate oxide film for a high-breakdown-voltage NMOS transistor is formed on the surface of the element active region surrounded by the SiO 2 film 13 by thermal oxidation. Opening 16 in the formation area
A photoresist 16 having a is formed by photolithography. Then, as shown in FIG. 3B, using the photoresist 16 as a mask, the SiO 2 film 15 is formed with a hydrofluoric acid-based chemical.
Is removed, and then the photoresist 16 is removed.

【0004】次に、図4(a)に示す様に、熱酸化を再
び行って、SiO2 膜15が除去された素子活性領域の
表面に低耐圧NMOSトランジスタ用のゲート酸化膜と
してのSiO2 膜17を形成すると同時に、素子活性領
域の表面に残されているSiO2 膜15の膜厚を厚くし
て高耐圧NMOSトランジスタ用のゲート酸化膜として
のSiO2 膜18を形成する。
[0004] Next, FIG. 4 as shown in (a), thermal oxidation is performed again, SiO 2 as a gate oxide film for the low voltage NMOS transistor on the surface of the element active regions SiO 2 film 15 is removed At the same time as the formation of the film 17, the thickness of the SiO 2 film 15 remaining on the surface of the element active region is increased to form an SiO 2 film 18 as a gate oxide film for a high breakdown voltage NMOS transistor.

【0005】なお、SiO2 膜17、18の膜厚は低耐
圧NMOSトランジスタ及び高耐圧NMOSトランジス
タの夫々の動作電圧に耐え得る様に設計されている。そ
の後、不純物が高濃度に添加されていてシート抵抗が1
0〜40Ω/□程度の多結晶Si膜21をCVD法で堆
積させ、フォトリソグラフィ及びRIEで多結晶Si膜
21をゲート電極のパターンに加工する。
The thicknesses of the SiO 2 films 17 and 18 are designed to withstand the respective operating voltages of the low breakdown voltage NMOS transistor and the high breakdown voltage NMOS transistor. After that, when the impurity is added at a high concentration and the sheet resistance becomes 1
A polycrystalline Si film 21 of about 0 to 40 Ω / □ is deposited by a CVD method, and the polycrystalline Si film 21 is processed into a pattern of a gate electrode by photolithography and RIE.

【0006】次に、図4(b)に示す様に、低耐圧NM
OSトランジスタの形成領域に開口22aを有するフォ
トレジスト22をフォトリソグラフィで形成し、多結晶
Si膜21及びフォトレジスト22をマスクにしたRI
EでSiO2 膜17を除去する。
[0006] Next, as shown in FIG.
A photoresist 22 having an opening 22a in a region where an OS transistor is to be formed is formed by photolithography, and an RI using the polycrystalline Si film 21 and the photoresist 22 as a mask is formed.
E removes the SiO 2 film 17.

【0007】次に、図5(a)に示す様に、フォトレジ
スト22を剥離した後、今度は、高耐圧NMOSトラン
ジスタの形成領域に開口23aを有するフォトレジスト
23をフォトリソグラフィで形成し、多結晶Si膜21
及びフォトレジスト23をマスクにしたRIEでSiO
2 膜18を除去する。そして、図5(b)に示す様に、
フォトレジスト23を剥離する。
Next, as shown in FIG. 5A, after the photoresist 22 is peeled off, a photoresist 23 having an opening 23a in the formation region of the high breakdown voltage NMOS transistor is formed by photolithography. Crystal Si film 21
And SiO 2 by RIE using photoresist 23 as a mask
2 The film 18 is removed. Then, as shown in FIG.
The photoresist 23 is stripped.

【0008】その後、図示されてはいないが、SiO2
膜17、18を除去した素子活性領域の表面に膜厚が均
一な犠牲酸化膜としてのSiO2 膜を再び形成し、この
SiO2 膜を介した不純物のイオン注入等でソース/ド
レイン等を形成して、低耐圧NMOSトランジスタと高
耐圧NMOSトランジスタとを完成させる。
Thereafter, although not shown, the SiO 2
An SiO 2 film as a sacrificial oxide film having a uniform thickness is formed again on the surface of the element active region from which the films 17 and 18 have been removed, and a source / drain is formed by ion implantation of impurities through the SiO 2 film. Thus, a low breakdown voltage NMOS transistor and a high breakdown voltage NMOS transistor are completed.

【0009】ところで、ゲート酸化膜であるSiO2
17、18を介した不純物のイオン注入でソース/ドレ
インを形成しようとして、低耐圧NMOSトランジスタ
用であるSiO2 膜17の薄い膜厚を基準にしてイオン
注入の加速エネルギーを決定すると、膜厚の厚いSiO
2 膜18が形成されている高耐圧NMOSトランジスタ
の形成領域には不純物をイオン注入することができなく
て、ソース/ドレインを形成することができない。
By the way, in order to form a source / drain by ion implantation of impurities through SiO 2 films 17 and 18 as gate oxide films, the thin film thickness of the SiO 2 film 17 for a low breakdown voltage NMOS transistor is used as a reference. When the ion implantation acceleration energy is determined by
Impurities cannot be ion-implanted into the formation region of the high breakdown voltage NMOS transistor in which the two films 18 are formed, so that the source / drain cannot be formed.

【0010】これとは逆に、高耐圧NMOSトランジス
タ用であるSiO2 膜18の厚い膜厚を基準にしてイオ
ン注入の加速エネルギーを決定すると、膜厚の薄いSi
2膜17が形成されている低耐圧NMOSトランジス
タの形成領域にはピーク濃度の位置が深過ぎるソース/
ドレインが形成され、このソース/ドレインから横方向
へ不純物が拡散して低耐圧NMOSトランジスタで短チ
ャネル効果が顕著に発生する。
On the contrary, when the acceleration energy of the ion implantation is determined based on the thick film thickness of the SiO 2 film 18 for the high breakdown voltage NMOS transistor, the Si
In the formation region of the low-breakdown-voltage NMOS transistor in which the O 2 film 17 is formed, the source / peak where the peak concentration is too deep is located.
A drain is formed, and impurities diffuse in the lateral direction from the source / drain, so that a short channel effect is remarkably generated in the low breakdown voltage NMOS transistor.

【0011】しかし、上述の一従来例では、ゲート酸化
膜であるSiO2 膜17、18のうちで多結晶Si膜2
1に覆われていない部分を一旦除去してから膜厚が均一
な犠牲酸化膜としてのSiO2 膜を再び形成し、この犠
牲酸化膜としてのSiO2 膜を介した不純物のイオン注
入でソース/ドレインを形成しているので、1回のイオ
ン注入で低耐圧NMOSトランジスタと高耐圧NMOS
トランジスタとの両方に適切な深さのソース/ドレイン
を形成することができる。
However, in the above-described conventional example, the polycrystalline Si film 2 of the SiO 2 films 17 and 18 serving as the gate oxide film is used.
The portion not covered by 1 is once removed, and then a SiO 2 film as a sacrificial oxide film having a uniform thickness is formed again, and the source / ion is implanted by ion implantation of impurities through the SiO 2 film as the sacrificial oxide film. Since a drain is formed, a low breakdown voltage NMOS transistor and a high breakdown voltage NMOS transistor can be formed by one ion implantation.
An appropriate depth of source / drain can be formed in both the transistor and the transistor.

【0012】しかも、上述の一従来例では、多結晶Si
膜21及びフォトレジスト22、23をマスクにしたR
IEによる異方性エッチングでSiO2 膜17、18を
除去しているので、SiO2 膜17、18のうちで多結
晶Si膜21に覆われている部分がサイドエッチングさ
れず、ゲート電極である多結晶Si膜21下にこの多結
晶Si膜21と同じパターンにSiO2 膜17、18を
残すことができる。
Further, in the above-mentioned conventional example, the polycrystalline Si
R using the film 21 and the photoresists 22 and 23 as a mask
Since the SiO 2 films 17 and 18 are removed by anisotropic etching by IE, the portions of the SiO 2 films 17 and 18 that are covered with the polycrystalline Si film 21 are not side-etched and serve as gate electrodes. The SiO 2 films 17 and 18 can be left under the polycrystalline Si film 21 in the same pattern as the polycrystalline Si film 21.

【0013】このため、実効ゲート長が設計値から変動
することによる特性の低下やゲート電極である多結晶S
i膜21とSi基板11とが短絡することによる信頼性
の低下等を生じることなく、低耐圧NMOSトランジス
タと高耐圧NMOSトランジスタとが混載されている半
導体装置を製造することができる。
Therefore, the characteristics are degraded due to the variation of the effective gate length from the design value, and the polycrystalline S
It is possible to manufacture a semiconductor device in which a low-breakdown-voltage NMOS transistor and a high-breakdown-voltage NMOS transistor are mounted together without causing a reduction in reliability due to a short circuit between the i-film 21 and the Si substrate 11.

【0014】一方、SiO2 膜17、18の除去に際し
て、膜厚の薄いSiO2 膜17を基準にした条件のRI
Eを膜厚の厚いSiO2 膜18にも施すと、RIEが終
了してもSiO2 膜18が残存している。逆に、膜厚の
厚いSiO2 膜18を基準にした条件のRIEを膜厚の
薄いSiO2 膜17にも施すと、SiO2 膜17が除去
された後もRIEが継続しているので、Si基板11に
損傷が生じて、接合リーク等による特性の低下等が生じ
る。
On the other hand, when removing the SiO 2 films 17 and 18, the RI under the condition based on the thin SiO 2 film 17 is used.
When E is also applied to the thick SiO 2 film 18, the SiO 2 film 18 remains even after RIE is completed. Conversely, if the RIE under the condition based on the thick SiO 2 film 18 is also applied to the thin SiO 2 film 17, the RIE continues even after the SiO 2 film 17 is removed. The Si substrate 11 is damaged, and the characteristics are degraded due to junction leakage and the like.

【0015】しかし、上述の一従来例では、図4(b)
及び図5(a)に示した様に、SiO2 膜17、18を
除去するために、多結晶Si膜21の他にフォトレジス
ト22またはフォトレジスト23をマスクにした別個の
RIEをSiO2 膜17、18に施しているので、夫々
のRIEに最適な条件を採用することができて、Si基
板11における損傷の発生を防止することができる。
However, in the conventional example described above, FIG.
And as shown FIG. 5 (a), to remove the SiO 2 films 17 and 18, polycrystalline addition to the photoresist 22, or separate RIE the SiO 2 film using a photoresist 23 as a mask of the Si film 21 Since the steps 17 and 18 are performed, the optimum conditions for each RIE can be adopted, and the occurrence of damage in the Si substrate 11 can be prevented.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の一従
来例では、ゲート酸化膜であるSiO2 膜17、18を
異方性エッチングするためにRIEを施しており、RI
E等のドライエッチングはウエットエッチングに比べて
コストが高いので、低コストで半導体装置を製造するこ
とが困難であった。
However, in the above-mentioned conventional example, RIE is performed to anisotropically etch the SiO 2 films 17 and 18 which are gate oxide films.
Since dry etching such as E is higher in cost than wet etching, it has been difficult to manufacture a semiconductor device at low cost.

【0017】また、上述の一従来例では、SiO2 膜1
7、18を除去するために、フォトレジスト22または
フォトレジスト23をマスクにした別個のRIEをSi
2膜17、18に施しているので、フォトマスク枚数
及び製造工程が多く、このことによっても、低コストで
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、異方的且つ選択的なエッチングを低コスト
で行う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。
In the above-mentioned conventional example, the SiO 2 film 1
In order to remove 7, 18 a separate RIE using the photoresist 22 or photoresist 23 as a mask
Since the O 2 films 17 and 18 are applied, the number of photomasks and the number of manufacturing steps are large, which also makes it difficult to manufacture a semiconductor device at low cost. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device which can perform anisotropic and selective etching at low cost.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る半導体装
置の製造方法は、第1の膜上にこの第1の膜よりも狭い
パターンの第2の膜を形成する工程と、前記第1の膜の
うちで前記第2の膜に覆われていない部分にイオン注入
を行う工程と、前記イオン注入の後に、前記第2の膜を
マスクにして前記第1の膜にウエットエッチングを施す
工程とを具備することを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a second film having a pattern narrower than the first film on the first film; Performing ion implantation on a portion of the film not covered by the second film, and performing wet etching on the first film using the second film as a mask after the ion implantation. Are provided.

【0019】請求項1に係る半導体装置の製造方法で
は、第1の膜のうちで第2の膜に覆われていない部分に
イオン注入を行うので、このイオン注入による損傷によ
って、第1の膜のうちで第2の膜に覆われていない部分
のエッチング速度が第2の膜に覆われている部分のエッ
チング速度よりも速くなる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, since the ion implantation is performed on a portion of the first film which is not covered with the second film, the first film is damaged by the ion implantation. Among them, the etching rate of the portion not covered by the second film is higher than the etching speed of the portion covered by the second film.

【0020】このため、イオン注入の後に、第2の膜を
マスクにして第1の膜にウエットエッチングを施すにも
拘らず、第1の膜のうちで第2の膜に覆われている部分
を実質的にサイドエッチングすることなく、第2の膜に
覆われていない部分を異方的且つ選択的にエッチングす
ることができて、第2の膜と同じパターンに第1の膜を
残すことができる。
For this reason, after the ion implantation, although the first film is wet-etched using the second film as a mask, a portion of the first film which is covered by the second film. That is not covered by the second film can be etched anisotropically and selectively without substantially side-etching, leaving the first film in the same pattern as the second film. Can be.

【0021】請求項2に係る半導体装置の製造方法は、
請求項1に係る半導体装置の製造方法において、前記第
1の膜でゲート絶縁膜を形成し、前記第2の膜でゲート
電極を形成することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a gate insulating film is formed by the first film, and a gate electrode is formed by the second film.

【0022】請求項2に係る半導体装置の製造方法で
は、ゲート電極をマスクにしてゲート絶縁膜にウエット
エッチングを施すにも拘らず、ゲート絶縁膜のうちでゲ
ート電極に覆われている部分を実質的にサイドエッチン
グすることなく、ゲート電極に覆われていない部分を異
方的且つ選択的にエッチングすることができて、ゲート
電極と同じパターンにゲート絶縁膜を残すことができ
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the portion of the gate insulating film covered with the gate electrode is substantially removed, although the gate insulating film is wet-etched using the gate electrode as a mask. The portion not covered by the gate electrode can be anisotropically and selectively etched without side etching, so that the gate insulating film can be left in the same pattern as the gate electrode.

【0023】請求項3に係る半導体装置の製造方法は、
請求項2に係る半導体装置の製造方法において、前記第
1の膜で複数種類の膜厚のゲート絶縁膜を形成すること
を特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device.
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device, a plurality of types of gate insulating films are formed by the first film.

【0024】請求項3に係る半導体装置の製造方法で
は、複数種類の膜厚のゲート絶縁膜を形成するが、ゲー
ト電極をマスクにしたウエットエッチングによってゲー
ト電極と同じパターンにゲート絶縁膜を残すことができ
るので、ゲート絶縁膜の下地に損傷を生じさせることな
く、ゲート絶縁膜をゲート電極と同じパターンに残す処
理を全体のゲート絶縁膜に対して同時に行うことができ
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, the gate insulating film having a plurality of thicknesses is formed, but the gate insulating film is left in the same pattern as the gate electrode by wet etching using the gate electrode as a mask. Therefore, the process of leaving the gate insulating film in the same pattern as the gate electrode can be performed simultaneously on the entire gate insulating film without causing damage to the base of the gate insulating film.

【0025】請求項4に係る半導体装置の製造方法は、
請求項1に係る半導体装置の製造方法において、電気的
に不活性なイオン種で前記イオン注入を行うことを特徴
としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the ion implantation is performed with an electrically inactive ion species.

【0026】請求項4に係る半導体装置の製造方法で
は、第2の膜と同じパターンに第1の膜を残すために第
1の膜にイオン注入を行うが、このイオン注入に際して
電気的に不活性なイオン種を用いるので、第1の膜の下
地にまでイオン種が注入されてもこの下地のシート抵抗
等が変動しない。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, ions are implanted into the first film in order to leave the first film in the same pattern as the second film. Since the active ion species is used, even if the ion species is implanted up to the base of the first film, the sheet resistance of the base does not change.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、低耐圧NMOSトランジス
タと高耐圧NMOSトランジスタとが混載されている半
導体装置の製造に適用した本願の発明の一実施形態を、
図1、2を参照しながら説明する。本実施形態では、図
1(a)に示す様に、N型のSi基板31に高耐圧NM
OSトランジスタ用のPウェル32とLOCOS酸化膜
であるSiO2 膜33と低耐圧NMOSトランジスタ用
のPウェル34とを形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention applied to the manufacture of a semiconductor device in which a low-breakdown-voltage NMOS transistor and a high-breakdown-voltage NMOS transistor are mixed will be described below.
This will be described with reference to FIGS. In this embodiment, as shown in FIG. 1A, an N-type Si substrate 31 has a high breakdown voltage NM.
A P well 32 for an OS transistor, a SiO 2 film 33 as a LOCOS oxide film, and a P well 34 for a low breakdown voltage NMOS transistor are formed.

【0028】その後、SiO2 膜33に囲まれている素
子活性領域の表面に、高耐圧NMOSトランジスタ用の
ゲート酸化膜の一部になる膜厚100〜200nmのS
iO2 膜35を900〜1000℃程度の水蒸気酸化で
形成し、低耐圧NMOSトランジスタの形成領域に開口
36aを有するフォトレジスト36をフォトリソグラフ
ィで形成する。
Thereafter, a 100-200 nm-thick S film which becomes a part of a gate oxide film for a high breakdown voltage NMOS transistor is formed on the surface of the element active region surrounded by the SiO 2 film 33.
The iO 2 film 35 is formed by steam oxidation at about 900 to 1000 ° C., and a photoresist 36 having an opening 36 a in a formation region of the low breakdown voltage NMOS transistor is formed by photolithography.

【0029】次に、図1(b)に示す様に、フォトレジ
スト36をマスクにして弗酸系の薬液でSiO2 膜35
を除去し、その後、硫酸と過酸化水素水との混合液でフ
ォトレジスト36を剥離する。
Next, as shown in FIG. 1B, using the photoresist 36 as a mask, the SiO 2 film 35 is etched with a hydrofluoric acid-based chemical.
Is removed, and then the photoresist 36 is removed with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.

【0030】次に、図2(a)に示す様に、900〜1
000℃程度の水蒸気酸化を再び行って、SiO2 膜3
5が除去された素子活性領域の表面に低耐圧NMOSト
ランジスタ用のゲート酸化膜としての膜厚10〜50n
mのSiO2 膜37を形成すると同時に、素子活性領域
の表面に残されているSiO2 膜35の膜厚を厚くして
高耐圧NMOSトランジスタ用のゲート酸化膜としての
SiO2 膜38を形成する。
Next, as shown in FIG.
The steam oxidation at about 000 ° C. is performed again to obtain the SiO 2 film 3.
5 is formed on the surface of the element active region from which the gate oxide film for the low breakdown voltage NMOS transistor has a thickness of 10 to 50 n.
at the same time to form an SiO 2 film 37 m, to form the SiO 2 film 38 as a gate oxide film for thicker to high voltage NMOS transistor the thickness of the SiO 2 film 35 is left on the surface of the element active region .

【0031】なお、SiO2 膜37、38の膜厚は低耐
圧NMOSトランジスタ及び高耐圧NMOSトランジス
タの夫々の動作電圧に耐え得る様に設計されている。そ
の後、不純物が高濃度に添加されていてシート抵抗が1
0〜40Ω/□程度の多結晶Si膜41をCVD法で堆
積させ、ゲート電極のパターンのフォトレジスト42を
フォトリソグラフィで多結晶Si膜41上に形成する。
The thicknesses of the SiO 2 films 37 and 38 are designed to withstand the respective operating voltages of the low breakdown voltage NMOS transistor and the high breakdown voltage NMOS transistor. After that, when the impurity is added at a high concentration and the sheet resistance becomes 1
A polycrystalline Si film 41 of about 0 to 40 Ω / □ is deposited by a CVD method, and a photoresist 42 having a gate electrode pattern is formed on the polycrystalline Si film 41 by photolithography.

【0032】その後、フォトレジスト42をマスクにし
たRIEを多結晶Si膜41に施し、フォトレジスト4
2を残したまま、1×1013〜1×1015cm-2程度の
ドーズ量でAr+ 43をSiO2 膜37、38中にイオ
ン注入する。そして、硫酸と過酸化水素水との混合液で
フォトレジスト42を剥離する。
Thereafter, RIE using the photoresist 42 as a mask is performed on the polycrystalline Si film 41, and the photoresist 4
Ar + 43 is ion-implanted into the SiO 2 films 37 and 38 at a dose of about 1 × 10 13 to 1 × 10 15 cm −2 while leaving 2 remaining. Then, the photoresist 42 is removed with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.

【0033】次に、図2(b)に示す様に、多結晶Si
膜41をマスクにして弗酸系の薬液でSiO2 膜37、
38を除去する。ところで、上述のAr+ 43のイオン
注入による損傷によって、SiO2 膜37、38のうち
で多結晶Si膜41に覆われていない部分のエッチング
速度が多結晶Si膜41に覆われている部分のエッチン
グ速度よりも速くなっており、そのエッチング選択比は
10〜15程度になっている。
Next, as shown in FIG.
Using the film 41 as a mask, the SiO 2 film 37 is
38 is removed. By the way, due to the damage caused by the ion implantation of Ar + 43 described above, the etching rate of the portion of the SiO 2 films 37 and 38 not covered by the polycrystalline Si film 41 is reduced. The etching rate is higher than the etching rate, and the etching selectivity is about 10 to 15.

【0034】このため、弗酸系の薬液によるウエットエ
ッチングを施しているにも拘らず、SiO2 膜37、3
8のうちで多結晶Si膜41に覆われている部分を実質
的にサイドエッチングすることなく、多結晶Si膜41
に覆われていない部分を異方的、選択的且つ同時にエッ
チングすることができる。
For this reason, the SiO 2 film 37, 3
8 without substantially side-etching the portion covered with the polycrystalline Si film 41.
Can be etched anisotropically, selectively and simultaneously.

【0035】その後、図示されてはいないが、SiO2
膜37、38を除去した素子活性領域の表面に膜厚が均
一な犠牲酸化膜としてのSiO2 膜を再び形成し、この
SiO2 膜を介した不純物のイオン注入等でソース/ド
レイン等を形成して、低耐圧NMOSトランジスタと高
耐圧NMOSトランジスタとを完成させる。
Thereafter, although not shown, SiO 2
An SiO 2 film as a sacrificial oxide film having a uniform thickness is formed again on the surface of the element active region from which the films 37 and 38 have been removed, and a source / drain and the like are formed by ion implantation of impurities through the SiO 2 film. Thus, a low breakdown voltage NMOS transistor and a high breakdown voltage NMOS transistor are completed.

【0036】なお、Ar+ 43のイオン注入に際しては
投影飛程をSiO2 膜37、38中に位置させるが、A
+ 43の静止位置には分散が存在しているので、後に
ソース/ドレインが形成されるSi基板31中にもAr
+ 43が注入される。しかし、Arは電気的に不活性な
ので、Ar+ 43のイオン注入によってソース/ドレイ
ンのシート抵抗等が変動することはない。
When the ions of Ar + 43 are implanted, the projection range is positioned in the SiO 2 films 37 and 38.
Since dispersion exists at the rest position of r + 43, Ar is also present in the Si substrate 31 on which the source / drain is formed later.
+ 43 is injected. However, since Ar is electrically inactive, the sheet resistance of the source / drain does not change due to the ion implantation of Ar + 43.

【0037】以上の実施形態では、SiO2 膜37、3
8のうちで多結晶Si膜41に覆われていない部分を異
方的且つ選択的に除去するために、Ar+ 43のイオン
注入とウエットエッチングとの2工程を行っている。こ
れに対して、図3〜5に示した一従来例では、フォトレ
ジスト22、23の形成、SiO2 膜17、18に対す
るRIE及びフォトレジスト22、23の剥離の合計6
工程を行っている。従って、本実施形態の方が、フォト
マスク枚数が2枚少なく、製造工程も4工程少ない。
In the above embodiment, the SiO 2 films 37, 3
In order to anisotropically and selectively remove a portion of the substrate 8 not covered with the polycrystalline Si film 41, two steps of ion implantation of Ar + 43 and wet etching are performed. On the other hand, in the conventional example shown in FIGS. 3 to 5, the total of the formation of the photoresists 22 and 23, the RIE on the SiO 2 films 17 and 18, and the removal of the photoresists 22 and 23 are 6 in total.
Process. Therefore, in this embodiment, the number of photomasks is smaller by two and the number of manufacturing steps is also smaller by four.

【0038】なお、以上の実施形態は、1回のイオン注
入で低耐圧NMOSトランジスタと高耐圧NMOSトラ
ンジスタとの両方に適切な深さのソース/ドレインを形
成することができる様に、膜厚が互いに異なるゲート酸
化膜であるSiO2 膜37、38のうちで多結晶Si膜
41に覆われていない部分を一旦除去してから膜厚が均
一な犠牲酸化膜を再び形成する半導体装置の製造に本願
の発明を適用したものであるが、本願の発明はその他の
半導体装置の製造にも適用することができる。
In the above embodiment, the source / drain having an appropriate depth is formed in both the low breakdown voltage NMOS transistor and the high breakdown voltage NMOS transistor by one ion implantation. For manufacturing a semiconductor device in which portions of the SiO 2 films 37 and 38 which are different gate oxide films and which are not covered with the polycrystalline Si film 41 are once removed and a sacrificial oxide film having a uniform film thickness is formed again. Although the invention of the present application is applied, the invention of the present application can be applied to the manufacture of other semiconductor devices.

【0039】即ち、注入イオンの静止位置の分散が小さ
い低加速エネルギーで不純物をイオン注入して浅いソー
ス/ドレインを形成するために、ゲート酸化膜の膜厚が
均一な場合でも、このゲート酸化膜のうちでゲート電極
に覆われていない部分を一旦除去してからゲート酸化膜
よりも膜厚が薄い犠牲酸化膜を再び形成する場合がある
ので、その様な低耐圧NMOSトランジスタのみを含む
半導体装置の製造にも本願の発明を適用することができ
る。
That is, since the impurity is ion-implanted with low acceleration energy to form a shallow source / drain with a small dispersion of the stationary position of the implanted ions, even if the gate oxide film has a uniform thickness, Of these, a portion not covered by the gate electrode may be removed once, and then a sacrificial oxide film thinner than the gate oxide film may be formed again. Therefore, a semiconductor device including only such a low breakdown voltage NMOS transistor The invention of the present application can also be applied to the manufacture of

【0040】更に、NMOSトランジスタのみを含む半
導体装置の他に、PMOSトランジスタのみを含む半導
体装置やCMOSトランジスタから成る半導体装置やB
iCMOS半導体装置等の製造にも本願の発明を適用す
ることができる。また、上述の実施形態では電気的に不
活性なイオン種としてAr+ 43を用いたが、その他の
不活性ガスのイオンやSi基板31と同じ材料であるS
iイオン等をAr+ 43の代わりに用いてもよい。
Further, in addition to a semiconductor device including only NMOS transistors, a semiconductor device including only PMOS transistors, a semiconductor device including CMOS transistors,
The invention of the present application can be applied to the manufacture of an iCMOS semiconductor device and the like. In the above-described embodiment, Ar + 43 is used as an electrically inactive ion species. However, other inert gas ions and the same material as that of the Si substrate 31 are used.
An i-ion or the like may be used instead of Ar + 43.

【0041】[0041]

【発明の効果】請求項1に係る半導体装置の製造方法で
は、第2の膜をマスクにして第1の膜にウエットエッチ
ングを施すにも拘らず、第1の膜のうちで第2の膜に覆
われている部分を実質的にサイドエッチングすることな
く、第2の膜に覆われていない部分を異方的且つ選択的
にエッチングすることができて、第2の膜と同じパター
ンに第1の膜を残すことができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, although the first film is wet-etched using the second film as a mask, the second film is formed of the first film. The portion not covered by the second film can be etched anisotropically and selectively without substantially side-etching the portion covered by the second film, and the second film can be etched in the same pattern as the second film. One film can be left.

【0042】従って、第2の膜と同じパターンに第1の
膜を残すために第1の膜に異方性ドライエッチングを施
す場合に比べて、低コストで半導体装置を製造すること
ができる。
Accordingly, a semiconductor device can be manufactured at lower cost than when anisotropic dry etching is performed on the first film in order to leave the first film in the same pattern as the second film.

【0043】請求項2に係る半導体装置の製造方法で
は、ゲート電極をマスクにしてゲート絶縁膜にウエット
エッチングを施すにも拘らず、ゲート絶縁膜のうちでゲ
ート電極に覆われている部分を実質的にサイドエッチン
グすることなく、ゲート電極に覆われていない部分を異
方的且つ選択的にエッチングすることができて、ゲート
電極と同じパターンにゲート絶縁膜を残すことができ
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, the portion of the gate insulating film that is covered with the gate electrode is substantially removed, although the gate insulating film is subjected to wet etching using the gate electrode as a mask. The portion not covered by the gate electrode can be anisotropically and selectively etched without side etching, so that the gate insulating film can be left in the same pattern as the gate electrode.

【0044】従って、実効ゲート長が設計値から変動す
ることによる特性の低下やゲート電極と下地とが短絡す
ることによる信頼性の低下等がない半導体装置を低コス
トで製造することができる。
Therefore, it is possible to manufacture a semiconductor device at a low cost without a decrease in characteristics due to a change in the effective gate length from the design value or a decrease in reliability due to a short circuit between the gate electrode and the base.

【0045】請求項3に係る半導体装置の製造方法で
は、複数種類の膜厚のゲート絶縁膜を形成するが、ゲー
ト絶縁膜の下地に損傷を生じさせることなく、ゲート絶
縁膜をゲート電極と同じパターンに残す処理を全体のゲ
ート絶縁膜に対して同時に行うことができるので、フォ
トマスク枚数及び製造工程が少なくてよく、特性の低下
や信頼性の低下等がない半導体装置を更に低コストで製
造することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, the gate insulating film having a plurality of types of film thicknesses is formed, but the gate insulating film is made of the same material as the gate electrode without damaging the base of the gate insulating film. Since the processing to be left in the pattern can be performed simultaneously on the entire gate insulating film, the number of photomasks and the number of manufacturing steps can be reduced, and a semiconductor device without deterioration in characteristics or reliability can be manufactured at lower cost. can do.

【0046】請求項4に係る半導体装置の製造方法で
は、第2の膜と同じパターンに第1の膜を残すために第
1の膜にイオン注入を行うが、第1の膜の下地にまでイ
オン種が注入されてもこの下地のシート抵抗等が変動し
ないので、特性の低下等がない半導体装置を低コストで
製造することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, ions are implanted into the first film to leave the first film in the same pattern as the second film. Even if the ion species is implanted, the sheet resistance and the like of the base do not change, so that it is possible to manufacture a semiconductor device at a low cost without deteriorating characteristics.

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

【図1】本願の発明の一実施形態の前半の工程を順次に
示す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view sequentially showing the first half of steps of an embodiment of the present invention.

【図2】一実施形態の後半の工程を順次に示す側断面図
である。
FIG. 2 is a side sectional view sequentially showing the latter half of the process of one embodiment.

【図3】本願の発明の一従来例の初期の工程を順次に示
す側断面図である。
FIG. 3 is a side sectional view sequentially showing an initial step of a conventional example of the present invention.

【図4】一従来例の中期の工程を順次に示す側断面図で
ある。
FIG. 4 is a side sectional view sequentially showing a middle stage process of a conventional example.

【図5】一従来例の終期の工程を順次に示す側断面図で
ある。
FIG. 5 is a side sectional view sequentially showing a final step of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

37…SiO2 膜(第1の膜)、38…SiO2 膜(第
1の膜)、41…多結晶Si膜(第2の膜)、43…A
+ (イオン種)
37: SiO 2 film (first film), 38: SiO 2 film (first film), 41: polycrystalline Si film (second film), 43: A
r + (ion species)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の膜上にこの第1の膜よりも狭いパ
ターンの第2の膜を形成する工程と、 前記第1の膜のうちで前記第2の膜に覆われていない部
分にイオン注入を行う工程と、 前記イオン注入の後に、前記第2の膜をマスクにして前
記第1の膜にウエットエッチングを施す工程とを具備す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a second film having a pattern narrower than the first film on the first film; and a portion of the first film which is not covered by the second film. And a step of performing wet etching on the first film by using the second film as a mask after the ion implantation.
【請求項2】 前記第1の膜でゲート絶縁膜を形成し、 前記第2の膜でゲート電極を形成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. The method according to claim 1, wherein a gate insulating film is formed from the first film, and a gate electrode is formed from the second film.
【請求項3】 前記第1の膜で複数種類の膜厚のゲート
絶縁膜を形成することを特徴とする請求項2記載の半導
体装置の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein a plurality of types of gate insulating films are formed of the first film.
【請求項4】 電気的に不活性なイオン種で前記イオン
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。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said ion implantation is performed using an ion species that is electrically inactive.
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