JPS58219769A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPS58219769A
JPS58219769A JP10257182A JP10257182A JPS58219769A JP S58219769 A JPS58219769 A JP S58219769A JP 10257182 A JP10257182 A JP 10257182A JP 10257182 A JP10257182 A JP 10257182A JP S58219769 A JPS58219769 A JP S58219769A
Authority
JP
Japan
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oxide film
polysilicon layer
silicon
silicon oxide
type
Prior art date
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Pending
Application number
JP10257182A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Hotta
堀田 正彦
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.)
Nippon Gakki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Gakki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58219769A publication Critical patent/JPS58219769A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To enhance accuracy in self-alignment for gates in conductive regions different in resistivities, by determining self-aligning sizes in correspondence with the thickness of an oxide film in a polysilicon layer. CONSTITUTION:On the surface of a P type silicon semiconductor substrate 30, a field silicon oxide film 32 and a silicon oxide film 34 for gate insulation are formed. On a silicon nitride film 36 for gate insulation, a phosphorus doped silicon layer 38 is selectively arranged. With an oxide film 44 as a mask, an N<+> type region 46 for a source and an N<+> type region 48 for a drain are formed. Then, the nitride film 36 is selectively removed. By silicon oxide etching, the surfaces of the regions 46 and 48 are exposed. Thereafter, contact holes to the polysilicon layer 38 are provided. Then, a source electrode layer 50, a drain electrode layer 52, and a wiring layer are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シリコンゲートMO8型FF1T(電界効
果トランジスタ)等の半導体装置の製法に関し、ゲート
ポリシリコン層の側面酸化を利用して抵抗率の異なる導
電型領域のゲートに対するセルフアライメント精度を向
上させたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a silicon gate MO8 type FF1T (field effect transistor), and uses side oxidation of a gate polysilicon layer to form a gate in conductivity type regions having different resistivities. This improves self-alignment accuracy.

従来、ポリシリコン層のオーバーエッチを利用したセル
フアライメントプロセスが知られているが、これにはエ
ッチ量に応じてセル7アライメント寸法を決定するため
ばらつきが大きい欠点がある。すなわち、エツチング処
理は一般にはらつきが大きく(±20%程度)、またオ
ーバーエッチ量の測定も困難である。
Conventionally, a self-alignment process using over-etching of a polysilicon layer is known, but this method has the drawback of large variations because the alignment dimensions of the cell 7 are determined depending on the amount of etching. That is, the etching process generally has large fluctuations (approximately ±20%), and it is also difficult to measure the amount of overetching.

この発明の目的は、抵抗率の異なる導電型領域(例えば
N+型及びN−型のソース領域)のゲートに対するセル
フアライメント精度を向上させた新規な半導体装置の製
法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a novel method for manufacturing a semiconductor device that improves the self-alignment accuracy of conductivity type regions having different resistivities (for example, N+ type and N- type source regions) with respect to the gate.

仁の発明による製法は、半導体基板の表面に絶縁膜を介
してポリシリコン層を選択的に配置した後こ゛のポリシ
リコン層を酸化して少なくともその側面にシリコンオキ
サイド膜を形成し、このシリコンオキサイド膜をマスク
とする不純物ドーピング処理により比較的低抵抗率の導
電型領域を形成し、この後又は上記シリコンオキサイド
膜の形成前に上記ポリシリコン層をマスクとする不純物
ドーピング処理により比較的高抵抗率の導電型領域を形
成するようにしたことを特徴とするものである。
The manufacturing method invented by Jin selectively places a polysilicon layer on the surface of a semiconductor substrate via an insulating film, then oxidizes this polysilicon layer to form a silicon oxide film on at least its side surfaces. A conductivity type region with relatively low resistivity is formed by impurity doping treatment using the film as a mask, and after this or before the formation of the silicon oxide film, a region with relatively high resistivity is formed by impurity doping treatment using the polysilicon layer as a mask. A conductivity type region is formed.

以下、添付図面に示す実施例についてこの発明を絆述す
る。
The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

第1図(a)〜Tdlは、この発明の一実施例による集
積回路製造プロセスのうち、シリコンオキ)MO8型F
ETの製造工程を示すものである。
FIG. 1(a) to Tdl show silicon oxide (MO8) type F in the integrated circuit manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
It shows the manufacturing process of ET.

まず、(a)の工程では、P型シリコンからなる半導体
基板lOの表![]を選択酸化して比較的厚いフィール
ドシリコンオキサイド膜12i形成した後、このオキサ
イド膜12におおわれない基板表面部分にゲート絶縁膜
としての比較的薄いシリコンオキサイド膜14ヲ熱生成
させる。そして、オキサイド膜14の上にリンドープト
ポリシリコンを堆積形成して所定のゲートパターンにし
たがってパターニングすることにより會ゲートポリシリ
コン層16を形成する。
First, in the step (a), the front surface of the semiconductor substrate 10 made of P-type silicon! [ ] is selectively oxidized to form a relatively thick field silicon oxide film 12i, a relatively thin silicon oxide film 14 as a gate insulating film is thermally generated on the substrate surface portion not covered with this oxide film 12. Then, a gate polysilicon layer 16 is formed by depositing phosphorus-doped polysilicon on the oxide film 14 and patterning it according to a predetermined gate pattern.

次に、(b)の工程では、低温酸化処理によりポリシリ
コン層16の鋸呈面(上面及び側面)1−おおうように
シリコンオキサイド膜18を例えio、45μmの厚さ
で形成する。このとき、ポリシリコン層16におおわれ
ない基板表面部分上のオキサイド膜の厚さは0.15〜
0.2μm増加する。なお、ポリシリコン層16はリン
がドープされているので、基板シリコンより約3倍酸化
速度が速い。そして、オキサイド膜18ヲマスクとする
リン又はヒ素の選択的イオン打込処理によシ基板表面に
ソース用のN+型領域加及びドレイン用のN” !領域
22ヲ形成する。このとき、N+型領域加又はnの横方
向拡散深さ’1k 0.35 Pmとすることができる
Next, in step (b), a silicon oxide film 18 is formed to cover the sawn surfaces (top and side surfaces) 1 of the polysilicon layer 16 to a thickness of 45 μm, for example, by low-temperature oxidation treatment. At this time, the thickness of the oxide film on the surface portion of the substrate not covered with the polysilicon layer 16 is 0.15~
Increase by 0.2 μm. Note that since the polysilicon layer 16 is doped with phosphorus, its oxidation rate is about three times faster than that of the silicon substrate. Then, by selective ion implantation of phosphorus or arsenic using the oxide film 18 as a mask, an N+ type region for a source and an N''! region 22 for a drain are formed on the substrate surface. The lateral diffusion depth of + or n can be 0.35 Pm.

次に、(C)の工程では、全面的にシリコンオキサイド
エツチングを行ない、オキサイド膜18及び他のオキサ
イド膜の厚さを減少させる。この場合、オキサイド膜1
8 t’i リンを含んでいるので、エツチング速度が
速い。そして、ポリシリコン層16ヲマスクとするN型
決定不純物の選択的イオン打込処理により基板表面にソ
ース用のN−型領域冴及びドレイン用のN−型領域26
を形成する。ここで、N−型領域冴又はあの横方向拡散
深さd!を0.2μmとすることができ、N+型領域加
又はnのポリシリコン層16に対するセルフアライメン
ト寸法JiQ、1μmとすることができる。
Next, in step (C), silicon oxide etching is performed on the entire surface to reduce the thickness of the oxide film 18 and other oxide films. In this case, oxide film 1
Since it contains 8 t'i phosphorus, the etching speed is fast. Then, by selectively implanting N-type impurities using the polysilicon layer 16 as a mask, an N-type region 26 for a source and an N-type region 26 for a drain are formed on the substrate surface.
form. Here, the N-type region or the lateral diffusion depth d! can be set to 0.2 μm, and the self-alignment dimension JiQ with respect to the N+ type region or n polysilicon layer 16 can be set to 1 μm.

この後、(d)の工程では、CvD(ケミカル・ペーパ
ー・デポジション)法等により基板上(3)にシリコン
オキ、サイド等を堆積形成してパッジページ8 ヨン膜鱗を形成し、以下、通常のプロセス通シの処理を
行なう。
After this, in the step (d), a silicon layer, sides, etc. are deposited on the substrate (3) by CvD (Chemical Paper Deposition) method or the like to form film scales, and the following steps are performed. Performs normal process processing.

なお、上記実施例において、N−型領域冴及びあはポリ
シリコン層16’を酸化する前に形成してもよい。
In the above embodiments, the N-type regions may be formed before oxidizing the polysilicon layer 16'.

第2図(al〜+81は、この発明の他の実施例による
集積回路製造プロセスのうち、シリコンゲートMO8型
FETの製造工程を示すものである。
FIG. 2 (al~+81 shows the manufacturing process of a silicon gate MO8 type FET among the integrated circuit manufacturing processes according to another embodiment of the present invention.

まず、(a)の工程では、第1図の場合と同様にしてP
型シリコン製の半導体基板Iの表面にフィールドシリコ
ンオキサイド膜32及びゲート絶縁用のシリコンオキサ
イド膜34ヲ形成する。そして、オキサイド膜Uの上に
ゲート絶縁用のシリコンナイトライド膜36を10−3
0 nm  の厚さで形成した後、ナイトライド膜あの
上に第1図の場合と同様にして厚さ500nm のリン
ドープトポリシリコン層関金選択的に配置する。この後
、ポリシリコン層関金マスクとするN型決定不純物の選
択的イオン打込処理によりソース用のN−型領域切及び
ドレイン用のN−型領域42を形成する。
First, in the step (a), P
A field silicon oxide film 32 and a gate insulating silicon oxide film 34 are formed on the surface of a semiconductor substrate I made of silicon. Then, on top of the oxide film U, a silicon nitride film 36 for gate insulation is formed at a thickness of 10-3.
After forming the nitride film to a thickness of 0 nm, a 500 nm thick phosphorus-doped polysilicon layer is selectively disposed on the nitride film in the same manner as in FIG. Thereafter, an N-type region for a source and an N-type region 42 for a drain are formed by selective ion implantation of N-type impurities using a polysilicon layer metal mask.

次に、(b)の工程では、低温酸化処理によシボリシリ
コン層耐の真呈面をおおうよう(シリコンオキサイド膜
44に0.45μmの厚さで形成する。このとき、ポリ
シリコン層間は0.2μm減少する。また、ナイトライ
ド膜あけ基板表面の酸化を防止するように作用する。 
      。
Next, in the step (b), a low-temperature oxidation treatment is performed to cover the true surface of the wrinkled silicon layer (a silicon oxide film 44 is formed with a thickness of 0.45 μm. At this time, the distance between the polysilicon layers is 0.45 μm. It decreases by .2 μm.It also acts to prevent oxidation of the surface of the substrate on which the nitride film is formed.
.

次に、(C)の工程では、オキサイド膜44をマスクと
するN型決定不純物の選択的イオン打込処理によシンー
ス用のN+型領領域46びドレイン用の戸型領域48を
形成する。
Next, in step (C), an N+ type region 46 for a thin source and a door-shaped region 48 for a drain are formed by selective ion implantation of N type determining impurities using the oxide film 44 as a mask.

次に、(d)の工程では、オキサイド膜44’iマスク
としてナイトライド膜36ヲ選択的に除去し、つづいて
全面的なシリコンオキサイドエツチングによりN+型領
領域46び48の表面を露呈させる。このシリコンオキ
サイドエツチングではオキサイド膜あの厚さが加〜50
nmと薄いので、オキサイド膜44はほとんどそのまま
残る。
Next, in the step (d), the nitride film 36 is selectively removed using the oxide film 44'i as a mask, and then the surfaces of the N+ type regions 46 and 48 are exposed by full silicon oxide etching. In this silicon oxide etching, the thickness of the oxide film increases by ~50
Since the oxide film 44 is as thin as nanometers, most of the oxide film 44 remains as it is.

8 この後、(e)の工程では、ポリシリコン層利に対する
コンタクト孔を設けた後、全面に電極金属をスパッタ付
けして適宜パターニングすることによシ、ソース電極層
間、ドレイン電極層52等の電極・配線層を形成し、さ
らにその上にCVD法によるシリコンオキサイドなどか
らなるパッシベーション膜54を形成する。
8 After this, in the step (e), after forming a contact hole for the polysilicon layer, electrode metal is sputtered on the entire surface and patterned appropriately, thereby forming a gap between the source electrode layers, the drain electrode layer 52, etc. An electrode/wiring layer is formed, and then a passivation film 54 made of silicon oxide or the like is formed by CVD.

なお、第2図9実施例はシリコンナイトライド膜あなし
でも実施することができる。
Incidentally, the embodiment shown in FIG. 2 and 9 can also be implemented without a silicon nitride film.

以上のように、この発明によれば、ポリシリコン層の酸
化膜厚に応じてセル7アライメント寸法を決定するよう
にしたので、寸法の再現性が高く(±5%以内)、また
測定も容易で精度も高い(±3チ以内)。このため、抵
抗率の異なる導電型領域のゲートに対するセルフアライ
メント精度は従来のオーバーエッチを利用した場合に比
べて非常に高くなるものである。
As described above, according to the present invention, the cell 7 alignment dimension is determined according to the oxide film thickness of the polysilicon layer, so the dimension reproducibility is high (within ±5%) and measurement is easy. The accuracy is also high (within ±3 inches). Therefore, the self-alignment precision with respect to the gate of conductivity type regions having different resistivities is much higher than that when conventional over-etching is used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図[a)〜(d)は、この発明の一実施例によるシ
リコンゲー)MO8型FITの製造工程な示す基板断面
図、 第2図(a)〜(e)は、この発明の他の実施例による
シリコンゲー)MO8型FBTの製造工程を示す基板断
面図である。 10 、30・・・半導体基板、12 、14 、18
 、34 、44−・シリコンオキサイド膜、16.3
8・・・ポリシリコン層、肋、46・・・ソース用N+
型領域、22,48・・・ドレイン用N+型領域、24
,40・・・ソース用N−型領域、あ。 弦・・・ドレイン用N−W領域。 出願人  日本楽器製造株式会社 代理人 弁理士  伊 沢 敏 昭 第2図
FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views of a substrate showing the manufacturing process of a silicon MO8 type FIT according to an embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate showing the manufacturing process of a silicon-based MO8 type FBT according to an embodiment of the present invention. 10, 30... semiconductor substrate, 12, 14, 18
, 34, 44-・Silicon oxide film, 16.3
8...Polysilicon layer, rib, 46...N+ for source
Type region, 22, 48... N+ type region for drain, 24
, 40...N-type region for source, ah. String... N-W area for drain. Applicant Nippon Musical Instruments Manufacturing Co., Ltd. Agent Patent Attorney Satoshi Izawa Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、  (a)−導電型の半導体基板の表面にM縁膜を
介してポリシリコン層を選択的に配置する工程と、(t
)l前記ポリシリコン層の露呈面を酸化して該ポリシリ
コン層をおおうシリコンオキサイド膜を形成する工程と
、 (cl前記シリコンオキサイド膜をマスクとして基板表
面に選択的に反対導電型決定不純物をドープして比較的
低抵抗率の反対導電型領域を形成する工程と、 f(1)前記(b)工程の前又は前記tc+工程の後に
前記ポリシリコン層をマスクとして基板表面に選択的に
反対導電型決定不純物をドープして比較的高抵抗率の反
対導電型領域を形成する工程とを含む半導体装置の製法
[Claims] 1. A step of (a) selectively arranging a polysilicon layer on the surface of a conductive type semiconductor substrate via an M edge film;
)l A step of oxidizing the exposed surface of the polysilicon layer to form a silicon oxide film covering the polysilicon layer; (cl) Using the silicon oxide film as a mask, the substrate surface is selectively doped with an impurity that determines the opposite conductivity type. f(1) selectively applying opposite conductivity to the substrate surface using the polysilicon layer as a mask before the step (b) or after the tc+ step; doping with a type-determining impurity to form a region of opposite conductivity type having a relatively high resistivity.
JP10257182A 1982-06-15 1982-06-15 Manufacture of semiconductor device Pending JPS58219769A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60134465A (en) * 1983-12-23 1985-07-17 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
JPS61101077A (en) * 1984-10-24 1986-05-19 Oki Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor device
JPS61154078A (en) * 1984-12-27 1986-07-12 Toshiba Corp Manufacture of mosfet

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