JPS5994876A - Manufacture of metal insulator semiconductor device - Google Patents

Manufacture of metal insulator semiconductor device

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JPS5994876A
JPS5994876A JP20566982A JP20566982A JPS5994876A JP S5994876 A JPS5994876 A JP S5994876A JP 20566982 A JP20566982 A JP 20566982A JP 20566982 A JP20566982 A JP 20566982A JP S5994876 A JPS5994876 A JP S5994876A
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oxide film
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film
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Satoshi Shinozaki
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    • 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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Abstract

PURPOSE:To make it easy to control the effective channel length and improve the evenness of a surface by forming a recess groove by etching a substrate at a channel region scheduled part after forming a source and a drain region. CONSTITUTION:A field oxide film 2 and an oxide film pattern 3' are formed on a p type Si substrate 1, which is nitrided after ion implantation, and thus an Si nitride film 5, the n<+> type source and drain regions 6 and 7 are formed. The recess groove 8 is formed by etching, a thermal oxide film 9 is formed, and a gate electrode 11 is formed by depositing a doped polycrystalline Si film and patterning it. A thermal oxide film 12 is formed, and the Si nitride film 5 is removed by etching, resulting in the formation of an Al-Si wiring 14. The depth of the recess groove 8 can be made shallower than the junction depth between the source and drain regions 6 and 7, there is less possibility of the generation of side etching, the controllability for the effective channel length is excellent, and the surface becomes even.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はMIS半導体装置の製造方法に関する。[Detailed description of the invention] [Technical field of invention] The present invention relates to a method for manufacturing an MIS semiconductor device.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

MOSトランジスタの微細化の進歩はLSIの大容量化
、高集積化に伴い、増々テンポを速め、現在開発の中心
となっているMOS)ランノスタの実効チャネル長は既
にサブミクロンの領域に入っている。また、VLSIデ
バイスに現在適用されているMOSトランジスタにおい
てもその実効チャネル長は2μmを切9.1.5〜1.
7μmとなっている。こうした動向に伴い、ンヨートチ
ャネル効果の問題、ホットエレクトロンによる信頼性の
低下の問題、微細加工に伴う加工パラツキの問題等解決
すべき多くの問題が現われてきている。
Progress in the miniaturization of MOS transistors is accelerating as LSIs become larger in capacity and more highly integrated, and the effective channel length of the MOS (lannostar) currently at the center of development is already in the submicron range. . Furthermore, the effective channel length of MOS transistors currently applied to VLSI devices is less than 2 μm9.1.5~1.
The thickness is 7 μm. Along with these trends, many problems have arisen that need to be solved, such as the problem of the optical channel effect, the problem of reduced reliability due to hot electrons, and the problem of processing irregularities due to microfabrication.

しかし、メモリーデバイスの大容量化に見られるように
256 kbit DRAMからI M bitDRA
Mへ、また6 4 kbitsRM から256 kb
it SRAMへと2〜3年で4倍のベースで技術開発
が進められ、上記多種多様な問題に対し、その解決策が
提案されている。
However, as the capacity of memory devices increases, from 256 kbit DRAM to IM bitDRA
M, also 6 4 kbitsRM to 256 kb
Technological development of IT SRAM is progressing on a four-fold basis every two to three years, and solutions to the various problems mentioned above are being proposed.

ところで、ショートチャネル効果はソース。By the way, the short channel effect is the source.

ト9レイン間の間隔が短かくなるにつれてドレイン電圧
による空乏層がソース領域に近づき、チャネル領域の表
面電位が低下し、しきい値電圧(Vt h )が低下し
ていく現象である。その結果、ケ゛−ト電圧によるドレ
イン電流の制御性が悪化するとともに、Vthの変動が
大きくなυ、デバイス性能を著しく低下させる。更に、
ドレインの空乏層がソース領域に近づくことにより、ド
レイン近傍のチャネル領域の電界強度が著しく増加し、
ドレイン電流によりホットエレクトロンの発生やインパ
クトーアイオニゼーンヨンによる電子・正孔対の発生を
顕著にし、ケ゛−ト電流・基板電流が増加する。また、
ケ゛−ト酸化膜中にトラツノされたホットエレクトロン
によシVthの経時変化を招き、信頼性が不安定となる
This is a phenomenon in which as the interval between the drains becomes shorter, the depletion layer due to the drain voltage approaches the source region, the surface potential of the channel region decreases, and the threshold voltage (Vth) decreases. As a result, the controllability of the drain current by the gate voltage deteriorates, and the fluctuation of Vth becomes large υ, which significantly deteriorates the device performance. Furthermore,
As the drain depletion layer approaches the source region, the electric field strength in the channel region near the drain increases significantly.
The drain current makes the generation of hot electrons and the generation of electron-hole pairs due to impact-ionization more noticeable, and the gate current and substrate current increase. Also,
Hot electrons trapped in the gate oxide film cause Vth to change over time, making reliability unstable.

こうしたショートチャネル効果を防止するために、チャ
ネル領域の不純物(φ度を最適化し、空乏層の伸びを抑
える方法が一般的に行なわれ、実効チャネル長が1,5
〜2,0μm程度ならば5Vのドレイン電圧に対して有
効な防止策と考えられ、デバイスに適用されている。し
かし、実効チャネル長が1.5μm以下になるとドレイ
ン電圧を低減することが必要となる。
In order to prevent such short channel effects, a method is generally used to suppress the elongation of the depletion layer by optimizing the impurity (φ degree) in the channel region.
A thickness of about 2.0 μm is considered to be an effective preventive measure against a drain voltage of 5 V, and is applied to devices. However, when the effective channel length becomes 1.5 μm or less, it becomes necessary to reduce the drain voltage.

一方、凹MO8構造又はVMO8措造のトランジスタに
見られるように構造的に実効チャネル長を長くする試み
もある。これらの楊迭のトランジスタは例えば以下のよ
うな方法により製造されている。
On the other hand, there are also attempts to lengthen the effective channel length structurally, as seen in transistors with a concave MO8 structure or a VMO8 structure. These Yang Tian transistors are manufactured, for example, by the following method.

まず、第1導な型の半導体基板のフィールド酸化膜で分
離された素子領域の全域に第2導電型の不純物を拡散さ
せ、第2導電型不純物領域を形成する。次に、前記素子
領域の所望位置を前記不純物領域の接合深さよりも深く
エツチングして、前記不純物領域をソース、ドレイン領
域に分離するとともにこれらソース、ドレイン領域間に
凹溝又はV溝からなるチャネル領域を形成する。次いで
、凹溝又はV ?+S上にケ゛−ト酸化膜を介して多結
晶ンリコン又は金属シリサイドからなるケ゛−ト電極を
形成する。つづいて、全面にCVD−3iCh膜を堆積
した後、コンタクトホールを開孔し、更に全面に配線金
属を堆積し、・ぐターニングして配線を形成する。まだ
、別の配線形成工程としてはr−)電極を形成した後、
熱酸化処理してダート電極周囲に厚い酸化膜を、前記ソ
ース、ドレイン領域表面に薄い酸化膜を夫々形成し、ソ
ース、ドレイン領域表面の薄い酸化膜のみをエツチング
除去してコンタクトホールをダート電極に対してセルフ
ァラインで形成し、更に配線金属を堆積し、パターニン
グして配線を形成する手法も採用されている。
First, a second conductivity type impurity is diffused throughout the element region separated by a field oxide film of a first conductivity type semiconductor substrate to form a second conductivity type impurity region. Next, a desired position of the element region is etched deeper than the junction depth of the impurity region to separate the impurity region into source and drain regions, and a channel formed of a concave groove or V-groove between the source and drain regions. Form a region. Next, the concave groove or V? A gate electrode made of polycrystalline silicon or metal silicide is formed on +S via a gate oxide film. Subsequently, after depositing a CVD-3iCh film on the entire surface, a contact hole is opened, and a wiring metal is further deposited on the entire surface, followed by turning to form a wiring. Still, as another wiring formation process, after forming the r-) electrode,
A thick oxide film is formed around the dirt electrode by thermal oxidation treatment, and a thin oxide film is formed on the surfaces of the source and drain regions, respectively, and only the thin oxide film on the surfaces of the source and drain regions is removed by etching to form a contact hole as a dirt electrode. On the other hand, a method has also been adopted in which the wiring is formed using self-line, and then a wiring metal is deposited and patterned.

上述した方法により製造された凹〜1o s tfり造
又はVMO8構造のトランジス°りは実効チャネル長が
長くなるので、ショートチャネル効果を防止でき、かつ
溝の水平用PRは短かくてすむのでダート電極の部分を
平面的に微細化することができる。
The transistors manufactured by the above-mentioned method with a concave to 10 stf structure or a VMO8 structure have a long effective channel length, so the short channel effect can be prevented, and the horizontal PR of the groove can be short, so it can be used for dirt. The electrode portion can be miniaturized in a two-dimensional manner.

しかし、上述した方法では凹溝又は” TF)を不純物
領域の接合深さ以上に深くエツチングして形成しなけれ
ばならないノヒめ、サイドエツチング等の影響により実
効チャネル長の制御性が悪くガる。、また、凹溝又はV
溝が深いことからダート電極近傍の表面の凹凸が大きく
、平坦性が悪い。また、配線を形成する際に層間絶縁膜
としてCvD−8in、、膜を用いた場合、写真蝕刻法
によりコンタクトホールな開孔するので、マスク合せ余
裕を必要とし、ソース、ドレイン領域の微細化が困難と
なり、しかも接合容量も大きいため高速化に不利である
。一方、配線を形成する際に熱酸化した後、ソース、ド
レイン領域表面の薄い酸化膜のみをエツチングしてコン
タクトホールを形成し、更に配線を形成するという手法
を採用した場合、ダート電極端部の酸化膜が薄くなるた
め配線によってダート電極とン・−ス。
However, in the above-mentioned method, the controllability of the effective channel length is poor due to side etching and the like, since the groove (TF) must be etched deeper than the junction depth of the impurity region. , also a concave groove or V
Since the grooves are deep, the surface near the dart electrode has large irregularities and poor flatness. In addition, when a CvD-8in film is used as an interlayer insulating film when forming wiring, a contact hole is created by photolithography, so a margin for mask alignment is required, making it difficult to miniaturize the source and drain regions. This is difficult, and the junction capacitance is also large, which is disadvantageous for increasing speed. On the other hand, if a method is adopted in which the wiring is thermally oxidized, only the thin oxide film on the surface of the source and drain regions is etched to form a contact hole, and then the wiring is formed, the end of the dirt electrode Since the oxide film becomes thinner, dirt electrodes are connected to the wiring.

ドレイン領域とが短絡してしまうおそれがある。There is a risk of short-circuiting with the drain region.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、微細で
平坦性がよく、かつ高速化したTI/IIS半導体装置
を短絡等の不良を発生させずに制御性よく製造し得る方
法を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing fine, flat, and high-speed TI/IIS semiconductor devices with good controllability without causing defects such as short circuits. That is.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明のMI8半導体装置の製造方法は、まず、第1導
電型の半導体基板を電気的に分離して形成された島状の
素子領域のチャネル領域予定部上に酸化膜を介してマス
ク材・ゼターンを形成した後、このマスク材・ぞターン
をマスクとしてソース、ドレイン領域予定部に第24電
型の不純物をイオン注入する。次に、前記マスク材・母
ターンを除去した後、ソース、ドレイン領域予定部表面
を直接窒化して窒化膜を形成するとともに前記イオン注
入された不純物を活性化して第2導電型のソース、ドレ
イン領域を形成する。つづいて、前記酸化膜を除去し、
更に露出したチャネル領域予定部の基板をエツチングし
て凹溝を形成する。つづいて、該凹竹表面にケ゛−ト絶
縁膜を形成し、全面にゲート′電極材料を堆積した後、
・やターニングしてダート電t”X ’f影形成る。最
後に、該ダート電極表面に酸化膜を形成した後、該酸化
膜をマスクとしてソース。
In the method for manufacturing an MI8 semiconductor device of the present invention, first, a mask material is applied to a planned channel region portion of an island-shaped element region formed by electrically separating a first conductivity type semiconductor substrate via an oxide film. After forming the zetan, impurity ions of the 24th electric type are ion-implanted into the intended source and drain regions using this mask material/zetaan as a mask. Next, after removing the mask material/mother turn, the surfaces of the planned source and drain regions are directly nitrided to form a nitride film, and the ion-implanted impurities are activated to form the source and drain regions of the second conductivity type. Form a region. Subsequently, the oxide film is removed,
Further, the exposed portion of the substrate where the channel region is to be formed is etched to form a groove. Next, a gate insulating film is formed on the concave bamboo surface, and a gate electrode material is deposited on the entire surface.
・A dirt electrode t''X'f shadow is formed by turning.Finally, after forming an oxide film on the surface of the dirt electrode, a source is produced using the oxide film as a mask.

ドレイン領域上の窒化膜を除去してコンタクトホールを
形成し、更に配線を形成するものである。
The nitride film on the drain region is removed to form a contact hole, and further wiring is formed.

本発明方法によれば、凹溝の深さはソース。According to the method of the present invention, the depth of the groove is equal to the source.

ドレイン領域の接合深さよりも浅くてよいので、実効チ
ャネル長を制御し易く、表面の平坦性もよくなる。寸だ
、配線形成時にケ゛−ド電極表面の酸化膜をマスクとし
てソース、ドレイン領域表面の窒化膜を除去することに
よりセルファラインでコンタクトホールを開孔すること
ができ、写真蝕刻工程が入らないのでソース、ドレイン
領域の微細化ができる。まだ、ケ“−計電極の端部にお
いても十分な厚さの曲l化膜が存在しているので1.y
)−トi極とソース、ドレイン領域間の短絡等の不良は
生じない。
Since it may be shallower than the junction depth of the drain region, the effective channel length can be easily controlled and the surface flatness can be improved. By removing the nitride film on the surface of the source and drain regions using the oxide film on the surface of the gate electrode as a mask during wiring formation, contact holes can be made using self-aligned lines, and there is no need for a photolithographic process. Source and drain regions can be miniaturized. There is still a sufficiently thick curved film at the end of the meter electrode, so 1.
) - No defects such as short circuits between the i-pole and the source and drain regions occur.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を第1図(a)〜(g)及び第2
図を参照して説明する。
Examples of the present invention will be described below in Figures 1 (a) to (g) and 2.
This will be explained with reference to the figures.

まず、P型ンリコン基板1に選択酸化法によシフイール
ド酸化膜2を形成した後、このフィールド酸化膜2によ
って囲まれた島状の素子領域表面に厚さ約5ooiの酸
化膜3を形成した(第1図(a)図示)。
First, a field oxide film 2 was formed on a P-type silicon substrate 1 by a selective oxidation method, and then an oxide film 3 with a thickness of about 5 mm was formed on the surface of an island-shaped element region surrounded by this field oxide film 2. FIG. 1(a) (Illustrated).

次に、チャネル領域予定部上にホトレジスト・♀ターン
4を形成し、該ホトレソストパターン4をマスクとして
前記酸化膜3をエツチング除去し、酸化膜・ぐターン3
′を形成した。つづいて、前記ホトレジストパターン4
をマスクとしてソース、ドレイン領域予定部にAs  
を加速エネルギー40keV、  ドーズt 2 X 
1015crn  の条件でイオン注入した(同図(b
)図示)。
Next, a photoresist pattern 4 is formed on the intended channel region, and the oxide film 3 is removed by etching using the photoresist pattern 4 as a mask.
' was formed. Next, the photoresist pattern 4
As a mask, As is applied to the planned source and drain regions.
Acceleration energy 40keV, dose t2X
Ion implantation was performed under the condition of 1015 crn (see figure (b)
).

次いで、前記ホトレジストツヤターン4を除去し、クリ
ーニングした後、NH3,fス中にて1000℃で20
分間窒化処理し、露出したソース、ドレイン領域予定部
表面に厚さ30〜50にのシリコン窒化膜5を形成した
。この際、前記酸化膜パターン3′上にはシリコン窒化
膜はほとんど成長しない。まだ、前記Asイオン注入層
が電気的に活性化してn型ソース、ドレイン領域6゜7
が形成された(同図(c)図示)。
Next, the photoresist gloss turn 4 was removed and cleaned, and then heated at 1000°C for 20 minutes in NH3, f gas.
A nitriding process was carried out for a minute to form a silicon nitride film 5 with a thickness of 30 to 50 mm on the exposed surface of the source and drain regions. At this time, the silicon nitride film hardly grows on the oxide film pattern 3'. The As ion-implanted layer is still electrically activated to form the n-type source and drain regions.
was formed (as shown in FIG. 3(c)).

次いで、前記酸化膜パターン3′をエツチング除去した
後、露出したチャネル領域予定部をKOI(系の溶液を
用いて0.3μmの深さまでエツチングした。この際、
KOH系溶液は(100)面に対するエツチングスピー
ドが(111)而と比較して約10倍速いため、(l1
1)面を側壁とする凹溝8が形成された。また、この凹
溝8の深さは前記n+型ソース、ドレイン領域6,7の
xjを考慮してトランジスタ特性に応じて自由に選ぶこ
とができる(同図(d)図示)。同図(d)は訂型ソー
ス、ドレイン領域6,7のXjが最終的に約0.3μm
になることを想定して、凹溝8の深さをこれと略同−の
深さ03μmとした場合を示している。
Next, after removing the oxide film pattern 3' by etching, the exposed channel region portion was etched to a depth of 0.3 μm using a KOI (based on KOI) solution.
The etching speed of the KOH-based solution for the (100) plane is about 10 times faster than that for the (111) plane, so the (l1
1) A groove 8 having the surface as a side wall was formed. Further, the depth of the groove 8 can be freely selected according to the transistor characteristics, taking into consideration the xj of the n+ type source and drain regions 6 and 7 (as shown in FIG. 3(d)). In the same figure (d), Xj of the revised source and drain regions 6 and 7 is finally about 0.3 μm.
The case where the depth of the groove 8 is set to approximately the same depth of 03 μm is shown, assuming that

次いで、前記シリコン窒化膜5を耐酸化性マスクとして
熱酸化処理を行ない、前記凹n8表面にケ゛−ト絶縁膜
となる厚さ約100Xの熱酸化膜9を形成した後、全面
に厚さ約3000えのリンドーグ多結晶シリコン膜10
を堆積した(同図(e)図示)。
Next, a thermal oxidation process is performed using the silicon nitride film 5 as an oxidation-resistant mask to form a thermal oxide film 9 with a thickness of about 100× that will become a gate insulating film on the surface of the recess n8, and then a thermal oxide film 9 with a thickness of about 100× is formed on the entire surface. 3000mm Lindog polycrystalline silicon film 10
was deposited (as shown in Fig. 1(e)).

次いで、前記多結晶シリコン膜10を・ぐターニングし
てr−ト電極1ノを形成した。つづい−’(1,900
上程度の比較的低温において熱酸化処理して、ダート電
極11表面にのみ厚い熱酸化膜12を形成した。この際
、n型ソース、ドレイン領域6.7の表面にはシリコン
窒化膜5が形成されているため、熱酸化膜は成長しない
(同図(f)図示)。
Next, the polycrystalline silicon film 10 was turned to form an r-to-electrode 1. Continued -' (1,900
A thick thermal oxide film 12 was formed only on the surface of the dart electrode 11 by thermal oxidation treatment at a relatively low temperature. At this time, since the silicon nitride film 5 is formed on the surface of the n-type source and drain regions 6.7, a thermal oxide film does not grow (as shown in FIG. 6(f)).

次いで、前記r−)電極11表面の厚い熱酸化膜12を
マスクとして、前記n型ソース、ドレイン領域6,7上
のシリコン窒化膜5をエツチング除去してコンタクトホ
ール13,13を開孔した。つづいて、全面にAt−8
ilqを堆積した後、パターニングして配線x4.z4
を形成し、MOS)ランノスタを製造した(同図(g)
図示)。
Next, using the thick thermal oxide film 12 on the surface of the r-) electrode 11 as a mask, the silicon nitride film 5 on the n-type source and drain regions 6 and 7 was removed by etching to form contact holes 13 and 13. Next, At-8 on the entire surface
After depositing ilq, patterning is performed to form wiring x4. z4
was formed to produce a MOS) lannosta (see figure (g)
(Illustrated).

製造された第1図(g)図示のM OS l−ランゾス
タは第2図に示す如く凹Ff8を形成しない」ノ)合の
ソース 1Fレイン領域の4芦方向の拡散長yj′に対
して一端11jl (例えばソース領域6側)でΔyj
だけチャネル長が横方向に後退する。上記実施例におい
て具体的にΔyjを計算すると、以下のようになる。通
常、yj= 0.8 xjであるが、異方性エツチング
により約54°の角度で凹溝8の表面が形成される。こ
こで、凹溝8最上端からソース領域6の接合面と凹溝8
の側面との交点徒での距離がほぼyCjに等しいとする
とΔyj = yj−xj 房 54°=(0,8−c
l)ぢヰ0)xj”= 0.21 xj となる。′″)−1:υ、Xjの20%強だけソース領
域6の横方向の拡散長が抑えられたことになる。
The manufactured MOS l-lanzoster shown in FIG. 1(g) does not form the concave Ff8 as shown in FIG. 2. Δyj at 11jl (for example, on the source region 6 side)
The channel length recedes laterally. When Δyj is specifically calculated in the above embodiment, it is as follows. Normally, yj=0.8xj, but the surface of the groove 8 is formed at an angle of about 54° by anisotropic etching. Here, the junction surface of the source region 6 and the groove 8 are connected from the top end of the groove 8.
If the distance at the intersection with the side surface of is approximately equal to yCj, then Δyj = yj-xj
This means that the lateral diffusion length of the source region 6 is suppressed by a little more than 20% of υ, Xj.

ドレイン側についても同様であり、これらと凹溝8の屈
曲部を考慮に入れると、全体としてxjの約60%だけ
実効チャネル長が長くなったことになる。換言すれば、
チャネル長を短かくしていった場合、実効チャネル長を
保つためにはxjを浅くする必要があるが、本発明方法
を採用することによりXjがグ3になったのと同じ効果
がある。
The same applies to the drain side, and if these and the bent portion of the groove 8 are taken into account, the effective channel length is increased by approximately 60% of xj as a whole. In other words,
When the channel length is shortened, it is necessary to make xj shallower in order to maintain the effective channel length, but by adopting the method of the present invention, the same effect as when Xj is reduced to 3 is obtained.

上述し7ヒように本発明方法では実効チャネル長を長く
することができるので従来のVMO3)ランジスタと同
様にンヨートチャネル効果を防止することができる。
As mentioned above, since the effective channel length can be increased in the method of the present invention, it is possible to prevent the negative channel effect in the same manner as in the conventional VMO transistor.

しかして本発明方法によれば、従来のVMOSトランノ
スタの製造方法と異なり、第1図(d)図示の工程で予
めソース、ドレイン領域6,7を形成した後、両者の間
の基板1をエツチングして凹溝8を形成するので、凹溝
8の深さはソース、ドレイン領域6.7の接合深さより
も浅くすることができる。したがって、サイドエツチン
グが起こる可能性は少なく、実効チャネル長の制御性が
よい。また、製造されたM’OSトランジスタの表面は
非常に平坦となろう更に、この実効チャネル長は第1図
(b)図示の工程における酸化膜1?ターン3′の加工
精度により決定される。この酸化膜ノeターン3′は非
常に薄いため、ドライエツチングで加工した場合は勿論
のこと、ウェットエツチングで加工した場合でもサイド
エツチングは無視でき、ホトレノスト・ぐソース4の寸
法さえ管理すればほとんどバラツキなしに凹溝8を形成
することができる。したがって、この点からもチャネル
長の均一性をよくすることができる。
According to the method of the present invention, however, unlike the conventional VMOS transistor manufacturing method, after the source and drain regions 6 and 7 are formed in advance in the step shown in FIG. 1(d), the substrate 1 between them is etched. Since the groove 8 is formed in this manner, the depth of the groove 8 can be made shallower than the junction depth of the source and drain regions 6.7. Therefore, there is little possibility that side etching will occur, and the effective channel length can be easily controlled. In addition, the surface of the manufactured M'OS transistor will be very flat, and the effective channel length will be approximately equal to the oxide film 1 in the process shown in FIG. 1(b). It is determined by the machining accuracy of turn 3'. Since this oxide film E-turn 3' is very thin, side etching can be ignored not only when processed by dry etching but also when processed by wet etching. The grooves 8 can be formed without variation. Therefore, from this point as well, the uniformity of the channel length can be improved.

また、第1図(g)図示の工程で配線14.14のコン
タクトホール13 、1 、?はダート市什1ノ表面の
熱゛酸化膜12をマスクとしてソース、ドレイン領域6
,7表面のシリコン窒化膜5をエツチングすることによ
りセルファラインで形成することができる。したがって
、写真蝕刻工程を用いる場合のようにマスク合せ余裕が
必要ないのでソース、ドレイン領域6,7を微細化する
ことができ、かつ、接合容量を低減することができるの
で高速化にも有効である。更に、ダート電極1ノの端部
には十分厚いシリコン酸化膜を残すことができるので、
配線14,14にヨリダート電極11とソース、ドレイ
ン領域6゜7との短絡等の不良は生じない。
Also, in the process shown in FIG. 1(g), the contact holes 13,1,? of the wiring 14.14 are formed. The source and drain regions 6 are formed by using the thermal oxide film 12 on the surface of the dart city as a mask.
, 7 can be formed in a self-lined manner by etching the silicon nitride film 5 on the surface of the silicon nitride film 5. . Therefore, unlike when using a photo-etching process, mask alignment margins are not required, so the source and drain regions 6 and 7 can be miniaturized, and the junction capacitance can be reduced, which is effective for speeding up. be. Furthermore, since a sufficiently thick silicon oxide film can be left at the end of the dirt electrode 1,
No defects such as a short circuit between the horizontal electrode 11 and the source and drain regions 6.7 occur in the wirings 14, 14.

なお、上記実施例ではダート絶縁膜として熱酸化膜9を
用いたが、これに限らず他の絶縁膜を用いてもよい。他
の絶縁膜を用いた場合について、第3図(a) 、 (
b)及び第4図(a)〜(c)を参照して説明する。
Note that although the thermal oxide film 9 was used as the dirt insulating film in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and other insulating films may be used. Figure 3(a), (
This will be explained with reference to b) and FIGS. 4(a) to (c).

第3図(a)は上記実施例と同様に第1図(d) tで
の工程を経た状態を示す。つづいて、再度NT(、ガス
中にて凹溝8表面を直接窒化し、ダート絶縁膜となる厚
さ約50Xのシリコン窒化膜21を形成した後、例えば
リンドープ多結晶シリコン膜10を堆積する(同図(b
)図示)。次いで、第1図(f)以下の工程を経て、ダ
ート絶縁膜としてシリコン窒化膜21を用いたMIS)
ランジスタが製造される。
FIG. 3(a) shows the state after the process in FIG. 1(d) t, similar to the above embodiment. Subsequently, the surface of the groove 8 is directly nitrided in NT gas again to form a silicon nitride film 21 with a thickness of about 50× that will become a dirt insulating film, and then, for example, a phosphorus-doped polycrystalline silicon film 10 is deposited ( The same figure (b
). Next, through the steps shown in FIG. 1(f) and below, an MIS (MIS) using the silicon nitride film 21 as the dirt insulating film is formed.
A transistor is manufactured.

しかして、上述したようにダート絶縁膜としてシリコン
窒化膜21を用いれば、絶縁耐圧は低下するものの、キ
ャパシタンスを向上させることができる。
Therefore, if the silicon nitride film 21 is used as the dirt insulating film as described above, the capacitance can be improved although the dielectric breakdown voltage is lowered.

第4図(、)も上記実施例と同様に第1図(a) iで
の工程を経た状態を示す。つづいて、n型ソース、ドレ
イン領域6,7上のシリコン窒化膜5を除去した後、熱
酸化処理を行ない厚さ約100Xの熱酸化膜を形成し、
更に、プラズマ励起した約1000℃のNH3ガス中に
て前記熱酸化膜を窒化し、厚さ150〜200えのオキ
シナイトライド22に変換する。この際、分離酸化膜2
表面もオキシナイトライドとなる(同図(b)図示)。
FIG. 4(,) also shows the state after the process in FIG. 1(a) i, similar to the above embodiment. Subsequently, after removing the silicon nitride film 5 on the n-type source and drain regions 6 and 7, thermal oxidation treatment is performed to form a thermal oxide film with a thickness of about 100X.
Further, the thermal oxide film is nitrided in plasma-excited NH3 gas at about 1000 DEG C. to convert it into oxynitride 22 with a thickness of 150 to 200 mm. At this time, the isolation oxide film 2
The surface also becomes oxynitride (as shown in the same figure (b)).

次いで、全面に例えばリンドープ多結晶シリコン膜10
を堆積しく同図(c)図示)、更に第1図(f)以下の
工程を経て、ダート絶縁膜としてオキシナイトライド2
2を用いたMIS)ラン・ゾスタが製造される。
Next, for example, a phosphorus-doped polycrystalline silicon film 10 is formed on the entire surface.
After depositing oxynitride 2 as a dirt insulating film (as shown in Figure 1(c)), the steps shown in Figure 1(f) and below are performed.
MIS) using 2) orchid zosta is produced.

しかして、上述したようにダート絶縁膜としてオキシナ
イトライド22を用いれば、絶縁耐圧、キャパシタンス
ともに酸化膜とシリコン窒化膜の中間の値をとる。
If the oxynitride 22 is used as the dirt insulating film as described above, both the dielectric strength and the capacitance will have values between those of the oxide film and the silicon nitride film.

まだ、第1図(b)図示の工程でソース、ドレイン領域
の横方向の拡散を抑え、ショートチャネル効果を防止す
るだめにAsのイオン注入のドーズ量を低く抑えた場合
には、第1図(g)図示の工程で、ダート電極11表面
の熱酸化膜12をマスクとしてシリコン窒化膜5をエツ
チング除去し、コンタクトホール13,13を形成した
後、高ドーズ量でAs  のイオン注入を行ないアニー
ルして第5図に示す如く、n型高濃度不純物領域31,
32を形成してコンタクト抵抗を低減することもできる
However, if the As ion implantation dose is kept low in order to suppress the lateral diffusion of the source and drain regions and prevent the short channel effect in the process shown in FIG. 1(b), (g) In the illustrated process, the silicon nitride film 5 is etched and removed using the thermal oxide film 12 on the surface of the dirt electrode 11 as a mask to form contact holes 13, 13, and then As ions are implanted at a high dose and annealed. As shown in FIG. 5, the n-type high concentration impurity region 31,
32 can also be formed to reduce contact resistance.

また、上記実施例ではダート電極材料として多結晶シリ
コンを用いたが、金属シリサイドを用いてもよい。
Furthermore, although polycrystalline silicon was used as the dirt electrode material in the above embodiment, metal silicide may also be used.

更に、上記実施例では凹溝8を形成する際、rcott
系の溶液を用いたが、ケミカルドライエツチングを用い
てもよい。
Furthermore, in the above embodiment, when forming the groove 8, rcott
Although a chemical dry etching solution was used, chemical dry etching may also be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述した如く、本発明によれば微細で平坦性がよく
、かつ高速化したMIS半導体装置を短絡等の不良を発
生させずに制御性よく製造し得る方法を提供できるもの
である。
As detailed above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a MIS semiconductor device that is fine, has good flatness, and has increased speed with good controllability without causing defects such as short circuits.

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

第1図(a)〜(g)は本発明の実施例における1Vq
osトランジスタの製造工程を示す断面図、ハろ2図は
本発明の実施例において製造されたMOSトランノスタ
の実効チ5ヤネル長を示す説明図、第3図(a) l 
(b)、第4図(a)〜(c)及び第5図d、夫々本発
明の他の実施例におけるM工Sトランジスタの製造工程
を示す断面図である。 1・・・P型シリコン基板、2・・・フィールド酸化膜
、3・・・酸化膜、4・・・ホトレノストパターン、5
・・・シリコン窒化膜、6,7・・・ソース、ドレイン
領域、8・・・凹溝、9・・・r−1・C2化膜、10
・・・多結晶シリコン!漢、11・・・ダート電極、1
2・・・熱酸化膜、13・・・コンタクトボール、14
・・・配線、21・・・シリコン窒化膜、22・・・オ
キンナイトライド、31.32・・・n+型高濃度不純
物領域。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第 1 回 第 2 図 介 Ayl・          (b) 第 3 区 第 5 図
Figures 1(a) to (g) show 1Vq in the embodiment of the present invention.
A cross-sectional view showing the manufacturing process of an os transistor, and the second half is an explanatory view showing the effective channel length of a MOS transnoster manufactured in an embodiment of the present invention.
4(b), FIGS. 4(a) to 5(c), and FIG. 5d are sectional views showing the manufacturing process of an M-type S transistor in other embodiments of the present invention, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... P-type silicon substrate, 2... Field oxide film, 3... Oxide film, 4... Photorenost pattern, 5
... Silicon nitride film, 6, 7 ... Source, drain region, 8 ... Groove, 9 ... r-1 C2 film, 10
...Polycrystalline silicon! Kan, 11...Dart electrode, 1
2... Thermal oxide film, 13... Contact ball, 14
...Wiring, 21...Silicon nitride film, 22...Oquine nitride, 31.32...N+ type high concentration impurity region. Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 1 2 Figure Ayl (b) Ward 3 Figure 5

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電型の半導体基板を電気的に分離して形成
された島状の素子領域のチャネル領域予定部上に酸化膜
を介してマスク材ノeターンを形成する工程と、該マス
ク材・母ターンをマスクとしてソース、ドレイン領域予
定部に第2導電型の不純物をイオン注入する工程と、前
記マスク材パターンを除去した後、ソース。 ドレイン領域予定部表面を直接窒化して窒化膜を形成す
るとともに前記イオン注入された不純物を活性化して第
2導電型のソース、ドレイン領域を形成する工程と、前
記酸化膜を除去し、更に露出したチャネル領域予定部の
基板をエツチングして凹溝を形成する工程と、該凹溝表
面にデート絶縁膜を形成する工程と、全面にr−)電極
材料を堆積した後、・やターニングしてケ゛−ト電極を
形成する工程と、熱酸化処理を施して該ダート電極表面
に酸化膜を形成した後、該酸化膜をマスクとしてソース
、ドレイン領域上の窒化膜を除去し、コンタクトホール
を形成する工程と、配線を形成する工程とを具備したこ
とを特徴とするMIS半導体装置の製造方法。
(1) A step of forming an e-turn of a mask material via an oxide film on a planned channel region of an island-shaped element region formed by electrically separating a first conductivity type semiconductor substrate, and the mask. A step of ion-implanting impurity of the second conductivity type into the intended source and drain regions using the material/mother turn as a mask, and after removing the mask material pattern, the source. A step of directly nitriding the surface of the planned drain region to form a nitride film and activating the ion-implanted impurities to form a second conductivity type source and drain region, and removing the oxide film and further exposing it. A step of etching the substrate in the area where the channel region is to be formed to form a groove, a step of forming a date insulating film on the surface of the groove, and a step of depositing an r-) electrode material on the entire surface, and then turning... After forming a gate electrode and performing thermal oxidation treatment to form an oxide film on the surface of the dirt electrode, the nitride film on the source and drain regions is removed using the oxide film as a mask to form a contact hole. 1. A method for manufacturing an MIS semiconductor device, comprising the steps of: forming a wiring; and forming a wiring.
(2)ケ9−ト絶縁膜が熱酸化膜であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のMIS半導体装置の製造
方法っ
(2) The method for manufacturing an MIS semiconductor device according to claim 1, wherein the ketone insulating film is a thermal oxide film.
(3)r−)絶縁膜が凹溝表面を直接窒化することによ
り形成されたシリコン窒化膜であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のMI8半導体装置の製造方法
(3) r-) The method for manufacturing an MI8 semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film is a silicon nitride film formed by directly nitriding the surface of the groove.
(4)  ケ9−ト絶縁膜がソース、ドレイン領域表面
のシリコン窒化膜を除去した後、全面を熱酸化処理して
形成された熱酸化膜を更に窒化することにより形成され
たオキシナイトライドであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のMI8半導体装置の製造方法。
(4) The ketone insulating film is made of oxynitride, which is formed by removing the silicon nitride film on the surface of the source and drain regions, then thermally oxidizing the entire surface, and further nitriding the thermal oxide film. A method for manufacturing an MI8 semiconductor device according to claim 1, characterized in that:
(5)r−)電極材料が多結晶シリコン又は金属シリサ
イドであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のMIS半導体装置の製造方法。
(5) The method for manufacturing an MIS semiconductor device according to claim 1, wherein the r-) electrode material is polycrystalline silicon or metal silicide.
(6)  ソース、ドレイン領域表面の絶縁膜をエツチ
ングした後、配線を形成する前にソース。 ドレイン領域に第2導電型の不純物を最初のイオン注入
のドーズ量よりも高ドーズ量でイオン注入し、更にアニ
ールすることを特徴とする特a′F請求の範囲第1項記
載のM I S半導体装置の製造方法。
(6) After etching the insulating film on the surface of the source and drain regions and before forming wiring. The M I S according to claim 1, characterized in that impurities of the second conductivity type are ion-implanted into the drain region at a higher dose than the initial ion implantation dose, and further annealed. A method for manufacturing a semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6373665A (en) * 1986-09-17 1988-04-04 Nec Corp Mis transistor and manufacture thereof

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