JPS6052593B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor deviceInfo
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- JPS6052593B2 JPS6052593B2 JP58163665A JP16366583A JPS6052593B2 JP S6052593 B2 JPS6052593 B2 JP S6052593B2 JP 58163665 A JP58163665 A JP 58163665A JP 16366583 A JP16366583 A JP 16366583A JP S6052593 B2 JPS6052593 B2 JP S6052593B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にMOS半
導体装置の製造方法に係る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method for manufacturing a MOS semiconductor device.
MOS半導体装置では素子の微細化が進むにつれ、ド
レイン耐圧の低下やショートチャネル効果等の欠点が生
じてくる。As elements become smaller in MOS semiconductor devices, drawbacks such as a decrease in drain breakdown voltage and short channel effects occur.
そこで、ドレイン耐圧を向上させ、ショートチャネル
効果を防止するための技術として例えば深いチャネルイ
オン注入技術が知られている。Therefore, for example, a deep channel ion implantation technique is known as a technique for improving the drain breakdown voltage and preventing the short channel effect.
これは、チャネル領域のシリコン基板にソース、ドレイ
ン領域と逆導電型(基板と同導電型)の不純物を深くイ
オン注入することにより、ドレイン耐圧を向上し、ショ
ートチャネル効果を防止するものである。この技術は、
505で代表されるように絶縁基板上に形成される半導
体装置の製造にも適用されており、ドレイン耐圧向上及
びショートチャネル効果防止に加えてバックチャネルリ
ーク(絶縁基板側のシリコン表面を流れる漏れ電流)防
止を目的として、チャネル領域下方のシリコン絶縁基板
との界面近傍にソース、ドレイン領域と逆導電型の不純
物をイオン注入することが行なわれている。 しかし、
この深いチャネルイオン注入技術を用いると、注入され
た不純物が深さ方向に分布をもつため、基板表面(チャ
ネル領)の不純物濃度を制御することが困難となる。This improves the drain breakdown voltage and prevents the short channel effect by deeply ion-implanting impurities of the opposite conductivity type to the source and drain regions (same conductivity type as the substrate) into the silicon substrate of the channel region. This technology is
It is also applied to the manufacture of semiconductor devices formed on insulating substrates, such as 505, to improve drain breakdown voltage and prevent short channel effects, as well as to reduce back channel leakage (leakage current flowing through the silicon surface on the insulating substrate side). ) In order to prevent this, impurities of the opposite conductivity type to the source and drain regions are ion-implanted into the vicinity of the interface with the silicon insulating substrate below the channel region. but,
When this deep channel ion implantation technique is used, the implanted impurities have a distribution in the depth direction, making it difficult to control the impurity concentration on the substrate surface (channel region).
特に、イオン注入のドーズ量が多くなると、表面濃度に
与える影響も大きくなり、この結果トランジスタのしき
い値電圧制御が困難となる。また、この技術を用いると
基板濃度が高くなるため、基板効果(ソース・基板間の
電圧5の上昇に伴い、しきい値電圧1が大きく上昇する
現象、基板濃度をNAとすると、VthはJに比例する
)によりしきい値電圧が変動しやすくなり、デバイスに
悪影響を与える。更に、SOSではシリコン中の不純物
濃度が高くなると、トランジスタのスピードの低下を招
く結果となる。上述したような欠点を解消するために、
最近の新しい技術としてP(あるいはN)ポケット形成
技術が知られている(例えば、S.Oguraetal
.66AhalfmicrOnMOSFETusing
dOudleimplantedlJ)D!5,IED
M82,718(1982))。In particular, as the dose of ion implantation increases, the effect on the surface concentration also increases, making it difficult to control the threshold voltage of the transistor. In addition, since the substrate concentration increases when this technology is used, the substrate effect (a phenomenon in which the threshold voltage 1 increases greatly as the source-substrate voltage 5 increases), where the substrate concentration is NA, Vth is (proportional to ) makes the threshold voltage more likely to fluctuate, which adversely affects the device. Furthermore, in SOS, an increase in the impurity concentration in silicon results in a reduction in the speed of the transistor. In order to eliminate the drawbacks mentioned above,
P (or N) pocket formation technology is known as a recent new technology (for example, S. Oguraetal
.. 66AhalfmicrOnMOSFETuning
dOudleimplantedlJ)D! 5.IED
M82, 718 (1982)).
この技術は、ゲート電極近傍の低濃度不純物領域とこれ
らの領域に隣接する高濃度不純物領域とからなる、いわ
ゆる1J)D(Ligllt]YDOpedDrain
)構造のソース,ドレイン領域に接してゲート電極近傍
の位置にP型(あるいはN型)の不純物領域(ポケット
領域)を形成することにより、ドレイン耐圧向上及びシ
ョートチャネル効果防止を図るものである。このP(あ
るいはN)ポケット形成技術の概略を第1図に参照して
説明する。This technology consists of a low concentration impurity region near the gate electrode and a high concentration impurity region adjacent to these regions.
) By forming a P-type (or N-type) impurity region (pocket region) in the vicinity of the gate electrode in contact with the source and drain regions of the structure, the drain breakdown voltage is improved and the short channel effect is prevented. The outline of this P (or N) pocket formation technique will be explained with reference to FIG.
まず、例えばP型シリコン基板1の図示しないフィール
ド酸化膜で囲まれた素子領域上にゲート酸化膜2を介し
て多結晶シリコンからなるゲート電極3を形成する。次
に、ゲート電極3をマスクとしてP型不純物をソース,
ドレイン予定部の全面に深くイオン注入する。つづいて
、LDD構造のソース,ドレイン領域を形成するために
、まずゲート電極3をマスクとしてN型不純物を低ドー
ズ量で浅くイオン注入する。つづいて、全面に例えばC
VD酸化膜を堆積した後、例えば反応性オオンエツチン
グによりゲート電極3の側面に残存CVD酸化膜4,4
を形成する。つづいて、ゲート電極3及び残存C職化膜
4,4をマスクとしてN型不純物を高ドーズ量でイオン
注入する。次いで、熱処理により不純物を拡散させ、ゲ
ート電極3近傍の浅いN型不純物領域5a,6aとこれ
らの領域に隣接する深いN+型不純物領域5b,6bと
からなるソース,ドレイン領域5,6およびソース,ド
レイン領域5,6に接し、ゲート電極3近傍の深い位置
に位置するP型不純物領域(ポケット領域)1,7を形
成する。以下、通常の工程に従い、配線等を形成する。
なお、しきい値制御のためのチヤネルイオ7注入は浅い
チャネルイオン注入でよい。しかしながら、上述したP
(あるいはN)ポケット形成技術では、ゲート電極3を
マスクとしてソース,ドレイン形成予定部の全面にP型
不純物をイオン注入しているので、N型のソース,ドレ
イン領域5,6内にP型不純物が混在することになり、
ソース,ドレイン領域5,6の抵抗があまり下がらない
という欠点がある。First, a gate electrode 3 made of polycrystalline silicon is formed, for example, on a device region of a P-type silicon substrate 1 surrounded by a field oxide film (not shown) with a gate oxide film 2 interposed therebetween. Next, using the gate electrode 3 as a mask, a P-type impurity is added as a source.
Ions are implanted deeply into the entire surface of the planned drain area. Next, in order to form the source and drain regions of the LDD structure, N-type impurities are first ion-implanted at a low dose using the gate electrode 3 as a mask. Next, for example, C
After depositing the VD oxide film, remaining CVD oxide films 4, 4 are removed on the side surfaces of the gate electrode 3 by, for example, reactive etching.
form. Next, N-type impurities are ion-implanted at a high dose using the gate electrode 3 and the remaining C-containing films 4, 4 as masks. Next, the impurities are diffused by heat treatment to form the source and drain regions 5 and 6 and the source and drain regions, which are made up of shallow N type impurity regions 5a and 6a near the gate electrode 3 and deep N+ type impurity regions 5b and 6b adjacent to these regions. P-type impurity regions (pocket regions) 1 and 7 are formed in contact with the drain regions 5 and 6 and located deep in the vicinity of the gate electrode 3. Thereafter, wiring and the like are formed according to normal steps.
Note that the channel ion implantation for controlling the threshold value may be a shallow channel ion implantation. However, the above-mentioned P
In the (or N) pocket formation technique, P-type impurities are ion-implanted into the entire area where the source and drain are to be formed using the gate electrode 3 as a mask. will be mixed,
There is a drawback that the resistance of the source and drain regions 5 and 6 does not decrease much.
このことはPチャネルトランジスタにN型のポケット領
域を形成する場合でも同様である。また、ソース,ドレ
イン領域5,6の抵抗を下げようとすると、P型不純物
のイオン注入のドーズ量を低くする必要があるが、こう
した場合ソース,ドレイン領域5,6をLDD構造にし
ないと、N型不純物によつてP型不純物領域(ポケット
領域)7,7が打ち消されてしまい、所期の目的を達成
することができない。したがつて、LJ)D構造のソー
ス,ドレイン領域5,6を形成するために、場合によつ
ては写真蝕刻工程(PEP)の回数が増加する等工程が
複雑となる。更に、上記方法をSOSデバイスに適用す
ると、ソース,ドレイン領域が逆導電型の不純物によつ
て打ち消され、シリコンー絶縁基板界面まで伸びにくく
なり、PN接合が形成され易くなる。This also applies to the case where an N-type pocket region is formed in a P-channel transistor. Furthermore, in order to lower the resistance of the source and drain regions 5 and 6, it is necessary to lower the dose of P-type impurity ion implantation, but in such a case, unless the source and drain regions 5 and 6 are made into an LDD structure, The P-type impurity regions (pocket regions) 7, 7 are canceled out by the N-type impurity, making it impossible to achieve the intended purpose. Therefore, in order to form the source and drain regions 5 and 6 of the LJ)D structure, the number of photo-etching steps (PEP) may be increased, thereby complicating the process. Furthermore, when the above method is applied to an SOS device, the source and drain regions are canceled out by impurities of opposite conductivity type, making it difficult to extend to the silicon-insulating substrate interface, making it easier to form a PN junction.
このため、浮遊容量の増加を招き、スピードの低下を引
き起こすことになるし、インバータ回路ではリーク電流
を増加させる結果となる。〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡便な
工程でポケット領域を形成することができ、有効にドレ
イン耐圧を向上し、ショートチャネル効果を防止するこ
とができ、しかもスピードの低下等を招くことのない半
導体装置の製造方法を提供しようとするものである。This results in an increase in stray capacitance, resulting in a decrease in speed, and in the inverter circuit, resulting in an increase in leakage current. [Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to form a pocket region in a simple process, effectively improve the drain breakdown voltage, and prevent the short channel effect. Furthermore, the present invention aims to provide a method for manufacturing a semiconductor device that does not cause a decrease in speed or the like.
本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体
層の素子領域表面にゲート絶縁膜を介してゲート電極を
形成し、全面に絶縁膜(例えばプラズマSiO2膜)を
堆積した後、そのゲート電極側壁の部分を選択的にエッ
チング除去し、次いで残存した絶縁膜をマスクとして第
1導電型の不純物をイオン注入し、更に残存した絶縁膜
を除去した後、ゲート電極をマスクとして第2導電型の
不純物をイオン注入し、熱処理により第2導電型のソー
ス,ドレイン領域と第1導電型の不純物領域(ポケット
領域)を形成することを骨子とするものである。In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a gate electrode is formed on the surface of an element region of a first conductivity type semiconductor layer via a gate insulating film, and an insulating film (for example, a plasma SiO2 film) is deposited on the entire surface. The side walls of the gate electrode are selectively etched away, and then impurities of the first conductivity type are ion-implanted using the remaining insulating film as a mask. After further removing the remaining insulating film, the second conductive type is implanted using the gate electrode as a mask. The main idea is to ion-implant type impurities and form second conductivity type source and drain regions and first conductivity type impurity regions (pocket regions) by heat treatment.
こうした方法によれば、ポケット領域を形成すべき第1
導電型の不純物はゲート電極近傍にのみイオン注入され
るので、ソース,ドレイン領域の高抵抗化を招くことが
なく、また、高ドーズ量のイオン注入を行うことができ
るので、ソース,ドレイン領域をLDD構造にする必要
はない。According to this method, the first
Since the conductivity type impurity is ion-implanted only in the vicinity of the gate electrode, it does not increase the resistance of the source and drain regions, and it is also possible to implant high-dose ions, so that the source and drain regions can be easily implanted. It is not necessary to have an LDD structure.
したがつて、簡便な工程でポケット領域を形成すること
ができ、有効にドレイン耐圧を向上し、ショートチャネ
ル効果を防止することができ、しかもスピードの低下等
を招くことがない。なお、ソース,ドレイン領域をLD
D構造にすれば、ホットキャリアの発生によるしきい値
電圧の変動等も防止することができる。〔発明の実施例
〕
以下、本発明をCMOSの製造に適用した実施例を第2
図a−1を参照して説明する。Therefore, the pocket region can be formed in a simple process, the drain breakdown voltage can be effectively improved, the short channel effect can be prevented, and there is no reduction in speed. Note that the source and drain regions are
With the D structure, fluctuations in threshold voltage due to generation of hot carriers can also be prevented. [Embodiments of the Invention] Hereinafter, a second embodiment in which the present invention is applied to CMOS manufacturing will be described.
This will be explained with reference to Figure a-1.
まず、表面の結晶方位(100)のN型シリコン基板1
1の一部に選択的にP型ウェル領域12を形成した後、
選択酸化法に従い厚さ8000Aのフィールド酸化膜1
3を形成する。First, an N-type silicon substrate 1 with a surface crystal orientation (100)
After selectively forming a P-type well region 12 in a part of 1,
Field oxide film 1 with a thickness of 8000A according to the selective oxidation method
form 3.
次に、フィールド酸化膜13で囲まれた素子領域表面に
厚さ500Aのゲート酸化膜14を形成し、浅いチャネ
ルイオンー注入を行つた後、全面に厚さ5000Aの多
結晶シリコン膜を堆積し、95(代)で1紛間にCl3
拡散を行う。つづいて、全面に厚さ7000人のCVD
酸化膜を堆積した後、このCVD酸化膜及び前記多結晶
シリコン膜を順次パターニングして、ゲート電極151
,152とその上のCVD酸化膜パターン161,16
2を形成する。このCVD酸化膜パターン161,16
2はゲート電極部分の段差を著しくさせる作用を有する
(第2図a図示)。つづいて、全面に厚さ1.2μmの
プラズマSiO2膜17を堆積する(同図b図示)。つ
づいて、このプラズマSiO2膜17を5%HF緩衝溶
液で130秒間エッチングする。この際、ゲート電極段
差部の側壁ではプラズマSiO2膜17の膜厚が他の部
分よりやや薄く、かつエッチングレートが速いため、ゲ
ート電極の側壁の部分が選択的にエッチングされる(同
図c図示)。次いで、P型ウェル領域12以外の基板1
1上にホトレジストパターン18を形成した後、このホ
トレジストパターン18及びウェル領域12上の残存し
たプラズマSiO2膜17をマスクとしてB+を加速エ
ネルギー100keV1ドーズ量5×1P/c#Iの条
件でイオン注入する(同図d図示)。Next, a gate oxide film 14 with a thickness of 500A is formed on the surface of the element region surrounded by the field oxide film 13, and after shallow channel ion implantation is performed, a polycrystalline silicon film with a thickness of 5000A is deposited on the entire surface. Cl3 in one incident in 1995 (generation)
Perform diffusion. Next, CVD with a thickness of 7,000 people was applied to the entire surface.
After depositing the oxide film, this CVD oxide film and the polycrystalline silicon film are sequentially patterned to form the gate electrode 151.
, 152 and CVD oxide film patterns 161, 16 thereon.
form 2. This CVD oxide film pattern 161, 16
2 has the effect of significantly increasing the step difference in the gate electrode portion (as shown in FIG. 2a). Subsequently, a plasma SiO2 film 17 with a thickness of 1.2 μm is deposited on the entire surface (as shown in FIG. 1B). Subsequently, this plasma SiO2 film 17 is etched with a 5% HF buffer solution for 130 seconds. At this time, the thickness of the plasma SiO2 film 17 on the side wall of the gate electrode step part is slightly thinner than other parts, and the etching rate is faster, so the side wall part of the gate electrode is selectively etched (as shown in figure c). ). Next, the substrate 1 other than the P-type well region 12
After forming a photoresist pattern 18 on 1, using this photoresist pattern 18 and the remaining plasma SiO2 film 17 on the well region 12 as a mask, B+ is ion-implanted under the conditions of acceleration energy 100 keV1 dose amount 5×1P/c#I. (Illustrated in figure d).
つづいて、前記ホトレジストパターン18をマスクとし
てウェル領域12上のプラズマSiO,膜17、CVD
酸化膜パターン162及びゲート酸化膜14を5%HF
緩衝溶液で6分エッチング除去する。つづいて、ホトレ
ジストパターン18及びウェル領域12上のゲート電極
152をマスクとして、ウェル領域12にAs+を加速
エネルギー40keV1ドーズ量1×1015/dの条
件でイオン注入する(同図e図示)。次いで、前記ホト
レジストパターン18を除去した後、ウェル領域12上
にホトレジストパターン19を形成する。Subsequently, using the photoresist pattern 18 as a mask, the plasma SiO film 17 on the well region 12 is removed by CVD.
The oxide film pattern 162 and the gate oxide film 14 are coated with 5% HF.
Etch away with buffer solution for 6 minutes. Subsequently, using the photoresist pattern 18 and the gate electrode 152 on the well region 12 as a mask, As+ ions are implanted into the well region 12 at an acceleration energy of 40 keV and a dose of 1.times.10@15 /d (as shown in the figure e). After removing the photoresist pattern 18, a photoresist pattern 19 is formed on the well region 12.
つづいて、このホトレジストパターン19及びウェル領
域12以外の基板11上の残存したプラズマSiO2膜
17をマスクとして基板11にP+を加速エネルギー3
50ke、ドーズ量5×1013/CFllの条件でイ
オン注入する(同図f図示)。つづいて、前記ホトレジ
ストパターン19をマスクとして基板11上の残存した
プラズマSlO2膜17、CVD酸化膜パターン161
及びゲート酸化膜14を5%叩緩衝溶液で6分間エッチ
ング除去する。つづいて、ホトレジストパターン19及
び基板11上のゲート電極151をマスクとして基板1
1にB+を加速エネルギー20keV、ドーズ量1×1
015/dの条件でイオン注入する(同図g図示)。次
いで、前ホトレジストパターン18を除去した後、95
(代)で3紛間熱処理して不純物を拡散させ、ウェル領
域12以外の基板11にP+型ソース,ドレイン領域2
0,21とこれらソース,ドレイン領域20,21に接
し、ゲート電極151″近傍の深い位置に位置するN型
不純物領域(ポケット領域)22,22をウェル領域1
2にN+型ソース,ドレイン領域23,24とこれらソ
ース,ドレイン領域23,24に接し、ゲート電極15
2近傍の深い位置に位置するP型不純物領域(ポケット
領域)25,25をそれぞれ形成する(同図h図示)。Next, using the photoresist pattern 19 and the remaining plasma SiO2 film 17 on the substrate 11 other than the well region 12 as a mask, P+ is applied to the substrate 11 with an acceleration energy of 3
Ion implantation is performed under the conditions of 50 ke and a dose of 5×10 13 /CFll (as shown in the figure f). Subsequently, using the photoresist pattern 19 as a mask, the plasma SlO2 film 17 remaining on the substrate 11 and the CVD oxide film pattern 161 are
Then, the gate oxide film 14 is removed by etching with a 5% buffer solution for 6 minutes. Next, using the photoresist pattern 19 and the gate electrode 151 on the substrate 11 as a mask, the substrate 11 is
Accelerate B+ to 1 with energy of 20 keV and dose of 1×1
Ion implantation is performed under the condition of 015/d (as shown in g in the figure). Next, after removing the previous photoresist pattern 18, 95
In step (3), impurities are diffused by three-step heat treatment, and the P+ type source and drain regions 2 are added to the substrate 11 other than the well region 12.
0, 21 and these source and drain regions 20, 21, N-type impurity regions (pocket regions) 22, 22 located deep near the gate electrode 151'' are well region 1.
2, N+ type source and drain regions 23 and 24 and a gate electrode 15 in contact with these source and drain regions 23 and 24;
P-type impurity regions (pocket regions) 25, 25 located at deep positions near 2 are formed, respectively (as shown in h in the figure).
つづいて、全面にCVD酸化膜26を堆積した後、コン
タクトホール27,・・・・・・を開孔する。つづいて
、全面にAI膜を蒸着した後、パターニングしてに配線
28,・・を形成し、CMOSを製造する(同図1図示
)。このような方法によれば、第2図c図示の工程でプ
ラズマSiQ.膜17のゲート電極の側壁の部分を選択
的にエッチング除去し、同図d図示の工程でP型ポケッ
ト領域形成のために残存したプラズマSiO2膜17を
マスクとしてウェル領域12にボロンを、また同図f図
示の工程でN型ポケット領域形成のために残存したプラ
ズマSiO2膜17をマスクとして基板11にリンをそ
れぞれイオン注入している。Subsequently, after depositing a CVD oxide film 26 on the entire surface, contact holes 27, . . . are opened. Subsequently, after depositing an AI film on the entire surface, it is patterned to form interconnections 28, etc., thereby manufacturing a CMOS (as shown in FIG. 1). According to such a method, plasma SiQ. The sidewall portion of the gate electrode of the film 17 is selectively etched away, and in the process shown in FIG. In the step shown in FIG. f, phosphorus ions are implanted into the substrate 11 using the remaining plasma SiO2 film 17 as a mask to form an N-type pocket region.
すなわち、ポケット領域を形成するための不純物はゲー
ト電極の近傍にのみイオン注入される。したがつて、従
来のP(あるいはN)ポケット形成技術のようにソース
,ドレイン予定部の全面にイオン注入する方法と異なり
、ソース,ドレイン領域の抵抗を上げることがないの、
スピードが低下することがない。また、ソース,ドレイ
ン領域の抵抗を上げるおそれがないので、P型及びN型
のポケット領域22,22,25,25を形成するため
の不純物イオン注入のドーズ量を高くしてもソース,ド
レイン領域に影響を与えることがない。That is, the impurity for forming the pocket region is ion-implanted only in the vicinity of the gate electrode. Therefore, unlike the conventional P (or N) pocket formation technique, in which ions are implanted into the entire surface of the intended source and drain regions, the resistance of the source and drain regions does not increase.
The speed never decreases. In addition, since there is no risk of increasing the resistance of the source and drain regions, even if the dose of impurity ion implantation for forming the P-type and N-type pocket regions 22, 22, 25, and 25 is increased, the source and drain regions will not increase in resistance. has no effect on the
このため、ソース,ドレイン領域をLDD構造にしなく
てもポケット領域が打ち消されることがない。したがつ
て、上記実施例のように本発明方法をCMOSの製造に
適用した場合でも、写真蝕刻工程(PEP)の図数が増
加することはなく、またダメージの原因となる反応性イ
オンエッチング(RIE)を用いる必要もない。更に、
本発明方法ではチャネルイオン注入はしきい値制御のた
めの浅いイオン注入のみで足りる。したがつて、しきい
値制御がしやすくなり、また基板濃度は低いままである
ので、基板効果もほとんどない。以上のようなことから
、本発明方法を用いれば、簡便な工程でドレイン耐圧を
向上し、ショートチャネル効果を防止することができ、
しかもスピードを低下させることがなく、安定した特性
を有する微細な素子を製造することができる。Therefore, even if the source and drain regions are not formed into an LDD structure, the pocket regions are not canceled out. Therefore, even when the method of the present invention is applied to CMOS manufacturing as in the above embodiment, the number of images in the photo-etching process (PEP) does not increase, and reactive ion etching (reactive ion etching), which causes damage, does not increase. There is no need to use RIE. Furthermore,
In the method of the present invention, shallow channel ion implantation for threshold control is sufficient. Therefore, the threshold value can be easily controlled, and since the substrate concentration remains low, there is almost no substrate effect. From the above, if the method of the present invention is used, the drain breakdown voltage can be improved with a simple process, and the short channel effect can be prevented.
Furthermore, it is possible to manufacture fine elements with stable characteristics without reducing speed.
なお、本発明方法をSOSデバイスに適用すれば、ポケ
ット領域を形成する不純物がソース,ドレイン領域を形
成する不純物の下方向への拡がりを阻止することがない
ので、ソース,ドレイン領域は容易にシリコン−サファ
イア基板まで達する。したがつて、PN接合による浮遊
容量の増加を防止することができ、インバータ回路では
リーク電流の増加を防止することができる。また、上記
実施例と異なリソース,ドレイン領域をLDD構造とし
てもよい。Note that if the method of the present invention is applied to an SOS device, the impurities forming the pocket region will not prevent the impurities forming the source and drain regions from spreading downward, so the source and drain regions can be easily formed using silicon. - Reaches the sapphire substrate. Therefore, an increase in stray capacitance due to the PN junction can be prevented, and an increase in leakage current in the inverter circuit can be prevented. Further, the resource and drain regions may have an LDD structure, which is different from the above embodiment.
この場合の製造工程を第3図a−fを参照して説明する
。まず、第2図dまでの工程を経た後、ホトレジストパ
ターン18を除去し、ウェル領域12上にホトレジスト
パターン29を形成する。The manufacturing process in this case will be explained with reference to FIGS. 3a-f. First, after going through the steps up to FIG. 2d, the photoresist pattern 18 is removed and a photoresist pattern 29 is formed on the well region 12.
次に、このホトレジストパターン29及びウェル領域1
2以外の基板11上の残存したプラズマSiO2膜17
をマスクとして基板11に例えばP+をイオン注入する
(第3図a図示)。つづいて、ホトレジストパターン2
9を除去した後、残存したプラズマSlO2膜17、C
vDrl!化膜パターン161,162及びゲート酸化
膜14の一部をエッチング除去する。つづいて、全面に
CV切唆化膜を堆積した後、反応性イオンエッチング(
RIE)によりゲート電極151,152の側壁に残存
CVD酸化膜30,・・を形成する。つづいて、ウェル
領域12以外の基板11上にホトレジストパターン31
を形成した後、このホトレジストパターン31、ゲート
電極152、及びその側壁の残存CVD酸化膜30,3
0をマスクとしてウェル領域12にAs+を加速エネル
ギー40keV1ドーズ量・3×1015/Cfiの条
件でイオン注入する(同図b図示)、つづいて、ウェル
領域12上のゲート電極15。側壁の残存CVD酸化膜
30,30をHF溶液で除去した後、As+を加速エネ
ルギー40ICEVlドーズ量5×1013/Ciiの
条件でイオン注入する(同図c図示)。次いで、前記ホ
トレジストパターン31を除去した後、ウェル領域12
上にホトレジストパターン32を形成する。Next, this photoresist pattern 29 and well region 1
Remaining plasma SiO2 film 17 on substrates 11 other than 2
For example, P+ ions are implanted into the substrate 11 using as a mask (as shown in FIG. 3A). Next, photoresist pattern 2
After removing 9, the remaining plasma SlO2 film 17, C
vDrl! The oxide film patterns 161 and 162 and a portion of the gate oxide film 14 are removed by etching. Next, after depositing a CV cut film on the entire surface, reactive ion etching (
Residual CVD oxide films 30, . . . are formed on the side walls of the gate electrodes 151, 152 by RIE). Subsequently, a photoresist pattern 31 is formed on the substrate 11 other than the well region 12.
After forming the photoresist pattern 31, the gate electrode 152, and the remaining CVD oxide films 30, 3 on the side walls thereof,
Using As+ as a mask, As+ ions are implanted into the well region 12 under the conditions of an acceleration energy of 40 keV1 and a dose of 3×10 15 /Cfi (as shown in FIG. After removing the remaining CVD oxide films 30, 30 on the side walls with an HF solution, As+ ions are implanted under the conditions of an acceleration energy of 40 ICEVl and a dose of 5×10 13 /Cii (as shown in the figure c). Next, after removing the photoresist pattern 31, the well region 12 is removed.
A photoresist pattern 32 is formed thereon.
つづいて、このホトレジストパターン32、基板11上
のゲート電極151及・びその側壁の残有℃V曜化膜3
0,30をマスクとしてB+を加速エネルギー20ke
V1ドーズ量2×1P/C7l!の条件でイオン注入す
る(同図d図示)。つづいて、基板11上のゲート電極
151側壁の残存CVD酸化膜30,30を除去した後
、B+を加速エネルギー20keV1ドーズ量5×10
13/dの条件でイオン注入する(同図e図示)。次い
で、熱処理を行ない、ウェル領域12以外の基板11に
チャネル領域近傍のP型不純物領域33a,34aとこ
れらの領域に隣接するP+不純物領域33b,34bと
からなるLDD構造のソース,ドレイン領域33,34
及びこれらソース,ドレイン領域33,34に接し、ゲ
ート電極151近傍の深い位置に位置するN型不純物領
域(ポケット領域)35,35を、ウェル領域12にチ
ャネル領域近傍のN型不純物領域36a,37aとこれ
らの領域に隣接するN+型不純物領域36b,37bと
からなるLDD構造のソース,ドレイン領域36,37
及びこれらソース,ドレイン領域36,37に接し、ゲ
ート電極152近傍の深い位置に位置するP型不純物領
域(ポケット領域)38,38を形成する(同図f図示
)。以下、通常の工程に従い、配線等を形成する。この
ような方法によれば、工程は複雑になるものの上記実施
例と同様な効果を得ることができ、更に、ソース,ドレ
イン領域をLDD構造としたことによりホットキャリア
の発生によるしきい値電圧の変動を防止することができ
るので、よソー層素子の微細化に適した方法となる。な
お、上記実施例ではゲート電極151152上にCVD
酸化膜パターン161,162を形成したが、このCV
D酸化膜パターン161,162は必ずしも設けなくと
もよい。Subsequently, this photoresist pattern 32, the gate electrode 151 on the substrate 11, and the remaining °C V diode film 3 on the side wall thereof.
Acceleration energy of B+ is 20ke using 0.30 as a mask
V1 dose 2×1P/C7l! Ion implantation is performed under the following conditions (as shown in figure d). Subsequently, after removing the remaining CVD oxide films 30, 30 on the side walls of the gate electrode 151 on the substrate 11, B+ is
Ion implantation is performed under the condition of 13/d (as shown in figure e). Next, heat treatment is performed to form source and drain regions 33 and 34 in the substrate 11 other than the well region 12 with an LDD structure consisting of P type impurity regions 33a and 34a near the channel region and P+ impurity regions 33b and 34b adjacent to these regions. 34
N-type impurity regions (pocket regions) 35, 35, which are in contact with these source and drain regions 33, 34 and located deep near the gate electrode 151, are placed in the well region 12, and N-type impurity regions 36a, 37a near the channel region. and N+ type impurity regions 36b, 37b adjacent to these regions.
P-type impurity regions (pocket regions) 38 and 38 are formed in contact with these source and drain regions 36 and 37 and located deep in the vicinity of the gate electrode 152 (as shown in figure f). Thereafter, wiring and the like are formed according to normal steps. According to such a method, although the process is complicated, it is possible to obtain the same effect as the above embodiment.Furthermore, since the source and drain regions have an LDD structure, the threshold voltage due to the generation of hot carriers can be reduced. Since fluctuations can be prevented, this method is suitable for miniaturizing thin layer elements. Note that in the above embodiment, CVD is applied on the gate electrode 151152.
Although oxide film patterns 161 and 162 were formed, this CV
The D oxide film patterns 161 and 162 do not necessarily need to be provided.
また、ゲート電極151,152は多結晶シリコンで形
成したが、これに限らずMOSi2のような高融点金属
シリサイドを用いてもよい。〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、ドレイン耐圧を向上し、ショートチャネル効果を
防止することができ、しかもスピードを低下させること
がなく、安定した特性を有する微細な素子を製造し得る
等顕著な効果を奏するものである。Furthermore, although the gate electrodes 151 and 152 are formed of polycrystalline silicon, they are not limited to this, and high melting point metal silicide such as MOSi2 may be used. [Effects of the Invention] As detailed above, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, drain breakdown voltage can be improved, short channel effects can be prevented, and the speed can be maintained without decreasing, resulting in stable operation. This method has remarkable effects such as being able to manufacture fine elements with specific characteristics.
第1図は従来の方法により製造されたNチャネルMOS
トランジスタの断面図、第2図a−iは本発明の実施例
におけるCMOSの製造方法を示す断面図、第3図a−
fは本発明の他の実施例におけるCMOSの製造方法を
示す断面図である。
11・・・・・N型シリコン基板、12・・・・・・P
型ウニル領域、13・・・・フィールド酸化膜、14・
・・・・・ゲート酸化膜、151,152・・・・ゲー
ト電極、161,162・・CVD酸化膜パターン、1
7・・・・・プラズマSlO2膜、18,19,29,
31,32・・・・・・ホトレジストパターン、20,
21・・・1P+ソース,ドレイン領域、22・・・・
N型不純物領域(ポケット領域)、23,24・・・・
N+型ソース,ドレイン領域、25・・・・・・P型不
純物領域(ポケット領域)、26・・・・CVD酸化膜
、27・・・・・・コンタクトホール、28・・・・・
・に配線、30・・・・・・残門存CVD酸化膜、33
a,34a・・・・P型不純物領域、33b,34b・
・・・・・P+型不純物領域、33,34・・・・・・
ソース,ドレイン領域、35・・・・・・N型不純物領
域(ポケット領域)、36a,37a・・N型不純物領
域、36b,37b・・・・・・N型不)純物領域、3
6,37・・・・・・ソース,ドレイン領域、38・・
・・・・P型不純物領域(ポケット領域)。Figure 1 shows an N-channel MOS manufactured by the conventional method.
A cross-sectional view of a transistor, FIG. 2 a-i is a cross-sectional view showing a CMOS manufacturing method in an embodiment of the present invention, and FIG.
f is a sectional view showing a CMOS manufacturing method in another embodiment of the present invention. 11...N-type silicon substrate, 12...P
type unil region, 13... field oxide film, 14...
...Gate oxide film, 151,152...Gate electrode, 161,162...CVD oxide film pattern, 1
7...Plasma SlO2 film, 18, 19, 29,
31, 32... Photoresist pattern, 20,
21...1P+source, drain region, 22...
N-type impurity region (pocket region), 23, 24...
N+ type source, drain region, 25...P type impurity region (pocket region), 26...CVD oxide film, 27...contact hole, 28...
・Wiring, 30...Remaining CVD oxide film, 33
a, 34a...P-type impurity region, 33b, 34b...
...P+ type impurity region, 33, 34...
Source, drain region, 35...N type impurity region (pocket region), 36a, 37a...N type impurity region, 36b, 37b...N type impurity region, 3
6, 37... Source, drain region, 38...
...P-type impurity region (pocket region).
Claims (1)
膜を介してゲート電極を形成する工程と、全面に絶縁膜
を堆積した後、該絶縁膜のゲート電極側壁の部分を選択
的にエッチング除去する工程と、残存した絶縁膜をマス
クとして第1導電型の不純物をイオン注入する工程と、
前記残存した絶縁膜を除去した後、前記ゲート電極マス
クとして第2導電型の不純物をイオン注入する工程と、
熱処理により不純物を拡散させ、第2導電型のソース、
ドレイン領域及びこれらソース、ドレイン領域に接し、
前記ゲート電極近傍に位置する第1導電型の不純物領域
を形成する工程とを具備したことを特徴とする半導体装
置の製造方法。 2 絶縁膜としてプラズマSiO_2膜を用いたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製
造方法。 3 全面に堆積されたゲート電極材料上に他の絶縁膜を
堆積し、これらを順次パターニングしてゲート電極及び
ゲート電極上に残存した前記他の絶縁膜のパターンを形
成することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
導体装置の製造方法。 4 ゲート電極及び残存した絶縁膜をマスクとして第1
導電型の不純物をイオン注入する前または後に、少なく
ともゲート電極をマスクとして第2導電型の不純物を低
ドーズ量でオイン注入することを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。[Claims] 1. A step of forming a gate electrode on the surface of the element region of the first conductivity type semiconductor layer via a gate insulating film, and after depositing the insulating film on the entire surface, forming a gate electrode on the side wall of the gate electrode of the insulating film. a step of selectively etching away a portion; a step of ion-implanting a first conductivity type impurity using the remaining insulating film as a mask;
After removing the remaining insulating film, ion-implanting a second conductivity type impurity as the gate electrode mask;
The impurity is diffused by heat treatment to form a second conductivity type source,
In contact with the drain region and these source and drain regions,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming an impurity region of a first conductivity type located near the gate electrode. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a plasma SiO_2 film is used as the insulating film. 3. A patent characterized in that another insulating film is deposited on the gate electrode material deposited on the entire surface and sequentially patterned to form a gate electrode and a pattern of the other insulating film remaining on the gate electrode. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1. 4 Using the gate electrode and remaining insulating film as a mask, first
Manufacturing a semiconductor device according to claim 1, characterized in that, before or after ion implantation of a conductivity type impurity, a second conductivity type impurity is implanted at a low dose using at least the gate electrode as a mask. Method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58163665A JPS6052593B2 (en) | 1983-09-06 | 1983-09-06 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP58163665A JPS6052593B2 (en) | 1983-09-06 | 1983-09-06 | Manufacturing method of semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6055658A JPS6055658A (en) | 1985-03-30 |
JPS6052593B2 true JPS6052593B2 (en) | 1985-11-20 |
Family
ID=15778259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58163665A Expired JPS6052593B2 (en) | 1983-09-06 | 1983-09-06 | Manufacturing method of semiconductor device |
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Country | Link |
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JP (1) | JPS6052593B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0216053A3 (en) * | 1985-09-26 | 1988-01-20 | Motorola, Inc. | Removable sidewall spaces for lightly doped drain formation using one mask level |
JPS6358838A (en) * | 1986-08-28 | 1988-03-14 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JP2806226B2 (en) * | 1993-09-14 | 1998-09-30 | 日本電気株式会社 | Method of manufacturing MIS type semiconductor integrated circuit device |
-
1983
- 1983-09-06 JP JP58163665A patent/JPS6052593B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS6055658A (en) | 1985-03-30 |
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