JPS6118348B2 - - Google Patents

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JPS6118348B2
JPS6118348B2 JP49042538A JP4253874A JPS6118348B2 JP S6118348 B2 JPS6118348 B2 JP S6118348B2 JP 49042538 A JP49042538 A JP 49042538A JP 4253874 A JP4253874 A JP 4253874A JP S6118348 B2 JPS6118348 B2 JP S6118348B2
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JP
Japan
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oxide film
silicon oxide
glass layer
forming
thin silicon
Prior art date
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JP49042538A
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Japanese (ja)
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JPS50134777A (en
Inventor
Taiichi Inoe
Yoshiharu Fujimoto
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はトランジスタなど拡散領域を含む素
子を有する半導体装置の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having an element including a diffusion region, such as a transistor.

シリコン半導体にて構成された半導体装置の製
造方法において従来の拡散技術では熱拡散工程の
前に、その前の工程で形成されている薄いシリコ
ン酸化膜全て除去するか、高濃度不純物ガラス層
を利用して拡散するかのいずれかが行なわれてい
た。後者は前者に比べ気相成長技術を伴なうので
技術的困難さが大きい。そこで一般には前者が用
いられている。しかし多結晶シリコンを配線とし
て使用する最近の技術、例えばシリコンゲートの
絶縁ゲート型電界効果トランジスタにおいて多結
晶シリコンゲートを予め形成した後にソース、ド
レイン領域をそれぞれ拡散形成すればシリコンゲ
ートをマスタとすることができ、マスク合せの工
程が省略でき、高密度に素子を形成できる。しか
しそのソース、ドレイン拡散の前に行なう、酸化
膜除去の際に形成した多結晶シリコンの周縁部の
下側が、いわゆるアンダーエツチングを受け、こ
れが重要な問題になつている。このことを第1図
について説明すると、第1図Aに示すようにシリ
コン半導体基板1上にシリコン酸化膜2が設けら
れ、その一部は選択的に除去され、その除去され
た部分に薄いシリコン酸化膜3が形成される。更
に全面に結晶シリコン層を成長させ、その一部を
選択的に残して配線4及び電極5とする。この後
に第1図Bに示すように多結晶シリコン層5をマ
スクとして薄い酸化膜3を除去するように酸化膜
エツチングを行なつてソース領域6及びドレイン
領域7のための開口を形成する。この際ゲート電
極5の周縁の下もエツチングされてアンダーエツ
チング領域10が形成され、また厚い酸化膜2も
薄くエツチングされて配線4の下の一部にアンダ
ーエツチング領域10が生じる。次に不純物拡散
を行なつてソース領域6、ドレイン領域7が形成
され、同時に不純物の拡散が行なわれた多結晶シ
リコン配線4及び電極5が形成される。その後不
純物ガラス層を徐去して第1図Cに示すように気
相成長シリコン酸化膜8を成長させ、これに対し
てコンタクト孔を開口した後、アルミニウムを蒸
着して配線9を形成して完成する。このような製
造方法ではソース、ドレインの拡散にシリコンゲ
ート5をマスクとするため、そのゲート5と、ソ
ース領域6及びドレイン領域7との相互位置が正
確に設計通りになる利益がある。しかしアンダー
エツチング部10はシリコン酸化膜が存在しない
ため多結晶シリコン5と、ソース領域6及びドレ
イン領域7との電気的短絡が生じやすくなる。
In conventional diffusion techniques for manufacturing semiconductor devices made of silicon semiconductors, before the thermal diffusion process, the entire thin silicon oxide film formed in the previous process is removed, or a highly concentrated impurity glass layer is used. Either this was done and it spread. The latter method is technically more difficult than the former method because it involves vapor phase growth technology. Therefore, the former is generally used. However, with recent technology that uses polycrystalline silicon as wiring, for example, in a silicon gate insulated gate field effect transistor, if the polycrystalline silicon gate is formed in advance and then the source and drain regions are each diffused, the silicon gate can be used as the master. This allows the mask alignment process to be omitted, allowing elements to be formed with high density. However, the lower side of the peripheral edge of the polycrystalline silicon formed during the removal of the oxide film before the source and drain diffusion is subject to so-called underetching, which has become an important problem. To explain this with reference to FIG. 1, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film 2 is provided on a silicon semiconductor substrate 1, a part of which is selectively removed, and a thin silicon An oxide film 3 is formed. Furthermore, a crystalline silicon layer is grown over the entire surface, and a portion of it is selectively left to serve as wiring 4 and electrode 5. Thereafter, as shown in FIG. 1B, oxide film etching is performed to remove thin oxide film 3 using polycrystalline silicon layer 5 as a mask, thereby forming openings for source region 6 and drain region 7. At this time, the bottom of the periphery of the gate electrode 5 is also etched to form an under-etched region 10, and the thick oxide film 2 is also thinly etched to form an under-etched region 10 in a portion under the wiring 4. Next, impurity diffusion is performed to form a source region 6 and a drain region 7, and at the same time, polycrystalline silicon interconnection 4 and electrode 5, which have undergone impurity diffusion, are formed. Thereafter, the impurity glass layer is removed and a vapor phase grown silicon oxide film 8 is grown as shown in FIG. Complete. In this manufacturing method, since the silicon gate 5 is used as a mask for diffusion of the source and drain, there is an advantage that the mutual positions of the gate 5, the source region 6, and the drain region 7 can be exactly as designed. However, since no silicon oxide film is present in the under-etched portion 10, electrical short circuits between the polycrystalline silicon 5 and the source region 6 and drain region 7 are likely to occur.

この発明は上述の点に鑑み、半導体基板上に形
成された薄いシリコン酸化膜を除去することなく
その薄いシリコン酸化膜をガラス層に変換し、そ
のガラス層を通して半導体基板に拡散領域を形成
する。このようにして上記薄いシリコン酸化膜上
にシリコン電極が形成されている場合に、これを
マスクとして不純物拡散を行なうことができ、し
かも薄いシリコン酸化膜を除去しないため、アン
ダーエツチング部分による不良は発生することが
なく、歩留りが高いものになる。
In view of the above points, the present invention converts a thin silicon oxide film formed on a semiconductor substrate into a glass layer without removing the thin silicon oxide film, and forms a diffusion region in the semiconductor substrate through the glass layer. In this way, when a silicon electrode is formed on the thin silicon oxide film, impurity diffusion can be performed using this as a mask, and since the thin silicon oxide film is not removed, defects due to under-etched parts will occur. This results in a high yield.

次に第2図を参照してこの発明による半導体装
置の製造方法の一例を、第1図に示した従来のも
のと対応するものに適用した場合につき説明す
る。第1図Aについて説明したシリコン配線4、
電極5の形成までは従来と同様である。このシリ
コン配線、電極の形成後、この発明においては薄
いシリコン酸化膜3を除去することなく、直ちに
高温で不純物拡散(例えば、N型であればリン、
P型であればボロン)を行なう。なおソース領域
及びドレイン領域の抵抗を小さくするためには薄
いシリコン酸化膜3の膜厚は2000Å以下が好まし
い。
Next, with reference to FIG. 2, an example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in the case where it is applied to a device corresponding to the conventional method shown in FIG. The silicon wiring 4 described with respect to FIG. 1A,
The process up to the formation of the electrode 5 is the same as the conventional method. After the silicon wiring and electrodes are formed, in the present invention, impurities are immediately diffused at high temperature without removing the thin silicon oxide film 3 (for example, if it is an N type, phosphorus,
If it is P type, perform boron). In order to reduce the resistance of the source and drain regions, the thickness of the thin silicon oxide film 3 is preferably 2000 Å or less.

上記不純物拡散の温度を900℃以上にすること
により、第2図Aに示すように薄いシリコン酸化
膜3は2時間以内にガラス層(リンの場合はリン
シリケートガラス:PSG、ボロンの場合はボロン
シリケートガラス:BSG)11に変換され、その
ガラス層11を通つて不純物はシリコン半導体基
板1へ拡散され、ソース領域6、ドレイン領域7
がシリコンゲート5をマスクとして形成される。
なお、ソース、ドレイン領域上のガラス層は不純
物がシリコン酸化膜中に導入することにより形成
され、多結晶ゲート電極5の上表面および側面に
は熱処理雰囲気中に含まれる酸素の影響でガラス
層が形成される。この時にできる不純物ガラス層
11を除去せず次に熱酸化又は気相成長法でシリ
コン酸化膜8を第2図Bに示すように全面に形成
し、更にコンタクト孔を開口し、次にアルミ配線
9を行なつてトランジスタが構成される。
By setting the impurity diffusion temperature above 900°C, the thin silicon oxide film 3 is formed into a glass layer (phosphorus silicate glass: PSG in the case of phosphorus, boron silicate glass in the case of boron) within 2 hours, as shown in FIG. 2A. The impurities are converted into silicate glass (BSG) 11 and diffused into the silicon semiconductor substrate 1 through the glass layer 11, forming the source region 6 and drain region 7.
is formed using the silicon gate 5 as a mask.
Note that the glass layer on the source and drain regions is formed by introducing impurities into the silicon oxide film, and the glass layer is formed on the upper surface and side surfaces of the polycrystalline gate electrode 5 due to the influence of oxygen contained in the heat treatment atmosphere. It is formed. Without removing the impurity glass layer 11 formed at this time, a silicon oxide film 8 is then formed on the entire surface by thermal oxidation or vapor phase growth as shown in FIG. 2B, contact holes are opened, and then aluminum wiring 9 to construct a transistor.

上述は本発明製造方法によれば、薄いシリコン
酸化膜3をエツチングしないためアンダーエツチ
ング部分10は全く生じないばかりか密なガラス
層11にゲート電極5が囲まれ、ピンボールなど
による配線やソース、ドレイン領域との電気的短
絡は全く生じない、よつて歩留りのよいものとな
る。上述においては薄いシリコン酸化膜3をガラ
ス質へ変換する工程と、そのガラス質を通して不
純物拡散を行なう工程は連続しているがそれぞれ
の工程を明確に分離してもよい。
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, since the thin silicon oxide film 3 is not etched, no under-etched portion 10 occurs, and the gate electrode 5 is surrounded by the dense glass layer 11, and the wiring formed by pinball or the like, the source, No electrical short circuit with the drain region occurs, resulting in a high yield. In the above description, the process of converting the thin silicon oxide film 3 into glass and the process of diffusing impurities through the glass are continuous, but each process may be clearly separated.

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

第1図は従来の製造方法の一例を断面図、第2
図はこの発明による製造方法の一例を示す断面図
である。 1…シリコン半導体基板、3…薄いシリコン酸
化膜、6,7…拡散領域としてのソース、ドレイ
ン領域、11…不純物ガラス層。
Figure 1 is a cross-sectional view of an example of a conventional manufacturing method;
The figure is a sectional view showing an example of the manufacturing method according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Silicon semiconductor substrate, 3... Thin silicon oxide film, 6, 7... Source and drain regions as diffusion regions, 11... Impurity glass layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体基板上に薄いシリコン酸化膜を形成す
る工程と、該薄いシリコン酸化膜上の一部に多結
晶シリコンゲート電極を形成する工程と、前記薄
いシリコン酸化膜を除去することなく熱処理雰囲
気中で不純物を拡散することによつて、該熱処理
中に前記多結晶シリコンゲート電極の上表面およ
び側面にガラス層を形成し、かつ該ゲート電極直
下以外の薄いシリコン酸化膜をガラス層に変換す
るとともにこのガラス層を通して前記半導体基板
に不純物を導入しソースおよびドレイン領域を形
成する工程と、前記工程によつて形成されたガラ
ス層を除去することなくその上にシリコン酸化膜
を形成する工程と、前記ソースおよびドレイン領
域上に開口を形成して夫々の電極配線を接続する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
1. A step of forming a thin silicon oxide film on a semiconductor substrate, a step of forming a polycrystalline silicon gate electrode on a part of the thin silicon oxide film, and a step of forming a thin silicon oxide film in a heat treatment atmosphere without removing the thin silicon oxide film. By diffusing impurities, a glass layer is formed on the upper surface and side surfaces of the polycrystalline silicon gate electrode during the heat treatment, and the thin silicon oxide film other than directly under the gate electrode is converted into a glass layer. a step of introducing impurities into the semiconductor substrate through a glass layer to form source and drain regions; a step of forming a silicon oxide film thereon without removing the glass layer formed in the step; and a step of forming a silicon oxide film on the glass layer formed in the step; and a step of forming an opening on the drain region and connecting each electrode wiring.
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