JPS62128541A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPS62128541A
JPS62128541A JP26854485A JP26854485A JPS62128541A JP S62128541 A JPS62128541 A JP S62128541A JP 26854485 A JP26854485 A JP 26854485A JP 26854485 A JP26854485 A JP 26854485A JP S62128541 A JPS62128541 A JP S62128541A
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JP
Japan
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gate electrode
oxide film
film
source
nitride film
Prior art date
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Application number
JP26854485A
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Japanese (ja)
Inventor
Keizo Aoyama
青山 慶三
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the degree of integration, to increase working speed and to prevent the generation of a soft-error by forming source-drain regions having occupying area of the irreducible minimum being required in the longitudinal direction of a gate electrode while connecting a field oxide film for isolating elements to a second field oxide film extending toward the gate electrode. CONSTITUTION:A first element isolation region (a field oxide film) 15 is formed through thermal oxidation. A polysilicon layer 17 is etched to shape a gate electrode 17a. A second element isolation region (a field oxide film) 15a is formed up to a nitride film pattern 19a through thermal oxidation. The ions of an N-type impurity are implanted to an exposed substrate surface to shape source-drain diffusion regions 21, 22. A contact window is bored to an insulating film 25, an aluminum layer is grown on the whole surface, an Al wiring 26 brought into contact with source-drain electrode 23, 24 is formed through patterning, and a cover film 27 is shaped onto the whole surface. The second field oxide film 15a is formed in a self-alignment manner in the longitudinal direction of the gate electrode 17a, thus inhibiting the source-drain regions at the irreducible minimum being required.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 MISFETのソース、ドレイン領域をゲート電極に対
してそのゲート長手方向にセルファライン(自己整合)
方式で形成したことを特徴とする半導体装置およびその
製造方法である。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] The source and drain regions of the MISFET are self-aligned (self-aligned) in the longitudinal direction of the gate with respect to the gate electrode.
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, characterized in that the device is formed by the method of the present invention.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は半導体装置とその製造方法に関するもので、さ
らに詳しく言えばソース、ドレイン領域を必要最小の面
積でゲート電極の長手方向に形成した半導体装置とその
製造方法に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a semiconductor device in which source and drain regions are formed in the longitudinal direction of a gate electrode with the minimum required area, and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図の平面図と同図のIII−III線に沿う断面図
である第3図に示される旧5FET (Metal I
nsulatorSemiconductor Fie
ld Effect Transistor、 MIS
電界効果トランジスタ)は知られたものであり、これら
の図において、31は半導体基板(例えばシリコン基板
)、32はフィールド酸化膜、33は反転層の形成を防
止するチャネルカット層、34はソース領域、35はド
レイン領域、36はゲート電極、37は例えば燐・シリ
ケート・ガラス(PSG )の絶縁膜、38は例えば多
結晶シリコン(ポリシリコン)層でソース電極とドレイ
ン電極とを構成するものである。
The old 5FET (Metal I
nsulator Semiconductor Fie
ld Effect Transistor, MIS
In these figures, 31 is a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate), 32 is a field oxide film, 33 is a channel cut layer for preventing the formation of an inversion layer, and 34 is a source region. , 35 is a drain region, 36 is a gate electrode, 37 is an insulating film of, for example, phosphorus silicate glass (PSG), and 38 is, for example, a polycrystalline silicon (polysilicon) layer that constitutes a source electrode and a drain electrode. .

第2図において、40は素子形成領域、50はゲート電
極窓、60はコンタクト窓で、領域40の外部が素子分
離領域である。符号40.50.60で示されるパター
ンは前記の領域と窓を形成するためのマスクパターンで
もある。
In FIG. 2, 40 is an element formation region, 50 is a gate electrode window, 60 is a contact window, and the outside of the region 40 is an element isolation region. The patterns 40, 50, 60 are also mask patterns for forming the regions and windows.

第2図、第3図に示される素子は例えばランダム・アク
セス・メモリ (RAM、それはグイナミノクなもので
もスタティックなものでもよい)のメモリセルを構成す
るものとして用いられる。
The elements shown in FIGS. 2 and 3 are used, for example, to constitute a memory cell of a random access memory (RAM, which may be a random access memory or a static RAM).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

前記した旧5FETを形成する場合にはマスクパターン
40.50.60を使用するが、一般にマスクの位置合
せずれを計算に入れてこれらのパターンの間には第3図
にlで示す余裕をもたせる必要があった。その結果、ソ
ース、ドレインの拡散領域の占有面積もそれだけ大きく
なり、そのことは集積度の低下をもたらす。さらには、
MISFETによって1’lAMのメモリセルを形成す
る場合にその大容量化を達成するためにスケーリング(
scaling )を行ってゆくとキャパシタンスの減
少を生じ、α線などによってソフト・エラーの問題を発
生するが、接合面積が大きいとα粒子入射時に生ずる電
荷が接合に吸収される確率が高くなり、ソフト・エラー
発生率が高くなり、この点からも接合面積をできるだけ
減少することが重要である。なお、前記したα線は基板
上に形成される絶縁膜や配線層及びパッケージ材等から
不可避的に発生するものである。
When forming the old 5FET described above, mask patterns 40, 50, and 60 are used, but in general, the misalignment of the mask is taken into account and a margin shown by l in Figure 3 is provided between these patterns. There was a need. As a result, the area occupied by the source and drain diffusion regions becomes correspondingly larger, which leads to a reduction in the degree of integration. Furthermore,
When forming a 1'lAM memory cell using MISFET, scaling (
Scaling) causes a decrease in capacitance, which causes the problem of soft errors due to alpha particles, etc. However, if the junction area is large, the probability that the charge generated when alpha particles are incident will be absorbed by the junction increases, and soft - The error rate increases, and from this point of view as well, it is important to reduce the bonding area as much as possible. Note that the above-mentioned α rays are unavoidably generated from the insulating film, wiring layer, packaging material, etc. formed on the substrate.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、集積
度が高められ、高速化され、ソフト・エラー発生が防止
された旧5FETおよびそれの製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention was created in view of these points, and an object thereof is to provide an old 5FET with increased integration, increased speed, and prevention of soft errors, and a method for manufacturing the same.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図(h)は本発明実施例の断面図、同図(1)は(
h)の装置の平面図である。
FIG. 1(h) is a sectional view of the embodiment of the present invention, and FIG. 1(1) is (
h) is a plan view of the device;

本発明においては、ゲート電極17aの長手方向に必要
最小限度の占有面積をもったソース、ドレイン領域21
.22が形成され、他方素子分離のためのフィールド酸
化膜15には、ゲート電極17aに向かって延びる第2
のフィールド酸化11m15aがつながっている。
In the present invention, the source and drain regions 21 have the minimum required area in the longitudinal direction of the gate electrode 17a.
.. On the other hand, a second field oxide film 15 for element isolation is formed with a second gate electrode 22 extending toward the gate electrode 17a.
Field oxidation 11m15a is connected.

〔作用〕[Effect]

上記のMISFETにおいて、素子分Ii1を領域は、
最初に形成されたフィールド酸化膜に第2のフィールド
酸化膜が加えられた構成となり、ソース領域とドレイン
領域とが必要最小占有面積をもって形成され、高築積化
、高速化が可能となり、ソフl−・エラーの発生も抑え
られ、また拡げられたフィールド領域はセルファライン
で形成されるので位置合せの余裕をおくことなく容易に
形成されるのでる。
In the above MISFET, the area of the element Ii1 is:
The structure is such that a second field oxide film is added to the first field oxide film, and the source region and drain region are formed with the minimum required area, making it possible to build up a large stack and increase speed. - The occurrence of errors can be suppressed, and since the expanded field region is formed by self-line, it can be easily formed without leaving any margin for alignment.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図fa)参照: 半導体基板例えばp型のシリコン基板11に初期酸化膜
(二酸化シリコン(5i02)膜)12を形成し、その
上にシリコン窒化膜(Si3Ng膜、以下には単に窒化
膜という) 13を成長し、窒化膜13を図示の如くパ
ターニングし、チャネルカット用にシリコン基板と同導
電型の不純物を高濃度にイオン注入し、熱酸化によって
第1の素子分離領域(フィールド酸化MIA) 15を
作る。なお同図において、14はチャネルカット層であ
る。
Refer to FIG. 1 fa): An initial oxide film (silicon dioxide (5i02) film) 12 is formed on a semiconductor substrate, for example, a p-type silicon substrate 11, and a silicon nitride film (Si3Ng film, hereinafter simply referred to as a nitride film) is formed on it. ) 13 is grown, the nitride film 13 is patterned as shown in the figure, impurities of the same conductivity type as the silicon substrate are ion-implanted at a high concentration for channel cutting, and the first element isolation region (field oxidation MIA) is formed by thermal oxidation. Make 15. In addition, in the figure, 14 is a channel cut layer.

第1図(bl参照: 窒化膜13と初期酸化膜12とをエツチングによって除
去し、基板表面に必要な膜厚のゲート酸化膜(SiO+
膜) 16を形成し、次いでゲート電極を作るためのポ
リシリコン層17を成長し、それをドープし、ドープさ
れたポリシリコン層17の上に窒化膜18を成長する。
Figure 1 (see BL: Nitride film 13 and initial oxide film 12 are removed by etching, and a gate oxide film (SiO+
16 is formed, then a polysilicon layer 17 for forming a gate electrode is grown, it is doped, and a nitride film 18 is grown on the doped polysilicon layer 17.

第1図(C1参照: 窒化膜18をパターニングして得られた窒化膜パターン
18aをマスクにしてポリシリコン層17をエツチング
してゲート電極17aを作る。
FIG. 1 (See C1: Using the nitride film pattern 18a obtained by patterning the nitride film 18 as a mask, the polysilicon layer 17 is etched to form a gate electrode 17a.

第1図(d)参照: 全面に窒化膜19を第1図telに点線で示す如く積層
成長し、異方性エツチングで表面から基板の垂直方向に
均一にエツチングして窒化膜パターン19aを作る。
Refer to FIG. 1(d): A nitride film 19 is layered and grown on the entire surface as shown by the dotted line in FIG. .

第1図(e)参照: 熱酸化によって第2の素子分離領域(フィールド酸化膜
)15aを、チャネルカット層14を超えて窒化膜パタ
ーン19aに達するまで形成する。
Refer to FIG. 1(e): A second element isolation region (field oxide film) 15a is formed by thermal oxidation to extend beyond the channel cut layer 14 and reach the nitride film pattern 19a.

第1図(f)参照: 窒化膜パターン19aとポリシリコンパターン17aに
よってマスクされない5iOz膜16とをエツチングし
、酸化して5102M’A20を作ると、ドープされた
ポリシリコンの酸化速度は単結晶シリコンの酸化速度よ
りも大であるので、ゲート電極17aの上の酸化膜の膜
厚は、ソース、ドレイン拡散領域が形成されるべき基板
部分上に形成される酸化膜よりも膜厚が大になる。
Refer to FIG. 1(f): When the nitride film pattern 19a and the 5iOz film 16 not masked by the polysilicon pattern 17a are etched and oxidized to form 5102M'A20, the oxidation rate of the doped polysilicon is that of single crystal silicon. Therefore, the oxide film on the gate electrode 17a is thicker than the oxide film formed on the substrate portion where the source and drain diffusion regions are to be formed. .

第1図(gl参照: 基板上の5iOz膜をエツチングすると、前記した如く
ゲート電極17aのまわりには基板上の5i02よりも
大なる膜厚のSiO+膜が形成されているので、ゲート
電極17aのまわりに5i0211央20aが残る。露
出された基板表面に基板と反対導電型すなわちn型の不
純物をイオン注入してソース、ドレイン拡散領域21.
22 (第1図(hl参照)を作る。第1図fg)にお
いては注入した不純物イオンを点線で示す。次いで例え
ばポリシリコン層23を成長し、それをパターニングし
てソース、ドレイン電極23゜24を作る。
FIG. 1 (see gl) When the 5iOz film on the substrate is etched, a SiO+ film is formed around the gate electrode 17a with a thickness larger than that of the 5iO2 film on the substrate as described above. The 5i0211 center 20a remains around the exposed substrate surface.Ion implantation of an impurity of the conductivity type opposite to that of the substrate, that is, n-type, is performed to form source and drain diffusion regions 21.
22 (Create FIG. 1 (see hl). In FIG. 1 fg), the implanted impurity ions are shown by dotted lines. Next, for example, a polysilicon layer 23 is grown and patterned to form source and drain electrodes 23 and 24.

第1図(h)参照: 全面にPSGを成長して絶縁1*25を形成し、絶縁膜
25にコンタクト窓を窓開けし、全面にアルミニウム(
i)層を成長し、それをパターニングしてソース、ドレ
イン電極23.24とコンタクトをとるAl配線26を
形成し、次いで全面にカバー膜27(窒化膜またはPS
GIIA)を形成する。
Refer to Figure 1 (h): PSG is grown on the entire surface to form an insulator 1*25, a contact window is opened in the insulating film 25, and aluminum (
i) Grow a layer and pattern it to form an Al wiring 26 that makes contact with the source and drain electrodes 23 and 24, and then cover the entire surface with a cover film 27 (nitride film or PS
GIIA).

上記の方法では、第2のフィールド酸化1115aがゲ
ート電極17aの長手方向にセルファラインで形成され
るので、第3図に示したlの余裕は必要でなくなり、ソ
ース、ドレイン領域を必要最小限に抑えることが可能に
なる。従って、α線の入射の影響を受ける領域が狭めら
れ、ソフト・エラーの発生する確率が小になる。
In the above method, since the second field oxide 1115a is formed in the longitudinal direction of the gate electrode 17a in a self-aligned manner, the margin l shown in FIG. It becomes possible to suppress it. Therefore, the area affected by the incidence of α rays is narrowed, and the probability of soft errors occurring is reduced.

第1図(1)は第1図(hlの素子の平面図で、ソース
FIG. 1 (1) is a plan view of the element in FIG. 1 (hl), which shows the source.

ドレイン領域21.22がゲート電極17aの長手方向
に形成されている状態を示す。
A state in which drain regions 21 and 22 are formed in the longitudinal direction of the gate electrode 17a is shown.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べてきたように本発明によれば、セルファライン
で高集積化され、高速化されたMISFETが形成され
、そのソース、ドレイン領域は必要最小限度の占有面積
をもつものであるのでα線によるソフト・エラー発生の
確率が減少し、従来形成されたマイナス電荷がソース、
ドレイン領域に入り、接合の電荷保持量を減少し、メモ
リセルのメモリが消えたり誤動作を発生する危険がな(
なり、RAMなどの信頼性向上に有効である。
As described above, according to the present invention, a highly integrated and high-speed MISFET is formed using Selfa Line, and its source and drain regions occupy the minimum necessary area, so The probability of soft errors is reduced, and the traditionally formed negative charges are reduced to sources,
There is no risk of entering the drain region and reducing the amount of charge held in the junction, causing the memory cell to erase its memory or cause malfunction.
This is effective for improving the reliability of RAM, etc.

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

第1図(alないしくh)は本発明実施例の断面図、同
図(1)は同図(hlの素子の平面図、第2図は従来例
平面図、 第3図は第2図のl−111線に沿う断面図である。 第1図において、 11はシリコン基板、 12は 5i02膜、 13は窒化膜、 14はチャネルカット層、 15はフィールド酸化膜、 15aは第2のフィールド酸化膜、 16は 5i02膜、 17はポリシリコン層、 17aはゲート電極、 18は窒化膜、 19は窒化膜、 L9aは窒化1模パターン、 20と20aは5i02膜、 21はソース領域、 22はドレイン領域、 23はソース電極、 24はドレイン電極、 25はPSG膜、 26はAβ配線、 27はカバー膜である。 本惑明貿隻例酊1t7図 第1図 +i宍シ朗す町→−ヒイ蛋り#rdbI!]第1図 未発e月欠乍聡グリ平db図 第1図 、−一−2I−−N −〇            Φ ^                   ^→−Cカ
Fig. 1 (al to h) is a sectional view of the embodiment of the present invention, Fig. 1 (1) is a plan view of the element in the same figure (hl), Fig. 2 is a plan view of the conventional example, Fig. 3 is Fig. 2 1, 11 is a silicon substrate, 12 is a 5i02 film, 13 is a nitride film, 14 is a channel cut layer, 15 is a field oxide film, and 15a is a second field. Oxide film, 16 is 5i02 film, 17 is polysilicon layer, 17a is gate electrode, 18 is nitride film, 19 is nitride film, L9a is nitride 1 pattern, 20 and 20a are 5i02 film, 21 is source region, 22 is Drain region, 23 is a source electrode, 24 is a drain electrode, 25 is a PSG film, 26 is an Aβ wiring, 27 is a cover film. Hii tag #rdbI!] Figure 1 unpublished

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)メタル・インシュレータ・セミコンダクタ電界効
果トランジスタ(MISFET)において、ゲート電極
(17a)の長手方向にソース、ドレイン領域(21、
22)が形成され、 素子分離のフィールド領域(15)にはゲート電極(1
7a)に向けて拡げられた第2のフィールド酸化膜(1
5a)が形成されてなることを特徴とする半導体装置。
(1) In a metal insulator semiconductor field effect transistor (MISFET), the source and drain regions (21,
22) is formed, and a gate electrode (15) is formed in the element isolation field region (15).
7a) second field oxide film (1) expanded towards
5a) is formed.
(2)MISFETの形成において、 半導体基板(11)に第1の素子分離領域(15)を形
成する工程、 前記基板(11)上に順にゲート酸化膜(16)とゲー
ト電極用膜(17)を形成し、その上にシリコン窒化膜
(18)を成長する工程、 シリコン窒化膜(18)、ゲート電極用膜(17)をパ
ターニングしてゲート電極(17a)を作る工程、 全面にシリコン窒化膜(19)を積層成長し、次いで電
極(17a)のまわりをシリコン窒化膜パターン(19
a)で囲む如くシリコン窒化膜を異方性エッチングによ
りエッチングする工程、 酸化によってシリコン窒化膜パターン(19a)に達す
る第2の素子分離領域(15a)を形成する工程、 シリコン窒化膜パターン(19a)とゲート電極(17
a)によりマスクされない酸化膜とをエッチングし、ゲ
ート電極を酸化膜で囲む如くに酸化する工程、および 基板表面が露出するまで酸化膜をエッチングし、ソース
、ドレイン領域(21、22)形成のための不純物の拡
散をなし、ソース、ドレイン電極(23、24)のコン
タクトをとる配線(26)を形成する工程を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
(2) In forming a MISFET, a step of forming a first element isolation region (15) on a semiconductor substrate (11), a step of forming a gate oxide film (16) and a gate electrode film (17) on the substrate (11) in this order. A step of forming a silicon nitride film (18) on the silicon nitride film (18), a step of patterning the silicon nitride film (18) and a gate electrode film (17) to form a gate electrode (17a), a step of forming a silicon nitride film on the entire surface. (19) is layered, and then a silicon nitride film pattern (19) is grown around the electrode (17a).
Step of etching the silicon nitride film by anisotropic etching as surrounded by a) Step of forming a second element isolation region (15a) reaching the silicon nitride film pattern (19a) by oxidation, Step of etching the silicon nitride film pattern (19a) and gate electrode (17
A step of etching the oxide film not masked by step a) and oxidizing the gate electrode so as to surround it with the oxide film, and etching the oxide film until the substrate surface is exposed to form source and drain regions (21, 22). 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a wiring (26) that diffuses impurities and makes contact with source and drain electrodes (23, 24).
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