JPS62143470A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPS62143470A
JPS62143470A JP28280385A JP28280385A JPS62143470A JP S62143470 A JPS62143470 A JP S62143470A JP 28280385 A JP28280385 A JP 28280385A JP 28280385 A JP28280385 A JP 28280385A JP S62143470 A JPS62143470 A JP S62143470A
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JP
Japan
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layer
region
gate
gate electrode
channel region
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Application number
JP28280385A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Azuma
吾妻 孝
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62143470A publication Critical patent/JPS62143470A/en
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Abstract

PURPOSE:To form a gate structure without damaging a substrate, by covering the ends of a projected channel region with a side wall layer before etching a layer of a gate electrode material in the plasma isotropic etching mode. CONSTITUTION:A p<->-type single crystal Si substrate 11 is treated to provide a projection in a region destinated to be a gate region. An n<->-layer 12 is then formed to cover the flat sections of the substrate and the ends of the gate region, while a side wall SiO2 film 14 is formed only on the ends of the gate region. After that, a gate SiO2 film 14 is formed on a channel region. Then, an Si layer 15 as a material for a gate electrode is formed. During this process, conditions are provided such that the step coverage of the ends of the projected gate region is T/2 or over and that the thickness T of the layer 15 is, at maxi mum, 1.5 times as large as the height of the projection. Subsequently, the layer 15 is highly doped with P and then patterned. As ions are implanted so that an n<+>-layer 17 is formed in the flat sections except the layer 13, for providing source and drain.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置、特にMO8LSI メモリの製造
等に使用されるMIS電界効果トランジスタの製造方法
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for manufacturing a MIS field effect transistor used in the manufacture of semiconductor devices, particularly MO8LSI memories.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

メガビット級の高集積MO8LSIメモリは一般にサブ
ミクロン長のゲート電極と〜100A、S度の薄いSI
O,ゲート膜をもつMO8電界効果 トランジスタ(F
ET)によって構成される。
Megabit class highly integrated MO8LSI memory generally has a submicron gate electrode and a thin SI of ~100A, S degree.
MO8 field effect transistor (F
ET).

従来より、この種のMO8LSIの製造には、異方性エ
ツチング特性を有するリアクティブイオンエツチング(
RIE)といわれるプラズマエツチングが用いられてい
る。すなわち、ゲート5102膜上に形成したタングス
テンまたはそのシリサイドなどの金属薄膜に対してサブ
ミクロンのホトリソグラフィを施し、RIEによってエ
ツチングすることによりサブミクロン長のゲート領域を
形成する。
Traditionally, reactive ion etching (which has anisotropic etching characteristics) has been used to manufacture this type of MO8LSI.
Plasma etching called RIE is used. That is, a metal thin film such as tungsten or its silicide formed on the gate 5102 film is subjected to submicron photolithography and etched by RIE to form a submicron long gate region.

この場合、エツチングは陰電極のウェハと陽電極の金属
間のエツチングガスプラズマ中の陽イオンのウェハ表面
への照射によって行なわれる。ウェハと陽電極間には、
ウェハ近傍に高電界が生じるように高周波電界が印加さ
れる。ウェハ近傍の高電界は、プラズマ中の陽イオンを
ウェハ表面に掃引し、ウェハ上の電極薄膜を垂直方向に
物理照射する。
In this case, etching is performed by irradiating the wafer surface with positive ions in an etching gas plasma between the wafer of the negative electrode and the metal of the positive electrode. Between the wafer and the positive electrode,
A high frequency electric field is applied so that a high electric field is generated near the wafer. A high electric field near the wafer sweeps positive ions in the plasma onto the wafer surface, physically irradiating the electrode thin film on the wafer in a vertical direction.

このウェハへのイオンの垂直方向照射のだめに、エツチ
ングはレジストパターンに対し忠実に行なわれ、レジス
ト寸法からのエツチング寸法のシフi・を0,1μm以
下にすることができる。このことは、RIEエツチング
モードがサブミクロンの微細加工に最適であることを示
す。
By irradiating the wafer with ions in the vertical direction, etching is performed faithfully to the resist pattern, and the shift i. of the etching dimension from the resist dimension can be kept to 0.1 .mu.m or less. This indicates that the RIE etching mode is optimal for submicron microfabrication.

しかしながら、RIEはイオンの垂直方向照射モードで
あるために、反面でイオンが薄いゲートS10.膜を通
り抜け、下地のシリコン基板に結晶損傷を与えるという
大きな欠点をもっている。すなわち、エツチングの初期
ではイオンは電極薄膜に照射され、下地のゲート5io
z膜には損傷を与えないが、エツチングの最終段階にお
いては被エツチング領域のゲート810g膜は直接イオ
ンの照射損傷を受けるようになる。この場合、ゲート5
ioz膜の厚さが150〜200cA程度以上であれば
、その損傷をSin、膜内に吸収することができるが、
〜150Å以下ではイオンによる損傷はslo、膜を通
り抜け、下地のシリコン基板表面まで及ぶ。さらに、こ
のRIE損傷領域は、ソースまたはドレイン領域とする
ために、後工程の不純物イオンドープにより付加的な損
傷を受け、5int膜が薄いほどその影響を受けやすい
。その結果、ゲート5iO7膜の両端に形成されたNP
接合の特性を著しく劣化させ、メモリとしての機能を損
うこととなる。
However, since RIE is a vertical ion irradiation mode, on the other hand, the ions are thin at the gate S10. It has the major drawback of passing through the film and causing crystal damage to the underlying silicon substrate. That is, in the early stage of etching, ions are irradiated to the electrode thin film, and the underlying gate 5io is irradiated with ions.
Although the Z film is not damaged, in the final stage of etching, the gate 810g film in the region to be etched is directly damaged by ion irradiation. In this case, gate 5
If the thickness of the ioz film is about 150 to 200 cA or more, the damage can be absorbed into the sin film.
Below ~150 Å, damage by ions penetrates through the film and extends to the surface of the underlying silicon substrate. Furthermore, this RIE damaged region is subjected to additional damage due to impurity ion doping in a post-process in order to be used as a source or drain region, and the thinner the 5int film is, the more susceptible it is to this effect. As a result, NPs formed on both ends of the gate 5iO7 film
This significantly deteriorates the characteristics of the junction and impairs its function as a memory.

したがって、〜tooX程度の薄いゲー)Sift膜を
もつMOSFETでは、サブミクロン幅のゲート電極を
RIEモードによってエツチング加工することは、イオ
ン照射による損傷を受けやすいという点できわめて不適
当である。
Therefore, in a MOSFET having a thin Ga-Sift film of ~tooX, it is extremely inappropriate to etch a submicron-width gate electrode in the RIE mode because it is easily damaged by ion irradiation.

これに対し、等方性エツチングは、イオンとゲート電極
材料との化学反応によって行なわれ、ゲ)Sin1膜に
垂直に照射されるイオン種は無いので、バルクS1は照
射損傷を受けない。
On the other hand, isotropic etching is performed by a chemical reaction between ions and the gate electrode material, and since no ion species are irradiated perpendicularly to the Sin1 film, the bulk S1 is not damaged by radiation.

しかしながら、等方性イオンエツチングでは、周知のよ
うにエツチング波面がマスク端を中心とした円弧状を描
く、いわゆるサイドエッチ効果のために、サブミクロン
加工には適していない。さらに、MOS FETのソー
スとドレイン領域はゲート電極をマスクとした自己整合
イオン注入によって形成されるため、ソースとドレイン
間の距離、いわゆるチャネル長のサブミクロン化も困難
である。
However, isotropic ion etching is not suitable for submicron processing because of the so-called side etch effect in which the etching wavefront forms an arc centered on the edge of the mask, as is well known. Furthermore, since the source and drain regions of a MOS FET are formed by self-aligned ion implantation using the gate electrode as a mask, it is difficult to reduce the distance between the source and drain, or the so-called channel length, to submicron dimensions.

なお、本発明の後述する実施例に関連する技術として、
ライトリイ・ドープド・ドレイン(LDD )があるが
これは、例えば1984年世界電子デバイス学会(In
ternational Electron Devi
ceaMeeting)のテクニカル・ダイジェスト頁
59〜62等で知られている。
Note that as a technology related to the embodiments of the present invention described later,
Lightly doped drain (LDD)
international Electron Devi
ceaMeeting) Technical Digest pages 59-62.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明のひとつの目的は、ゲート電極形成のためのサブ
ミクロン加工をRIEモードではなく等方性エツチング
モードによって実現し、RIEに伴う損傷を避けること
が可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。
One object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which submicron processing for forming a gate electrode is realized by an isotropic etching mode instead of an RIE mode, and damage caused by RIE can be avoided. It is in.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の一実施例によれば、予めチャネル領域を凸状に
形成した半導体基板を用い、そのチャネル領域端部をサ
イドウオール層で覆った後、この基板上にゲート絶縁膜
を介して形成したゲート電極材料層を、チャネル領域上
に形成したマスクを用いてプラズマ等方性エツチングモ
ードでエツチングすることによりサブミクロン長のゲー
ト構造が形成される。
According to one embodiment of the present invention, a semiconductor substrate in which a channel region is formed in a convex shape in advance is used, and after the end of the channel region is covered with a sidewall layer, a gate insulating film is formed on this substrate via a gate insulating film. Submicron length gate structures are formed by etching the gate electrode material layer in a plasma isotropic etch mode using a mask formed over the channel region.

本発明の他の実施例によれば、凸状に形成したチャネル
領域端部をサイドウオール層で覆うとともに平坦部から
上記凸状のチャネル領域端部にかけての基板表面に当該
基板と反対導電形の半導体領域を形成した後、この基板
上にゲート絶縁膜を介して形成したゲート電極材料層を
、チャネル領域上に形成したマスクを用いてプラズマ等
方性エツチングモードでエツチングすることによりサブ
ミクロン長のゲート電極が形成されるとともに、ゲート
電極をマスクとして平坦部にイオンを打込み、上記半導
体領域よυ高不純物濃度の半導体領域を形成することに
よりLDD(Lightly Dopedl)rain
)構造のソース/ドレイン領域が形成される。
According to another embodiment of the present invention, the end of the channel region formed in a convex shape is covered with a sidewall layer, and the surface of the substrate from the flat part to the end of the convex channel region is covered with a conductivity type opposite to that of the substrate. After forming the semiconductor region, the gate electrode material layer formed on the substrate with the gate insulating film interposed therebetween is etched in a plasma isotropic etching mode using a mask formed on the channel region to form a submicron-length etching layer. At the same time as the gate electrode is formed, ions are implanted into the flat part using the gate electrode as a mask to form a semiconductor region with a higher impurity concentration than the semiconductor region, thereby forming an LDD (Lightly Doped L) rain.
) structure source/drain regions are formed.

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

第1図ないし第5図は、本発明の一実施例を模式的に示
した工程断面図である。まず、P−形単結晶シリコン基
板11のゲート領域(チャネル領域)となるべき領域を
、図上省略したがマスクを用いたエツチングにより凸状
に加工する。この時、上部平坦部の幅はチャネル長りを
与えるものであり、正確なサブミクロンホトエツチング
加工が必要である。次に、この基板11の平坦部(下部
)から上記凸状のゲート領域端部にかけて、N″″層1
2を形成するとともに、上記端部のみにサイドウオール
810.層13を形成する。その後、チャネル領域上に
ゲート5iot膜14を形成する。平坦部(下部)上に
も同様のS i O,薄膜が形成される(第1図)。
1 to 5 are process cross-sectional views schematically showing an embodiment of the present invention. First, a region of the P-type single crystal silicon substrate 11 that is to become a gate region (channel region) is processed into a convex shape by etching using a mask, although it is not shown in the figure. At this time, the width of the upper flat part gives the channel length, and accurate submicron photoetching is required. Next, from the flat part (lower part) of this substrate 11 to the end of the convex gate region, an N'''' layer 1
2, and a sidewall 810.2 is formed only at the end portion. Form layer 13. Thereafter, a gate 5iot film 14 is formed on the channel region. A similar SiO thin film is also formed on the flat part (lower part) (FIG. 1).

ここで、上記ゲート領域端部のN一層12は、LDD構
造のライトリ−・ドープト・ドレイン(LLghtly
 Doped Drain)領域に対応し、凸部の高さ
H1サイドウオール5101層の幅Wおよび上記凸部端
面の傾きは、このN一層12の幅を与えるもので、それ
らの値は厳密にコントロールする必要がある。ここでは
、後に述べる等方性エツチングのコントロールのために
、HzW(七〇、3μm)となるように形成する。
Here, the N layer 12 at the end of the gate region is a lightly doped drain (LLghtly) having an LDD structure.
The height H1 of the convex portion, the width W of the sidewall 5101 layer, and the slope of the end surface of the convex portion give the width of this N layer 12, and these values must be strictly controlled. There is. Here, in order to control isotropic etching which will be described later, it is formed to have a thickness of HzW (70.3 μm).

次にゲート電極材料としてポ1Jsi層15をLPCV
D (減圧CVD)によって形成する(第2図上このと
き、凸状ゲート領域端部のステップカバレッジがT/2
(50係)以上となるような条件とし、さらにボ’JS
s層15の膜厚Tは最大でも凸部の高さHの1.5倍、
通常はそれより小さい値とする。
Next, the Po1Jsi layer 15 is applied as a gate electrode material by LPCV.
D (low pressure CVD) (as shown in Figure 2, at this time, the step coverage at the end of the convex gate region is T/2).
(50 staff) or above, and also Bo'JS.
The thickness T of the s-layer 15 is at most 1.5 times the height H of the convex portion.
Usually it is a smaller value.

次いでリン処理によりポリ81層15に高濃度のυノを
ドープした後、凸部ボIJss層15上にホトリソグラ
フィによりホトレジスト膜16を形成し、これをマスク
として上記ポリSi層15を等方性エツチングによりパ
ターニングする。エツチング波面は、図中Oの位置から
1.2.3と進行し、最終的にSin、領域上で止まる
(第3図)。
Next, after doping the poly 81 layer 15 with a high concentration of υ by phosphorus treatment, a photoresist film 16 is formed on the convex portion IJss layer 15 by photolithography, and using this as a mask, the poly Si layer 15 is isotropically Patterning is done by etching. The etching wavefront advances from the position O in the figure to 1.2.3 and finally stops on the Sin region (FIG. 3).

この場合、ポリ81層15の最終エツチング波面は、サ
イドウオール5IO1I慢13の上にあることが必要で
あり、そのための必要条件が前述したようにボ’JSi
層15の厚さTが高々凸部の高さHの1.5倍まで、そ
のステップカバレッジ50チ以上である。なお、T々1
.5Hとした場合の最終段階を第4図に示す。
In this case, the final etched wavefront of the poly 81 layer 15 needs to be above the sidewall 5IO1I 13, and the prerequisites for this are as described above,
The thickness T of the layer 15 is at most 1.5 times the height H of the convex portion, and its step coverage is 50 inches or more. In addition, T1
.. The final stage in the case of 5H is shown in FIG.

第4図に示したようにポリSi層15の最終エツチング
波面がサイドウオール8102層13のちょうど端部に
来ることが最も望ましいが、第3図に示すようにサイド
ウオールSin、層13の上(中間)にあっても、オー
バーラツプ容量C0vは、サイドウオールS 102層
13の高さHを大きくとることにより十分に小さくする
ことができ、高周波特性に大きく影響することはない。
It is most desirable that the final etching wavefront of the poly-Si layer 15 is located just at the edge of the sidewall 8102 layer 13 as shown in FIG. Even if the overlap capacitance C0v is in the middle), the overlap capacitance C0v can be made sufficiently small by increasing the height H of the sidewall S102 layer 13, and does not significantly affect the high frequency characteristics.

次に、ホトレジスト膜16を除去した後、A8イオン打
込みを行ない、サイドウオール5101層13以外の平
坦部にN 層17を形成してソース/ドレインとする。
Next, after removing the photoresist film 16, A8 ion implantation is performed to form an N layer 17 on the flat portion other than the sidewall 5101 layer 13 to serve as a source/drain.

この時、ポリ5i15上部にもA3イオンが打込まれて
N 層15Aとなり、さらに低抵抗のゲート電極が形成
される(第5図)。
At this time, A3 ions are also implanted into the upper part of the poly 5i 15 to form an N layer 15A, and a gate electrode of low resistance is further formed (FIG. 5).

この結果、N  NP接合をもつLDD構造が得られる
。なお・ボ1Js1層15または8層1T上にWなどの
リフラクトり一金)iJ4まだはそのシリサイドを選択
的にデポジションし、ソース/ドレイ/およびゲートの
抵抗を下ける方策をとってもよい。
As a result, an LDD structure with an N NP junction is obtained. Note that it is also possible to selectively deposit silicide of W or the like on the board 1Js1 layer 15 or the 8th layer 1T to reduce the resistance of the source/drain/and gate.

またポリ81層150代りに上記リフラクトリ−金属の
シリサイドを用いてもよい。
Furthermore, the above refractory metal silicide may be used instead of the poly 81 layer 150.

このように高さHの凸状のゲート領域上に厚さT〜1.
5HのポリS1層をデポジションし、その上に形成する
ホトレジスト膜の目合せを1.5H以内に行なえば、オ
ーバーランプ容量を作ることなく、サブミクロンのチャ
ネル長をもつLDD構造のMOS FETを形成するこ
とができ、しかもそのNP接合部はイオン損傷フリーで
ある。のみならず、N一層12が縦方向に形成される、
つ吐り、N 層17、N一層12およびPチャネル領域
が立体的に配置されることによシ、これらを平面的に配
置した場合に比較して素子の占有面積を縮小できる効果
を有する。
In this way, the convex gate region of height H is formed with a thickness T~1.
By depositing a 5H poly S1 layer and aligning the photoresist film formed thereon within 1.5H, it is possible to create an LDD structure MOS FET with a submicron channel length without creating an overlamp capacitance. and the NP junction is free from ion damage. In addition, the N layer 12 is formed in the vertical direction.
By arranging the N layer 17, the N layer 12, and the P channel region three-dimensionally, the area occupied by the device can be reduced compared to when they are arranged two-dimensionally.

次に、第6図ないし第14図を用いて本発明の他の実施
例をよシ具体的に説明する。
Next, other embodiments of the present invention will be described in detail using FIGS. 6 to 14.

P−形単結晶Si基板21の上に、熱酸化により100
〜200大の厚さT1を有するs t o、膜形成し、
サラニソノ上ニ、LPCvDによって500〜800X
の厚さT2をする5isN4膜を形成した後、ゲートチ
ャネル領域となるべき領域のサブミクロンホトレジスト
加工を行々つて、サブミクロン長し1のパッド5102
膜22および5lsNa膜23を形成する(第6図)。
100% by thermal oxidation on the P-type single crystal Si substrate 21.
forming a film with a thickness T1 of ~200 mm;
500-800X depending on LPCvD
After forming a 5isN4 film with a thickness T2 of T2, submicron photoresist processing is performed on the region to become the gate channel region, and a pad 5102 with a submicron length of 1 is formed.
A film 22 and a 5lsNa film 23 are formed (FIG. 6).

次に、LOCO8熱酸化によって、露出した基板21の
表面に〜0.2μm程度の厚さT3を有するSiO2膜
24全24する(第7図)。この5int膜24は、も
との基板21の表面を中心としてその上部および内部に
ほぼ同じ厚さT4(〜0.1μm)だけ形成される。つ
−tb、Locus熱酸化により生成されるSIO,膜
24の全厚みは、基板21((食い込む領域の約2倍と
なるため、S j s N4膜23の端部は図示のよう
に上方に曲がる。
Next, by LOCO8 thermal oxidation, a SiO2 film 24 having a thickness T3 of about 0.2 μm is entirely formed on the exposed surface of the substrate 21 (FIG. 7). This 5-inch film 24 is formed with approximately the same thickness T4 (~0.1 μm) above and inside the original substrate 21 centering on its surface. -tb, the total thickness of the SIO film 24 produced by Locus thermal oxidation is approximately twice the area of the substrate 21 ((), so the edge of the Sj s N4 film 23 is upward as shown in the figure). Bend.

次に、上記5IOt膜24を酸エツチングにより除去す
ることにより〜0.1μm(〜74)の高さHlをもつ
サブミクロン長(Ll)の凸部領域が作られる。この場
合、上記高さHlはLOCO85iCh膜24形成のた
めの酸化時間により、5層以内の精度で制御できる。ま
た端部の勾配θは、パッド5lOt膜22の厚さT1に
よυ、10チ以内の精度で制御できる。つまり、この5
tOt膜22が薄ければ、雰囲気中の酸素が入りにくく
、上記端部の傾斜は立つこととなる。ここでは、θ≧4
5° とし、W1〜H1とした。
Next, the 5IOt film 24 is removed by acid etching to create a submicron length (Ll) convex region with a height Hl of ~0.1 μm (~74). In this case, the height Hl can be controlled within five layers by adjusting the oxidation time for forming the LOCO85iCh film 24. Further, the slope θ of the end portion can be controlled with accuracy within 10 inches by adjusting the thickness T1 of the pad 5lOt film 22. In other words, these 5
If the tOt film 22 is thin, it is difficult for oxygen in the atmosphere to enter, and the above-mentioned end portions become sloped. Here, θ≧4
5°, and W1 to H1.

次に、傾斜状イオン注入法により、リンイオンで10〜
10  個/(i打込み、凸部端面を含む基板11表面
にN一層25を形成する(第8図)。
Next, phosphorus ions were used for 10~
10 pieces/(i implantation, one layer 25 of N is formed on the surface of the substrate 11 including the end face of the convex portion (FIG. 8).

次いで全面に凸部高さと同程度の厚みを有するp s 
G Inをデポジションし、次いでこれにRIEを施す
ことにより、湾曲したSI3N4膜23と傾斜した凸部
端面領域との間に埋められたサイドウオールPSG層2
6を形成する(第9図)。このときS i s N4膜
23からはみ出すサイドウオールPSG層26の幅W2
は、はじめに形成するPSG層の厚さによりコントロー
ルすることができる。ここでは、W2≦0.05μmと
する。
Next, p s having a thickness comparable to the height of the convex portion on the entire surface
By depositing G In and then subjecting it to RIE, the sidewall PSG layer 2 buried between the curved SI3N4 film 23 and the inclined convex end face region is formed.
6 (Figure 9). At this time, the width W2 of the sidewall PSG layer 26 protruding from the S i s N4 film 23
can be controlled by the thickness of the PSG layer formed first. Here, it is assumed that W2≦0.05 μm.

次に、Si、N4膜23を熱リン酸により除去しく第1
O図)、さらに酸処理によりパッドS[)、膜22も除
去すると、サイドウオールPSG層26の高さ、幅とも
に上記処理により縮小し、幅W3は凸部高さHlにほぼ
同程度で、高さは凸部平坦領域とほぼ同程度のフラット
な構造ができる(第11図)。
Next, the Si, N4 film 23 is removed using hot phosphoric acid.
(Fig. A flat structure with approximately the same height as the flat region of the convex portion is formed (FIG. 11).

次いでゲート酸化により〜100Xのゲート酸化膜2T
を形成し、さらにホウ素イオン打込みによりチャネルビ
ー12層27を形成する(第12図)。
Next, gate oxide film 2T of ~100X is formed by gate oxidation.
, and further, a channel bee 12 layer 27 is formed by boron ion implantation (FIG. 12).

このイオン打込みは〜1011♂vCnt  程度の濃
度で行なう。つまり、N一層25のリン濃度に比較して
十分に低濃度であるため、特にマスクを用いなくても、
N一層25がP形化することはない。
This ion implantation is performed at a concentration of about 1011♂vCnt. In other words, the phosphorus concentration is sufficiently low compared to the phosphorus concentration in the N layer 25, so you can use it without using a mask.
The N layer 25 never becomes P-type.

次に、LPGVDにより凸部高さHlと同程度ないしそ
の1.5倍程度の厚みのポリSi層を全面にデポジショ
ンし、リン処理によって低抵抗化した後、このポリS1
層29」二に有機フォトレジスト層、スピン・オン・ガ
ラス層の上にさらに有機フォトレジスト層を@Haする
3層レジスト法により上面を平坦化した多層レジスト膜
を形成し、1.51(の目合せ余裕でサブミクロンホト
リングラフィを行ない、凸部上に多層レジスト膜30を
残す。
Next, a poly-Si layer with a thickness equal to or 1.5 times the convex height Hl is deposited on the entire surface by LPGVD, and after lowering the resistance by phosphorus treatment, this poly-Si layer is
Layer 29'' A multilayer resist film with a flattened upper surface was formed by a three-layer resist method in which an organic photoresist layer was placed on top of the spin-on glass layer and an organic photoresist layer was placed on top of the spin-on glass layer. Submicron photolithography is performed with alignment margin, and the multilayer resist film 30 is left on the convex portion.

次いでこのレジスト膜30をマスクとし、等方性エツチ
ングモードによりリンドープポリSi層29をエツチン
グする。このときのエツチング波面を図中に破線で示し
たが、最終的には、エツチングは、図中のA点において
はサイドウオール280層26の壁によって抑えられる
形で自己整合的に停止する。他方BC領域では、レジス
ト膜30とボIJSi層29の膜厚およびリン濃度との
関係で規制され、これらを適当に設定することにより、
BC領域内で等方性エツチング面を停止させることがで
きる(第13図)。
Next, using this resist film 30 as a mask, the phosphorus-doped poly-Si layer 29 is etched in an isotropic etching mode. The etching wavefront at this time is shown by a broken line in the figure, and etching ultimately stops at point A in the figure in a self-aligned manner, suppressed by the wall of the sidewall 280 layer 26. On the other hand, in the BC region, it is regulated by the relationship between the film thickness and phosphorus concentration of the resist film 30 and the IJSi layer 29, and by appropriately setting these,
The isotropic etching surface can be stopped within the BC region (FIG. 13).

レジスト膜30およびソース/ドレイン領域上のゲート
SiO2膜27を除去した後、選択的CVO法によりソ
ース/ドレイン領域およびゲート領域に残ったポリS1
層29の上にW層31をデポジションし、さらにその上
にAsイオンの高濃度イオン打込みを行なうことにより
、低抵抗のソース/ドレイン領域としての8層32が形
成されるとともに、ゲート領域にN+W−シリサイド層
33が形成される(第14図)。
After removing the resist film 30 and the gate SiO2 film 27 on the source/drain regions, the poly S1 remaining on the source/drain regions and the gate region is removed by selective CVO.
By depositing a W layer 31 on top of the layer 29 and implanting As ions at a high concentration thereon, eight layers 32 are formed as low-resistance source/drain regions, and eight layers 32 are formed in the gate region. An N+W- silicide layer 33 is formed (FIG. 14).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、凸状に形成した
チャネル領域端部をサイドウオール層で覆った後、この
基板上にゲート絶縁膜を介して形成したゲート電極材料
層を、チャネル領域上に形成したマスクを用いてプラズ
マ等方性エツチングモードでエツチングすることにより
、サブミクロン長のゲート構造が基板に損傷を与えるこ
となく形成できる。
As explained above, according to the present invention, after covering the end portion of the channel region formed in a convex shape with a sidewall layer, a gate electrode material layer formed on this substrate via a gate insulating film is applied to the channel region. By etching in plasma isotropic etching mode using the mask formed above, submicron long gate structures can be formed without damaging the substrate.

さらに、上記工程においてチャネル領域端部をサイドウ
オール層で覆うとともに平坦部からチャネル領域端部に
かけての基板表面に当該基板と反対導電形の半導体領域
を形成しておき、ゲート電極形成後、そのゲート電極を
マスクとして平坦部に上記反対導電形のイオンを高濃度
に打込むことにより、LDD構造のソース/ドレイン領
域が得られる。しかもこの場合、ライトリ−・ドープト
・ドレイン領域が縦方向の配置となるため、素子の占有
面積を小さくできる。
Furthermore, in the above process, the end of the channel region is covered with a sidewall layer, and a semiconductor region of the opposite conductivity type to that of the substrate is formed on the substrate surface from the flat part to the end of the channel region. A source/drain region having an LDD structure is obtained by implanting ions of the opposite conductivity type into the flat portion at a high concentration using the electrode as a mask. Moreover, in this case, since the lightly doped drain region is arranged in the vertical direction, the area occupied by the device can be reduced.

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

第1図ないし第5図は本発明の一実施例を示す工程断面
図、第6図ないし第14図は本発明の他の実施例を示す
工程断面図である。 11.21・・・・P形単結晶シリコン基板、12.2
5・・・・N一層(第1の半導体領域)、13・・・・
サイドウオール5iOl戻、14,27・・・台ゲー)
SiO1膜、15,29・・・・ポリSi層、16.3
0・・・・レジスト膜(マスク)、17.32・・・・
N層、2ビ・・・・サイドウオール280層。 代理人 弁理士 小 川 勝 男!“ 第7図        第8図 第11゛図
1 to 5 are process cross-sectional views showing one embodiment of the present invention, and FIGS. 6 to 14 are process cross-sectional views showing other embodiments of the present invention. 11.21...P-type single crystal silicon substrate, 12.2
5...N single layer (first semiconductor region), 13...
Sidewall 5iOl return, 14, 27... game)
SiO1 film, 15, 29...poly-Si layer, 16.3
0...Resist film (mask), 17.32...
N layer, 2V...280 layers of sidewall. Agent: Patent Attorney Katsuo Ogawa! “ Figure 7 Figure 8 Figure 11

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、予めチャネル領域を凸状に形成した半導体基板の上
記チャネル領域端部をサイドウォール層で覆う工程と、
この半導体基板上にゲート絶縁膜を介して上記サイドウ
ォール層およびゲート絶縁膜に対し選択的にエッチング
可能なゲート電極材料層を形成する工程と、チャネル領
域上のゲート電極材料層上に形成したマスクを用い上記
ゲート電極材料層をプラズマ等方性エッチングモードで
エッチングすることによりゲート電極を形成する工程と
を少なくとも含む半導体装置の製造方法。 2、予めチャネル領域を凸状に形成した第1導電形の半
導体基板の上記チャネル領域端部をサイドウォール層で
覆うとともに平坦部から上記凸状のチャネル領域端部に
かけての半導体基板表面に第2導電形の第1の半導体領
域を形成する工程と、この半導体基板上にゲート絶縁膜
を介して上記サイドウォール層およびゲート絶縁膜に対
し選択的にエッチング可能なゲート電極材料層を形成す
る工程と、チャネル領域上のゲート電極材料層上に形成
したマスクを用い上記ゲート電極材料層をプラズマ等方
性エッチングモードでエッチングすることによりゲート
電極を形成する工程と、ゲート電極をマスクとするイオ
ン打込みにより平坦部の半導体基板表面に第1の半導体
領域より高い不純物濃度を有する第2導電形の第2の半
導体領域を形成する工程とを少なくとも含む半導体装置
の製造方法。
[Claims] 1. A step of covering the end portion of the channel region of a semiconductor substrate in which a channel region is previously formed in a convex shape with a sidewall layer;
A step of forming a gate electrode material layer that can be selectively etched with respect to the sidewall layer and the gate insulating film on this semiconductor substrate via a gate insulating film, and a mask formed on the gate electrode material layer on the channel region. forming a gate electrode by etching the gate electrode material layer in a plasma isotropic etching mode. 2. Covering the end of the channel region of the semiconductor substrate of the first conductivity type in which the channel region has been formed in a convex shape in advance with a sidewall layer, and forming a second layer on the surface of the semiconductor substrate from the flat part to the end of the convex channel region. a step of forming a first conductive type semiconductor region; and a step of forming a gate electrode material layer on the semiconductor substrate via a gate insulating film, which can be selectively etched with respect to the sidewall layer and the gate insulating film. , forming a gate electrode by etching the gate electrode material layer in a plasma isotropic etching mode using a mask formed on the gate electrode material layer on the channel region, and by ion implantation using the gate electrode as a mask. A method of manufacturing a semiconductor device including at least the step of forming a second semiconductor region of a second conductivity type having a higher impurity concentration than the first semiconductor region on a flat surface of the semiconductor substrate.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02296340A (en) * 1989-05-11 1990-12-06 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of semiconductor device

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