JPS63169765A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPS63169765A
JPS63169765A JP230387A JP230387A JPS63169765A JP S63169765 A JPS63169765 A JP S63169765A JP 230387 A JP230387 A JP 230387A JP 230387 A JP230387 A JP 230387A JP S63169765 A JPS63169765 A JP S63169765A
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JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
etching
film
semiconductor device
resist pattern
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Pending
Application number
JP230387A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takafumi Oda
織田 隆文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS63169765A publication Critical patent/JPS63169765A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a semiconductor device having an LDD structure without danger of causing device characteristics based on the irregularity of a frame size to vary in an extremely simple step of merely utilizing a side etching at the time of forming a gate insulating film, a gate electrode. CONSTITUTION:A thermal oxide film is first formed on the main surface of a silicon semiconductor substrate 1, a polycrystalline silicon film containing phosphorus in high concentration is deposited, a resist pattern 7 for forming a gate electrode is patterned by a photoresist working technique, sidewisely etched to desired degree by plasma etching, and a gate insulating film 2 and a gate electrode 3 are selectively formed with an HF etchant. A desired overetch is performed after so-called just etching in the step of etching the film 2 and the electrode 3, a desired undercutting amount 9 is set by controlling the sidewisely etching amount, thereby obtaining an object device configuration, i.e., a desired LDD structure.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置の製造方法に関し、さらに詳し
くは、LD口(Lightly Doped Drai
n)構造をもつ半導体装置における不純物領域の形成方
法に係るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more specifically, to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to
n) relates to a method of forming an impurity region in a semiconductor device having a structure.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図(a)ないしくa)には、従来例でのこの種の半
導体装置におけるLI][l構造の形成方法の概要を、
順次、工程順に表わしである。
FIGS. 2(a) and 2(a) show an outline of a conventional method for forming the LI structure in this type of semiconductor device.
The steps are shown in order.

すなわち、これらの第2図に示した従来例方法において
は、シリコン半導体基板1の主面上にあって、まず、熱
酸化膜を形成させると共に、高濃度にリンを含んだ多結
晶シリコン膜を堆積させた上で、フォトレジスト加工技
術により、これらの各膜を順次選択的に整形、除去して
、ゲート絶縁膜2.およびゲート電極3を形成させ、か
つこのゲート電極3をマスクに用い、不純物(この場合
にあっては、例えばリン)をイオン注入して熱処理する
ことにより、比較的浅い不純物領域、こ−では、ソース
またはドレイン領域となる低濃度拡散層領域4a、4b
を形成する(同図(a))。
That is, in the conventional method shown in FIG. 2, a thermal oxide film is first formed on the main surface of the silicon semiconductor substrate 1, and a polycrystalline silicon film containing a high concentration of phosphorus is formed on the main surface of the silicon semiconductor substrate 1. After depositing, each of these films is sequentially and selectively shaped and removed using photoresist processing technology to form gate insulating film 2. By forming a gate electrode 3 and using this gate electrode 3 as a mask, ion-implanting an impurity (for example, phosphorus in this case) and heat treatment, a relatively shallow impurity region, in this case, is formed. Low concentration diffusion layer regions 4a and 4b which become source or drain regions
((a) in the same figure).

ついで、前記各低濃度拡散M9R域4a、4bの形成後
、これらの上に高温酸化1%(High Tes+pe
ratureOxide、以下、)ITOと呼ぶ)5を
、全面に亘って成長形成させる(同図(b))。
Next, after forming each of the low concentration diffusion M9R regions 4a and 4b, high temperature oxidation of 1% (High Tes+pe) is applied thereon.
(hereinafter referred to as ITO) 5 is grown over the entire surface (FIG. 2(b)).

さらに、前記)ITO5の全面を異方性エツチング手段
によりエツチングすることにより、前記ゲート電極3の
両端部にあって、このHTO5の“ワク部”5a、5b
を残し、その後、引き続いて、これらの両ワク部5a、
5bを含む前記ゲート電極3をマスクに用い、再度、不
純物(この場合にあっては、例えばヒ素)をイオン注入
して熱処理し、前記各低濃度拡散層領域4a、4bの部
分に重ねた状態に、これよりも深く不純物領域、こ−で
は、高遣度拡散層領域8a Jbを形成させ(同図(C
))、このようにして、目的とする装置構成、つまり所
期のLDD構造を得るのである。
Furthermore, by etching the entire surface of the above-mentioned ITO 5 using an anisotropic etching means, "wax portions" 5a, 5b of the HTO 5 at both ends of the gate electrode 3 are etched.
Then, successively, both of these hollow parts 5a,
Using the gate electrode 3 containing 5b as a mask, impurity (in this case, for example, arsenic) is ion-implanted and heat-treated again, so that it overlaps the respective low concentration diffusion layer regions 4a and 4b. Then, an impurity region, in this case a highly concentrated diffusion layer region 8a Jb, is formed deeper than this (see FIG.
)) In this way, the desired device configuration, that is, the desired LDD structure is obtained.

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

しかしながら、前記した従来例方法によるLDD構造の
形成に際しては、HTO5の堆a、ならびにその異方性
エツチングを用いたワク部5a、5b残しと云う余分な
工程が増える上に、HTO5の膜厚のバラツキとか、ワ
ク部5a、5bの剥離、それに異方性エツチングでのエ
ツチングレートの不安定性に伴なうワク部5a、5b寸
法の不均一性に起因したデバイス特性の変動9例えば、
ショートチャンネル効果によるしきい値電圧vthの変
動を生ずる慣れがあるなど−云う好ましくない種々の問
題点があった。
However, when forming an LDD structure using the conventional method described above, extra steps such as depositing the HTO5 and leaving hollow portions 5a and 5b using the anisotropic etching are increased, and the thickness of the HTO5 film is increased. For example, variations in device characteristics due to variations in the dimensions of the cracks 5a, 5b due to peeling of the cracks 5a, 5b, and non-uniformity in the dimensions of the cracks 5a, 5b due to instability of the etching rate in anisotropic etching
There have been various undesirable problems, such as the habit of causing fluctuations in the threshold voltage vth due to short channel effects.

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたものであり、その目的とするところは、HTO
の堆積、その異方性エツチングなどの余分な工程を必要
とせず、のってワク部寸法の不均一性に基づくデバイス
特性の変動などを生ずる惧れのないLDD構造をもつ、
この種の半導体装置の製造方法を提供することである。
This invention was made to solve these conventional problems, and its purpose is to improve HTO
It has an LDD structure that does not require extra steps such as deposition and anisotropic etching, and there is no risk of variations in device characteristics due to non-uniformity of the cavity dimensions.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing this type of semiconductor device.

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

前記目的を達成するために、この発明に係る半導体装置
の製造方法は、ゲート工程でのレジストパターンをパタ
ーニング後、このレジストパターンに対してゲート絶縁
膜、ゲート電極を所定のアンダーカット量だけサイドエ
ツチングさせ、ついで、レジストパターンをマスクに用
い、半導体基板の主面上に、第1の不純物を高濃度にイ
オン注入して、第1の不純物領域を形成させ、さらに、
その後、レジストパターンを除去した上で、ゲート電極
をマスクに用い、第1の不純物領域を含む半導体基板の
主面上に、この第1の不純物領域よりも低濃度にかつ浅
く第2の不純物をイオン注入して、この第2の不純物領
域からなるソースまたはドレイン領域を形成させるよう
にしたものである。
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes, after patterning a resist pattern in a gate step, side-etching a gate insulating film and a gate electrode by a predetermined undercut amount with respect to this resist pattern. Then, using the resist pattern as a mask, a first impurity is ion-implanted at a high concentration onto the main surface of the semiconductor substrate to form a first impurity region, and further,
Thereafter, after removing the resist pattern, using the gate electrode as a mask, a second impurity is doped on the main surface of the semiconductor substrate including the first impurity region at a lower concentration and shallower than the first impurity region. A source or drain region made of this second impurity region is formed by ion implantation.

〔作   用〕[For production]

すなわち、この発明方法においては、ゲート絶縁膜、ゲ
ート電極形成時のサイドエツチングを利用するだけの極
めて簡単な工程で、低濃度、および高濃度の二重の拡散
領域を形成させ得るのである。
That is, in the method of the present invention, a double diffusion region of low concentration and high concentration can be formed by an extremely simple process that utilizes side etching when forming the gate insulating film and the gate electrode.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、この発明に係る半導体装置の製造方法の一実施例
につき、第1図を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

第1図(a)ないしくc)はこの実施例方法を適用した
半導体装置におけるLDD構造の形成方法の概要を、順
次、工程順に表わしたそれぞれに断面図であり、この第
1図実施例方法において、前記第2図従来例方法と同一
符号は同一または相当部分を示している。
1(a) to 1(c) are cross-sectional views showing the outline of the method for forming an LDD structure in a semiconductor device in a semiconductor device to which the method of this embodiment is applied. 2, the same reference numerals as in the conventional method shown in FIG. 2 indicate the same or corresponding parts.

こへで、これらの第1図に示した実施例方法においても
、シリコン半導体基板1の主面上にあって、まず、熱酸
化膜を形成させると共に、高濃度にリンを含んだ多結晶
シリコン膜を堆積させた上で、フォトレジスト加工技術
によりゲート電極形成用のレジストパターン7をパター
ニングさせ、かつプラズマエツチングにより所望程度ま
でのサイドエッチをなした後、HF系のエツチング溶液
によりゲート絶縁膜2.およびゲート電極3を選択的に
形成させ、さらに、レジストパターン7をマスクに用い
て、不純物のイオン注入により比較的深い高濃度イオン
注入領域8a、8bを形成する(同図(a))。
Here, also in the embodiment method shown in FIG. After the film is deposited, a resist pattern 7 for forming a gate electrode is patterned using a photoresist processing technique, and side etching is performed to a desired degree using plasma etching. .. Then, using the resist pattern 7 as a mask, relatively deep high-concentration ion implantation regions 8a and 8b are formed by ion implantation of impurities (FIG. 4(a)).

続いて、前記レジストパターン7を除去し、その後、熱
処理工程を経て、第1の不純物領域、こ〜では、高濃度
拡散層領域8a、8bを形成する(同図(b))。
Subsequently, the resist pattern 7 is removed, and then a heat treatment process is performed to form first impurity regions, here high concentration diffusion layer regions 8a and 8b (FIG. 4(b)).

そしてまた、前記高濃度拡散層領域8a、8bの形成後
、前記ゲート電極3をマスクに用い、第1の不純物領域
である高濃度拡散層領域8a、8bを含む部分に、この
高濃度拡散層領域11a、8bよりも低濃度にかつ浅く
第2の不純物をイオン注入し、かっ熱処理工程を経て、
第2の不純物領域からなるソースまたはドレイン領域、
こ振では、低濃度拡散層領域4a、4bを形成する(同
図(C))。
After forming the high concentration diffusion layer regions 8a and 8b, using the gate electrode 3 as a mask, the high concentration diffusion layer is applied to the portion including the high concentration diffusion layer regions 8a and 8b, which are the first impurity regions. A second impurity is ion-implanted at a lower concentration and shallower than the regions 11a and 8b, and after a heat treatment process,
a source or drain region consisting of a second impurity region;
In this process, low concentration diffusion layer regions 4a and 4b are formed (FIG. 3(C)).

しかして、この場合、同図(a)でのゲート絶縁膜2.
およびゲート電極3のエツチング工程においては、いわ
ゆる、ジャストエッチ後に所望のオーバーエッチをなし
、サイドエツチング量を制御することによって、所望の
アンダーカット量9を設定でき、このようにして、目的
とする装置構成。
In this case, the gate insulating film 2.
In the etching process of the gate electrode 3, a desired undercut amount 9 can be set by performing a desired overetch after so-called just etching and controlling the amount of side etching. composition.

つまり所期のLDD構造を得られるのである。In other words, the desired LDD structure can be obtained.

なお、前記実施例方法では、ゲート電極3として、単層
からなる高濃度にリンを含む多結晶シリコン膜について
述べたが、その他9例えば、高融点金属膜、またはその
シリサイド膜の単層とか、一般的にはポリサイドと呼ば
れる。モリブデンシリサイド(MoSi ) Hと多結
晶シリ:I 7(Poly si)膜との二層、タング
ステンシリサイド(WS i )膜と多結晶シリコン(
Polr Si) Hとの二層、他の高融点金属シリサ
イド膜と多結晶シリコン(Poly Si)膜との二層
などのように、プラズマエツチングでサイドエッチ可能
な電極膜を用いることができ、同様な作用、効果が得ら
れる。
In the above embodiment method, a single layer polycrystalline silicon film containing phosphorus at a high concentration was used as the gate electrode 3, but other materials such as a single layer of a high melting point metal film or a silicide film thereof, Generally called polycide. Two layers of molybdenum silicide (MoSi) H and polycrystalline silicon (I7) film, tungsten silicide (WS i) film and polycrystalline silicon (
Electrode films that can be side-etched by plasma etching can be used, such as a double layer with Polr Si) H or a double layer with another high melting point metal silicide film and a polycrystalline silicon (Poly Si) film. You can get the desired action and effect.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、この発明方法によるときは、ゲー
ト絶縁膜、ゲート電極形成時のサイドエツチングを利用
することによって、低濃度、および高濃度の二重の拡散
領域を形成させるために、従来例方法の場合とは異なり
、HTOの形成とか。
As described in detail above, when using the method of the present invention, side etching is used when forming the gate insulating film and the gate electrode to form double diffusion regions of low concentration and high concentration. Unlike the case of the example method, such as the formation of HTO.

HTOのワタ付はエツチングなどの余分な工程を省略で
き、極めて簡単な手段でLtllD構造を容易に得られ
、また、たとえ微細化によってもショートチャンネル効
果を生じ難く、かつ高耐圧化が可能になるなどの優れた
特長を有するものである。
Wapping of HTO can omit extra steps such as etching, making it easy to obtain the LtllD structure with extremely simple means, and even with miniaturization, short channel effects are less likely to occur, and high breakdown voltage is possible. It has excellent features such as:

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

第1図(a)ないしくC)はこの発明の一実施例を適用
した半導体装置におけるLDD構造の形成方法の概要を
、順次、工程順に表わしたそれぞれに断面図であり、第
2図(a)ないしくc)は同上従来例での半導体装置に
おけるLDD構造の形成方法の概要を、順次、工程順に
表わしたそれぞれに断面図である。 1・・・◆シリコン半導体基板、2・・・・ゲート絶縁
膜、3・・・・ゲート電極、4a、4b・・・・低濃度
拡散層領域(第2の不純物領域) 、 13a、8b・
・・・高濃度拡散層領域(第1の不純物領域)、7・・
・・レジストパターン、9・・・・アンダーカット量。 代理人  大  岩  増  雄 第1図 2: ケ’−)tht本1曖 3ニゲ−)1犠 6a、6b: 島導洩様散層4礒 4a 、4b : イ氏)舗に、1a散層414第2図 手続補正書(自発) 2、発明の名称 半導体装置の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所    東京都千代田区丸の内二丁目2番3号。 名 称  (601)三菱電機株式会社代表者志岐守哉 4、代理人 住 所    東京都千代田区丸の内二丁目2番3号6
、補正の内容 (1)明細書4頁3行の「所期」を「所望」と補正する
0 (2)同書8頁13行のrMosfJをrMosi2J
と補正する。 (3)同書同頁14行の「WSl」をrwstzJと補
正する。 以  上
FIGS. 1(a) to 1(c) are cross-sectional views showing the outline of a method for forming an LDD structure in a semiconductor device to which an embodiment of the present invention is applied, sequentially showing the process order, and FIG. ) to c) are sectional views illustrating the outline of a method for forming an LDD structure in a semiconductor device according to the conventional example as above, sequentially showing the process order. 1...◆Silicon semiconductor substrate, 2...gate insulating film, 3...gate electrode, 4a, 4b...low concentration diffusion layer region (second impurity region), 13a, 8b.
...High concentration diffusion layer region (first impurity region), 7...
...Resist pattern, 9...Undercut amount. Agent Masuo Oiwa Figure 1 2: Ke'-) Tht Book 1 Ambiguous 3 Nige-) 1 Sacrifice 6a, 6b: Island-like dispersion 4a, 4b: Mr. I) On the shop, 1a dispersion 414 Figure 2 Procedural amendment (voluntary) 2. Name of the invention: Method for manufacturing semiconductor devices 3. Relationship with the person making the amendment Patent applicant address: 2-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo. Name (601) Mitsubishi Electric Corporation Representative Moriya Shiki 4, Agent address 2-2-3-6 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo
, Details of the amendment (1) Amend "intended" on page 4, line 3 of the specification to "desired" (2) Change rMosfJ on page 8, line 13 of the same document to rMosi2J
and correct it. (3) Correct "WSl" in line 14 of the same page of the same book to rwstzJ. that's all

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)まず、ゲート工程でのレジストパターンをパター
ニング後、このレジストパターンに対してゲート絶縁膜
、ゲート電極を所定のアンダーカット量だけサイドエッ
チングさせ、ついで、前記レジストパターンをマスクに
用い、半導体基板の主面上に、第1の不純物を高濃度に
イオン注入して、第1の不純物領域を形成させ、さらに
、その後、レジストパターンを除去した上で、前記ゲー
ト電極をマスクに用い、前記第1の不純物領域を含む半
導体基板の主面上に、この第1の不純物領域よりも低濃
度にかつ浅く第2の不純物をイオン注入して、第2の不
純物領域からなるソースまたはドレイン領域を形成させ
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(1) First, after patterning a resist pattern in the gate process, the gate insulating film and gate electrode are side-etched by a predetermined amount of undercut with respect to this resist pattern, and then, using the resist pattern as a mask, the semiconductor substrate is etched. A first impurity is ion-implanted at a high concentration onto the main surface of the main surface to form a first impurity region, and then, after removing the resist pattern, the gate electrode is used as a mask to form a first impurity region. A second impurity is ion-implanted onto the main surface of the semiconductor substrate including the first impurity region at a lower concentration and shallower than the first impurity region to form a source or drain region made of the second impurity region. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized by:
(2)ゲート電極が、不純物をイオン注入、またはドー
プした多結晶シリコン膜であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
(2) The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode is a polycrystalline silicon film into which impurities are ion-implanted or doped.
(3)ゲート電極が、高融点金属膜、高融点金属シリサ
イド膜、またはポリサイド膜であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
(3) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode is a high melting point metal film, a high melting point metal silicide film, or a polycide film.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4119408Y1 (en) * 1964-10-23 1966-09-10
JPS5251635U (en) * 1975-10-13 1977-04-13

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