JPS63302562A - Manufacture of mos type semiconductor device - Google Patents
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- H01L29/66575—Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は、MO≦型半導体装置の製造方法に関し、特に
、埋め込みチャネル型のMOS型半導体装置の製造方法
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a method of manufacturing an MO≦ type semiconductor device, and particularly to a method of manufacturing a buried channel type MOS type semiconductor device.
(従来の技術)
埋め込みチャネル型のP M OS型FETを備えた半
導体装置において、ソースとドレインの間にパンチスル
ーが生じるのを防ぐため、チャネルのPN接合深さ位置
に、ソース・ドレインと逆タイプの拡散層を形成し、そ
の拡散層をパンチスルーストップとして機能させる方法
がある。(Prior Art) In a semiconductor device equipped with a buried channel type PMOS type FET, in order to prevent punch-through from occurring between the source and drain, there is a There is a method of forming a type of diffusion layer and having the diffusion layer function as a punch-through stop.
第5図はその一例としてのPMO5型O5Tを示すもの
である(Dlg、ol’ VLSI Symp、p62
−03、(1985))。同図において、101はNウ
ェル、102はソース・ドレイン領域(P )、10
3はカウンタドーピング層(P) 、104はパンチス
ルーストップ(N)、105は酸化膜、106はゲート
(N”)、107はゲート側壁としてのスペーサを示す
。FIG. 5 shows a PMO5 type O5T as an example (Dlg, ol' VLSI Symp, p62
-03, (1985)). In the figure, 101 is an N well, 102 is a source/drain region (P), and 10
3 is a counter doping layer (P), 104 is a punch-through stop (N), 105 is an oxide film, 106 is a gate (N''), and 107 is a spacer as a gate sidewall.
上記パンチスルーストップ(N”)104は、例えば、
130 KcVという高エネルギーで、1、 OX
10’cm−2という低ドーズのリンイオンをイオン注
入することにより形成される。The punch-through stop (N”) 104 is, for example,
At a high energy of 130 KcV, 1, OX
It is formed by ion implantation of phosphorus ions at a low dose of 10'cm-2.
このように、従来は、上記パンチスルーストップ(N”
)104は、高加速、低ドーズのイオン注入によって形
成されていた。このようにしていたのは、上記パンチス
ルーストップ104としてのN層層の存在下においても
、ゲートしきい値電圧が変わらないようにするためであ
る。すなわち、上記N層層が、浅くなるか、あるいは高
a度になると、そのN層層の近傍でチャネルがオフして
しまう。この場合においては、より深い電圧をゲート電
極にかけないとチャネルがオンしない。つまり、ゲート
しきい値電圧が非常に深くなってしまう。この原因は、
上記パンチスルーストップ104としてのN 層と、そ
れと逆タイプのソース・ドレイン領域102としてのP
+層との、イオン注入時のオフセット量(スペーサ10
7の幅に相当)が、例えば0.25μmもあり、高濃度
のソース・ドレインP+領域が上記N 層を補償できず
、そのため幅広いN層層が残ってしまうことに起因する
。In this way, conventionally, the punch-through stop (N”
) 104 was formed by high acceleration, low dose ion implantation. The reason for doing this is to prevent the gate threshold voltage from changing even in the presence of the N layer as the punch-through stop 104. That is, when the N layer becomes shallow or has a high a degree, the channel is turned off in the vicinity of the N layer. In this case, the channel will not turn on unless a deeper voltage is applied to the gate electrode. In other words, the gate threshold voltage becomes extremely deep. The cause of this is
The N layer serves as the punch-through stop 104, and the P layer serves as the opposite type source/drain region 102.
+ layer offset amount during ion implantation (spacer 10
7) is as large as 0.25 μm, for example, and this is caused by the fact that the highly doped source/drain P+ region cannot compensate for the N layer, and as a result, a wide N layer remains.
しかしながら、上述のような高加速、低ドーズのイオン
注入には以下のような各種の難点があった。即ち、13
0KeVのような高加速のイオン注入では、Nチャネル
トランジスタの低濃度ドレイン(LDD)N−形成用の
イオン注入と兼ねることができない。そのため、PEP
(写真蝕刻工程)及びイオン注入工程の工程増加とな
り、コスト高となる。さらに、高加速に起因して、イオ
ン注入時にマスクとして用いたゲート電極を突き抜け、
チャネル中に入り込んでしまう。このため、素子として
の信頼性にも問題が生じる。また、上記1、 Qx
1012CI11−2という低ドーズは、ail:する
と10160111−3台であり、チャネル領域よりも
低濃度である。このような低ドーズでは、ソース・ドレ
インP 層の拡散のブロックにもならず、しかもソース
・ドレインからチャネル側に伸びる空乏層もさほど抑え
ることができず、そのため短チヤネル効果防止の力は小
さい。However, the above-described high acceleration, low dose ion implantation has the following various drawbacks. That is, 13
Ion implantation at a high acceleration such as 0 KeV cannot be used also as ion implantation for forming a lightly doped drain (LDD) N- of an N-channel transistor. Therefore, PEP
(Photo-etching process) and ion implantation process are increased, resulting in higher costs. Furthermore, due to high acceleration, ions penetrate through the gate electrode used as a mask during implantation.
It gets stuck in the channel. For this reason, a problem also arises in reliability as an element. In addition, above 1, Qx
The low dose of 1012CI11-2 is on the order of 10160111-3, which is a lower concentration than the channel region. Such a low dose does not block the diffusion of the source/drain P layer, and furthermore, the depletion layer extending from the source/drain to the channel side cannot be suppressed very much, so the ability to prevent the short channel effect is small.
(発明が解決しようとする問題点)
このように、従来は、ゲートしきい値電圧が変わらない
ようにするため、パンチスルーストップを深い位置に低
濃度のものとして形成すべく、高加速、低ドーズのイオ
ン注入を行なっていた。しかしながら、そのようなイオ
ン注入及びそれによって得られるパンチスルーストップ
には、工程数の増加、素子の信頼性の低下、及び短チヤ
ネル効果防止力が小さい等の難点があった。(Problem to be Solved by the Invention) As described above, in order to prevent the gate threshold voltage from changing, conventionally, the punch-through stop was formed at a deep position with low concentration. Dose ion implantation was being carried out. However, such ion implantation and the resulting punch-through stop have drawbacks such as an increase in the number of steps, a decrease in device reliability, and a low ability to prevent short channel effects.
本発明の目的は、パンチスルーストップとしてのN層を
浅い位置に高濃度のものとして形成しても、ゲートしき
い値電圧の変更をもたらすことのない、半導体装置の製
造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that does not cause a change in gate threshold voltage even when a high concentration N layer is formed at a shallow position as a punch-through stop. be.
(問題点を解決するための手段)
本発明の第1の発明は、半導体基板におけるN型領域の
表面よりも内部にチャネルを有する埋め込みチャネル型
のPMOS型半導体装置を製造するMOS型半導体装置
の製造方法において;前記半導体基板の前記N型領域の
表面にゲート酸化膜を介してゲート電極を形成する1殉
と;前記ゲート電極をマスクとして前記N型領域内にN
型不純物を注入して、前記N型領域の表面近傍にNガー
ド層を形成する工程と;前記ゲート電極の周囲に酸化膜
を形成する工程と;前記ゲート電極及び前記酸化膜をマ
スクとしてP型不純物を前記N型領域内に注入すること
により、前記Nガード層のうち前記酸化膜下の部分はそ
のままとして、そのそのままとした部分の外側部分にソ
ース・ドレイン層を形成する工程と;その後の熱処理に
よって前記ソース・ドレイン層を内側に拡散させ前記N
カード層をP型にする工程と:を偏えるものとして構成
される。(Means for Solving the Problems) A first aspect of the present invention is a MOS type semiconductor device for manufacturing a buried channel type PMOS type semiconductor device having a channel inside an N type region in a semiconductor substrate than the surface thereof. In the manufacturing method, a gate electrode is formed on the surface of the N-type region of the semiconductor substrate via a gate oxide film;
forming an N-type impurity near the surface of the N-type region; forming an oxide film around the gate electrode; and using the gate electrode and the oxide film as a mask to form an N-type impurity. a step of implanting an impurity into the N-type region, leaving a portion of the N guard layer under the oxide film as it is, and forming a source/drain layer on the outside of the portion left as it is; The source/drain layer is diffused inward by heat treatment, and the N
The process of making the card layer into a P type.
本発明の第2の発明は、半導体基板におけるCMOSを
形成するためのN型領域及びP型領域にそれぞれチャネ
ルを有するCMOS半導体装置を製造するMOS型半導
体装置の製造方法において;前記半導体基板の前記N及
びP型領域の表面にゲート酸化膜を介してそれぞれゲー
ト電極を形成する工程と;前記各ゲート電極をマスクと
して前記N及びP型領域内にN型不純物を注入して、前
記N型領域の表面近傍にNガード層を、また前記P型領
域の表面近傍に低濃度ドレインN層を同時に形成する工
程と;前記各ゲート電極の周囲にそれぞれ酸化膜を形成
する工程と;前記ゲート電極及び前記酸化膜をマスクと
して前記N型領域にはP型不純物を、前記P型領域には
N型不純物を注入することにより、前記Nガード層及び
前記低濃度ドレインN層のうち前記各酸化膜下の部分は
そのままとして、それらのそのままとした部分の外側部
分にソース・ドレイン層をそれぞれ形成する工程と;そ
の後の熱処理によって前記ソース・ドレイン層を内側に
拡散させ前記Nカード層をP型にする工程とを備えるも
のとして構成される。A second aspect of the present invention is a method for manufacturing a MOS semiconductor device for manufacturing a CMOS semiconductor device having a channel in an N-type region and a P-type region for forming a CMOS in a semiconductor substrate; forming gate electrodes on the surfaces of the N-type and P-type regions through gate oxide films; implanting N-type impurities into the N-type and P-type regions using the respective gate electrodes as masks; simultaneously forming an N guard layer near the surface of the P-type region and a low concentration drain N layer near the surface of the P-type region; forming an oxide film around each of the gate electrodes; forming an oxide film around each of the gate electrodes; Using the oxide film as a mask, a P-type impurity is implanted into the N-type region, and an N-type impurity is implanted into the P-type region, so that the N-guard layer and the low-concentration drain N-layer are implanted under each oxide film. a step of forming source and drain layers on the outside of these portions while leaving the portions as they are; a subsequent heat treatment to diffuse the source and drain layers inward and make the N card layer P type; It is configured as having a process.
(作 用)
PMOS型半導体装置を製造するための本発明の第1の
発明においては、ゲー1[極をマスクとしてNガード層
を形成し、次にゲート電極及びそのまわりの酸化膜をマ
スクとしてソース・ドレイン層を形成するようにしてい
る。そのため、Nガード層は酸化膜下の部分が、その酸
化膜と等しい薄いものとして残存する。このようにNガ
ード層が薄いものとして残存し、その後の熱処理によっ
て前記ソース・ドレイン層を内側に拡散させ前記Nガー
ド層をP型にするため、Nガード層を形成する際にN型
不純物を低エネルギー及び高ドーズ状態で注入して形成
しても、しきい値電圧が深くなることは避けられる。し
かも、Nガード層を高濃度のものとして形成したので、
そのNガード層は、ソース−ドレイン層の拡散のブロッ
クとじて十分に機能し、短チヤネル効果防止能力が向上
する。さらに、低エネルギーでN型不純物を注入するこ
とにより、そのN型不純物がスマクとしてのゲート電極
及び酸化物を突き抜けてチャネル領域に入り込むことは
確実に防止され、素子としての信頼性が高められる。(Function) In the first invention of the present invention for manufacturing a PMOS type semiconductor device, an N guard layer is formed using the gate electrode as a mask, and then an oxide film around the gate electrode is used as a mask. A source/drain layer is formed. Therefore, the portion of the N guard layer under the oxide film remains as thin as the oxide film. In this way, the N-guard layer remains as a thin layer, and in order to diffuse the source/drain layer inward through subsequent heat treatment and make the N-guard layer P-type, N-type impurities are added when forming the N-guard layer. Even if it is formed by implantation at low energy and high dose, a deep threshold voltage can be avoided. Moreover, since the N guard layer was formed with a high concentration,
The N guard layer functions well as a diffusion block of the source-drain layer, improving the ability to prevent short channel effects. Furthermore, by implanting the N-type impurity at low energy, the N-type impurity is reliably prevented from penetrating the gate electrode and oxide as a mask and entering the channel region, thereby increasing the reliability of the device.
CMOS型半導体装置を得るための本発明の第2の発明
においては、上述の第1の発明によって得られる作用が
得られるほか、以下の作用が期待される。即ち、NMO
S型半導体装置を製造するには低濃度ドレイン(LDD
)N一層を形成するために、N型不純物を注入する必要
がある。そのN型不純物の注入は低エネルギーで低加速
で行なう必要がある。而して、PMO5型半導体装置の
製造工程において、Nガード層を形成するのに、上述し
たようにN型不純物を低エネルギー状態で注入するよう
にしている。そのため、このNガード層を形成する工程
と、LDDN一層を形成する工程とを兼用することがで
きる。これにより、少ない工程数でCMOS型半導体装
置が製造される。In the second aspect of the present invention for obtaining a CMOS type semiconductor device, in addition to the effects obtained by the first invention described above, the following effects are expected. That is, N.M.O.
Low concentration drain (LDD) is used to manufacture S-type semiconductor devices.
) In order to form a single layer of N, it is necessary to implant N-type impurities. The implantation of the N-type impurity must be performed with low energy and low acceleration. In the manufacturing process of the PMO5 type semiconductor device, the N-type impurity is implanted in a low energy state as described above to form the N guard layer. Therefore, the process of forming this N guard layer and the process of forming a single layer of LDDN can be combined. As a result, a CMOS type semiconductor device can be manufactured with a small number of steps.
(実施例)
以下、本発明の実施例を第1図(a)〜(h)を参照し
て説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1(a) to (h).
第1図(a)に示すように、不純物濃度1×1015c
Il+−3のP型の単結晶シリコン基板1の表面に、フ
ォトレジストをマスクとして、リンイオン及びホウ素イ
オンを注入し、熱処理により活性化し、Nウェル2及び
Pウェル3を形成する。Nウェル2はPチャネルトラン
ジスタ領域になり、Pウェル3はNチャネルトランジス
タ領域になる。As shown in Figure 1(a), the impurity concentration is 1×1015c.
Using a photoresist as a mask, phosphorus ions and boron ions are implanted into the surface of a P-type single crystal silicon substrate 1 of Il+-3, and activated by heat treatment to form an N well 2 and a P well 3. N-well 2 becomes a P-channel transistor region, and P-well 3 becomes an N-channel transistor region.
次に、第1図(b)に示すように、Nウェル2及びPウ
ェル3の表面に、シリコン窒化膜を用いた選択酸化法に
よりフィールド酸化膜4を形成する。つづいて、フィー
ルド酸化膜4で挟まれた基板1の素子領域に厚さ150
へのゲート酸化膜5を形成する。この後、ソースドレイ
ン間のパンチスルー防止及び希望のゲートしきい値電圧
が得られるようにするため、Nチャネルトランジスタの
素子領域にはホウ素イオン6を、Pチャネルトランジス
タの素子領域にはリンイオン7、ヒ素イオン8及びホウ
素イオン9をイオン注入する。これらのイオン注入によ
りPMOSのチャネルのPN接合は深さ800人の位置
に形成される。Next, as shown in FIG. 1(b), a field oxide film 4 is formed on the surfaces of the N well 2 and P well 3 by selective oxidation using a silicon nitride film. Subsequently, a thickness of 150 mm is applied to the element region of the substrate 1 sandwiched between the field oxide films 4.
A gate oxide film 5 is formed on the surface. After this, in order to prevent punch-through between the source and drain and to obtain the desired gate threshold voltage, boron ions 6 are applied to the element region of the N-channel transistor, and phosphorus ions 7 are applied to the element region of the P-channel transistor. Arsenic ions 8 and boron ions 9 are implanted. By these ion implantations, the PN junction of the PMOS channel is formed at a depth of 800 mm.
次に、全面に、第1図(c)に示すように、多結晶シリ
コン層10Aを5000人の厚さに堆積する。この多結
晶シリコン層10Aをフォトレジストをマスクとして反
応性イオンエツチング(RIE)法によりエツチングし
、第1図(C)に示すように、ゲート電極10を形成す
る。ただし、前記多結晶シリコン膜10Aは、エツチン
グする前にオキシ塩化リン(POCN 3)の拡散によ
り抵抗が下げられ、メタリックな導体として使用可能に
構成されている。ゲート電極として用いられる多結晶シ
リコン膜は、このようにリンが拡散されており、Nタイ
プであるので、基板素子領域との仕事関数の違いにより
、−0,8V程度のゲートしきい値電圧をもつPチャネ
ルトランジスタを形成しようとすると、第1図(c)の
右手に示すように、チャネル領域に2層11AとN層(
Nウェル2)との境界としてのPN接合11ができる埋
め込みタイプとなる。Next, as shown in FIG. 1(c), a polycrystalline silicon layer 10A is deposited on the entire surface to a thickness of 5000 nm. This polycrystalline silicon layer 10A is etched by reactive ion etching (RIE) using a photoresist as a mask to form a gate electrode 10 as shown in FIG. 1(C). However, the resistance of the polycrystalline silicon film 10A is lowered by diffusion of phosphorous oxychloride (POCN 3) before etching, so that the polycrystalline silicon film 10A can be used as a metallic conductor. The polycrystalline silicon film used as the gate electrode has phosphorus diffused in this way and is of N type, so it has a gate threshold voltage of about -0.8V due to the difference in work function from the substrate element region. When attempting to form a P-channel transistor with 2 layers (11A) and an N layer (11A) in the channel region, as shown on the right side of FIG.
It is a buried type in which a PN junction 11 is formed as a boundary with the N well 2).
次に、第1図(d)に示すように、ゲート電極10をマ
スクとしてリンイオン12を70 KeVで4 X 1
0 ”’m″″2注入する。Next, as shown in FIG. 1(d), using the gate electrode 10 as a mask, phosphorus ions 12 were irradiated with 4×1 ions at 70 KeV.
0 ``'m''''2 injections.
この注入されたリンイオン12は、熱処理により、第1
図(e)に示すように、Nチャネルトランジスタ側(左
側)ではLDDのN−領域13を形成し、Pチャネルト
ランジスタ側(右側)ではN ガード層14を形成する
。LDDのN−1領域13は、ドレイン近傍の電界を弱
め、ホットキャリアの発生を低減させる。N″″ガード
層14は、後に形成するP+タイプのソース・ドレイン
拡散層のチャネル側への入り込みを抑える。This implanted phosphorus ion 12 is heated to the first
As shown in Figure (e), an N- region 13 of the LDD is formed on the N-channel transistor side (left side), and an N guard layer 14 is formed on the P-channel transistor side (right side). The N-1 region 13 of the LDD weakens the electric field near the drain and reduces the generation of hot carriers. The N'''' guard layer 14 prevents the P+ type source/drain diffusion layer to be formed later from penetrating into the channel side.
次に、第1図(e)に示す中間段階の半導体装置を、9
00℃の02雰囲気中で60分酸化する。Next, the intermediate stage semiconductor device shown in FIG.
Oxidize in 02 atmosphere at 00°C for 60 minutes.
これにより、多結晶シリコンゲート電極10゜10の周
囲には約0.1μmの厚さにシリコン酸化膜15が成長
する。As a result, a silicon oxide film 15 is grown around the polycrystalline silicon gate electrode 10.degree. 10 to a thickness of about 0.1 .mu.m.
第1図(f)には、Pチャネルトランジスタ側(右側)
のゲート電極10の周囲にシリコン酸化膜15が成長し
た状態を示す。この状態において、Pチャネルトランジ
スタ側においては、ゲート電極10及びシリコン酸化膜
15をマスクにして、フッ化ホウ素イオン(BF、”)
を5X1015cII+−2注入し、熱処理する。これ
により、第1図(g)に示すように、P タイプのソー
ス・ドレイン拡散層16が形成され葛。その形成に伴い
、N−ガード層14は、ソース・ドレインのホウ素の拡
散により、チャネル表面に形成されている2層11Aよ
りも薄いP″″層21として残る。Figure 1(f) shows the P-channel transistor side (right side).
This shows a state in which a silicon oxide film 15 has grown around the gate electrode 10. In this state, on the P-channel transistor side, using the gate electrode 10 and silicon oxide film 15 as a mask, boron fluoride ions (BF, ") are
5X1015cII+-2 is injected and heat treated. As a result, a P type source/drain diffusion layer 16 is formed as shown in FIG. 1(g). With its formation, the N-guard layer 14 remains as a P'''' layer 21 that is thinner than the two layers 11A formed on the channel surface due to the diffusion of boron in the source and drain.
一方、Nチャネルトランジスタ側(左側)においては、
シリコン酸化膜15をRIEL、その酸化膜15の一部
をゲート電極10の側壁に残す。On the other hand, on the N-channel transistor side (left side),
The silicon oxide film 15 is RIEL, and a portion of the oxide film 15 is left on the side wall of the gate electrode 10.
その残存させたシリコン酸化膜の外側にヒ素イオンを注
入することにより、第1図(h)に示すように、ソース
・ドレイン拡散層(N)17を形成する。By implanting arsenic ions into the outside of the remaining silicon oxide film, a source/drain diffusion layer (N) 17 is formed as shown in FIG. 1(h).
この後、P及びNチャネルトランジスタの両方において
、第1図(h)に示すように、全面にSiO2絶縁膜1
8を堆積する。この絶縁膜18にコンタクトホール19
を開孔し、A、77配線20を施すことにより、第1図
(h)に示すCMOS半導体装置が得られる。Thereafter, as shown in FIG.
Deposit 8. A contact hole 19 is formed in this insulating film 18.
A CMOS semiconductor device shown in FIG. 1(h) is obtained by opening a hole and applying A, 77 wiring 20.
このようにして製造した半導体装置には、回路動作に悪
影響を及ぼすことなく短チヤネル効果を抑制する、とい
う効果が期待できる。以下に、これを詳細に説明する。The semiconductor device manufactured in this manner can be expected to have the effect of suppressing short channel effects without adversely affecting circuit operation. This will be explained in detail below.
即ち、第1図(d)、(e)に示すように、Pチャネル
トランジスタ側(右側)に前記N″″″ガード層を形成
するためにリンイオン12を注入したが、このリンイオ
ンの注入量はトランジスタの短チヤネル効果に大きな影
響を与える。第2図は、リンのドーズと短チヤネル効果
の関係を示したものである。この第2図から、短チヤネ
ル効果抑制のためには、I X 1013cm−2以上
のドーズが必要であることがわかる。また、リンのドー
ズとしきい値電圧との関係が第3図に示される。この第
3図から、ドーズとともにしきい値電圧が深くなること
がわかる。そのように深くなるのは、N−ガード層の存
在に起因する。一般に、半導体装置の製造プロセスには
ゆらぎ、即ち形成状態の僅かな変化がある。そのゆらぎ
によってN″″ガード層14のでき方が微妙に異なる。That is, as shown in FIGS. 1(d) and (e), phosphorus ions 12 were implanted to form the N'''' guard layer on the P-channel transistor side (right side), but the amount of phosphorus ions implanted was It has a large effect on the short channel effect of the transistor.Figure 2 shows the relationship between the phosphorus dose and the short channel effect.From this figure, in order to suppress the short channel effect, I It can be seen that a dose of -2 or more is required. Also, the relationship between the phosphorus dose and the threshold voltage is shown in Figure 3. From this figure, it can be seen that the threshold voltage becomes deeper with the dose. I see. The reason why it becomes so deep is due to the presence of the N-guard layer. Generally, there are fluctuations in the manufacturing process of semiconductor devices, that is, slight changes in the formation state. Due to these fluctuations, the N'''' guard layer 14 The way they are made is slightly different.
N−ガード層14のでき方が微妙に異なるためゲートシ
きい値電圧にばらつきが生じる。しかしながら、ゲート
しきい値電圧については、±0.2V程度の余裕をもっ
て、回路設計がなされるのが一般的である。従って、N
″″ガード層14のでき方の相違によるしきい値電圧の
変化Δvthが、±0.2v以内であれば回路動作上問
題はない。このような観点から、N−ガード層14ので
き方が作かに変化しても、ゲートしきい値電圧があまり
変化しない部分を、第3図を参照して探せば、■×10
14CII+−2以下のドーズの部分であることがわか
る。以上述べたように、短チヤネル効果抑制のためには
、且つプロセスの変化によってもゲートしきい値電圧が
あまり変化しないようにするためには、ドーズは1×1
013cm−2とI X 10 ”CII+−2との間
で行なわれればよい。しかるに、上記実施例では、4
X 1013am−”でイオン注入していることから、
この条件を満足しているのは明らかである。Since the formation of the N-guard layer 14 is slightly different, variations occur in the gate threshold voltage. However, circuits are generally designed with a margin of about ±0.2V regarding the gate threshold voltage. Therefore, N
``''If the change in threshold voltage Δvth due to the difference in the formation of the guard layer 14 is within ±0.2 V, there will be no problem in circuit operation. From this point of view, if we look for a region where the gate threshold voltage does not change much even if the structure of the N-guard layer 14 changes, with reference to FIG.
It can be seen that the dose is 14CII+-2 or less. As mentioned above, in order to suppress the short channel effect and to prevent the gate threshold voltage from changing too much even with process changes, the dose should be set to 1×1.
013cm-2 and I x 10'' CII+-2. However, in the above example, the
Since the ions are implanted at X 1013am-",
It is clear that this condition is satisfied.
また、第4図から、N−ガード層形成のためのリンイオ
ン注入と、P ソース−ドレインイオン注入の際のオフ
セットは、1000Å以下とする必要があることがわか
る。1000Å以下というオフセット量は制御が難しい
ので、上記実施例では、側壁形成ではなく、多結晶シリ
コンゲート10の周囲にシリコン酸化膜15を形成し、
その酸化膜15により1000A以下のオフセットを満
足させている。Furthermore, from FIG. 4, it can be seen that the offset between the phosphorus ion implantation for forming the N-guard layer and the P source-drain ion implantation needs to be 1000 Å or less. Since it is difficult to control an offset amount of 1000 Å or less, in the above embodiment, a silicon oxide film 15 is formed around the polycrystalline silicon gate 10 instead of forming side walls.
The oxide film 15 satisfies the offset of 1000A or less.
さらに、上記実施例では、N−ガード層14形成のイオ
ン注入後、酸化という熱処理を加えて、N−ガード層1
4をより内側(チャネル側)に拡散させるようにしたの
で、ゲート電圧で制御可能にし、且つN−ガード層14
の効果をより大きくすることができる。Further, in the above embodiment, after the ion implantation to form the N-guard layer 14, a heat treatment called oxidation is added to form the N-guard layer 14.
4 is diffused further inside (channel side), so that it can be controlled by the gate voltage, and the N-guard layer 14
The effect can be further increased.
〔発明の効果〕
本発明の第1の発明によれば、PMO5型半導体装置を
、ゲートしきい値電圧が深くなることはなく、短チヤネ
ル効果の防止能力に優れ、素子としての信頼性の高いも
のとして得るとかできる。[Effects of the Invention] According to the first aspect of the present invention, the PMO5 type semiconductor device does not have a deep gate threshold voltage, has excellent ability to prevent short channel effects, and has high reliability as an element. You can get it as something.
本発明の第2の発明によれば、CMOS型半導体装置に
おけるPMOS型半導体装置を上記第1の発明によるの
と同様の効果をもって得ることができる。さらに、P及
びN M OS型半導体装置のそれぞれにおける製造工
程を兼用させて、少ない工程によって効率良く安価なも
のとして得ることができる。According to the second aspect of the present invention, a PMOS type semiconductor device in a CMOS type semiconductor device can be obtained with the same effects as in the first aspect. Furthermore, by combining the manufacturing steps for each of the P and NMOS type semiconductor devices, it is possible to obtain an efficient and inexpensive device with fewer steps.
第1図(a)〜(h)は本発明の一実施例の工程断面図
、第2図及び第3図はN″″ガード層リシリンーズと達
成可能な最短ゲート長及びしきい値電圧との関係を示す
線図、第4図は多結晶シリコンゲート周囲の酸化膜厚と
ゲートしきい値電圧との関係を示す線図、第5図は従来
のPMOS型半導体装置の一例を示す断面図である。
1・・・P型tド結晶シリコン基板、2・・・Nウェル
(N型領域)、3・・・Pウェル(P型領域)、4・・
・フィールド酸化膜、5・・・ゲート酸化膜、6・・・
ホウ素イオン、7・・・リンイオン、8・・・ヒ素イオ
ン、9・・・ホウ素イオン、10・・・ゲート電極、1
0A・・・多結晶シリコン層、11・・・埋め込みチャ
ネルのPN接合、11A・・・P層、12・・・リンイ
オン、13・・・LDDN″″ (Nチャネル側)、1
4・・・N″″″ガード層チャネル側)、15・・・ゲ
ート電極まわりのシリコン酸化膜、16・・・P ソー
ス・ドレイン拡散層、17・・・N ソース・ドレイン
拡散層、18・・・SiO2絶縁膜、19・・・コンタ
クトホール、20・・・AN配線、21・・・N−ガー
ド層にP′″層不純物が拡散してできたP一層。
出願人代理人 佐 藤 −雄
箔 1 図
お 1 図
第5図FIGS. 1(a) to (h) are process cross-sectional views of an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of N'''' guard layer resilience, the shortest achievable gate length, and the threshold voltage. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the oxide film thickness around the polycrystalline silicon gate and the gate threshold voltage, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a conventional PMOS semiconductor device. be. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... P-type t-crystalline silicon substrate, 2... N-well (N-type region), 3... P-well (P-type region), 4...
・Field oxide film, 5... Gate oxide film, 6...
Boron ion, 7... Phosphorus ion, 8... Arsenic ion, 9... Boron ion, 10... Gate electrode, 1
0A... Polycrystalline silicon layer, 11... PN junction of buried channel, 11A... P layer, 12... Phosphorus ion, 13... LDDN'''' (N channel side), 1
4...N"""guard layer channel side), 15...Silicon oxide film around gate electrode, 16...P source/drain diffusion layer, 17...N source/drain diffusion layer, 18... ...SiO2 insulating film, 19...contact hole, 20...AN wiring, 21...P layer formed by diffusing P'' layer impurity into N- guard layer. Applicant's agent: Sato - Yuhaku 1 Figure 1 Figure 5
Claims (1)
ャネルを有する埋め込みチャネル型のPMOS型半導体
装置を製造するMOS型半導体装置の製造方法において
;前記半導体基板の前記N型領域の表面にゲート酸化膜
を介してゲート電極を形成する工程と;前記ゲート電極
をマスクとして前記N型領域内にN型不純物を注入して
、前記N型領域の表面近傍にNガード層を形成する工程
と;前記ゲート電極の周囲に酸化膜を形成する工程と;
前記ゲート電極及び前記酸化膜をマスクとしてP型不純
物を前記N型領域内に注入することにより、前記Nガー
ド層のうち前記酸化膜下の部分はそのままとして、その
そのままとした部分の外側部分にソース・ドレイン層を
形成する工程と;その後の熱処理によって前記ソース・
ドレイン層を内側に拡散させ前記Nカード層をP型にす
る工程と;を備えることを特徴とするMOS型半導体装
置の製造方法。 2、半導体基板におけるCMOSを形成するためのN型
領域及びP型領域にそれぞれチャネルを有するCMOS
半導体装置を製造するMOS型半導体装置の製造方法に
おいて;前記半導体基板の前記N及びP型領域の表面に
ゲート酸化膜を介してそれぞれゲート電極を形成する工
程と;前記各ゲート電極をマスクとして前記N及びP型
領域内にN型不純物を注入して、前記N型領域の表面近
傍にNガード層を、また前記P型領域の表面近傍に低濃
度ドレインN層を同時に形成する工程と;前記各ゲート
電極の周囲にそれぞれ酸化膜を形成する工程と;前記ゲ
ート電極及び前記酸化膜をマスクとして前記N型領域に
はP型不純物を、前記P型領域にはN型不純物を注入す
ることにより、前記Nガード層及び前記低濃度ドレイン
N層のうち前記各酸化膜下の部分はそのままとして、そ
れらのそのままとした部分の外側部分にソース・ドレイ
ン層をそれぞれ形成する工程と;その後の熱処理によっ
て前記ソース・ドレイン層を内側に拡散させ前記Nカー
ド層をP型にする工程とを備えることを特徴とするMO
S型半導体装置の製造方法。[Scope of Claims] 1. In a method of manufacturing a MOS type semiconductor device for manufacturing a buried channel type PMOS type semiconductor device having a channel inside the N type region of the semiconductor substrate from the surface; forming a gate electrode on the surface of the region via a gate oxide film; using the gate electrode as a mask, implanting an N-type impurity into the N-type region to form an N guard layer near the surface of the N-type region; forming an oxide film around the gate electrode;
By implanting a P-type impurity into the N-type region using the gate electrode and the oxide film as a mask, a portion of the N guard layer under the oxide film is left as it is, and a portion outside the left portion is implanted. A step of forming a source/drain layer; a subsequent heat treatment
A method for manufacturing a MOS type semiconductor device, comprising: diffusing a drain layer inward to make the N card layer a P type. 2. CMOS having channels in each of the N-type region and P-type region for forming CMOS on a semiconductor substrate
In a method for manufacturing a MOS type semiconductor device for manufacturing a semiconductor device; forming gate electrodes on the surfaces of the N-type and P-type regions of the semiconductor substrate through gate oxide films; and using each of the gate electrodes as a mask. a step of simultaneously forming an N guard layer near the surface of the N type region and a low concentration drain N layer near the surface of the P type region by implanting N type impurities into the N and P type regions; forming an oxide film around each gate electrode; using the gate electrode and the oxide film as a mask, implanting a P-type impurity into the N-type region and implanting an N-type impurity into the P-type region; , leaving the portions of the N guard layer and the low concentration drain N layer under the respective oxide films as they are, and forming source and drain layers on the outside of the portions left as they are; by subsequent heat treatment; An MO characterized by comprising the step of diffusing the source/drain layer inward to make the N card layer a P type.
A method for manufacturing an S-type semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62139132A JPH063808B2 (en) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | Method for manufacturing MOS semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS63302562A true JPS63302562A (en) | 1988-12-09 |
JPH063808B2 JPH063808B2 (en) | 1994-01-12 |
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JP (1) | JPH063808B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH03268434A (en) * | 1990-03-19 | 1991-11-29 | Fujitsu Ltd | Field-effect transistor and manufacture thereof |
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JP2716829B2 (en) * | 1988-06-23 | 1998-02-18 | ダラス セミコンダクタ コーポレーション | Wrapped embedded channel transistor |
-
1987
- 1987-06-03 JP JP62139132A patent/JPH063808B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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JPH063808B2 (en) | 1994-01-12 |
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