KR100208540B1 - Semiconductor device - Google Patents

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KR100208540B1
KR100208540B1 KR1019970001226A KR19970001226A KR100208540B1 KR 100208540 B1 KR100208540 B1 KR 100208540B1 KR 1019970001226 A KR1019970001226 A KR 1019970001226A KR 19970001226 A KR19970001226 A KR 19970001226A KR 100208540 B1 KR100208540 B1 KR 100208540B1
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gate electrode
wiring
semiconductor
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semiconductor device
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순페이 야마자끼
아키라 마세
히데키 우오치
야스히코 다케무라
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순페이 야마자끼
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

본 발명은 신뢰성 및 양산성이 우수하고 제조효율이 높은 절연게이트형 반도체장치에 관한 것으로, 게이트 전극 및 게이트 배선을 선택적으로 양극산화하는 것에 의해 정밀도가 좋은 LDD 구조를 얻고, 또한 게이트 전극과 불순물 영역의 관계를 최적화하여 트랜지스터의 동작특성을 향상시킨 반도체장치를 제공하는 것을 그 목적으로 하며, 본 발명의 반도체장치는, 반도체층과, 상기 반도체층상에 형성되고, 게이트 절연층을 포함하는 제1절연층과, 상기 게이트 절연층상에 형성된 게이트 전극과, 상기 반도체층상에 제공된 상기 제1절연층상에 형성되고, 상기 게이트전극과 동일 재료로 되고 상기 게이트 전극에 접속된 제1배선, 및 상기 제1배선위에서 연장하는 제2배선을 포함하고, 상기 게이트 전극과 상기 제1배선의 표면은 상기 게이트 전극과 상기 제1배선의 양극산화막으로 각각 덮여 있고, 상기 제2배선은 상기 제1배선의 양극산화막에 의해 상기 제1배선으로부터 절연되어 있는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulated gate semiconductor device having excellent reliability, mass production, and high manufacturing efficiency. The present invention provides an accurate LDD structure by selectively anodizing a gate electrode and a gate wiring, and further provides a gate electrode and an impurity region. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device in which the operation characteristics of a transistor are improved by optimizing the relationship between the semiconductor device and the semiconductor device. A layer, a gate electrode formed on the gate insulating layer, a first wiring formed on the first insulating layer provided on the semiconductor layer and made of the same material as the gate electrode and connected to the gate electrode, and the first wiring And a second wiring extending from above, wherein the gate electrode and the surface of the first wiring are connected to the gate electrode and the first wiring. And each covered with a positive electrode oxide film on the first wiring, the second wiring is characterized in that by the anode oxide film of the first wiring is insulated from said first wiring.

Description

반도체 장치Semiconductor devices

본 발명은, 신뢰성 및 양산성이 우수하고 제조효율이 높은 절연게이트형 반도체장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 반도체장치는, 액정 디스플레이 등의 액티브 메트릭스나 이미지 센서 등의 구동회로, 혹은 SOI 집적회로나 종래의 반도체 집적회로(마이크로프로세서나 마이크로콘트롤러, 마이크로컴퓨터, 혹은 반도체 메모리 등)에 있어서 박막 트랜지스터로서 사용되는 것이다.The present invention relates to an insulated gate semiconductor device having excellent reliability and mass productivity and high manufacturing efficiency. The semiconductor device according to the present invention is a thin film in an active matrix such as a liquid crystal display, a drive circuit such as an image sensor, or an SOI integrated circuit or a conventional semiconductor integrated circuit (microprocessor, microcontroller, microcomputer, semiconductor memory, etc.). It is used as a transistor.

반도체 소자의 미세화, 고집적화에 관하여 많은 연구개발이 진행되고 있다. 특히, MOSFET라 불리우는 절연게이트 전계효과형 반도체 소자의 미세화 기술의 진보는 눈부시다. MOS란, 금속(Metal)-산화물(Oxide)-반도체(Semiconductor)의 머리 글자를 딴 것이다. 금속은 순수한 금속이 아니라도, 충분히 도전율이 큰 반도체재료나, 반도체와 금속의 합금 등도 포함한 넓은 의미로 사용된다. 또한, 금속과 반도체 사이의 산화물 대신에, 순수한 산화물 뿐만 아니라, 질화물 등의 충분히 저항이 큰 절연성 재료가 사용되는 일도 있고, 그러한 경우에는, 엄밀하게 MOS라고 하는 용어는 적절하지 않으나, 이하, 본 명세서에서는 질화물, 그 밖의 절연물도 포함하여, 이와 같은 구조를 갖는 전계효과형 소자를 MOSFET 혹은 MOS 트랜지스터라고 칭하기로 한다.Many researches and developments are progressing on miniaturization and high integration of semiconductor devices. In particular, the progress of the miniaturization technology of an insulated gate field effect semiconductor device called a MOSFET is remarkable. MOS is an acronym for Metal-Oxide-Semiconductor. Although metal is not pure metal, it is used in a wide sense including a semiconductor material having a sufficiently high conductivity, an alloy of a semiconductor and a metal, and the like. In addition, instead of the oxide between the metal and the semiconductor, not only pure oxide but also an insulating material having a sufficiently high resistance such as nitride may be used. In such a case, the term MOS is not strictly appropriate. In the following description, a field effect element having such a structure including nitride and other insulators will be referred to as a MOSFET or a MOS transistor.

MOSFET의 미세화는, 게이트 전극의 폭을 작게, 또한 소스 영역이나 드레인 영역에 있어서의 배선의 콘택트부분(전극부분)을 작게하는 것에 의해 이루어진다. 게이트 전극의 폭이 작게 된다는 것은, 그 밑의 채널 영역의 길이, 즉, 채널 길이가 작아진다는 것이며, 이것은 캐리어가 채널 길이를 통과하는데 요하는 시간을 짧게 하는 것으로 되어, 결과적으로는 고집적화와 아울러 고속화도 가져온다.The miniaturization of the MOSFET is achieved by reducing the width of the gate electrode and reducing the contact portion (electrode portion) of the wiring in the source region and the drain region. The smaller width of the gate electrode means that the length of the underlying channel region, that is, the smaller channel length, becomes shorter, which shortens the time required for the carrier to pass through the channel length, resulting in high integration and It also speeds up.

그러나, 그것에 의해, 다른 문제(단(短)채널 효과)도 발생한다. 그중에서 가장 중요한 것은 핫 일렉트론(hot electron)의 문제이다. 종래와 같이 충분히 불순물 농도가 큰 소스 및 드레인이라는 불순물 영역에, 극성이 반대인 불순물이 도프(dope)된 채널 영역이 낀 구조에서는, 채널 영역을 좁히는데 따라 소스와 드레인에 인가되는 전압에 의해 채널 영역과 불순물 영역의 경계 부근의 전계가 커지게 된다. 그 결과, MOSFET의 동작은 매우 불안정해진다.However, this also causes another problem (short channel effect). The most important of these is the problem of hot electrons. In a structure in which a channel region in which impurities of opposite polarity are doped in an impurity region such as a source and a drain having a sufficiently large impurity concentration as in the prior art is covered, the channel is narrowed by a voltage applied to the source and drain as the channel region is narrowed. The electric field near the boundary between the region and the impurity region becomes large. As a result, the operation of the MOSFET becomes very unstable.

종래의 실리콘 게이트의 MOSFET의 제작방법을 제5도에 나타낸다. 우선, 단결정 실리콘 등의 단결정 반도체 기판(501)상에, 소자분리영역, 예를 들면 LOCOS(502)를 선택적으로 형성하고, 그 다음, 전식 열산화법 등의 방법에 의해 게이트 산화막(503)을 형성하고, 그 위에, 다결정 실리콘에 의해 게이트 전극(505)을 형성하였다. 그리고, 이 게이트 전극과 소자분리영역을 마스크로 하여, 기판에 불순물 이온을 예를 들어 이온주입법등의 방법에 의해 주입하여, 소스, 드레인이라고 하는 불순물 영역(504)을 형성하였다(제5도 (a)).5 shows a conventional method of fabricating a MOSFET of a silicon gate. First, an element isolation region, for example, LOCOS 502, is selectively formed on a single crystal semiconductor substrate 501 such as single crystal silicon, and then a gate oxide film 503 is formed by a method such as electrothermal thermal oxidation. The gate electrode 505 was formed thereon by polycrystalline silicon. Using the gate electrode and the device isolation region as a mask, impurity ions are implanted into the substrate by a method such as an ion implantation method to form an impurity region 504 called a source and a drain (FIG. a)).

이어서, 순수한 산화규소, 혹은 인이나 붕소가 도프된 산화규소 등에 의해 층간절연물(506)을 형성하고(제5도(b)), 이 층간절연물 및 게이트 산화막에 전극형성용의 구멍(507,508)을 뚫고, 이 구멍을 통하여, 소스 혹은 드레인을 연결하는 배선(509,510)을 형성하는(제5도c)) 방법을 사용하였다.Next, an interlayer insulator 506 is formed of pure silicon oxide or silicon oxide doped with phosphorus or boron (FIG. 5B), and holes 507 and 508 for forming electrodes are formed in the interlayer insulator and the gate oxide film. Through this hole, a method of forming the wirings 509 and 510 for connecting the source or the drain (FIG. 5C) was used.

이와 같은 방법을 채용한 결과, 몇가지 문제점이 발생하였다. 하나는, 소스나 드레인의 전극부분의 단차가 커지게 되고, 이 부분에서 단선이 일어나기 쉽게 되었다는 점이다. 즉, 이 부분의 단차는, 게이트 산화막은 고작 50nm이므로, 실질적으로는 층간절연물의 두께에 의해 결정되어, 통상, 200~500nm 혹은 그 이상의 단차가 있다. 종래는, 전극형성을 위한 구멍도 충분히 크기 때문에, 그다지 문제가 되지 않았지만, 현재와 같이 집적회로의 고집적화가 진행되면, 종래는 직경 10㎛정도의 구멍이 형성되던 것이, 직경 1㎛ 이하가 요구되게 되었다. 한편, 층간절연막의 두께는, 배선 사이의 용량이나 절연 특성에 의해 결정되어, 현재보다 더 얇게 하는 것은 불가능했었다. 이 결과, 전극형성용 구멍의 크기에 비하여, 층간절연막의 두께가 무시될 수 없게 되고, 전극 형성시의 성막의 스텝 커버리지가 좋지 않고 밀착성이 나빠서 전극이 형성되지 않거나 혹은 배선이 단선되어 버리거나 했다.As a result of employing such a method, some problems have occurred. One is that the stepped portions of the electrode portions of the source and the drain become large, and disconnection tends to occur at this portion. That is, since the gate oxide film is only 50 nm, the step difference of this portion is substantially determined by the thickness of the interlayer insulator, and there is usually a step of 200 to 500 nm or more. Conventionally, since the holes for forming electrodes are large enough, this has not been a problem. However, when the integration of integrated circuits is advanced as in the present, a hole having a diameter of about 10 μm is conventionally formed so that a diameter of 1 μm or less is required. It became. On the other hand, the thickness of the interlayer insulating film was determined by the capacitance between the wirings and the insulating properties, and it was impossible to make it thinner than the present. As a result, the thickness of the interlayer insulating film cannot be neglected compared with the size of the hole for forming electrodes, and the step coverage of the film formation at the time of electrode formation is poor and the adhesion is bad, so that the electrode is not formed or the wiring is disconnected.

또한, 제5도에서 명백한 바와 같이, 불순물 확산 공정에서는, 아무래도 불순물 원소가 게이트 전극의 하부로 돌아 들어가, 게이트 전극과 불순물 영역이 겹쳐서, 기생용량이 발생하였다. 또한, 이와 같은 겹침을 가지는 구조 때문에, 매우 얇은 게이트 산화막에 소스, 드레인과 게이트 전극 사이의 높은 전계가 직접 걸려, 핫 캐리어가 게이트 산화막에 주입되는 현상이 발생하는 일이 있었다.In addition, as apparent from FIG. 5, in the impurity diffusion process, the impurity element returned to the lower part of the gate electrode, and the gate electrode and the impurity region overlapped, and a parasitic capacitance was generated. In addition, due to the structure having such an overlap, a phenomenon in which hot carriers are injected into the gate oxide film may occur due to a high electric field between the source, drain and the gate electrode being directly caught by the very thin gate oxide film.

단채널 효과를 해결할 목적으로 제창된 새로운 MOSFET의 구조가 LDD(Lightly-Doped-Drain)라는 구조이다. 이것은 전형적으로는 제6도(d)에 나타내어진 것이다. 제6도(d)에서, 불순물 농도가 큰 영역(605)보다도 얕게 설치된 불순물 농도가 낮은 영역(604')이 LDD라 불린다. 이와 같은 영역을 설치하는 것에 의해 채널 영역과 불순물 영역의 경계부근의 전계를 작게 하고, 소자의 동작을 안정화시키는 것이 가능하게 되었다.The structure of the new MOSFET, proposed for solving the short channel effect, is called LDD (Lightly-Doped-Drain). This is typically shown in Figure 6 (d). In FIG. 6 (d), the region 604 'having a lower impurity concentration provided shallower than the region 605 having a large impurity concentration is called LDD. By providing such a region, it becomes possible to reduce the electric field near the boundary between the channel region and the impurity region and to stabilize the operation of the device.

LDD는 통상, 제6도와 같이 형성된다. 제6도는 NMOS의 예를 나타냈지만 PMOS라도 동일하게 형성된다. 최초로, p형의 반도체 기판(601)상에 소자분리영역(602)과 게이트 산화막(603)이 형성되고, 그 다음, 도전성막이 형성되고, 이것은 에칭되어, 제6도(a)에 나타낸 바와 같이 게이트 전극(605)이 된다. 그리고, 이 게이트 전극을 마스크로하여 자기정합(셀프얼라인)적어도 예를 들어 이온주입법 등에 의해 비교적 불순물 농도가 낮은(기호로는 n로 표시된다) 불순물 영역(604)이 형성된다.LDD is normally formed as shown in FIG. 6 shows an example of the NMOS, but the PMOS is formed in the same manner. First, an element isolation region 602 and a gate oxide film 603 are formed on a p-type semiconductor substrate 601, and then a conductive film is formed, which is etched, as shown in FIG. Likewise, the gate electrode 605 becomes. Using this gate electrode as a mask, an impurity region 604 having a relatively low impurity concentration (denoted by n) is formed by at least self-aligning (self-alignment), for example, by ion implantation or the like.

이어서, 이 위에 PSG와 같은 절연피막(606)이 형성된다. 그리고, 이 절연피막(606)은 바이어스 플라즈마 에칭과 같은 이방성 에칭법(방향성 에칭법이라고도 한다)에 의해 제거되지만, 이방성 에칭의 결과, 게이트 전극의 측면에서는 PSG가 에칭되지 않기 때문에, 제6도(c)에 607로 나타낸 바와 같은 형상으로 남는다. 이 잔류물을 스페이서라고 칭한다. 그리고, 이 스페이서(607)를 마스크로 하여 셀프얼라인적으로 불순물 농도가 큰(기호로는 n+로 표시된다) 불순물 영역(605)이 형성된다. 그리고, 이 n+형 불순물 영역이 FET의 소스, 드레인으로서 이용된다.Subsequently, an insulating film 606 such as PSG is formed thereon. The insulating film 606 is removed by an anisotropic etching method (also referred to as a directional etching method) such as bias plasma etching. Remain in shape as indicated by 607 in c). This residue is called a spacer. Then, using this spacer 607 as a mask, an impurity region 605 having a large impurity concentration (denoted by n + ) in self-alignment is formed. This n + type impurity region is used as a source and a drain of the FET.

이와 같은 LDD 구조를 체용하는 것에 의하여, 종래의 방법에서는 0.5㎛가 한계라고 일컬어진 체널 길이를 0.1㎛까지 좁히는 것이 가능하다는 것이 나타나 있다.By using such an LDD structure, it has been shown that in the conventional method, it is possible to narrow the channel length of 0.5 µm to a limit of 0.1 µm.

그러나, 이것에 의해 단채널화의 문제가 모두 해결된 것은 아니다. 또 하나의 문제점은 게이트 폭을 작게 하는 것에 의한 게이트 전극의 저항의 문제이다. 단채널화에 의해 동작속도를 향상시켰다 해도, 게이트 전극의 저항이 크면, 그 만큼을 제거해 버리는 만큼 전파속도가 저하한다. 게이트 전극의 저항을 저하시키기 위해서는 예를 들어 종래 사용되던 불순물 농도가 큰 다결정 실리콘 대신에 저항율이 낮은 금속 실리사이드를 이용하거나, 게이트 전극과 평행하게 알루미늄과 같은 저저항 배선을 배치하는 것이 검토되어 채용되고 있지만, 그래도, 게이트 전극의 폭이 0.3㎛ 이하로 되는 상황에서는 한계라고 예상된다.However, this does not solve all the problems of short channelization. Another problem is the problem of resistance of the gate electrode by reducing the gate width. Even if the operation speed is improved by short channeling, if the resistance of the gate electrode is large, the propagation speed decreases as much as the amount of the gate electrode is removed. In order to lower the resistance of the gate electrode, for example, using a low-resistance metal silicide in place of polycrystalline silicon having a large impurity concentration, or arranging a low resistance wiring such as aluminum in parallel with the gate electrode is considered and adopted. However, it is expected to be a limit in the situation where the width of the gate electrode is 0.3 占 퐉 or less.

그 경우의 다른 해결방법으로서, 게이트 전극의 높이와 폭의 비(애스팩트(aspect)비)를 크게 하는 것을 생각할 수 있다. 게이트 전극의 애스펙트비를 크게 하는 것에 의해 게이트 전극의 단면적을 크게 하고 저항을 낮추는 것이 가능하게 된다. 그러나, 종래의 LDD는 그의 제작상의 문제에서 애스펙트비를 무제한으로 크게는 할 수 없었다.As another solution in that case, it is conceivable to increase the ratio (aspect ratio) of the height and width of the gate electrode. By increasing the aspect ratio of the gate electrode, it is possible to increase the cross-sectional area of the gate electrode and lower the resistance. However, the conventional LDD was not able to increase the aspect ratio indefinitely due to its manufacturing problems.

그것은 이방성 에칭으로 형성되는 스페이서의 폭이 게이트 전극의 높이에 의존하기 때문이다. 통상, 스페이서의 폭은 게이트 전극 높이의 20% 이상이 되었다. 따라서, 제6도의 LDD 영역의 폭(L)을 0.1㎛로 하는 경우에는, 게이트 전극의 높이(h)는 0.5㎛ 이하가 아니면 안되었다. 만약 게이트 전극이 그것 이상의 높이로 되면, L은 0.1㎛ 이상이 된다. 이러한 것은 소스, 드레인 사이의 저항이 증가하는 것으로 바람직하지 않다.This is because the width of the spacer formed by the anisotropic etching depends on the height of the gate electrode. Usually, the width of the spacer was 20% or more of the gate electrode height. Therefore, when the width L of the LDD region of FIG. 6 is 0.1 µm, the height h of the gate electrode must be 0.5 µm or less. If the gate electrode is at a height higher than that, L becomes 0.1 mu m or more. This is undesirable due to an increase in resistance between the source and the drain.

지금, 게이트 전극의 높이(h)가 0.5㎛, 게이트 전극의 폭(W)이 1.0㎛, LDD의 폭(L)이 0.1㎛라고 하자. 이 소자의 크기를 작게 하여 W를 0.5㎛로 하고자 하면, 게이트 전극의 저항을 유지하기 위해서는, h는 1.0㎛가 아니면 안된다. 그러나, 그 때문에 L은 0.2㎛가 되어버린다. 즉, 게이트 전극의 저항은 변하지 않으나, 온(ON)상태(게이트 전극에 전압이 인가되어, 채널 영역의 저항이 n-영역의 저항에 비하여 충분히 작게 된 상태)에서의 소스, 드레인 사이의 저항이 2배가 된다. 한편, 채널 길이가 절반이 되었기 때문에, 소자는 2배의 속도로 응답하는 것이 기대될 수 있으나, 소스, 드레인 사이의 저항이 2배가 되었기 때문에, 그것은 상쇄되어버린다. 결국, 소자의 고집적화가 달성된 것일 뿐, 속도면에서는 종래 그대로이다. 한편, L을 종래와 동일하게 유지하기 위해서는 h를 0.5㎛로 하지 않으면 안되지만, 그렇게 하면, 게이트 전극의 저항이 2배가 되어, 결국, 고속성은 얻어지지 않는다.Now, it is assumed that the height h of the gate electrode is 0.5 m, the width W of the gate electrode is 1.0 m, and the width L of the LDD is 0.1 m. If the size of this element is to be made small and W is 0.5 mu m, h must be 1.0 mu m in order to maintain the resistance of the gate electrode. However, for that reason, L becomes 0.2 micrometer. That is, the resistance of the gate electrode does not change, but the resistance between the source and the drain in the ON state (a voltage is applied to the gate electrode so that the resistance of the channel region is sufficiently smaller than that of the n region). Doubled. On the other hand, since the channel length is halved, the device can be expected to respond at twice the speed, but since the resistance between the source and drain is doubled, it cancels out. As a result, only high integration of the device has been achieved, and it remains as it is in terms of speed. On the other hand, in order to keep L the same as in the prior art, h must be made 0.5 mu m, but in doing so, the resistance of the gate electrode is doubled, and eventually high speed is not obtained.

통상의 예에서는, 스페이서의 폭은, 게이트 전극의 높이의 50%~100%이며, 위에 나타낸 것보다도 상당히 어려운 조건이 된다. 따라서, 종래의 LDD 제작방법에서는 게이트 전극의 애스펙트비는 1이하, 많게는 0.2이하이었다. 또한, 이 스페이서의 폭은 편차가 크고, 각 트랜지스터 사이에서의 특성이 제각각으로 되는 일이 많았다. 이와 같이, 종래의 LDD의 제작방법은 단채널에서의 안정성과 그것에 수반한 고집적화와 고속성을 초래한 반면, 그의 제작상의 문제로 보다 향상된 고속화, 고집적화에 방해가 된다는 모순을 나타낸다.In a typical example, the width of the spacer is 50% to 100% of the height of the gate electrode, which is a much more difficult condition than that shown above. Therefore, in the conventional LDD manufacturing method, the aspect ratio of the gate electrode was 1 or less, and in most, 0.2 or less. In addition, the spacer has a large variation in width, and the characteristics between the transistors are often different. As described above, the conventional LDD fabrication method results in stability in a short channel, high integration and high speed accompanying it, and exhibits a contradiction that the manufacturing problem hinders further high speed and high integration.

또한, 제6도(d)의 공정 후에, 제5도(c)의 공정과 같이, 또 한번 층간절연물을 형성하여, 전극형성용의 구멍을 뚫고, 전극 및 배선을 형성하지 않으면 안되기 때문에, 앞서 지적한 전극형성용 구멍의 단차에 의한 단선의 문제는 전혀 해결되지 않는다.In addition, after the process of FIG. 6 (d), as in the process of FIG. 5 (c), an interlayer insulator must be formed once again to drill holes for electrode formation and to form electrodes and wirings. The problem of disconnection due to the step difference of the hole for electrode formation indicated is not solved at all.

MOSFET의 고속화는, 게이트 전극의 폭을 작게, 또한, 소스 영역이나 드레인 영역에 있어서의 배선의 콘택트부분(전극부분)의 저항을 작게 하는 것에 위해 행해진다. 게이트 전극의 폭이 작아 진다는 것은, 그 밑의 채널 영역의 길이, 즉, 채널 길이가 작아진다는 것이며, 이것은, 채널 길이를 캐리어가 통과하는데 요하는 시간을 짧게 하는 것이 되어, 결과적으로는 고집적화와 아울러 고속화도 가져온다.The speed-up of the MOSFET is performed to reduce the width of the gate electrode and to reduce the resistance of the contact portion (electrode portion) of the wiring in the source region and the drain region. The smaller width of the gate electrode means that the length of the underlying channel region, that is, the smaller channel length, becomes shorter, which shortens the time required for the carrier to pass through the channel length, resulting in high integration. In addition, the speed is also brought.

또한, 절연기판상에 MOSFET를 형성하는 것에 의해서도 대폭적으로 동작속도를 향상시키는 것이 가능하다. 이것은 종래의 반도체 집적회로의 속도가 주로 배선과 기판과의 용량(부유용량)에 의해 제한되었던 것에 비하여, 절연기판상에서는 이러한 부유용량이 존재하지 않기 때문이다. 이와 같이 절연기판상에 형성되어, 박막형의 활성층을 갖는 MOSFET를 박막 트랜지스터(TFT)라 한다. 종래의 반도체 집적회로에 있어서도, 예를 들면 SRAM의 부하 트랜지스터로서 TFT가 사용되고 있다.In addition, it is possible to significantly improve the operation speed by forming a MOSFET on the insulating substrate. This is because the speed of the conventional semiconductor integrated circuit is mainly limited by the capacitance (float capacitance) between the wiring and the substrate, and such floating capacitance does not exist on the insulating substrate. A MOSFET formed on the insulating substrate as described above and having a thin active layer is called a thin film transistor (TFT). In a conventional semiconductor integrated circuit, for example, a TFT is used as a load transistor of an SRAM.

또한 최근에 이르러, 투명한 기판상에 반도체 집적회로를 형성할 필요가 있는 제품이 출현하였다. 예를 들면, 액정 디스플레이나 이미지 센서라고 하는 광디바이스의 구동회로이다. 여기에도 TFT가 사용되고 있다. 이들 회로는 대면적으로 형성하는 것이 요구되므로 TFT 제작공정의 저온화가 요구되고 있다.Also recently, products have emerged that need to form semiconductor integrated circuits on transparent substrates. For example, it is a drive circuit of an optical device such as a liquid crystal display or an image sensor. TFT is also used here. Since these circuits are required to be formed in a large area, it is required to lower the TFT fabrication process.

예를 들면, 본 발명자들의 발명인 일본국 특허출원 특원평 4-30220호나 특원평 4-38637호에는, 게이트 전극으로서 알루미늄이나 티탄, 크롬, 탄탈, 실리콘을 사용하고, 그 주위를 양극산화법에 의해 형성한 산화물로 덮어, 소스/드레인과 게이트 전극의 겹침 없이 오히려 오프셋 상태로 하고, 또한 소스/드레인 영역을 레이저어닐에 의해 재결정화시키는 제작방법 및 TFT가 기술되어 있다.For example, in Japanese Patent Application Nos. 4-30220 and 4-38637, which are inventors of the present inventors, aluminum, titanium, chromium, tantalum, and silicon are used as gate electrodes, and the surroundings thereof are formed by anodizing. A fabrication method and a TFT are described in which an oxide is covered, an offset state without overlapping the source / drain and the gate electrode, and the source / drain region is recrystallized by laser annealing.

이와 같은 TFT는, 종래의 오프셋을 갖지 않는 실리콘 게이트나 TFT나 탄탈이나 크롬과 같이 고융점 금속을 게이트 전극으로 하고, 열어닐에 의해 활성화한 TFT에 비하여 뛰어난 특성을 나타냈다. 이것은, 하루의 배선이 양극산화물로 피복되어 있기 때문에, 배선간의 단락이 적고, 또한, 오프셋에 의해 드레인 부근의 전계 강도가 약해지기 때문이라 생각된다. 또한 저저항의 알루미늄을 사용할 수 있기 때문에 고속화에는 아주 적합하였다.Such a TFT exhibited superior characteristics as compared to a TFT which was activated by open anneal by using a gate electrode made of a silicon gate having no conventional offset, or a high melting point metal such as TFT, tantalum or chromium as a gate electrode. This is considered to be because the wiring of the day is covered with the anode oxide, so there is less short circuit between the wirings and the electric field strength near the drain is weakened by the offset. In addition, low-resistance aluminum can be used, which is very suitable for high speed.

종래에는, 양극산화는 이하와 같이 행해졌다. 즉, 일본국 특허출원 특원평 4-30220호나 특원평 4-38637호에 의하면, L-주석산을 에틸렌 및 글리콜에 5%의 농도로 희석하고, 암모니아를 사용하여 pH를 7.0±0.2로 조정하였다. 그 용액중에 기판을 담그고, 정전류원의 양극측을 게이트 배선의 한쪽단에 접속하고, 음극측에는 백금전극을 접속하여 20mA의 정전류 상태에서 전압을 인가하고, 150V에 도달할 때까지 산화를 계속하였다. 다음, 150V로 정전압 상태에서 전류를 계속 흘리고, 전류가 0.1mA 이하가 될 때까지 산화를 계속하였다.Conventionally, anodization was performed as follows. That is, according to Japanese Patent Application Nos. 4-30220 and 4-38637, L-tin acid was diluted in ethylene and glycol at a concentration of 5%, and the pH was adjusted to 7.0 ± 0.2 using ammonia. The substrate was immersed in the solution, the anode side of the constant current source was connected to one end of the gate wiring, the platinum electrode was connected to the cathode side, and voltage was applied in a constant current state of 20 mA, and oxidation was continued until it reached 150V. Next, the current continued to flow in a constant voltage state at 150 V, and oxidation continued until the current became 0.1 mA or less.

그러나, 그의 특성을 재현성 좋게 얻는 것은 곤란하였다. 첫째로, 양극산화법으로서 습식방법을 채용했기 때문이다. 이 때문에 전해액으로부터 불순물이 침입하여, 소자의 특성을 열화(劣化)시키기 때문이라 생각된다. 또한, 이러한 방법에서는 10㎛ 정도의 디자인 규칙에서는 문제가 발생하지 않았지만, 5㎛이하의 디자인 규칙에서는 편차가 현저하게 커졌다. 이것들은 용액을 이용하기 때문에 발생한 것으로 생각된다. 그점에서, 본 발명에서는 전해액 등의 접촉이 없는 방법으로 양극산화법을 이용하는 것에 의해 이 문제를 해결한다.However, it was difficult to obtain the characteristics with good reproducibility. First, the wet method is adopted as the anodization method. For this reason, it is thought that an impurity intrudes from electrolyte solution and deteriorates the characteristic of an element. In addition, in this method, the problem did not occur in the design rule of about 10 mu m, but the deviation was significantly increased in the design rule of 5 mu m or less. These are thought to have occurred because of using the solution. In view of the above, the present invention solves this problem by using the anodizing method in a method where there is no contact with an electrolyte solution or the like.

본 발명에서는, 종래의 집적회로에서 사용되던 층간절연물에 관하여, 하부의 배선층을 산화하여 얻어지는 산화물을 층간절연물의 전부 혹은 일부로서 사용하고, 전극형성부의 층간절연물의 두께를 반감 혹은 그 이하의 두께로 하는 것에 의해 전극부분의 단선을 방지한다.In the present invention, with respect to the interlayer insulator used in the conventional integrated circuit, an oxide obtained by oxidizing the lower wiring layer is used as all or part of the interlayer insulator, and the thickness of the interlayer insulator in the electrode forming portion is reduced to half or less. This prevents disconnection of the electrode portion.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 하부의 배선을 선택적으로 산화하는 것에 의해, 이것을 종래의 LDD 제작에 있어서의 스페이서와 같은 기능을 갖도록 하여, 종래 이상으로 정밀도가 좋은 LDD 구조를 얻고, 혹은 LDD가 아닌 통상의 불순물 영역을 갖는 MOS 트랜지스터에 있어서도, 게이트 전극과 불순물 영역의 관계를 최적화하여, 트랜지스터의 동작특성을 향상시킨다.In addition, the present invention selectively oxidizes the lower wiring as described above, so that it has the same function as a spacer in the conventional LDD fabrication, thereby obtaining an LDD structure having a higher precision than the conventional one, or Also in a MOS transistor having a normal impurity region, the relationship between the gate electrode and the impurity region is optimized to improve the operation characteristics of the transistor.

제1도는 본 발명에 의한 MOSFET의 제작방법의 일 예를 나타내는 도면.1 is a view showing an example of a method of manufacturing a MOSFET according to the present invention.

제2도는 본 발명에 의한 MOSFET의 제작방법의 다른 예를 나타내는 도면.2 is a view showing another example of a method for manufacturing a MOSFET according to the present invention.

제3도는 본 발명을 이용한 LDD 영역을 갖는 MOSFET의 제작방법의 일 예를 나타내는 도면.3 is a diagram showing an example of a method of fabricating a MOSFET having an LDD region using the present invention.

제4도는 본 발명을 이용한 아모르퍼스 영역을 갖는 MOSFET의 제작방법의 일 예를 나타내는 도면.4 is a view showing an example of a method of manufacturing a MOSFET having an amorphous region using the present invention.

제5도는 종래 기술에 의한 MOSFET의 제작방법을 나타내는 도면.5 is a view showing a method for manufacturing a MOSFET according to the prior art.

제6도는 종래 기술에 의한 LDD 영역을 갖는 MOSFET의 제작방법을 나타내는 도면.6 is a diagram showing a method for manufacturing a MOSFET having an LDD region according to the prior art.

제7도는 본 발명에 의한 MOSFET의 제작방법의 또 다른 예를 나타내는 도면.7 is a view showing still another example of a method of manufacturing a MOSFET according to the present invention.

제8도는 본 발명에 의한 MOSFET의 제작방법의 또 더 다른 예를 나타내는 도면.8 is a view showing still another example of a method of fabricating a MOSFET according to the present invention.

제9도는 본 발명을 이용한 LDD 영역을 갖는 MOSFET의 제작방법의 다른 예를 나타내는 도면.9 is a diagram showing another example of the method of fabricating a MOSFET having an LDD region using the present invention.

제10도는 본 발명을 이용한 아모르퍼스 영역을 갖는 MOSFET의 제작방법의 다른 예를 나타내는 도면.10 is a view showing another example of a method for fabricating a MOSFET having an amorphous region using the present invention.

제11도는 본 발명에 의한 TFT의 제작방법을 나타내는 도면.11 is a view showing a method for manufacturing a TFT according to the present invention.

제12도는 본 발명에 의한 플라즈마 양극산화장치의 예를 나타내는 도면.12 shows an example of a plasma anodizing device according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

101 : 반도체 기판 102 : 소자분리영역101: semiconductor substrate 102: device isolation region

103 : 게이트 산화막 104 : 게이트 전극103 gate oxide film 104 gate electrode

105 : 제1배선 106 : 불순물 영역105: first wiring 106: impurity region

107,108 : 양극산화막 1101 : 절연기판107,108 anodization film 1101 insulation board

1103,1104 : 반도체 피막 1105 : 게이트 절연막1103,1104 semiconductor film 1105 gate insulating film

1106,1107 : 게이트 전극 1108,1109 : 양극산화막1106,1107: gate electrode 1108,1109: anodization film

1110~1113 : 불순무 영역 1114 : 층간절연물1110 ~ 1113: Impurity-free area 1114: Interlayer insulation

1115~1117 : 전극·배선 1201 : 체임버1115 to 1117: electrode and wiring 1201: chamber

1204,1205 : 전극 1206 : 직류전원1204, 1205: electrode 1206: DC power supply

1207 : RF 전원 1208 : 절연기판1207: RF power supply 1208: insulated substrate

1209 : TFT 1210 : 배선1209 TFT 1210 Wiring

본 발명의 전형적인 예를 제1도에 나타낸다. 본 발명에 의해 얻어지는 MOSFET는 제1도(c)에 나타낸 바와 같이, 주로 실리콘이나 게르마늄 등의 반도체 재료를 주성분으로 하는 재료, 혹은 실리콘과 텅스텐, 몰리브덴 등의 합금을 주성분으로 하는 재료에 의해 형성되고, 혹은 이들을 다층으로 형성한 게이트 전극과 그 주위를 둘러싼 산화물을 갖는 점을 특징으로 한다. 게이트 전극의 재료로서는, 그밖에 티탄(Ti), 알류미늄(Al), 탄탈(Ta), 크롬(Cr) 단독 혹은 그들의 합금으로 이루어진 재료라도 좋다. 게이트 전극을 둘러싸도록 설치된 산화물은 양극산화법에 의해 선택적으로 형성된다.A typical example of the present invention is shown in FIG. The MOSFET obtained by the present invention is formed of a material mainly composed of a semiconductor material such as silicon or germanium, or a material mainly composed of an alloy such as silicon, tungsten and molybdenum, as shown in FIG. Or a gate electrode in which these layers are formed in multiple layers, and an oxide surrounding them. The material of the gate electrode may be a material made of titanium (Ti), aluminum (Al), tantalum (Ta), chromium (Cr) alone or an alloy thereof. The oxide provided to surround the gate electrode is selectively formed by anodization.

이와 같은 MOSFET의 제작방법을 제1도에 의거하여 이하에 나타낸다. 먼저, 단결정 반도체 기판(101)상에 소자분리영역(102)을 형성한 다음, 단결정 반도체의 노출된 영역에는 게이트 산화막(103)을 10-100nm 형성한다. 이 형성방법은 종래의 MOSFET의 제작방법을 그대로 원용하면 된다. 그리고, 상기와 같은 재료를 이용하여 게이트 전극(104)을 형성한다. 또한, 이때에는 게이트 전극의 일부가 이어진 배선으로서, 혹은 게이트 전극과는 전적으로 독립된 배선으로서, 게이트 전극(104)과 동일 재료에 의해 제1배선(105)이 소자분리영역상에 형성된다. 제1도에서는 이 단계에서도 게이트 산화막(103)이 잔존하여 있지만, 게이트 전극 형성과 동시에 애칭해 버려도 좋다. 그리고, 종래와 같이 게이트 전극과 소자분리영역을 마스크로 하여, 이온주입법이나 플라즈마 도핑법에 의해 불순물 영역(106)이 형성된다. 이대 불순물 원소가 돌아 들어가는 현상에 의해 불순물 영역은 게이트 전극과 약간 겹쳐진다. 그러나, 이 겹침의 크기는, 예를 들어 이온 주입법에 의하는 것이라면, 이온의 2차 산란에 기인하는 것이기 때문에 이온주입의 에너지 등을 고려함으로써 계산할 수 있다. 이렇게 하여 제1도(a)를 얻는다.A method of fabricating such a MOSFET is shown below based on FIG. First, the device isolation region 102 is formed on the single crystal semiconductor substrate 101, and then 10-100 nm of the gate oxide film 103 is formed in the exposed region of the single crystal semiconductor. This forming method may be a conventional method of fabricating a MOSFET. The gate electrode 104 is formed using the above materials. In this case, the first wiring 105 is formed on the element isolation region by the same material as that of the gate electrode 104 as the wiring in which a part of the gate electrode is continuous or the wiring entirely independent of the gate electrode. In FIG. 1, the gate oxide film 103 remains at this stage as well, but may be nicked at the same time as the gate electrode formation. The impurity region 106 is formed by ion implantation or plasma doping using the gate electrode and the device isolation region as a mask as in the prior art. The impurity region slightly overlaps with the gate electrode due to the phenomenon in which the large impurity element returns. However, since the size of this overlap is based on the secondary scattering of ions, for example, by the ion implantation method, it can be calculated by considering the energy of ion implantation or the like. Thus, FIG. 1 (a) is obtained.

이어서, 양극산화법에 의해, 게이트 전극 및 제1배선의 표면을 산화한다. 양극산화법으로는, 용액중에서 산화를 행하는 습식법과, 플라즈마 등의 기상(氣相)중에서 산화를 행하는 건식법의 두가지가 이용된다.Next, the surface of the gate electrode and the first wiring are oxidized by the anodization method. As the anodic oxidation method, two methods are used: a wet method of oxidizing in a solution and a dry method of oxidizing in a gaseous phase such as plasma.

습식법은, 전계 용액중에 기판을 담그고 게이트 배선 및 제1배선을 전원에 접속하고 직류 혹은 교류 전류를 통과시켜 행하는 방법이다. 게이트 전극 및 제1배선의 재료로서 실리콘을 주성분으로 하는 재료를 이용한 경우에는 산화규소의 막이 얻어진다. 그러나, 이 산화규소에는, 내부에 전해질을 구성하는 원소가 함유되거나, 수화물이 되거나 하여, 그의 물리적 특성은 여러 가지로 변화한다. 예를 들면, 전해질에 유기산을 이용한 경우에는 탄소가 함유되고, 황산을 이용한 경우에는 유황이 함유된다.The wet method is a method in which a substrate is immersed in an electric field solution, the gate wiring and the first wiring are connected to a power supply, and a direct current or alternating current is passed through. When a material containing silicon as a main component is used as the gate electrode and the first wiring material, a silicon oxide film is obtained. However, the silicon oxide contains an element constituting the electrolyte therein or becomes a hydrate, and its physical properties vary in various ways. For example, carbon is contained when an organic acid is used for the electrolyte, and sulfur is used when sulfuric acid is used.

또한, 예를 들면 특정 게이트 전극·배선에만 전원을 접속하고, 다른 게이트 전극·배선에는 연결하지 않는 경우에는, 전원에 접속된 게이트 전극·배선에만 산화물막이 형성되고, 다른 게이트 전극·배선에는 자연산화막 이외에는 실질적으로 산화물막이 형성되지 않는다. 혹은 각각에 통전하는 시간, 전류, 전압 등을 변화시켜도 좋다. 이렇게 하여 형성된 산화물막의 두께를 변화시킬 수 있다. 예를 들어 층간절연물로서 사용하는 경우에는 배선간의 용량을 줄일 목적으로 두꺼운 쪽이 바람직하지만, 한편, 커패시터의 절연물로서 사용하는 경우에는 얇은 쪽이 바람직하다. 이와 같이, 목적이 다른 경우에는 상기와 같은 방법을 이용하는 것이 유효하다.For example, when a power supply is connected only to a specific gate electrode and wiring, but not to another gate electrode and wiring, an oxide film is formed only on the gate electrode and wiring connected to the power supply, and a natural oxide film is formed on the other gate electrode and wiring. An oxide film is not substantially formed other than this. Alternatively, the time, current, voltage, etc. to be supplied with each may be changed. The thickness of the oxide film thus formed can be changed. For example, when it is used as an interlayer insulator, a thicker one is preferable for reducing the capacitance between wirings. On the other hand, when it is used as an insulator of a capacitor, a thinner one is preferable. In this way, it is effective to use the above method when the purposes are different.

이렇게 하여, 상기 배선 등이 산화물막으로 필요한 두께 만큼 피복되었다면, 기판을 용액으로부터 꺼내어 잘 건조시킨다. 또한, 필요에 따라서는 뜨거운 물 혹은 고온 증기에 쬐어 산화물막의 개질을 행하여도 좋다. 즉, 특히 습식의 양극산화에 있어서는 현저한 것인데, 두꺼운 막을 얻는 경우에는, 막이 다공질이 되는 일이 많다. 이와 같은 막은 두껍지만 내압(耐壓)에 문제가 있다. 또한, 차후의 공정에 있어서, 구멍을 통하여 전류가 흘러, 단락되는 일이 있다. 그와 같은 경우에는 산화물막을 고온의 물과 반응시켜 수화물로 하여, 체적을 팽창시킴으로써 구멍을 막아도 좋다. 이와 같이 하여 치밀하고 절연성이 좋은 막이 얻어진다. 어떻든, 피막상에 전해질이 잔존하지 않도록 충분히 세정하고 건조시키는 것이 필요하다. 또한, 유기산을 사용한 경우에는, 산화 분위기중에서 200~100℃로 베이킹하여도 좋다.In this way, if the wiring or the like has been coated with the oxide film to the required thickness, the substrate is taken out of the solution and dried well. If necessary, the oxide film may be reformed by hot water or high temperature steam. In other words, especially in wet anodization, it is remarkable. In the case of obtaining a thick film, the film is often porous. Such a film is thick but has a problem in internal pressure. Moreover, in a subsequent process, a current may flow through a hole and may short circuit. In such a case, the oxide film may be reacted with hot water to form a hydrate and the pores may be closed by expanding the volume. In this way, a dense and insulating film is obtained. In any case, it is necessary to sufficiently wash and dry the electrolyte so that no electrolyte remains on the coating. In addition, when organic acid is used, you may bake at 200-100 degreeC in an oxidizing atmosphere.

또한, 건식법을 이용하는 경우에는, 기판을 진공 용기에 넣고, 산소나 산화질소(N2O, NO, NO2등) 등의 산화성의 기체 분위기로 하고, 적절한 압력상태에서 게이트 전극 및 제1배선을 전원에 접속하여, 직류 혹은 교류의 플라즈마를 발생시켜 산화를 행한다.In the case of using the dry method, the substrate is placed in a vacuum container, and an oxidizing gas atmosphere such as oxygen or nitrogen oxides (N 2 O, NO, NO 2, etc.) is used, and the gate electrode and the first wiring are connected under an appropriate pressure. It is connected to a power supply and generates a direct current or alternating plasma to perform oxidation.

습식법에서는, 장치가 저가이고, 한번에 다량의 처리가 가능하지만, 예를 들어, 나트륨 등의 가동 이온의 침입이 용이하고, 특히 서브마이크론, 쿼터마이크론의 디바이스(device)에 있어서는, 이와 같은 이온의 존재는 치명적이다. 한편, 건식법에서는, 양산성이 떨어지고, 또한 두꺼운 산화막을 형성하는 것이 곤란하지만, 습식법에 비하면 훨씬 깨끗한 방법이다. 특히 집적회로와 같이 청정한 환경에서 제작되는 것이 바람직한 경우에는 적합하다.In the wet method, the device is inexpensive and a large amount of processing can be performed at one time. For example, the penetration of movable ions such as sodium is easy, and in particular, in the devices of submicron and quarter micron, such ions are present. Is fatal. On the other hand, in the dry method, it is inferior to mass productivity and difficult to form a thick oxide film, but it is a much cleaner method than the wet method. It is particularly suitable where it is desirable to be manufactured in a clean environment such as an integrated circuit.

양극산화막의 두께는, 그의 목적에 따라 결정되지 않으면 안된다. 통상적으로는 층간절연막으로서 기능하는 것이 기대되기 때문에, 0.1~1.0㎛, 바람직하게는 0.2~0.5㎛가 된다. 그러나, 층간절연막으로서 작용하는 것이 그다지 기대되지 않는 경우에는, 그 이하라도 좋다.The thickness of the anodization film must be determined in accordance with its purpose. Usually, since it is expected to function as an interlayer insulating film, it is 0.1-1.0 micrometer, Preferably it is 0.2-0.5 micrometer. However, if it is not expected to act as an interlayer insulating film, it may be less than that.

이상의 방법에 의해, 게이트 전극과 제1배선의 표면이 산화된다. 그리고 동시에, 게이트 전극과 제1배선의 도전부 표면이 후퇴된다. 그리고, 이때 게이트 전극의 양극산화막(107)의 두께와, 불순물 원소의 돌아 들어감을 고려하는 것에 의해, 게이트 전극과 불순물 영역의 위치관계를 가장 적합한 상태로 할 수 있다. 즉, 산화물층의 두께는 10nm 이하의 정밀도로 제어할 수 있고, 또한, 이온주입때의 2차 산란에 대해서도 같은 정도로 제어할 수 있기 때문에, 이 위치관계는 10nm 이하의 정밀도로 제작할 수 있다. 이렇게 하여, 제1도에 나타낸 바와 같이, 게이트 전극과 불순물 영역의 겹침이 전혀 없도록 제작하는 것도, 또한, 적당한 거리만큼 겹치도록 제작하는 것도, 혹은 적당한 거리 만큼 떨어지도록 제작하는 것도 임의대로 할 수 있다. 물론, 양극산화에 의해, 제1배선(105) 주위에도 양극산화막(108)이 형성된다. 이렇게 하여 제1도(b)를 얻는다.By the above method, the surface of the gate electrode and the first wiring is oxidized. At the same time, the surface of the conductive portion of the gate electrode and the first wiring is retreated. At this time, by considering the thickness of the anodic oxide film 107 of the gate electrode and the return of the impurity element, the positional relationship between the gate electrode and the impurity region can be made most suitable. In other words, since the thickness of the oxide layer can be controlled with a precision of 10 nm or less and can be controlled to the same degree with respect to the secondary scattering at the time of ion implantation, this positional relationship can be produced with a precision of 10 nm or less. In this way, as shown in FIG. 1, the gate electrode and the impurity region can be fabricated so as not to overlap at all, or can be fabricated so as to overlap by an appropriate distance or can be fabricated so as to be separated by an appropriate distance. . Of course, anodization film 108 is also formed around the first wiring 105 by anodization. Thus, FIG. 1 (b) is obtained.

최후로, 소스 영역 및 드레인 영역에 구멍(109,110)을 뚫고, 소스 전극·배선(111) 및 드레인 전극·배선층(112)을 형성한다. 전극구멍의 형성은, 일부러 마스크를 사용하지 않아도, 소자분리영역의 산화물과, 양극산화물의 두께가 게이트 산화막의 두께에 비해 충분히 큰 점을 이용하여, 균등하게 에칭을 행하는 것만으로도 좋다.Finally, holes 109 and 110 are drilled in the source region and the drain region to form the source electrode wiring 111 and the drain electrode wiring layer 112. The electrode holes may be formed evenly without using a mask on purpose, evenly using an oxide in the element isolation region and a point where the thickness of the anode oxide is sufficiently large compared with the thickness of the gate oxide film.

소스 영역과 드레인 영역으로부터 이어지는 배선을 형성할 때에는, 이와 같은 배선(제2배선이라 한다)은 제1배선과 교차하는 일이 있는데, 제1배선의 표면은 절연성이 우수한 양극산화막에 의해 덮여 있기 때문에, 일부러 층간절연물을 설치하지 않아도 상관없다. 특히, 불순물 영역에 접속하는 부분에 주목하면, 종래의 방법에 비하여 단차(段差)가 작기 때문에, 단선 등을 현저하게 줄일 수 있다. 제2배선은 알루미늄이나 텅스텐과 같은 금속재료로 되어 있어도, 실리콘과 같은 반도체재료라도, 실리콘과 텅스텐, 몰리브덴과의 합금으로 이루어져 있어도 관계없다.In forming the wirings connected from the source region and the drain region, such wirings (called second wirings) may cross the first wirings. Since the surface of the first wirings is covered with an anodizing film having excellent insulation properties, It is not necessary to install an interlayer insulator deliberately. In particular, paying attention to the portion connected to the impurity region, since the step is smaller than in the conventional method, disconnection and the like can be significantly reduced. The second wiring may be made of a metal material such as aluminum or tungsten, or may be made of an alloy of silicon, tungsten and molybdenum, even if it is a semiconductor material such as silicon.

또한, 양극산화막만으로는 층간절연물로서 불충분하다고 판단되는 경우에는, 종래와 같은 재료를 이용하여 층간절연물을 형성할 수 있지만, 그때 새로이 형성하는 층간절연물의 두께는 종래의 절반 이하로 하는 것이 가능하다. 즉, 이미 제1전극상에는 상당히 두꺼운 절연물이 형성되어 있기 때문에, 추가하여 형성하는 층간절연물은 얇아도 충분하다. 이 결과, 예를 들어, 추가 형성하는 층간절연물의 두께를 종래의 층간절연물 두께의 절반으로 하면, 불순물 영역에서의 전극부분의 단차도 절반이 되어, 역시 단선 등의 불량을 줄일 수 있다.If it is determined that the anodization film alone is insufficient as an interlayer insulator, the interlayer insulator can be formed using the same material as the conventional one. However, the thickness of the newly formed interlayer insulator can be made less than half of the conventional one. That is, since a substantially thick insulator is already formed on the first electrode, the additional interlayer insulator to be formed may be thin. As a result, for example, if the thickness of the interlayer insulator to be additionally formed is half the thickness of the conventional interlayer insulator, the step difference of the electrode portion in the impurity region is also half, and the defects such as disconnection can be reduced.

종래의 방법에 의해 형성되는 층간절연물은, 하부층의 요철에 의해 얇은 곳과 두꺼운 곳이 발생하고, 장소에 따라서는 전혀 피복되지 않는 부분이 있기도 하여, 불량의 원인이 되었지만, 양극산화법에 의해 얻어진 산화물은, 배선 주위에 균등하게 형성되기 때문에 이와 같은 문제는 일어나지 않는다.The interlayer insulator formed by the conventional method has a thin and thick place due to the irregularities of the lower layer, and there are parts which are not covered at all depending on the place. Since silver is formed evenly around the wiring, such a problem does not occur.

또한, 이와 같은 양극산화물을 잘 이용하는 것에 의해, 여러 가지 구조의 MOSFET를 제작할 수 있다. 이하에 그 예를 나타낸다.Moreover, by using such an anode well, MOSFETs of various structures can be produced. The example is shown below.

제2도는 본 발명의 다른 예이다. 먼저, 제2도(a)와 같이, 반도체 기판(201)상에 소자분리영역(202)과 게이트 절연막(203), 게이트 전극(204)을 형성한다. 그리고, 제1도의 경우와는 달리, 제2도(b)와 같이, 불순물 영역 형성에 앞서 양극산화를 행하여 양극산화물(205)을 얻는다. 그리고, 제2도(c)와 같이, 이온주입을 행하여 불순물 영역(206)을 형성한다. 이때에는, 불순물 영역과 게이트 전극에는 겹침이 없고, 반대로 떨어진 상태(오프셋 상태)로 된다. 이러한 오프셋 상태는, LDD와 동일한 효과를 갖는 것으로 알려져 있는데, 본 발명자들의 연구에서는, 이 오프셋의 길이(L)는 0.1~0.5㎛가 바람직한 것으로 밝혀졌다. L은, 양극산화물의 두께와 이온주입 에너지 등에 의존하기 때문에, 이들 파라미터를 최적화하는 것에 의해, 목적으로 하는 양을 얻을 수 있다.2 is another example of the present invention. First, as shown in FIG. 2A, an isolation region 202, a gate insulating film 203, and a gate electrode 204 are formed on a semiconductor substrate 201. Unlike the case of FIG. 1, unlike FIG. 2 (b), anodization is performed prior to the formation of the impurity region to obtain the anode oxide 205. FIG. As shown in FIG. 2C, ion implantation is performed to form the impurity region 206. As shown in FIG. At this time, there is no overlap between the impurity region and the gate electrode, and the state is separated (offset state). It is known that such an offset state has the same effect as that of LDD, but in the study of the present inventors, it was found that the length L of the offset is preferably 0.1 to 0.5 µm. Since L depends on the thickness of the anodic oxide, ion implantation energy and the like, the target amount can be obtained by optimizing these parameters.

제3도는 본 발명에 의해 LDD를 형성하는 예이다. 먼저, 제3도(a)와 같이, 반도체 기판(301)상에 소자분리형(302), 게이트 절연막(303), 게이트 전극(304)을 형성한 다음, 종래와 같이 불순물 영역(305)을 형성한다. 여기서, 이 불순물 영역의 불순물 농도는 1×1017~ 5×1018cm-3, 바람직하게는 5×1017~ 2×1018cm-3이 되도록 한다. 이어서, 제3도(b)와 같이 게이트 전극(304)을 양극산화하여 산화물(306)을 형성한다. 최후로, 제3도(c)와 같이, 재차 이온주입을 행하여 불순물 영역(307)을 형성한다. 이때의 불순물 농도는 1×1019~ 5×1021cm-3, 바람직하게는 5×1019~ 2×1021cm-3이 되도록 한다. 이렇게 하여 LDD영역(305')이 형성된다.3 is an example of forming an LDD according to the present invention. First, as shown in FIG. 3A, an isolation layer 302, a gate insulating layer 303, and a gate electrode 304 are formed on the semiconductor substrate 301, and then the impurity region 305 is formed as in the prior art. do. Here, the impurity concentration of this impurity region is 1 × 10 17 to 5 × 10 18 cm -3 , preferably 5 × 10 17 to 2 × 10 18 cm -3 . Next, as shown in FIG. 3B, the gate electrode 304 is anodized to form an oxide 306. Finally, as shown in FIG. 3C, ion implantation is performed again to form the impurity region 307. The impurity concentration at this time is 1 × 10 19 to 5 × 10 21 cm -3 , preferably 5 × 10 19 to 2 × 10 21 cm -3 . In this way, the LDD region 305 'is formed.

여기에서 주목해야 할 점은, 도면에서 명확한 바와 같이, LDD의 폭이 게이트 전극의 높이에 의해 제약되는 것이 아니라, 양극산화물의 두께에 의해 결정되기 때문에, 게이트 전극의 높이를 충분히 크게 하고, 또한, 채널 길이를 충분히 작게 하는 것이 가능하다. 즉, 게이트 전극의 애스펙트비를 크게 하는 것이 가능하다.It should be noted here that, as is clear from the drawing, the width of the LDD is not limited by the height of the gate electrode but is determined by the thickness of the anode oxide, so that the height of the gate electrode is sufficiently large, and It is possible to make the channel length small enough. In other words, it is possible to increase the aspect ratio of the gate electrode.

또한, 본 발명에 의하면, LDD의 폭을 극히 미세하게 제어할 수 있다. 예를들어, 10nm로부터 0.1㎛까지 임의로 변화시킬 수 있다. 게다가, 같은 정도의 정밀도로 게이트 전극과 LDD의 겹침을 제어할 수 있음은 앞에서 언급한 대로이다. 또한, 이때의 채널 길이로서는 0.5㎛이하가 가능하다. 종래의 방법에서는 LDD의 폭을 100nm 이하로 하는 것은 극히 곤란하여 20% 정도의 오차는 당연했지만, 본 발명을 이용하면, LDD의 폭을 10~100nm에 있어서의 10% 정도의 오차로 제작하는 것이 가능하다.Moreover, according to this invention, the width of LDD can be controlled very finely. For example, it can change arbitrarily from 10 nm to 0.1 micrometer. In addition, it is as mentioned above that the overlap between the gate electrode and the LDD can be controlled with the same degree of precision. In addition, 0.5 micrometer or less is possible as a channel length at this time. In the conventional method, it is extremely difficult to make the LDD width to 100 nm or less, and an error of about 20% is natural. However, using the present invention, it is possible to produce the LDD width with an error of about 10% at 10 to 100 nm. It is possible.

또한, 본 발명에서는 종래의 LDD 제작방법에 의하여, 스페이서가 될 절연피막을 형성할 필요가 없기 때문에 공정이 간략화되어, 생산성이 향상된다. 또한, 양극산화법으로 얻어진 산화물의 두께는 게이트 전극의 측면에서도 윗면에서도 동일하고, 극히 균질하고, 절연특성도 좋다. 또한, 기판상의 장소에 따른 두께의 차이도 특별히 발견되지 않는다. 따라서, 이것을 제1도와 같이 그대로 층간절연물로서 이용해도 좋다. 물론, 달리 층간절연물을 형성해도 좋다.In addition, in the present invention, the conventional LDD fabrication method does not require the formation of an insulating film to be a spacer, thereby simplifying the process and improving productivity. In addition, the thickness of the oxide obtained by the anodization method is the same on both the side surface and the top surface of the gate electrode, is extremely homogeneous, and the insulation characteristics are good. Moreover, the difference in thickness according to the place on a board | substrate is not found especially. Therefore, you may use this as an interlayer insulator as it is in FIG. Of course, an interlayer insulator may be formed.

제4도에는 본 발명에 레이저 어닐법을 조합한 예를 나타낸다. 먼저, 제4도(a)~(c)에 나타낸 바와 같이, 제2도의 방법과 동일한 방법을 이용하여, 단결정 반도체 기판(401)상에, 소자분리영역(402), 게이트 산화막(403), 게이트 전극(404), 양극산화물(405), 불순물 영역(406)을 형성한다. 이들 공정은 제1도의 방법을 사용하여도 좋다. 불순물 영역은, 이 단계에서는 이온주입의 충격에 의해 아모르퍼스 상태 혹은 미결정 상태로 되어 있다.4 shows an example in which the laser annealing method is combined with the present invention. First, as shown in Figs. 4A to 4C, the device isolation region 402, the gate oxide film 403, and the like are formed on the single crystal semiconductor substrate 401 using the same method as in Fig. 2; The gate electrode 404, the anodic oxide 405, and the impurity region 406 are formed. These processes may use the method of FIG. At this stage, the impurity region is in an amorphous state or in a microcrystalline state due to the impact of ion implantation.

그리고, 최후로, 레이저광 혹은 그것과 동등한 강력한 전자파를 위쪽에서 조사하여, 이들 결정상태가 좋지 않은 불순물 영역의 재결정화를 행하는데, 게이트 전극과 그 주위의 양극산화물이 그림자가 되어, 양극산화물(405)의 밑부분, 즉, 불순물 영역들의 내측 부분(407)은 재결정화되지 않는다. 이때, 불순물 영역(406)과 게이트 전극의 위치관계는, 앞에 기술한 수단에 의해 거의 겹침이 없도록 하는 것도, 또한, 필요한 거리 만큼 오프셋 상태 혹은 겹친 상태로 하는 것도 자유롭다. 따라서, 이와 같은 방법에 의해, N형(P형) 소스 영역 -N형(P형) 아모르퍼스 영역 -P형(N형) 채널 형성 영역 -N형(P형) 아모르퍼스 영역 -N형(P형) 드레인 영역이라는 구조, 혹은 N형(P형) 소스 영역 -N형(P형) 아모르퍼스 영역 -P형(N형) 오프셋 영역 -P형(N형) 채널 형성 영역 -P형(N형) 오프셋 영역 -N형(P형) 아모르퍼스 영역 -N형(P형) 드레인 영역이라는 구조가 얻어진다. 이러한 구조를 제작하는데 있어서는, 이온 주입 공정은 1회로 충분하다. 그리고, 이러한 구조에 의해, LDD와 동등한 효과가 얻어지는 것은 예를 들면 본 발명자들의 발명인 일본국 특허 출원평 3-238713호에 기재되어 있는 바와 같다.Finally, a laser beam or a strong electromagnetic wave equivalent thereto is irradiated from above to recrystallize the impurity regions having poor crystalline states. The gate electrode and the anode oxide around it become a shadow, and the anode oxide ( The bottom of 405, ie the inner portion 407 of the impurity regions, is not recrystallized. At this time, the positional relationship between the impurity region 406 and the gate electrode can be freed from being substantially overlapped by the above-described means, or can be made to be offset or overlapped by a necessary distance. Therefore, by this method, the N-type (P-type) source region -N-type (P-type) amorphous region -P-type (N-type) channel formation region -N-type (P-type) amorphous region -N-type ( P type) drain region or N type (P type) source region -N type (P type) amorphous region -P type (N type) offset region -P type (N type) channel formation area -P type ( An N-type) offset region-an N-type (P-type) amorphous region-an N-type (P-type) drain region is obtained. In producing such a structure, an ion implantation process is sufficient once. And the effect equivalent to LDD by such a structure is as having been described, for example in Unexamined-Japanese-Patent No. 3-238713 of this invention.

이와 같이, 본 발명에 의해, 실로 다양한 구조의 MOSFET가 제작된다. 그리고, 이들 여러 종류의 다양한 MOSFET를 제작하는데는, 특수한 기술이나 복잡한 공정은 거의 필요로 하지 않고, 모두 게이트 전극 등의 양극산화라고 하는 본 발명의 근간이 되는 기술이 기초가 되어 있음은 용이하게 이해될 것이다.As described above, according to the present invention, MOSFETs having various structures can be produced. It is easy to understand that the production of these various types of MOSFETs requires little special technology or complicated processes, and the underlying technology of the present invention, such as anodization of gate electrodes, is based on all of them. Will be.

본 발명의 다른 예를 제7도에 나타낸다. 본 발명에 의해 얻어지는 MOSFET는 제7도(c)에 나타낸 바와 같이, 주로 실리콘을 주성분으로 하는 재료에 의해 형성된 게이트 전극과, 그 주위를 둘러싼 산화물을 가지는 것을 특징으로 한다. 게이트 전극을 둘러싸도록 설치된 산화물은 열산화법에 의해 형성된다.Another example of the present invention is shown in FIG. As shown in Fig. 7C, the MOSFET obtained by the present invention is characterized by having a gate electrode mainly formed of a material mainly composed of silicon, and an oxide surrounding its surroundings. The oxide provided to surround the gate electrode is formed by thermal oxidation.

이와 같은 MOSFET의 제작방법을 제7도에 의거하여 이하에 나타낸다. 먼저, 단결정 반도체 기판(701)상에 소자분리영역(702)을 형성하고, 또한, 단결정 반도체의 노출된 영역에는 게이트 산화막(703)을 10~100nm 형성한다. 이 형성방법은 종래의 MOSFET의 제작방법을 그대로 채용하면 좋다. 그리고, 상기와 같은 재료를 이용하여 게이트 전극(704)을 형성한다. 또한, 이때에는, 게이트 전극의 일부가 이어진 배선으로서, 혹은 게이트 전극과는 완전히 독립된 배선으로서, 게이트 전극(704)과 동일 재료에 의해 제1배선(705)이 소자분리영역상에 형성된다. 제7도에서는 이 단계에서도 게이트 산화막(703)이 잔존하고 있는데, 게이트 전극 형성시에 동시에 에칭해도 좋다. 그리고, 종래와 같이 게이트 전극과 소자분리영역을 마스크로 하여, 이온주입법이나 플라즈마 도핑법에 의해 불순물 영역(706)이 형성된다. 이때, 불순물 원소가 돌아 들어가는 현상에 의해, 불순물 영역은 게이트 전극과 약간 겹쳐진다. 그러나, 이 겹침의 크기는, 예를 들어 이온주입법에 의한 것이라면, 이온의 2차 산란에 기인하는 것이기 때문에, 이온주입 에너지 등을 고려하는 것에 의해 계산할 수 있다. 이와 같이 하여 제7도(a)를 얻는다.The manufacturing method of such a MOSFET is shown below based on FIG. First, an isolation region 702 is formed on the single crystal semiconductor substrate 701, and a gate oxide film 703 is formed in the exposed region of the single crystal semiconductor 10 to 100 nm. This formation method may employ a conventional method of fabricating a MOSFET as it is. Then, the gate electrode 704 is formed using the above materials. At this time, the first wiring 705 is formed on the element isolation region by the same material as that of the gate electrode 704 as the wiring in which a part of the gate electrode is connected or the wiring completely independent from the gate electrode. In FIG. 7, the gate oxide film 703 remains in this step, but may be etched at the same time when the gate electrode is formed. As in the prior art, the impurity region 706 is formed by ion implantation or plasma doping using the gate electrode and the device isolation region as a mask. At this time, due to the phenomenon that the impurity element returns, the impurity region slightly overlaps with the gate electrode. However, since the size of this overlap is due to the secondary scattering of ions, for example, by the ion implantation method, it can be calculated by considering the ion implantation energy and the like. Thus, FIG. 7 (a) is obtained.

이어서, 열산화법에 의해 게이트 전극 및 제1배선의 표면을 산화한다. 그런데, 열산화 공정에 의해 소자분리영역이나 게이트 산화막 부분도 산화된다. 본 발명에서는, 이들 부분의 열산회 공정에 의한 두께의 증가는, 게이트 전극 및 제1배선의 표면에 형성되는 산화막의 두께보다 작을 것이 요구된다. 그러나, 바람직하게도, 이들 부분은 이미 산화규소막으로 덮혀 있기 때문에, 그 두께의 증가는 충분히 적다.Next, the surface of the gate electrode and the first wiring are oxidized by the thermal oxidation method. By the way, the device isolation region and the gate oxide film portion are also oxidized by the thermal oxidation process. In the present invention, the increase in the thickness of these portions by the thermal ashing step is required to be smaller than the thickness of the oxide film formed on the surface of the gate electrode and the first wiring. However, preferably, since these portions are already covered with the silicon oxide film, the increase in the thickness thereof is sufficiently small.

즉, 실리콘의 산화 속도는 최초로 존재하는 산화막의 두께가 커짐에 따라 저하하기 때문이다. 일반적으로, 실리콘의 열산화에 대해서는, 이하의 식이 성립한다는 것이 알려져 있다.That is, the rate of oxidation of silicon decreases as the thickness of the oxide film existing first increases. In general, it is known that the following formula holds for thermal oxidation of silicon.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

여기에서, A, B는 실리콘 및 산화규소에 의존하는 정(正)의 정수로, 온도나 실리콘의 면방위, 산소원자나 물의 실리콘층에서의 확산속도 등에 의존한다. 또한, x0는 최초로 존재하는 산화규소의 막 두께이고, x는 시간 t만큼 경과했을 때의 산화규소의 막 두께이다. (1)식을 변형하면, 이하의 식이 얻어진다.Here, A and B are positive integers depending on silicon and silicon oxide, and depend on temperature, the surface orientation of silicon, the diffusion rate of oxygen atoms and water in the silicon layer, and the like. In addition, x 0 is the film thickness of silicon oxide which exists first, and x is the film thickness of silicon oxide when time t passes. When formula (1) is modified, the following formula is obtained.

Figure kpo00003
Figure kpo00003

예를 들면, 표면에 산화규소가 거의 형성되어 있지 않은 상태에서는, x0=0이기 때문에For example, in a state where almost no silicon oxide is formed on the surface, since x 0 = 0

Figure kpo00004
Figure kpo00004

이고, 한편, 최초로 상당히 두꺼운 막이 형성되어 있어 x~x0인 경우에는,On the other hand, when a considerably thick film is first formed and is x to x 0 ,

Figure kpo00005
Figure kpo00005

가 된다. 식(3)과 (4)에서, 다른 조건이 같을 때, 최초로 표면에 산화규소막이 존재하지 않는 경우의 쪽이 산화속도(△x/t로 나타내어진다)가 큰 것을 알 수 있다. 이 계산은 상세한 것은 아니지만, 그 속도의 차이는Becomes In equations (3) and (4), when the other conditions are the same, it can be seen that the oxidation rate (expressed as Δx / t) is larger when the silicon oxide film does not exist on the surface for the first time. This calculation is not detailed, but the speed difference

Figure kpo00006
Figure kpo00006

이다.to be.

실제로, 1 기압의 건조 산소중에서의 단결정 실리콘 [100]면의 열산화에서는, 1,000℃에서 100분 산화하는 경우, 열산화 전에 표면에 산화규소가 형성되어 있지 않은 경우에는 산화규소가 100nm 형성되는데 비해, 열산화 전에 표면에 100nm의 산화규소가 형성되어 있는 경우에는 산화규소의 두께는 150nm밖에 되지 않고, 같은 시간 만큼 산화를 행하였음에도 불구하고, 전자는 산화규소가 100nm 형성되었는데도, 후자는 50nm 두께의 산화규소가 새롭게 형성되는데 지나지 않는다.In fact, in the case of thermal oxidation of a single crystal silicon [100] plane in dry oxygen at 1 atm, when 100 minutes of oxidation is performed at 1,000 ° C., silicon oxide is formed at 100 nm when silicon oxide is not formed on the surface before thermal oxidation. When 100 nm of silicon oxide was formed on the surface before thermal oxidation, the thickness of silicon oxide was only 150 nm, and although the oxidation was performed for the same time, the former had 100 nm of silicon oxide, but the latter had a thickness of 50 nm. Silicon oxide is only newly formed.

또한, 동일하게 900℃에서 100분의 열산화를 행한 경우에서도, 열산화 전에 산화규소가 형성되어 있지 않은 경우에는 50nm의 산화규소가 형성되는데 비해, 열산화 전에 50nm 두께의 산화규소가 형성되어 있는 경우에는 증가하는 산화규소의 두께는 20nm에 지나지 않고, 200분의 열처리에서도, 열산화 전에 산화규소가 존재하지 않는 경우에는 열산화 결과 70nm의 산화규소가 형성되는데 비해, 열산화 전에 두께 90nm의 산화규소가 형성되어 있는 경우에는 30nm밖에 산화규소는 증가하지 않는다.Similarly, even when 100 minutes of thermal oxidation is performed at 900 ° C., when silicon oxide is not formed before thermal oxidation, 50 nm of silicon oxide is formed, whereas silicon oxide having a thickness of 50 nm is formed before thermal oxidation. In this case, the increase in the thickness of the silicon oxide is only 20 nm, and even after 200 minutes of heat treatment, when the silicon oxide is not present before the thermal oxidation, the silicon oxide having a thickness of 70 nm is formed before the thermal oxidation, whereas the silicon oxide has a thickness of 90 nm before the thermal oxidation. In the case where silicon is formed, the silicon oxide increases only at 30 nm.

또한, 열산화 속도는 면방위에 따라 크게 다르고, 실리콘의 [100]면의 속도는 [111]면 등의 다른 면에 비해 산화속도가 느리다. 또한, 다결정 실리콘은 표면의 면방위가 제각각이기 때문에, 당연히 [100]면의 산화속도보다 크고, 약 2배 정도 빨리 산화된다. 따라서, 본 발명과 같이, 게이트 전극과 제1배선만을 적극적으로 산화하려고 하는 경우에는, 이들 배선을 다결정 실리콘에 의해 구성하고, 또한, 기판에는, [100]면의 단결정 실리콘 기판을 사용하면 좋다.In addition, the thermal oxidation rate varies greatly depending on the plane orientation, and the rate of the [100] plane of silicon is slower than that of other planes such as the [111] plane. In addition, since the surface orientation of the polycrystalline silicon is different, it is naturally larger than the oxidation rate of the [100] plane and oxidizes about twice as fast. Therefore, in the case where the gate electrode and the first wiring are to be actively oxidized as in the present invention, these wirings may be made of polycrystalline silicon, and a single crystal silicon substrate having a [100] plane may be used for the substrate.

예를 들면 1 기압의 건조 산소중에서의 100nm 두께의 산화규소로 덮인 단결정 실리콘 [100]면의 열산화에서는, 1,000℃에서 100분 산화하는 경우에 50nm 두께의 산화규소가 새롭게 형성되는데 지나지 않지만, 표면에 산화물이 없는 다결정 실리콘을 같은 조건에서 열산화하면, 200nm의 산화막이 표면에 형성된다.For example, in thermal oxidation of a single crystal silicon [100] surface covered with 100 nm of silicon oxide in 1 atmosphere of dry oxygen, only 50 nm of silicon oxide is newly formed when oxidized at 1,000 ° C. for 100 minutes. When thermally oxidizing polycrystalline silicon without oxides under the same conditions, an oxide film of 200 nm is formed on the surface.

또한, 동일하게 900℃에서 100분 열산화를 행한 경우에서도, 열산화 전에 50nm 두께의 산화규소가 형성되어 있는 경우에는 증가하는 산화규소의 두깨는 20nm에 지나지 않고, 다른 한편, 다결정 실리콘에는 100nm 두께의 산화규소가 형성된다. 또한, 200분의 열처리에서도, 열산화 전에 두께 90nm의 산화규소가 형성되어 있는 경우에는 30nm밖에 산화규소는 증가하지 않는데, 다결정 실리콘의 표면에서는 두께 140nm의 산화규소가 성장한다.Similarly, even when thermal oxidation is performed at 900 ° C. for 100 minutes, when silicon oxide having a thickness of 50 nm is formed before thermal oxidation, the thickness of silicon oxide that is increased is only 20 nm, on the other hand, 100 nm thick in polycrystalline silicon. Silicon oxide of is formed. Also, even in the heat treatment for 200 minutes, when silicon oxide having a thickness of 90 nm is formed before thermal oxidation, silicon oxide increases only at 30 nm, but silicon oxide having a thickness of 140 nm grows on the surface of the polycrystalline silicon.

이상과 같은 이유에서, 제7도에 나타낸 바와 같이 게이트 전극이 될 부분에 형성되는 산화규소의 두께는, 게이트 절연막을 통해서 실리콘 기판상에 새롭게 형성되는 산화규소의 두께보다도 훨씬 크고, 도면에 나타낸 바와 같이 실리콘 기판 표면의 요철은 충분히 작다. 예를 들면, 게이트 전극(704)이 될 부분(다결정 실리콘)의 원래의 표면으로부터 100nm의 곳까지 산화한 경우에, 게이트 산화막(703)(산화규소) 밑의 실리콘 기판은 새롭게 25nm만큼 산화된다. 이 정도의 요철은 반도체 소자의 특성에는 심각한 영향을 주지 않는다.For the above reason, as shown in FIG. 7, the thickness of the silicon oxide formed in the portion to be the gate electrode is much larger than the thickness of the silicon oxide newly formed on the silicon substrate through the gate insulating film. Likewise, irregularities on the surface of the silicon substrate are sufficiently small. For example, when oxidizing from the original surface of the portion (polycrystalline silicon) to be the gate electrode 704 to 100 nm, the silicon substrate under the gate oxide film 703 (silicon oxide) is newly oxidized by 25 nm. This unevenness does not seriously affect the characteristics of the semiconductor device.

이와 같이 하여 형성된 산화규소막(707,708)의 두께는 그의 목적에 따라 결정되지 않으면 안된다. 통상은, 층간절연막으로 가능하는 것이 기대되기 때문에, 01~1.0㎛, 바람직하게는 0.2~0.5㎛가 된다. 그러나, 층간절연막으로서 작용하는 것이 그다지 기대되지 않는 경우에는, 그것 이하로 해도 좋다.The thicknesses of the silicon oxide films 707 and 708 formed in this way must be determined in accordance with the purpose thereof. Usually, since it is expected that it can be used as an interlayer insulation film, it becomes 01-1.0 micrometer, Preferably it is 0.2-0.5 micrometer. However, if it is not expected to act as an interlayer insulating film, it may be less than that.

이상의 방법에 의해 게이트 전극과 제1배선의 표면이 산화되고, 동시에, 게이트 전극과 제1배선의 도전부 표면이 후퇴된다. 그리고, 이때 게이트 전극의 산화규소막(707)의 두께와, 불순물 원소의 돌아 들어감을 고려하는 것에 의해, 게이트 전극과 불순물 영역의 위치관계를 가장 적합한 상태로 할수 있다. 즉, 산화물층의 두께는 열산화 온도나 열산화 시간을 제어하는 것에 의해 10nm이하의 정밀도로 제어할 수 있고, 또한, 이온주입시의 이온의 2차 산란에 대해서도 같은 정도로 제어할 수 있기 때문에, 이 위치관계는 10nm이하의 정밀도로 조정할 수 있다. 이와 같이 하여 제7도에 나타낸 바와 같이, 게이트 전극과 불순물 영역의 겹침이 전혀 없도록 제작하는 것도, 또한, 적당한 거리 만큼 겹치도록 제작하는 것도, 혹은, 적당한 거리만큼 떨어지도록 제작하는 것도 임의대로 가능하다. 물론, 이 산확에 의해, 제1배선(705) 주위에도 산화물막이 형성된다. 이와 같이 하여 제7도(b)를 얻었다.By the above method, the surfaces of the gate electrode and the first wiring are oxidized, and at the same time, the surfaces of the conductive portions of the gate electrode and the first wiring are retracted. At this time, by considering the thickness of the silicon oxide film 707 of the gate electrode and the return of the impurity element, the positional relationship between the gate electrode and the impurity region can be made most suitable. That is, since the thickness of the oxide layer can be controlled with a precision of 10 nm or less by controlling the thermal oxidation temperature and thermal oxidation time, and also the second scattering of ions at the time of ion implantation can be controlled to the same extent, This positional relationship can be adjusted with a precision of 10 nm or less. In this manner, as shown in FIG. 7, the gate electrode and the impurity region may be fabricated without any overlap, or may be fabricated so as to overlap by an appropriate distance, or may be fabricated so as to be separated by an appropriate distance. . Of course, due to this diffusion, an oxide film is also formed around the first wiring 705. Thus, FIG. 7 (b) was obtained.

최후로, 소스 영역 및 드레인 영역에 구멍(709,710)을 뚫고, 소스 전극·배선(711) 및 드레인 전극·배선층(712)을 형성한다. 전극구멍의 형성은, 일부러 마스크를 사용하지 않아도, 소자분리영역(702)의 산화물과, 산화물막(707,708)의 두께가 게이트 산화막(703)의 두께에 비해 충분히 크면, 균등하게 에칭을 행하는 것만으로도 좋다. 그 경우에는 제조효율의 저하요인인 포토리소그래피 공정을 1회 생략할 수 있다.Finally, holes 709 and 710 are drilled in the source region and the drain region to form the source electrode wiring 711 and the drain electrode wiring layer 712. The formation of the electrode holes is performed evenly if the thickness of the oxide in the device isolation region 702 and the oxide films 707 and 708 is sufficiently larger than the thickness of the gate oxide film 703 even if the mask is not intentionally used. Also good. In that case, the photolithography step, which is a factor of lowering the manufacturing efficiency, can be omitted once.

소스 영역이나 드레인 영역으로부터 이어지는 배선을 형성할 때에는, 이와 같은 배선(제2배선이라고 한다)은 제1배선과 교차하는 일이 있지만, 제1배선의 표면은 절연성이 우수한 산화막에 의해 덮여 있기 때문에 일부러 층간절연물을 설치하지 않아도 관계없다. 특히 불순물 영역에 접속하는 부분에 주목하면, 종래의 방법에 비해 단차가 작기 때문에 단선 등을 현저하게 줄일 수 있다. 제2배선은 알루미늄이나 텅스텐과 같은 금속재료로 이루어져 있어도, 실리콘과 같은 반도체재료라도, 실리콘과 텅스텐, 몰리브덴과의 합금으로 이루어져 있어도 관계없다.In forming the wirings leading from the source region and the drain region, such wirings (called second wirings) may cross the first wirings. However, since the surface of the first wirings is covered with an oxide film having excellent insulating properties, It is not necessary to install an interlayer insulator. In particular, attention is paid to the portion connected to the impurity region, so that the disconnection and the like can be remarkably reduced since the step is smaller than in the conventional method. The second wiring may be made of a metal material such as aluminum or tungsten, or may be made of a semiconductor material such as silicon or an alloy of silicon, tungsten and molybdenum.

또한, 산화물막(707,708)만으로는 층간절연물로서 불충분하다고 생각되는 경우에는, 종래와 같은 재료를 이용하여 그 위에 다른 층간절연물을 형성할 수 있지만, 그때 새롭게 형성하는 층간절연물의 두깨의 종래의 절반 이하로 하는 것이 가능하다. 즉, 이미 제1전극상에는 상당한 두께의 절연무이 형성되어 있기 때문에, 추가하여 형성하는 층간절연물은 얇아도 충분하다. 이 결과, 예를 들면, 추가 형성하는 층간절연물의 두께를 종래의 층간절연물 두께의 절반으로 하면, 불순물 영역에서의 전극부분의 단차도 약 절반이 되어, 역시 단선 등의 불량을 줄일 수 있다.If only the oxide films 707 and 708 are considered to be insufficient as interlayer insulators, other interlayer insulators can be formed thereon using the same materials as the conventional ones. It is possible to do That is, since the insulating radish of considerable thickness is already formed on the 1st electrode, the additional interlayer insulation formed is sufficient even if it is thin. As a result, for example, if the thickness of the interlayer insulator to be further formed is half the thickness of the conventional interlayer insulator, the level difference between the electrode portions in the impurity region is also about half, and defects such as disconnection can be reduced.

종래의 방법에 의해 형성된 층간절연물은 하부층의 요철에 의해 얇은 곳과 두꺼운 곳이 발생하고, 장소에 따라서는 전혀 피복되지 않는 부분이 있기도 하여, 불량의 원인이 되었지만, 열산화법에 의해 얻어진 산화물은 배선의 주위에 균등하게 형성되기 때문에 그와 같은 문제는 일어나지 않는다.The interlayer insulator formed by the conventional method has a thin place and a thick place due to the unevenness of the lower layer, and there is a part which is not covered at all depending on the place, which causes the defect, but the oxide obtained by the thermal oxidation method Such problems do not occur because they are formed evenly around them.

또한, 이와 같은 양극산화물을 잘 이용하는 것에 의해 여러 가지 구조의 MOSFET를 제작하는 것이 가능하다. 이하에 그 예를 나타낸다.In addition, by making good use of such an anode oxide, it is possible to fabricate MOSFETs of various structures. The example is shown below.

제8도는 본 발명의 다른 예이다. 먼저, 제8도(a)와 같이, 반도체 기판(801)상에 소자분리영역(802)과 게이트 절연막(803), 게이트 전극(804)을 형성한다. 그리고 제7도의 경우와 달리, 제8도(b)와 같이, 불순물 영역 형성에 앞서 열산화를 행하여 산화물(805)을 얻는다. 그리고, 제8도(c)와 같이, 이온 주입을 행하여 불순물 영역(806)을 형성한다. 이때에는, 불순물 영역과 게이트 전극에는 겹침이 없고, 역으로, L만큼 떨어진 상태(오프셋 상태)가 된다. 이와 같은 오프셋 상태는 핫 일렉트론(hot electron) 주입을 줄이고, LDD와 동일한 효과를 가진다는 것이 알려져 있지만, 본 발명자들의 연구에서는, 이 오프셋의 길이 L은 0.1~0.5㎛가 바람직한 것이 명백해졌다. L은 산화물(805)의 두께와, 이온주입의 에너지 등에 의존하기 때문에, 이들 파라미터를 최적화하는 것에 의해, 목적으로 하는 양을 얻을 수 있다.8 is another example of the present invention. First, as shown in FIG. 8A, a device isolation region 802, a gate insulating film 803, and a gate electrode 804 are formed on a semiconductor substrate 801. Unlike in the case of FIG. 7, the oxide 805 is obtained by thermal oxidation prior to the formation of the impurity region as in FIG. Then, as shown in FIG. 8C, ion implantation is performed to form the impurity region 806. At this time, there is no overlap between the impurity region and the gate electrode, and conversely, the state is separated by L (offset state). It is known that such an offset state reduces hot electron injection and has the same effect as that of LDD. However, in the study of the present inventors, it is evident that the length L of the offset is preferably 0.1 to 0.5 m. Since L depends on the thickness of the oxide 805, the energy of ion implantation, and the like, the desired amount can be obtained by optimizing these parameters.

제9도는 본 발명에 의해 LDD를 형성하는 예이다. 먼저, 제9도(a)와 같이, 반도체 기판(901)상에 소자분리영역(902), 게이트 절연막(903), 게이트 전극(904)을 형성하고, 종래와 같이 불순물 영역(905)을 형성한다. 여기서, 이 불순물 영역의 불순물 농도는 1×1017~ 5×1018cm-3, 바람직하게는 5×1017~ 2×1018cm-3이 되도록 한다. 이어서, 제9도(b)와 같이 게이트 전극(904)을 양극산화하여 산화물(906)을 형성한다. 최후로, 제9도(c)와 같이, 재차 이온주입을 행하여 불순물 영역(907)을 형성한다. 이때의 불순물 농도는 1×1019~ 5×1021cm-3, 바람직하게는 5×1019~ 2×1021cm-3이 되도록 한다. 이렇게 하여 LDD영역(905')이 형성된다.9 is an example of forming an LDD according to the present invention. First, as shown in FIG. 9A, an isolation region 902, a gate insulating film 903, and a gate electrode 904 are formed on a semiconductor substrate 901, and an impurity region 905 is formed as in the prior art. do. Here, the impurity concentration of this impurity region is 1 × 10 17 to 5 × 10 18 cm -3 , preferably 5 × 10 17 to 2 × 10 18 cm -3 . Next, as shown in FIG. 9B, the gate electrode 904 is anodized to form an oxide 906. Finally, as shown in FIG. 9C, ion implantation is performed again to form the impurity region 907. The impurity concentration at this time is 1 × 10 19 to 5 × 10 21 cm -3 , preferably 5 × 10 19 to 2 × 10 21 cm -3 . In this way, the LDD region 905 'is formed.

여기서 주목해야 할 점은, 도면에서 명확한 바와 같이, LDD의 폭이 게이트 전극의 높이에 의해 제약받는 것이 아니라 산화물(906)의 두께에 의해 결정되기 때문에, 게이트 전극의 높이를 충분히 크게 하고, 또한, 채널 길이를 충분히 작게 할 수 있다. 즉, 게이트 전극의 애스펙트비를 크게 할 수 있다.It should be noted here that, as is clear from the drawing, since the width of the LDD is not limited by the height of the gate electrode but is determined by the thickness of the oxide 906, the height of the gate electrode is sufficiently large, and The channel length can be made small enough. In other words, the aspect ratio of the gate electrode can be increased.

또한, 본 발명에 의하면, LDD의 폭을 극히 미세하게 제어할 수 있다. 예를들어, 10nm로부터 0.1㎛까지 임의로 변화시킬 수 있다. 게다가, 같은 정도의 정밀도로 게이트 전극과 LDD의 겹침을 제어할 수 있음은 앞에서 기술한 대로이다. 또한, 이때의 채널 길이로서는 0.5㎛이하가 가능하다. 종래의 방법에서는 LDD의 폭을 100nm 이하로 하는 것은 극히 곤란하여, 20% 정도의 오차는 당연했지만, 본 발명을 이용하면, LDD의 폭을 10~100nm에 있어서의 10% 정도의 오차로 제작하는 것이 가능하다.Moreover, according to this invention, the width of LDD can be controlled very finely. For example, it can change arbitrarily from 10 nm to 0.1 micrometer. In addition, the overlap between the gate electrode and the LDD can be controlled with the same degree of precision as described above. In addition, 0.5 micrometer or less is possible as a channel length at this time. In the conventional method, it is extremely difficult to make the width of the LDD 100 nm or less, and an error of about 20% is natural. However, using the present invention, the LDD width can be produced with an error of about 10% at 10 to 100 nm. It is possible.

또한, 본 발명에서는 종래의 LDD 제작방법에 비하여, 스페이서가 될 절연피막을 형성할 필요가 없기 때문에 공정이 간략화되고, 생산성이 향상된다. 또한, 열산화법으로 얻어진 산화물의 두께는 게이트 전극의 측면에서도 윗면에서도 동일하고, 극히 균질하고 절연 특성도 좋다. 또한, 기판상의 장소에 따른 두께의 차이도 특별히 발견되지 않는다. 따라서, 이것을 제7도와 같이 그대로 층간절연물로서 이용해도 좋다. 물론, 별도의 층간절연물을 형성해도 좋다.In addition, in the present invention, since it is not necessary to form an insulating film to be a spacer as compared with the conventional LDD manufacturing method, the process is simplified and productivity is improved. In addition, the thickness of the oxide obtained by the thermal oxidation method is the same on both the side surface and the top surface of the gate electrode, which is extremely homogeneous and has good insulation characteristics. Moreover, the difference in thickness according to the place on a board | substrate is not found especially. Therefore, this may be used as an interlayer insulator as shown in FIG. Of course, you may form a separate interlayer insulator.

제10도에는, 본 발명에 레이저 어닐법을 조합한 예를 나타낸다. 먼저, 제10도(a)~(c)에 나타낸 바와 같이, 제8도의 방법과 동일한 방법을 이용하여, 단결정 반도체 기판(1001)상에, 소자분리영역(1002), 게이트 산화막(1003), 게이트 전극(1004), 산화물(1005), 불순물 영역(1006)을 형성한다. 이들 공정은 제7도의 방법을 사용해도 좋다. 불순물 영역은, 이 단계에서는 이온주입의 충격에 의해 아모르퍼스 상태 혹은 미결정 상태로 되어 있다.In FIG. 10, the example which combined the laser annealing method with this invention is shown. First, as shown in FIGS. 10A to 10C, the device isolation region 1002, the gate oxide film 1003, and the like are formed on the single crystal semiconductor substrate 1001 using the same method as the method shown in FIG. The gate electrode 1004, the oxide 1005, and the impurity region 1006 are formed. These processes may use the method of FIG. At this stage, the impurity region is in an amorphous state or in a microcrystalline state due to the impact of ion implantation.

그리고, 최후로, 레이저광 혹은 그것과 동등한 강력한 전자파를 위쪽에서 조사하여, 이들 결정상태가 좋지 않은 불순물 영역의 재결정화를 행하는데, 게이트 전극과 그 주위의 산화물이 그림자가 되어, 산화물(1005)의 밑부분, 즉, 불순물 영역들의 내측 부분(1007)은 재결정화되지 않는다. 이때, 불순물 영역(1006)과 게이트 전극의 위치관계는, 앞에서 기술한 수단에 의해 거의 겹침이 없도록 하는 것도, 또한, 필요한 거리 만큼 오프셋 상태 혹은 겹친 상태로 하는 것도 자유롭다. 따라서, 이와 같은 방법에 의해, N형(P형) 소스 영역 -N형(P형) 아모르퍼스 영역 -P형(N형) 채널 형성 영역 -N형(P형) 아모르퍼스 영역 -N형(P형) 드레인 영역이라는 구조, 혹은 N형(P형) 소스 영역 -N형(P형) 아모르퍼스 영역 -P형(N형) 오프셋 영역 -P형(N형) 채널 형성 영역 -P형(N형) 오프셋 영역 -N형(P형) 아모르퍼스 영역 -N형(P형) 드레인 영역이라는 구조가 얻어진다. 이러한 구조를 제작하는데 있어서는, 이온 주입 공정은 1회로 충분하고, 그리고 이러한 구조에 의해 LDD와 동등한 효과가 얻어지는 것은, 예를 들면 본 발명자들의 발명인 일본국 특허 출원평 3-238713호에 기재되어 있는 바와 같다.Finally, a laser beam or a strong electromagnetic wave equivalent thereto is irradiated from above to recrystallize the impurity regions having a poor crystal state, and the gate electrode and the oxides around it become shadows, and the oxide 1005 The bottom of ie the inner portion 1007 of the impurity regions is not recrystallized. At this time, the positional relationship between the impurity region 1006 and the gate electrode can be freed from almost overlapping by the above-described means, or it can be freely offset or overlapped by a necessary distance. Therefore, by this method, the N-type (P-type) source region -N-type (P-type) amorphous region -P-type (N-type) channel formation region -N-type (P-type) amorphous region -N-type ( P type) drain region or N type (P type) source region -N type (P type) amorphous region -P type (N type) offset region -P type (N type) channel formation area -P type ( An N-type) offset region-an N-type (P-type) amorphous region-an N-type (P-type) drain region is obtained. In producing such a structure, the ion implantation step is sufficient for one time, and it is as described in Japanese Patent Application No. 3-238713, which is the inventor of the present invention, that an effect equivalent to LDD can be obtained by such a structure. same.

본 발명에서는, 게이트 전극이나 제1배선에 형성되는 산화물이 층간절연물로서 이용되는 것을 기술했는데, 특별히 그 목적이 아니라, 게이트 전극과 불순물 영역의 정밀한 위치관계나 제8도, 제9도, 제10도에 나타낸 바와 같은 소자구조를 얻기 위한 목적으로 이용하는 것도 가능하다. 그리고, 그 경우에는, 이들 특수한 불순물 영역의 크기와 위치는 산화물층의 두께에 의해 결정되기 때문에 반드시 층간절연물로서 적절한 것이 얻어지지 않는 경우가 있다. 따라서, 그 경우에는, 별도로 층간절연물을 종래의 방법으로 형성하지 않으면 안된다. 그리고, 그 경우에는, 전극형성부의 단차는 종래와 같이 변하지 않음에 주의하지 않으면 안된다.In the present invention, the oxide formed on the gate electrode and the first wiring is used as an interlayer insulator, but the precise positional relationship between the gate electrode and the impurity region, 8, 9, and 10 is not particularly the purpose. It is also possible to use it for the purpose of obtaining the element structure as shown in FIG. In that case, since the size and position of these special impurity regions are determined by the thickness of the oxide layer, a suitable one as an interlayer insulator may not always be obtained. Therefore, in that case, the interlayer insulation must be formed separately by the conventional method. In that case, it should be noted that the step of the electrode forming portion does not change as in the prior art.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의해, 실로 다양한 구조의 MOSFET가 제작된다. 그리고, 이들 여러 가지 다양한 MOSFET를 제작하기 위해서는, 특수한 기술이나 복잡한 공정은 거의 필요로 하지 않고, 어느 것이나 게이트 전극 등의 열산화라고 하는 본 발명의 근간이 되어 있는 기술이 기초가 되는 것은 용이하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명에서는, 플라즈마중에서 게이트 배선에 정(+)의 바이어스를 인가하는 것에 의해 전해용액중에서의 양극산화와 같은 품질의 산화막을 형성하는 것을 제창한다. 즉, 산소원자, 산소분자, 오존분자나 그들의 활성종을 포함한 분위기에 직류 혹은 교류(고주파나 마이크로파를 포함한다)의 전계를 인가하는 것에 의해 플라즈마를 발생시켜, 그곳에 기판을 쬐는 것과 함께, 기판상의 리드선(게이트 배선등)에 정(+)의 바이어스를 인가하는 것이다.As described above, according to the present invention, MOSFETs of various structures are fabricated. In order to manufacture these various MOSFETs, very few special techniques or complicated processes are required, and it is easy to understand that the underlying technology of the present invention, such as thermal oxidation of a gate electrode, is the basis. Will be. Further, in the present invention, it is proposed to form an oxide film of the same quality as anodization in the electrolytic solution by applying a positive bias to the gate wiring in the plasma. That is, plasma is generated by applying an electric field of direct current or alternating current (including high frequency or microwave) to an atmosphere containing oxygen atoms, oxygen molecules, ozone molecules, or active species thereof, and the substrate is exposed thereon. A positive bias is applied to the lead wire (gate wiring, etc.).

기판은 실온~500℃의 사이, 바람직하게는 실온~300℃ 사이로 유지된다. 인가되는 바이어스는 리드 배선의 표면에 형성되는 산화물의 두께에 의해 변화하지만, 가장 적합한 전압은 리드선에 흐르는 전류를 모니터하는 것에 의해 결정하면 좋다. 물론 과잉 전압의 인가는 리드선에 이상 온도상승이나 플라즈마 충격을 초래하고, 또한, 플라즈마의 분포에 이상을 초래하므로 바람직하지 않다.The substrate is kept between room temperature and 500 ° C, preferably between room temperature and 300 ° C. The bias applied varies depending on the thickness of the oxide formed on the surface of the lead wiring, but the most suitable voltage may be determined by monitoring the current flowing through the lead wire. Of course, application of excess voltage is not preferable because it leads to abnormal temperature rise and plasma impact on the lead wire, and also causes abnormality in the distribution of plasma.

본 발명의 전형적인 예를 제11도에 나타낸다. 본 발명에 의해 얻어지는 MOSFET는 제11도(d)에 나타낸 바와 같이, 게이트 전극의 재료로서는 티탄(Ti), 알류미늄(Al), 탄탈(Ta), 크롬(Cr) 단독 혹은 그들의 합금이 사용된다. 게이트 전극을 둘러싸도록 설치된 산화물은 양극산화법에 의해 선택적으로 형성된다.A typical example of the present invention is shown in FIG. In the MOSFET obtained by the present invention, as shown in Fig. 11 (d), titanium (Ti), aluminum (Al), tantalum (Ta), chromium (Cr) alone or alloys thereof are used as the material of the gate electrode. The oxide provided to surround the gate electrode is selectively formed by anodization.

이와 같은 TFT의 제작방법을 제11도에 의거하여 이하에 나타낸다. 먼저, 절연기판(1101)상에 직접, 혹은 제11도에 나타낸 바와 같이 기초 절연막(1102)상에, 반도체 피막(1103,1104)을 형성하고, 또한, 게이트 절연막(1105)을 10~200nm형성한다. 그 다음, 상기와 같은 재료를 이용하여 게이트 전극(1106,1107)을 형성한다. 또한, 이때에는, 게이트 전극의 일부가 이어진 배선으로, 혹은 게이트 전극과는 완전히 독립된 배선으로서, 게이트 전극(1106,1107)과 동일한 재료에 의해 배선이 기판상에 형성된다. 제11도에서는 이 단계에서도 게이트 절연막(1105)이 잔존하고 있지만, 게이트 전극 형성시에 동시에 에칭해도 좋다. 여기까지의 모양을 제11(a)에 나타낸다.The manufacturing method of such a TFT is shown below based on FIG. First, the semiconductor films 1103 and 1104 are formed directly on the insulating substrate 1101 or on the base insulating film 1102 as shown in FIG. 11, and the gate insulating film 1105 is formed by 10 to 200 nm. do. Next, the gate electrodes 1106 and 1107 are formed using the above materials. In this case, the wiring is formed on the substrate by the same material as the gate electrodes 1106 and 1107 as the wiring in which part of the gate electrode is connected or as wiring completely independent from the gate electrode. In Fig. 11, the gate insulating film 1105 remains at this stage as well, but may be etched at the same time when the gate electrode is formed. The form so far is shown in 11th (a).

그후, 제11도(b)에 나타낸 바와 같이, 게이트 전극·배선의 주위에 양극산화막(1108,1109)이 형성된다. 이 공정은 이하와 같이 행한다. 우선, 기판을 진공 용기에 넣고, 산소나 산화질소(N2O, NO, NO2등) 등의 산화성의 기체 분위기로 하고, 적절한 압력상태에서 게이트 전극·배선을 전원에 접속하고, 직류 혹은 교류의 플라즈마를 발생시켜 산화를 행한다. 양극산화막의 두께는 그의 목적에 따라 결정되지 않으면 안된다. 통상적으로는 층간절연막으로서 기능하는 것이 기대되기 때문에, 0.1~1.0㎛, 바람직하게는 0.2~0.5㎛가 된다. 그러나, 층간절연막으로서 작용하는 것이 그다지 기대되지 않는 경우에는, 그 이하라도 좋다.Thereafter, as shown in Fig. 11B, anodization films 1108 and 1109 are formed around the gate electrode wiring. This step is performed as follows. First, the substrate is placed in a vacuum container, and an oxidizing gas atmosphere such as oxygen or nitrogen oxides (N 2 O, NO, NO 2, etc.) is used, and the gate electrode / wiring is connected to a power supply under an appropriate pressure, and a direct current or alternating current is applied. Plasma is generated to oxidize. The thickness of the anodization film must be determined in accordance with its purpose. Usually, since it is expected to function as an interlayer insulating film, it is 0.1-1.0 micrometer, Preferably it is 0.2-0.5 micrometer. However, if it is not expected to act as an interlayer insulating film, it may be less than that.

그후, 종래와 같이, 게이트 전극에 대해 셀프얼라인적으로 이온 주입법이나 플라즈마 도핑법에 의해 불순물 영역(1110~1113)이 형성된다. 그 모양을 제11도(c)에 나타낸다. 최후로, 층간절연물(1114)을 퇴적하여, 불순물 영역에 콘택트홀을 형성하고, 전극·배선(1115~1117)을 형성한다.Thereafter, as in the prior art, impurity regions 1110 to 1113 are formed by ion implantation or plasma doping method with respect to the gate electrode. The shape is shown in Fig. 11C. Finally, the interlayer insulator 1114 is deposited to form contact holes in the impurity regions, and the electrodes and wirings 1115 to 1117 are formed.

본 발명에 의하면, 오프셋의 폭을 극히 미세하게 제어할 수 있다. 예르 들어 10nm로부터 0.1㎛까지 임의로 변화시킬 수 있다. 또한, 이때의 체널 길이로서는 0.5㎛이하가 가능하다. 본 발명을 이용하면, 오프셋의 폭을 10~100nm에서 10% 정도의 오차로 제작하는 것이 가능하다.According to the present invention, the width of the offset can be controlled very finely. For example, it can change arbitrarily from 10 nm to 0.1 micrometer. In addition, as a channel length at this time, 0.5 micrometer or less is possible. Using the present invention, the width of the offset can be produced with an error of about 10% at 10 to 100 nm.

본 발명의 게이트 전극은 WSi2또는 MoSi2또는 Si의 단층이라도 좋다. 또한, 본 발명의 게이트 전극은 인이 도프(dope)된 규소층과 WSi2층과의 다층, 또는 인이 도프된 규소와 MoSi2층과의 다층이라도 좋다.The gate electrode of the present invention may be a single layer of WSi 2 or MoSi 2 or Si. Further, the gate electrode of the present invention may be a multilayer of a silicon layer doped with phosphorus and a WSi 2 layer, or a multilayer of a phosphorus doped silicon layer and a MoSi 2 layer.

[실시예 1]Example 1

본 발명을 이용한 실시예에 대하여 기술한다. 이 실시예에서는 단결정 실리콘 기판상에 형성한 N채널형 MOSFET에 본 발명을 이용한 경우를 나타낸다. 본 실시예를 제1도를 이용하여 설명한다. 먼저, 제1도(a)에 나타낸 바와 같이, p형 단결정 실리콘 기판(101)상에, 종래의 집적회로 제작방법을 사용하여, 필드 절연물(소자분리영역)(102)과 그 밑의 p+형 채널 스톱퍼(도시하지 않음), 게이트 산화막(103), 인이 도프된 다결정 실리콘 게이트 전극(104), 게이트 전극(104)이 필드 절연물위에 까지 연장하여 있는 게이트 배선(105), 비소가 도프된 n+형 불순물 영역(106)을 형성한다.An embodiment using the present invention will be described. This embodiment shows a case where the present invention is used for an N-channel MOSFET formed on a single crystal silicon substrate. This embodiment will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1 (a), on the p-type single crystal silicon substrate 101, using the conventional integrated circuit fabrication method, the field insulator (element isolation region) 102 and the p + below it are formed. Channel stopper (not shown), gate oxide film 103, polycrystalline silicon gate electrode 104 doped with phosphorus, gate wiring 105 with gate electrode 104 extending over field insulator, arsenic doped An n + type impurity region 106 is formed.

그의 상세한 제작방법은 이하와 같다. 우선, 불순물 농도가 1015cm-3정도의 p형 실리콘 웨이퍼에 선택적으로 BF2 +이온을 투입하고, 이른바 LOCOS법(국소산화법)에 의해 필드 절연물(102)과 그 밑의 채널 스톱퍼를 형성한다.The detailed manufacturing method thereof is as follows. First, the impurity concentration are selectively input the BF 2 + ion in the p-type silicon wafer of approximately 10 15 cm -3, and forming a field insulator (102) and the base of the channel stopper plate by the so-called LOCOS method (local oxidation method) .

그후, 열산화법에 의해, 두께 30nm의 게이트 절연막(산화규소)과, 감압 CVD법에 의해, 두께 500nm, 인 농도 0.8×1020~ 1.5×1020cm-3의 다결정 실리콘막을 형성하고, 이것을 패터닝하여 게이트 전극(104)이 될 부분 및 게이트 배선(105)을 형성한다. 그리고, 비소 이온을 투입하여 불순물 농도 0.2×1020~ 0.9×1020cm-3정도의 n+형 불순물 영역(106)을 셀프얼라인적으로 형성한다. 불순물 영역(106)의 깊이는 100nm로 하고, 900℃에서 1시간 어닐하는 것에 의해 활성화하였다.Thereafter, a 30 nm-thick gate insulating film (silicon oxide) and a polycrystalline silicon film having a thickness of 500 nm and a phosphorus concentration of 0.8 x 10 20 to 1.5 x 10 20 cm -3 were formed by thermal oxidation, followed by patterning. Thus, the portion to be the gate electrode 104 and the gate wiring 105 are formed. Then, arsenic ions are added to form n + -type impurity regions 106 with an impurity concentration of about 0.2 × 10 20 to 0.9 × 10 20 cm −3 . The depth of the impurity region 106 was set to 100 nm, and activated by annealing at 900 degreeC for 1 hour.

다음에, 제1도(b)에 나타낸 바와 같이, 게이트 전극(104) 및 게이트 배선(105)의 표면에 양극산화에 의해 산화물층(양극산화막)(107,108)을 형성하였다. 습식법을 채용하는 경우에는, 양극산화는 이하와 같은 순서에 의해 행하면 좋다. 여기에서 주의하지 않으면 안되는 것은, 이하의 설명에서 이용되는 수치는 일예에 지나지 않고, 제작하는 집적회로의 규모, 웨이퍼의 크기 등에 의해 가장 적합한 값을 결정하지 않으면 안된다는 것이다. 즉, 이하의 설명에서 이용되는 수치는 절대적인 것은 아니다. 우선, 알칼리 이온이 검출되지 않는 주석산의 에틸렌 글리콜 용액을 제작하였다. 주석산의 농도로서는, 0.1~10wt%, 예를 들어, 3wt%로 하고, 이것에 1~20wt%, 예를 들어 10wt%의 암모니아수를 더하여, pH가 7±0.5가 되도록 조제하였다.Next, as shown in FIG. 1B, oxide layers (anode oxide films) 107 and 108 were formed on the surfaces of the gate electrode 104 and the gate wiring 105 by anodization. When the wet method is adopted, anodization may be performed in the following order. It should be noted here that the numerical values used in the following descriptions are merely examples, and the most suitable values must be determined according to the size of the integrated circuit to be manufactured, the size of the wafer, and the like. That is, the numerical values used in the following description are not absolute. First, an ethylene glycol solution of tartaric acid in which alkali ions were not detected was produced. As a concentration of tartaric acid, it was 0.1-10 wt%, for example, 3 wt%, 1-20 wt%, for example, 10 wt% of ammonia water was added, and it prepared so that pH might be set to 7 +/- 0.5.

이 용액중에, 음극으로서 백금 전극을 설치하고, 실리콘 웨이퍼째 용액에 침지하였다. 그리고, 웨이퍼상에 게이트 배선·전극을 직류전원장치의 양극에 접속하였다. 그리고, 최초로 전류를 2mA로 일정하게 통하였다. 양극과 음극(백금 전극)과의 사이의 전압은, 용액의 농도와 함께, 게이트 전극·배선상에 형성되는 산화막의 두께에 의해 시간과 함께 변화하고, 일반적으로 산화막의 두께가 커짐에 따라서, 높은 전압을 요하게 된다. 이와 같이 전류를 계속 흘려, 전압이 150V가 되었을 때, 전압을 일정하게 유지하고, 전류가 0.1mA로 될 때까지 전류를 계속 흘려보냈다. 정전류 상태는 약 50분, 정전압 상태는 약 2시간 계속하였다. 이와 같이 하여, 게이트 전극·배선의 표면에 두께 0.3~0.5㎛의 산화규소막을 형성할 수 있었다.In this solution, a platinum electrode was provided as a cathode and immersed in the silicon wafer solution. And the gate wiring and the electrode were connected to the anode of the DC power supply device on the wafer. And, for the first time, the current was constantly passed at 2 mA. The voltage between the anode and the cathode (platinum electrode) changes with time by the thickness of the oxide film formed on the gate electrode and wiring together with the concentration of the solution, and in general, as the thickness of the oxide film increases, Voltage is required. In this way, the current continued to flow, and when the voltage became 150 V, the voltage was kept constant and the current continued to flow until the current became 0.1 mA. The constant current was continued for about 50 minutes and the constant voltage was continued for about 2 hours. In this manner, a silicon oxide film having a thickness of 0.3 to 0.5 µm could be formed on the surface of the gate electrode and the wiring.

이와 같이 하여 형성된 산화규소막은 그것만으로도 충분히 치밀했지만, 보다 절연성을 높이기 위해, 뜨거운 물중에서 10분간 유지하였다. 이 공정에 의해, 산화규소가 수화물이 되어 체적이 팽창하여, 표면의 미세한 구멍을 막아, 보다 치밀한 구조로 되었다. 그리고, 이것을 200~800℃, 바람직하게는 250~500℃에서 1~10시간 가열하는 것에 의해 탈수처리를 행한 결과, 재차 건조한 산화규소가 얻어졌는데, 앞서 형성되었던 것과 같은 미세한 구멍이 발견되지 않고, 일정한 표면이 얻어졌다. 이와 같은 공정에 의해 6~30MV/cm 고내압의 절연막을 형성할 수 있었다.The silicon oxide film thus formed was sufficiently dense alone, but was kept in hot water for 10 minutes in order to improve insulation. By this step, the silicon oxide became a hydrate, the volume expanded, the fine pores on the surface were blocked, and a more compact structure was obtained. The dehydration was carried out by heating this at 200 to 800 ° C, preferably at 250 to 500 ° C for 1 to 10 hours. As a result, dry silicon oxide was obtained again, but fine pores as previously formed were not found. Constant surface was obtained. By such a process, the insulating film of 6-30 MV / cm high withstand voltage was able to be formed.

건식법에 의해 양극산화를 행하는 경우에는, 이하와 같은 순서로 행하면 좋다. 우선, 진공장치내에 실리콘 웨이퍼를 배치하고, 진공장치내에 산솔르 유량 50SCCM으로 도입하고, 압력을 50mTorr로 한다. 그리고, 방전용 고압전원에 의해 1~8kV의 직류 플라즈마 방전을 발생시킨다. 직류 플라즈마 대신에, 교류 플라즈마(5~1,000Hz)라도, 고주파 플라즈마(1kV~100MHz), 혹은 마이크로파 플라즈마(100MHz~100GHz)라도 좋다. 이때, 실리콘 웨이퍼는 플라즈마의 부근에 있도록 배치하고, 게이트 전극·배선에는 접지준위인 진공장치와의 사이에 수 V~ 수십 V의 정의 바이어스 전압을 인가한다.When anodizing by a dry method, what is necessary is just to carry out in the following procedures. First, a silicon wafer is placed in a vacuum apparatus, introduced into the vacuum apparatus at a Sansol flow rate of 50 SCCM, and the pressure is 50 mTorr. Then, a DC plasma discharge of 1 to 8 kV is generated by the high voltage power supply for discharge. Instead of the DC plasma, it may be an AC plasma (5 to 1,000 Hz), a high frequency plasma (1 kV to 100 MHz), or a microwave plasma (100 MHz to 100 GHz). At this time, the silicon wafer is disposed so as to be in the vicinity of the plasma, and a positive bias voltage of several V to several tens of V is applied to the gate electrode and the wiring between the vacuum device at the ground level.

이와 같은 조건에서 양극산화(플라즈마 양극산화)를 행하면, 산화속도는 약 10nm/분이다. 이와 같이 하여, 두께 0.3~0.5㎛의 산화규소막을 얻을 수 있었다. 이 산화규소막은 전자현미경에 의한 관찰에서도 특별한 구조가 보이지 않을 정도로 평탄하고 치밀하여, 습식법의 경우와 같이 열수처리를 행하지 않아도 10MV/cm 이상의 내압을 나타낸다.When anodization (plasma anodization) is carried out under such conditions, the oxidation rate is about 10 nm / min. In this manner, a silicon oxide film having a thickness of 0.3 to 0.5 µm was obtained. This silicon oxide film is flat and dense so that no particular structure can be seen even under an electron microscope, and shows a withstand pressure of 10 MV / cm or more even without performing hydrothermal treatment as in the case of the wet method.

이상과 같은 방법에 의해 산화규소막(양극산화막(107,108)을 형성하여 제1도(b)를 얻었다. 그리고, 포토리소그래피법에 의해, 소스 전극 및 드레인 전극 형성용의 구멍(109,110)을 형성하였다.The silicon oxide films (anode oxide films 107 and 108) were formed by the method described above to obtain FIG. 1 (b), and the holes 109 and 110 for forming the source and drain electrodes were formed by the photolithography method. .

포토리소그래피법을 이용하는 대신에, 웨이퍼를 불화수소산 용액에 담그고, 게이트 산화막을 에칭하여, 소스, 드레인 영역을 노출시켜도 좋다. 그 경우에는, 필드 절연물 및 양극산화물도 일부 에칭되지만, 게이트 산화막의 두께에 비해 충분히 크기 때문에, 게이트 산화막의 에칭이 종료된 시점에서는 대부분의 부분이 남아 있어 문제는 없다. 이와 같은 방법을 채용하면 포토마스크를 사용할 필요가 없기 때문에 제조효율이 향상된다. 그러나, 습식공정이기 때문에, 알칼리이온의 침입이 일어나기 쉽다는 결점도 있다.Instead of using the photolithography method, the wafer may be immersed in a hydrofluoric acid solution, and the gate oxide film may be etched to expose the source and drain regions. In this case, the field insulator and the anode oxide are also partially etched, but since they are sufficiently large compared with the thickness of the gate oxide film, most of the portions remain at the time when the etching of the gate oxide film is finished, and there is no problem. By adopting such a method, the manufacturing efficiency is improved because there is no need to use a photomask. However, there is a drawback that intrusion of alkali ions is likely to occur because of the wet process.

최후로, 알루미늄 또는 텅스텐 피막을 형성하고, 이것을 애칭하여, 소스 전극·배선(111) 및 드레인 전극·배선(112)을 형성한다. 이때, 소스 전극·배선(111)은 게이트 배선(105)과 교차하도록 형성했지만, 게이트 배선(105)의 윗면과 측면에는 치밀한 산화규소막이 형성되어 있기 때문에, 단락되는 일은 없었다. 이렇게 하여 제1도(c)를 얻었다.Finally, an aluminum or tungsten film is formed and nicked to form a source electrode wiring 111 and a drain electrode wiring 112. At this time, the source electrode and wiring 111 were formed to intersect with the gate wiring 105. However, since a dense silicon oxide film was formed on the top and side surfaces of the gate wiring 105, no short circuit occurred. Thus, FIG. 1 (c) was obtained.

이와 같이 본 발명에서는, MOSFET상에 층간절연물을 형성하지 않으므로, 직접 상부배선(제2배선)을 형성하는 것이 가능하다. 즉, 게이트 배선·전극 등의 하부배선이 이미 양극산화막에 의해 피복되어 있기 때문이다. 그 결과, 상부배선과 기판과의 접속하는 전극부분의 단차가 작아진다.As described above, in the present invention, since the interlayer insulator is not formed on the MOSFET, it is possible to directly form the upper wiring (second wiring). That is, the lower wiring such as the gate wiring and the electrode is already covered with the anodization film. As a result, the step difference between the electrode portions to be connected between the upper wiring and the substrate is reduced.

또한, 앞에서 기술한 바와 같이, 게이트 산화막을 에칭할 때, 균일한 에칭방법을 채용하면, 종래의 방법에 의해 마스크 공정을 1회 줄일 수 있다.As described above, when the gate oxide film is etched, if the uniform etching method is employed, the mask process can be reduced once by the conventional method.

제1도의 예에서는, 게이트 배선(105)과 소스 배선(111)과의 사이의 층간절연물은 양극산화물(108)만인데, 이것만으로는 두께가 불충분한 경우가 있다. 예를 들어, 층간절연물의 두께로서 0.6~1.0㎛의 두께가 요구되는 일이 있다. 그리고 양극산화법에 의해 얻어지는 산화막의 두께는 한계가 있고, 너무 두꺼운 것은 내압성에 문제가 있거나, 표면에 요철이 현저하거나, 제작에 상당한 고전압이나 장시간을 요하는 일이 있다. 이와 같은 경우에는, 예를 들어, 본 실시예와 같이, 먼저 0.3~0.5㎛의 두께로 양극산화물을 형성한 후, 종래의 방법으로 다시 0.3~0.5㎛ 두께의 층간절연물을 형성하면 좋다. 이 경우에는, 소스, 드레인 영역에 전극 형성을 위한 구멍을 형성하는 포토리소그래피 공정은 꼭 필요하다.In the example of FIG. 1, the interlayer insulator between the gate wiring 105 and the source wiring 111 is only the anode oxide 108, which may be insufficient in thickness alone. For example, a thickness of 0.6 to 1.0 mu m may be required as the thickness of the interlayer insulator. The thickness of the oxide film obtained by the anodic oxidation method is limited, and too thick may have a problem in the pressure resistance, irregularities on the surface may be remarkable, or a considerable high voltage or a long time may be required for production. In such a case, for example, as in the present embodiment, first, an anode oxide may be formed to a thickness of 0.3 to 0.5 µm, and then an interlayer insulator having a thickness of 0.3 to 0.5 µm may be formed by a conventional method. In this case, a photolithography step of forming holes for forming electrodes in the source and drain regions is necessary.

그러나, 이와 같은 방법을 채용하는 것에 의해, 종래의 방법에서는, 0.6~1.0㎛의 단차가 발생한 전극부분의 단차는 0.3~0.5㎛로 반감되기 때문에, 단차에 의한 접촉불량과 단선이 방지된다.However, by adopting such a method, in the conventional method, the step difference of the electrode portion in which the step difference of 0.6 to 1.0 mu m is generated is reduced by half to 0.3 to 0.5 mu m, thereby preventing contact failure and disconnection due to the step difference.

또한, 상기의 방법을 채용하는 이점은 그것만으로 그치지 않는다. 즉, 종래의 층간절연물의 형성에 있어서는, 특히 게이트 배선(105)의 측면 등에서는, 단차가 존재하기 때문에, 층간절연물이 이 단차를 다 덮지 못하여, 크랙 등이 발생하고, 상부배선과의 단락을 초래하는 일이 많았다. 그러나, 양극산화법에 의해 형성되는 산화물은 치밀하고 내압성이 풍부하고, 게이트 배선 주위를 간극없이 피복하고 있기 때문에, 이와 같은 단차에 의한 결함을 고려할 필요가 전혀 없이, 제조효율의 향상에 크게 기여하고 있다.In addition, the advantage of employing the above method is not limited to that alone. That is, in the formation of the conventional interlayer insulator, in particular, on the side surface of the gate wiring 105, there is a step, so that the interlayer insulator does not cover the step, cracks, etc. occur, and a short circuit with the upper wiring is prevented. There was much to cause. However, since the oxide formed by the anodization method is dense, has high pressure resistance, and covers the area around the gate wiring without a gap, there is no need to consider defects caused by such a step, thereby greatly contributing to the improvement of manufacturing efficiency. .

[실시예 2]Example 2

본 발명을 이용한 실시예에 대하여 기술한다. 이 실시예에서는 단결정 실리콘 기판상에 형성한 N채널형 MOSFET에 본 발명을 이용한 경우를 나타낸다. 본 실시예를 제7도를 이용하여 설명한다. 먼저, 제7도(a)에 나타낸 바와 같이, p형 단결정 실리콘 기판(701)상에 종래의 집적회로 제작방법을 사용하여 필드 절연물(소자분리영역)(702)과 그 밑의 p+형 채널 스톱퍼(도시하지 않음), 게이트 산화막(703), 인이 도프된 다결정 실리콘 게이트 전극(704), 게이트 전극(704)이 필드 절연물상에 까지 연장되어 있는 게이트 배선(705), 비소가 도프된 n+형 불순물 영역(706)을 형성한다.An embodiment using the present invention will be described. This embodiment shows a case where the present invention is used for an N-channel MOSFET formed on a single crystal silicon substrate. This embodiment will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 7 (a), the field insulator (element isolation region) 702 and the p + type channel below the p-type single crystal silicon substrate 701 using a conventional integrated circuit fabrication method. Stopper (not shown), gate oxide film 703, phosphorus doped polycrystalline silicon gate electrode 704, gate electrode 704 with gate electrode 704 extending over field insulator, arsenic doped n A + type impurity region 706 is formed.

그의 상세한 제작방법은 이하와 같다. 우선, 불순물 농도가 1015cm-3정도인 [100]면 p형 실리콘 웨이퍼에 선택적으로 BF2 +이온을 투입하고, 소위 LOCOS법(국소산화법)에 의해 필드 절연물(702)과, 그 밑의 채널 스톱퍼를 형성한다.The detailed manufacturing method thereof is as follows. First, an impurity concentration of 10 15 cm -3 degree of [100] face is selectively in the p-type silicon wafer, BF 2 + ions added to the so-called LOCOS method field insulator (702) by the (local oxidation method) and, in the underlying Form a channel stopper.

그후, 열산화법에 의해, 두께 70nm의 게이트 절연막(산화규소)과, 감압 CVD법에 의해, 두께 500nm, 인 농도 0.8×1020~ 1.5×1020cm-3의 다결정 실리콘막을 형성하고, 이것을 패터닝하여 게이트 전극(704)이 될 부분 및 게이트 배선(705)을 형성한다. 그리고, 비소 이온을 투입하여 불순물 농도 0.2×1020~ 0.9×1020cm-3정도의 n+형 불순물 영역(706)을 셀프얼라인적으로 형성한다. 불순물 영역(706)의 깊이는 100nm로 하고, 900℃에서 1시간 어닐하는 것에 의해 활성화하였다.Thereafter, a 70 nm-thick gate insulating film (silicon oxide) and a polycrystalline silicon film having a thickness of 500 nm and a phosphorus concentration of 0.8 × 10 20 to 1.5 × 10 20 cm -3 were formed by thermal oxidation, followed by patterning. Thus, the portion to be the gate electrode 704 and the gate wiring 705 are formed. Then, arsenic ions are added to form an n + type impurity region 706 having an impurity concentration of about 0.2 × 10 20 to 0.9 × 10 20 cm −3 . The depth of the impurity region 706 was set to 100 nm and activated by annealing at 900 degreeC for 1 hour.

다음에, 제7도(b)에 나타낸 바와 같이, 게이트 전극(704) 및 게이트 배선(705)의 표면에 양극산화에 의해 산화물층(산화규소막)(707,708)을 형성하였다. 산화의 조건으로서, 예를 들어, 건조산소 1 기압중, 800℃에서 500분으로 한다. 이 열산화에 의해 게이트 전극 및 제1배선 주위에 두께 약 100nm의 산화규소층(707,708)이 형성된다. 이 산화공정으로 게이트 전극 및 제1배선의 실리콘 표면은 약 50nm 만큼 후퇴하고, 한편, 단결정 실리콘 기판의 표면도 약 10nm 만큼 후퇴하지만, 그 후퇴는 매우 경미한 것이므로, 반도체 소자의 특성에는 거의 영향을 주지 않는다.Next, as shown in FIG. 7B, oxide layers (silicon oxide films) 707 and 708 were formed on the surfaces of the gate electrode 704 and the gate wiring 705 by anodization. As oxidation conditions, it is 500 minutes at 800 degreeC in 1 atmosphere of dry oxygen, for example. By this thermal oxidation, silicon oxide layers 707 and 708 having a thickness of about 100 nm are formed around the gate electrode and the first wiring. In this oxidation process, the silicon surfaces of the gate electrode and the first wiring retreat by about 50 nm, while the surface of the single crystal silicon substrate is also receded by about 10 nm, but the retreat is very slight, and thus has little effect on the characteristics of the semiconductor device. Do not.

이상과 같은 방법에 의해 산화규소막(707,708)을 형성하여 제7도(b)를 얻었다. 그리고, 포토리소그래피법에 의해, 소스 전극 및 드레인 전극 형성용의 구멍(709,710)을 형성하였다.The silicon oxide films 707 and 708 were formed by the above method, and FIG. 7 (b) was obtained. Then, the holes 709 and 710 for forming the source electrode and the drain electrode were formed by the photolithography method.

최후로, 알루미늄 또는 텅스텐 피막을 형성하고, 이것을 애칭하여, 소스 전극·배선(711) 및 드레인 전극·배선(712)을 형성한다. 이때, 소스 전극·배선(711)은 게이트 배선(705)과 교차하도록 형성했는데, 게이트 배선(705)의 윗면과 측면에는 치밀한 산화규소막이 형성되어 있기 때문에 단락되는 일은 없었다. 이렇게 하여 제7도(c)를 얻었다.Finally, an aluminum or tungsten film is formed and nicked to form a source electrode wiring 711 and a drain electrode wiring 712. At this time, the source electrode wiring 711 was formed to intersect with the gate wiring 705. Since a dense silicon oxide film was formed on the top and side surfaces of the gate wiring 705, there was no short circuit. Thus, FIG. 7 (c) was obtained.

이와 같이 본 발명에서는, MOSFET상에 층간절연물을 형성하지 않으므로, 직접 상부배선(제2배선)을 형성하는 것이 가능하다. 즉, 게이트 배선·전극 등의 하부배선이 이미 양극산화막에 의해 피복되어 있기 때문이다. 그 결과, 상부배선과 기판과를 접속하는 전극부분의 단차가 작아진다. 실제, 본 실시예의 경우에 있어서는, 층간절연물은 100nm의 두께인데 비하여, 단차는 80nm이었다. 종래의 방법을 사용하면, 단차는 게이트 산화막과 층간절연물의 두께의 합계이며, 170nm로 된다. 즉, 본 발명에 의해, 단차를 반감할 수 있다.As described above, in the present invention, since the interlayer insulator is not formed on the MOSFET, it is possible to directly form the upper wiring (second wiring). That is, the lower wiring such as the gate wiring and the electrode is already covered with the anodization film. As a result, the step difference between the electrode portions connecting the upper wiring and the substrate is reduced. In fact, in the case of this embodiment, the interlayer insulator was 100 nm thick, whereas the step was 80 nm. Using the conventional method, the step is the sum of the thicknesses of the gate oxide film and the interlayer insulator, and becomes 170 nm. That is, according to the present invention, the step can be halved.

또한, 상기의 방법을 채용하는 이점은 그것만으로 그치지 않는다. 즉, 종래의 층간절연물의 형성에 있어서는, 특히 게이트 배선(705)의 측면 등에서는 단차가 존재하기 때문에, 층간절연물이 이 단차를 덮지 못하여, 크랙 등이 발생하고, 상부배선과의 단락을 초래하는 일이 많았다. 그러나, 열산화법에 의해 형성되는 산화물은 치밀하고 내압성이 풍부한데다가 게이트 배선 주위를 틈이 없이 피복하고 있기 때문에, 이와 같은 단차에 의한 결함을 고려할 필요가 전혀 없이, 제조효율의 향상에 크게 기여하고 있다.In addition, the advantage of employing the above method is not limited to that alone. That is, in the formation of a conventional interlayer insulator, a step is present, particularly on the side surface of the gate wiring 705, so that the interlayer insulator does not cover the step, causing cracks or the like and causing a short circuit with the upper wiring. There was a lot of work. However, since the oxide formed by the thermal oxidation method is dense and has high pressure resistance, and covers the gate wirings without any gaps, it does not need to consider defects caused by such a step and contributes greatly to the improvement of manufacturing efficiency. .

[실시예 3]Example 3

제11도에는 본 실시예의 제작공정을 단면도로 나타낸다. 또한, 본 실시예의 상세한 조건은 본 발명자들이 출원한 일본국 특허출원 특원평 4-30220호 혹은 4-38637호와 거의 동일하므로 특별히 설명하지는 않는다. 우선, 기판(1101)으로서 코닝사 제품 코닝 7059 유리를 사용하였다. 그리고, 기초 절연막인 산화규소피막(1102)을 두께 100~800nm만큼 스퍼터법에 의해 형성하였다. 그 위에 아모르퍼스 실리콘 피막을 플라즈마 CVD법에 의해 20~100nm 만큼 형성하고, 600℃에서 12~72시간 질소 분위기중에서 어닐하고, 결정화시켰다. 다음, 그것을 포토리소그래피법과 반응성 이온 에칭(RIE)법에 의해 패터닝하여, 제11도(a)에 나타낸 바와 같이 섬형상의 반도체 영역(1103)(N채널 TFT용)과 섬형상의 반도체 영역(1104)(P채널 TFT용)을 형성하였다.11, the manufacturing process of this Example is shown by sectional drawing. In addition, detailed conditions of the present embodiment are almost the same as those of Japanese Patent Application No. Hei 4-30220 or 4-38637 filed by the present inventors, and will not be described in particular. First, Corning 7059 glass manufactured by Corning Corporation was used as the substrate 1101. The silicon oxide film 1102, which is the basic insulating film, was formed by a sputtering method with a thickness of 100 to 800 nm. An amorphous silicon film was formed thereon by 20-100 nm by the plasma CVD method, annealed at 600 degreeC for 12-72 hours in nitrogen atmosphere, and crystallized. Next, it is patterned by a photolithography method and a reactive ion etching (RIE) method, and as shown in Fig. 11A, the island-like semiconductor region 1103 (for N-channel TFT) and the island-like semiconductor region 1104 are patterned. ) (For P-channel TFTs) was formed.

다음, 산화규소를 타깃으로 하는 산소 분위기중에서의 스퍼터법에 의해, 게이트 산화막(게이트 절연막)(1105)을 두께 50~200nm만큼 퇴적하였다. 그 다음, 스퍼터링법 혹은 전자비임 증착법에 의해 알루미늄 피막을 형성하고, 이것을 혼합산(5%의 초산을 첨가한 인산용액)에 의해 패터닝하여, 게이트 전극·배선(1106,1107)을 형성하였다. 이와 같이 하여, TFT의 외형을 정돈하였다. 여기까지의 상태를 제11도(a)에 나타낸다.Next, a gate oxide film (gate insulating film) 1105 was deposited by a thickness of 50 to 200 nm by the sputtering method in an oxygen atmosphere targeting silicon oxide. Next, an aluminum film was formed by the sputtering method or the electron beam deposition method, and this was patterned by a mixed acid (phosphate solution added with 5% acetic acid) to form gate electrodes and wirings 1106 and 1107. In this way, the external appearance of the TFT was arranged. The state thus far is shown in Fig. 11A.

다음, 플라즈마중에서의 양극산화법에 의해, 산화알루미늄막(양극산화막)(1108,1109)을 형성하였다. 플라즈마 양극산화장치는 제12도에 나타낸 바와 같은 구조를 갖는다. 즉, 체임버(1201)에는 산화가스 도입밸브(1202)와 배기밸브(1203)가 설치되어, 산화가스가 도입밸브(1202)로부터 도입되고, 또한, 이들 산화가스는 배기밸브(1203)에서 배기된다. 한편, 체임버(1201)에는 전극(1204,1205)이 설치되고, 이들중 한 전극(1204)은 RF 전원(1207)에 접속되고, 다른 전극(1205)은 접지되어 있다. 전극(1205)의 위에는 시료가 놓여 있다. 그 시료는 절연기판(1208)상에 TFT(1209)를 다수 가진다. 그리고, 각 TFT의 게이트 전극은 배선(1201)에 의해 일체로 되어 직류전원(1206)에 접속되어 있다.Next, aluminum oxide films (anode oxide films) 1108 and 1109 were formed by anodizing in plasma. The plasma anodizing device has a structure as shown in FIG. That is, the chamber 1201 is provided with an oxidizing gas inlet valve 1202 and an exhaust valve 1203, oxidizing gas is introduced from the inlet valve 1202, and these oxidizing gases are exhausted from the exhaust valve 1203. . On the other hand, the electrodes 1204 and 1205 are provided in the chamber 1201, one of these electrodes 1204 is connected to the RF power supply 1207, and the other electrode 1205 is grounded. The sample is placed on the electrode 1205. The sample has many TFTs 1209 on the insulating substrate 1208. The gate electrode of each TFT is integrated with the wiring 1201 and is connected to the DC power supply 1206.

양극산화를 행하는 경우에는, 이하와 같은 순서로 행하면 좋다. 우선, 체임버(1201)에 산소를 50 SCCM으로 도입하고, 압력을 50mTorr로 한다. 그리고, RF 전원(1207)에 의해, 고주파 플라즈마(1kV~100MHz, 대표적으로는 13.56MHz)를 발생시킨다. 고주파 플라즈마 대신, 직류 플라즈마(1~8kV)나 교류플라즈마(5~1,000Hz), 혹은 마이크로파 플라즈마(100MHz~100GHz)이어도 좋다. 이때, 기판(1208)은 플라즈마의 부근에 있도록 플라즈마의 분포를 조절하고, 게이트 전극·배선에는 접지전위인 전극(205)과의 사이에 수 직류전원(1206)에 의해 V~ 수십 V의 정(+)의 바이어스 전압을 인가한다.In the case of anodizing, the following procedure may be performed. First, oxygen is introduced into the chamber 1201 at 50 SCCM, and the pressure is 50 mTorr. The RF power supply 1207 generates a high frequency plasma (1 kV to 100 MHz, typically 13.56 MHz). Instead of the high frequency plasma, a direct current plasma (1 to 8 kV), an alternating plasma (5 to 1,000 Hz), or a microwave plasma (100 MHz to 100 GHz) may be used. At this time, the substrate 1208 adjusts the distribution of the plasma so as to be in the vicinity of the plasma. A bias voltage of +) is applied.

이와 같은 조건에서 양극산화(플라즈마 양극산화)를 행하면, 산화속도는 약 10nm/분이다. 이와 같이 하여, 두께 0.1~0.5㎛의 산화알루미늄막을 얻을 수 있었다. 이 산화알루미늄막은 전자현미경에 의한 관찰에서도 특별한 구조가 볼 수 없을 정도로 평탄하고 또한 치밀하여 종래와 같은 습식법의 경우와 같이 열수처리를 행하지 않아도 10MV/cm 이상의 내압을 나타냈다. 이상과 같은 방법으로 제11도(b)에 나타낸 바와 같이 양극산화막을 형성하였다.When anodization (plasma anodization) is carried out under such conditions, the oxidation rate is about 10 nm / min. In this way, an aluminum oxide film having a thickness of 0.1 to 0.5 µm was obtained. The aluminum oxide film was flat and dense so that no particular structure could be seen even under the observation by electron microscopy, and showed a breakdown pressure of 10 MV / cm or more without performing the hydrothermal treatment as in the conventional wet method. As described above, anodization film was formed as shown in Fig. 11B.

다음에, 공지의 이온주입법에 의해, 반도체 영역(1103)에는 N형 불순물을, 반도체 영역(1104)에는 P형의 불순물을 주입하여, N형 불순물 영역(소스, 드레인(1110,1111)과 P형 불순물 영역(1112,1113)을 형성하였다. 이 공정은 공지의 CMOS 기술을 사용하였다.Next, N-type impurities are implanted into the semiconductor region 1103 and P-type impurities are implanted into the semiconductor region 1104 by a known ion implantation method. The N-type impurity regions (source, drains 1110 and 1111 and P Type impurity regions 1112 and 1113 were formed in this process using a known CMOS technique.

이와 같이 하여, 제11도(c)에 나타낸 바와 같은 구조가 얻어졌다. 또한, 당연한 것이지만, 앞서의 이온주입에 의해 불순물이 주입된 부분의 결정성은 현저하게 열화(劣化)하고, 실질적으로 비결정 상태(아모르퍼스 상태 혹은 그것에 가까운 다결정 상태)로 되어 있다. 그래서, 레이저 어닐에 의해 결정성을 회복시켰다. 레이저 어닐의 조건은, 예를 들면, 일본국 특허출원 특원평 4-30220호에 기술된 것을 사용하였다. 레이저 어닐 후에는, 250~450℃의 수소 분위기(1~700torr, 바람직하게는 500~700torr)에서 30분~3시간 어닐을 행하여, 반도체 영역에 수소를 첨가하고, 격자결합(불포화결합(dangling bond)등)을 감소시켰다.Thus, the structure as shown in FIG. 11 (c) was obtained. In addition, although it is natural, the crystallinity of the part into which the impurity is implanted by the ion implantation mentioned above is remarkably deteriorated, and it becomes a substantially amorphous state (an amorphous state or a polycrystalline state close to it). Thus, crystallinity was restored by laser annealing. As the conditions for laser annealing, the one described in, for example, Japanese Patent Application No. 4-30220 was used. After laser annealing, annealing is performed for 30 minutes to 3 hours in a hydrogen atmosphere (1 to 700 torr, preferably 500 to 700 torr) at 250 to 450 ° C. to add hydrogen to the semiconductor region, and lattice bonding (dangling bond Etc.).

이와 같이 하여 소자의 형상을 조정하였다. 그후에는, 통상과 같이, 산화규소의 스퍼터 성막에 의해 층간절연물(1114)을 형성하고, 공지의 포토리소그래피 기술에 의해 콘택트 홀을 형성하여, 반도체 영역 혹은 게이트 전극·배선의 표면을 노출시키고, 최후로, 금속피막(알루미늄 혹은 크롬)을 선택적으로 형성하고, 이것을 전극·배선(1115~1117)으로 하였다. 이상과 같이 하여, NMOS와 PMOS의 TFT를 형성할 수 있었다.In this way, the shape of the element was adjusted. Thereafter, as usual, the interlayer insulator 1114 is formed by sputter film formation of silicon oxide, and contact holes are formed by known photolithography techniques to expose the semiconductor region or the surface of the gate electrode and wiring, and finally The metal film (aluminum or chromium) was formed selectively, and it was set as the electrode wiring 1115-1117. As described above, TFTs of NMOS and PMOS could be formed.

본 발명에 의하여, 극히 제조효율이 높게 집적회로를 제작할 수 있었다. 본 명세서에서 지적한 바와 같이 다층 배선회로에 있어서는, 예를 들어 게이트 배선과 같은 하부배선과, 소스, 드레인 배선과 같은 상부배선과의 단락에 의한 불량의 발생은 큰 문제이었다. 이것은, 층간절연물로서 사용하는 산화규소 등의 피막이 CVD법에 의해 형성되기 때문에, 배선의 기복을 완전히 커버할 수 없어, 두꺼운 곳이나 얇은 곳이 발생하고, 특히 하부배선의 측면에 있어서 단락이 일어나기 쉬었다. 그러나, 본 발명에 의하면, 하부배선의 측면도, 윗면도 거의 같은 두께의 그리고 충분한 내압을 갖는 산화막을 형성할 수 있기 때문에, 이와 같은 문제는 해결된다. 그리고, 산화막을 형성한 후, 종래와 같은 층간 절연물을 형성하면 배선간의 절연효과는 한층 높아진다.According to the present invention, an integrated circuit can be manufactured with extremely high manufacturing efficiency. As pointed out in the present specification, in the multilayer wiring circuit, the occurrence of a defect due to a short circuit between, for example, a lower wiring such as a gate wiring and an upper wiring such as a source and a drain wiring was a big problem. This is because a film such as silicon oxide used as an interlayer insulator is formed by the CVD method, so that the ups and downs of the wiring cannot be completely covered, and a thick place or a thin place occurs, and in particular, a short circuit occurs easily on the side of the lower wiring. . However, according to the present invention, since the sidewalls and the top surface of the lower wiring can form an oxide film having almost the same thickness and with sufficient internal pressure, this problem is solved. Then, after the oxide film is formed, the insulating effect between the wirings is further enhanced by forming a conventional insulator.

또한, 상부배선을 기판과 접속하는 부분의 단차도 단선 등을 일으키는 원인이 되었으나, 본 발명에 의하면, 종래에는 배선간의 두께 만큼 이었어던 단차를 현저하게 줄일 수 있어, 불량발생을 줄이는데 공헌하고 있다.In addition, the step difference between the portion connecting the upper wiring and the substrate also causes disconnection, etc., but according to the present invention, the step difference, which was conventionally equal to the thickness between the wirings, can be significantly reduced, contributing to reducing the occurrence of defects.

또한, MOSFET의 구조 자체에 있어서도, 게이트 전극과 불순물 영역의 위치관계를 임의로 형성할 수 있다. 또한, LDD를 형성하려고 한 경우에 있어서도, 종래의 제작방법에 비하여 매우 간단히 또한 제약없이 LDD를 제작할 수 있다. 본문중에서도 기술한 바와 같이, 본 발명을 이용하면, 게이트 전극의 애스펙트비에 거의 제한받는 일 없이, 매우 정밀도가 놓은 LDD영역을 형성할 수 있다. 특히 본 발명은, 단채널화, 고집적화에 의해, 장차 진전될 것이라고 생각되는 게이트 전극의 고애스펙트비화에 대하여 유효한 방법이다.Also in the structure of the MOSFET itself, the positional relationship between the gate electrode and the impurity region can be arbitrarily formed. Also in the case where an LDD is to be formed, an LDD can be produced very simply and without limitation as compared with a conventional production method. As described in the text, by using the present invention, it is possible to form an LDD region with a very high precision without being almost limited to the aspect ratio of the gate electrode. In particular, the present invention is an effective method for high aspect ratio of a gate electrode which is considered to be advanced in the future by short channelization and high integration.

물론, 종래와 같이 애스펙트비가 1이하인 저애스팩트비의 게이트 전극에 있어서도, 본 발명을 사용하는 것은 가능하며, 종래의 LDD 제작방법에 비하여, 스페이서 형성을 위한 절연막의 형성과 그 이방성 에칭 공정이 불필요하고, 또한, LDD영역의 폭도 정밀하게 제어하는 것이 가능하기 때문에, 본 발명의 효과는 현저하다. 또한, 종래 구조의 LDD 뿐만 아니라, 그것을 발전시킨 구조를 용이하게 형성할 수 있는 것도, 본 발명을 이용한 효과의 예이다.Of course, the present invention can also be used in a low aspect ratio gate electrode having an aspect ratio of 1 or less as in the prior art, and as compared with the conventional LDD manufacturing method, the formation of an insulating film for forming a spacer and the anisotropic etching process thereof are unnecessary. In addition, since the width of the LDD region can be precisely controlled, the effect of the present invention is remarkable. Moreover, it is an example of the effect which used this invention that not only the LDD of a conventional structure but also the structure which developed it can be formed easily.

본 발명은 주로 실리콘계의 반도체장치에 대해서 기술했지만, 게르마늄이나 탄화규소, 비화갈륨 등의 다른 재료를 사용하는 반도체장치에도 본 발명을 적용할 수 있음은 명백하다.Although the present invention has been mainly described with respect to silicon-based semiconductor devices, it is clear that the present invention can be applied to semiconductor devices using other materials such as germanium, silicon carbide, gallium arsenide and the like.

Claims (23)

반도체층; 상기 반도체층상에 형성되고, 게이트 절연층을 포함하는 제1절연층; 상기 게이트 절연층상에 형성된 게이트 전극; 상기 반도체층상에 제공된 상기 제1절연층상에 형성되고, 상기 게이트전극과 동일 재료로 되고, 상기 게이트 전극에 접속된 제1배선; 및 상기 제1배선위에서 연장하는 제2배선을 포함하고, 상기 게이트 전극과 상기 제1배선의 표면이 상기 게이트 전극과 상기 제1배선의 양극산화막으로 각각 덮여 있고, 상기 제2배선이 상기 제1배선의 양극산화막에 의해 상기 제1배선으로부터 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.A semiconductor layer; A first insulating layer formed on the semiconductor layer and including a gate insulating layer; A gate electrode formed on the gate insulating layer; A first wiring formed on the first insulating layer provided on the semiconductor layer and made of the same material as the gate electrode and connected to the gate electrode; And a second wiring extending over the first wiring, wherein surfaces of the gate electrode and the first wiring are respectively covered with an anodization film of the gate electrode and the first wiring, and the second wiring is the first wiring. The semiconductor device is insulated from the first wiring by an anodizing film of wiring. 제1항에 있어서, 상기 게이트 전극과 상기 제1배선이, Ti, Al, Ta, Cr, Si, WSi2, 및 MoSi2로 이루어진 군으로부터 선택된 동일 재료로 이루어진 반도체장치.The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode and the first wiring are made of the same material selected from the group consisting of Ti, Al, Ta, Cr, Si, WSi 2 , and MoSi 2 . 제1항에 있어서, 상기 제1배선의 상기 양극산화막과 상기 제2배선 사이에 배치된 또다른 절연층을 더 포함하는 반도체장치.The semiconductor device of claim 1, further comprising another insulating layer disposed between the anodization film and the second wiring of the first wiring. 제1항에 있어서, 상기 제2배선이 상기 제1절연층의 적어도 하나의 콘택트 홀을 통하여, 상기 반도체층내에 형성된 소스 영역과 드레인 영역중 적어도 하나에 접속된 반도체장치.The semiconductor device according to claim 1, wherein the second wiring is connected to at least one of a source region and a drain region formed in the semiconductor layer through at least one contact hole of the first insulating layer. 제1항에 있어서, 상기 게이트 전극과 상기 제1배선이, 인이 도프된 다결정 실리콘으로 이루어져 있는 반도체장치.The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode and the first wiring are made of polycrystalline silicon doped with phosphorus. 제1항에 있어서, 상기 제1절연층이 필드 절연물인 반도체장치.The semiconductor device according to claim 1, wherein said first insulating layer is a field insulator. 제1항에 있어서, 상기 게이트 전극이 WSi2, 및 MoSi2로 이루어진 군으로부터 선택된 규화물층과 인이 도프된 규소층과의 다층으로 되어 있는 반도체장치.The semiconductor device according to claim 1, wherein said gate electrode is a multilayer of a silicide layer selected from the group consisting of WSi 2 and MoSi 2 and a silicon layer doped with phosphorus. 반도체상에 형성된 게이트 절연층; 상기 게이트 절연층상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극 아래에서 상기 반도체내에 형성된 채널 영역; 상기 채널 영역을 사이에 두고 상기 반도체내에 형성되고, 제1농도로 불순물로 도프된 한쌍의 제1불순물 영역; 및 상기 반도체내에서 상기 제1불순물 영역들에 인접하여 형성되고, 상기 제1농도보다 높은 제2농도로 불순물로 도프된 한쌍의 제2불순물 영역을 포함하고, 상기 게이트 전극이 상기 게이트 전극의 산화물층으로 덮혀 있고, 상기 채널영역이 상기 게이트 전극의 가장자리들을 넘어 연장하는 것을 특징으로 하는 반도체장치.A gate insulating layer formed on the semiconductor; A gate electrode formed on the gate insulating layer; A channel region formed in the semiconductor under the gate electrode; A pair of first impurity regions formed in the semiconductor with the channel regions interposed therebetween and doped with impurities at a first concentration; And a pair of second impurity regions formed adjacent to the first impurity regions in the semiconductor and doped with impurities at a second concentration higher than the first concentration, wherein the gate electrode is an oxide of the gate electrode. Covered with a layer, wherein said channel region extends beyond edges of said gate electrode. 제8항에 있어서, 상기 산화물층이 상기 게이트전극의 양극산화물층인 반도체장치.The semiconductor device according to claim 8, wherein the oxide layer is an anode oxide layer of the gate electrode. 제8항에 있어서, 상기 반도체가 반도체 기판인 반도체장치.The semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor is a semiconductor substrate. 제8항에 있어서, 상기 반도체가 절연면상에 배치된 반도체층인 반도체장치.The semiconductor device according to claim 8, wherein said semiconductor is a semiconductor layer disposed on an insulating surface. 제8항에 있어서, 상기 반도체장치가 반도체 집적회로인 반도체장치.The semiconductor device according to claim 8, wherein said semiconductor device is a semiconductor integrated circuit. 반도체층상에 형성된 게이트 절연층; 상기 게이트 절연층상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극 아래에서 상기 반도체내에 형성된 채널 영역; 상기 채널 영역을 사이에 두고 상기 반도체내에 형성되고, 제1농도로 불순물로 도프된 한쌍의 제1불순물 영역; 및 상기 반도체내에서 상기 제1불순물 영역들에 인접하여 형성되고, 상기 제1농도보다 높은 제2농도로 불순물로 도프된 한쌍의 제2불순물 영역을 포함하고, 상기 게이트 전극이 상기 게이트 전극의 산화물층으로 덮혀 있고, 상기 제1불순물 영역들이 상기 산화물층 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는 반도체장치.A gate insulating layer formed on the semiconductor layer; A gate electrode formed on the gate insulating layer; A channel region formed in the semiconductor under the gate electrode; A pair of first impurity regions formed in the semiconductor with the channel regions interposed therebetween and doped with impurities at a first concentration; And a pair of second impurity regions formed adjacent to the first impurity regions in the semiconductor and doped with impurities at a second concentration higher than the first concentration, wherein the gate electrode is an oxide of the gate electrode. A semiconductor device, wherein the first impurity regions are located under the oxide layer. 제13항에 있어서, 상기 게이트 전극의 상기 산화물층이 상기 게이트 전극의 양극산화물층인 반도체장치.The semiconductor device according to claim 13, wherein said oxide layer of said gate electrode is an anode oxide layer of said gate electrode. 제13항에 있어서, 상기 게이트 전극이, Ti, Al, Ta, Cr, Si, WSi2, 및 MoSi2로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 이루어진 반도체장치.The semiconductor device according to claim 13, wherein the gate electrode is made of a material selected from the group consisting of Ti, Al, Ta, Cr, Si, WSi 2 , and MoSi 2 . 반도체층상에 형성된 게이트 절연층; 상기 게이트 절연층상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극 아래에서 상기 반도체내에 형성된 채널 영역; 상기 채널 영역을 사이에 두고 상기 반도체내에 형성되고, 제1농도로 불순물로 도프된 한쌍의 제1불순물 영역; 및 상기 반도체내에서 상기 제1불순물 영역들에 인접하여 형성되고, 상기 제1농도보다 높은 제2농도로 불순물로 도프된 한쌍의 제2불순물 영역을 포함하고, 상기 게이트 전극이 상기 게이트 전극의 산화물층으로 덮혀 있고, 상기 채널영역이 상기 게이트 전극의 가장자리들을 넘지 않고 그 가장자리들까지 연장하는 것을 특징으로 하는 반도체장치.A gate insulating layer formed on the semiconductor layer; A gate electrode formed on the gate insulating layer; A channel region formed in the semiconductor under the gate electrode; A pair of first impurity regions formed in the semiconductor with the channel regions interposed therebetween and doped with impurities at a first concentration; And a pair of second impurity regions formed adjacent to the first impurity regions in the semiconductor and doped with impurities at a second concentration higher than the first concentration, wherein the gate electrode is an oxide of the gate electrode. And covered with a layer, wherein the channel region extends to the edges of the gate electrode without exceeding the edges of the gate electrode. 제16항에 있어서, 상기 게이트 전극의 상기 산화물층이 상기 게이트 전극의 양극산화물층인 반도체장치.The semiconductor device according to claim 16, wherein said oxide layer of said gate electrode is an anode oxide layer of said gate electrode. 제16항에 있어서, 상기 게이트 전극이, Ti, Al, Ta, Cr, Si, WSi2, 및 MoSi2로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 이루어진 반도체장치.The semiconductor device according to claim 16, wherein said gate electrode is made of a material selected from the group consisting of Ti, Al, Ta, Cr, Si, WSi 2 , and MoSi 2 . 반도체층상에 형성된 게이트 절연층; 상기 게이트 절연층상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극 아래에서 상기 반도체내에 형성된 채널 영역; 상기 채널 영역을 사이에 두고 상기 반도체내에 형성되고, 제1농도로 불순물로 도프된 한쌍의 제1불순물 영역; 상기 반도체내에서 상기 제1불순물 영역들에 인접하여 형성되고, 상기 제1농도보다 높은 제2농도로 불순물로 도프된 한쌍의 제2불순물 영역; 및 적어도 상기 제2불순물 영역위에서 상기 반도체층상에 형성된 추가 절연층을 포함하고, 상기 게이트 전극이 상기 게이트 전극의 산화물층으로 덮혀 있고, 상기 추가 절연층이 상기 게이트 절연층보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 반도체장치.A gate insulating layer formed on the semiconductor layer; A gate electrode formed on the gate insulating layer; A channel region formed in the semiconductor under the gate electrode; A pair of first impurity regions formed in the semiconductor with the channel regions interposed therebetween and doped with impurities at a first concentration; A pair of second impurity regions formed in said semiconductor adjacent to said first impurity regions and doped with impurities at a second concentration higher than said first concentration; And an additional insulating layer formed on the semiconductor layer over at least the second impurity region, wherein the gate electrode is covered with an oxide layer of the gate electrode, and the additional insulating layer is thicker than the gate insulating layer. Device. 제19항에 있어서, 상기 게이트 전극의 상기 산화물층이 상기 게이트 전극의 양극산화물층인 반도체장치.20. The semiconductor device according to claim 19, wherein said oxide layer of said gate electrode is an anodic oxide layer of said gate electrode. 제19항에 있어서, 상기 게이트 전극이, Ti, Al, Ta, Cr, Si, WSi2, 및 MoSi2로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 이루어진 반도체장치.The semiconductor device according to claim 19, wherein said gate electrode is made of a material selected from the group consisting of Ti, Al, Ta, Cr, Si, WSi 2 , and MoSi 2 . 제19항에 있어서, 상기 채널 영역이 상기 게이트 전극의 가장자리들을 넘어 연장하는 반도체장치.The semiconductor device of claim 19, wherein the channel region extends beyond edges of the gate electrode. 제19항에 있어서, 상기 채널 영역이 상기 게이트 전극의 가장자리들을 넘지 않고 그 가장자리들까지 연장하는 반도체장치.The semiconductor device of claim 19, wherein the channel region extends to edges of the gate electrode without crossing edges of the gate electrode.
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