JPH01117066A - Manufacture of mos type semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
MOS型半導体装置の製造方法に関し、ゲート電極の闇
値電圧のシフトのないMOS型半導体装置の製造方法の
提供を目的とし、ゲート電極形成後に、シリコン基板と
前記ゲート電極の側面とのなす角度の中の斜め方向から
イオンの注入を行い、前記ゲート電極の周辺部の下部の
前記シリコン基板(1)に低濃度のイオン注入層を形成
する工程を含むよう構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a method for manufacturing a MOS type semiconductor device, the purpose is to provide a method for manufacturing a MOS type semiconductor device in which the dark voltage of the gate electrode does not shift. and forming a low concentration ion implantation layer in the silicon substrate (1) below the peripheral part of the gate electrode by implanting ions from an oblique direction within the angle formed by the gate electrode and the side surface of the gate electrode. Configure it like this.
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特にMOS型
半導体装置の製造方法に関するものである。The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of manufacturing a MOS type semiconductor device.
MOS型半導体装置の高集積化に伴う微細化に伴い、ゲ
ート電極部で制御するチャネル長が1μm以下の微細構
造の場合には、ソース、ドレイン間の電圧によるブレイ
クダウンを防ぐために、ドレインの近傍に低濃度の拡散
層を形成し、ソース。With the miniaturization of MOS semiconductor devices due to higher integration, in the case of a fine structure with a channel length controlled by the gate electrode of 1 μm or less, it is necessary to Form a low concentration diffusion layer on the source.
ドレイン耐圧の向上を図るライトリ−・ドープド・ドレ
イン構造(L、D、D、構造)が用いられている。A lightly doped drain structure (L, D, D structure) is used to improve drain breakdown voltage.
しかしながら、従来のプロセスではゲート電極の側壁に
ヘパシリコン酸化膜を残す構造が採用されているが、こ
の構造では低濃度拡散層の直上にはゲート電極が存在し
ないうえ、ソース近傍にも低濃度拡散層が形成されるた
め、低濃度拡散層が抵抗層として働き、トランジスタの
0Njl抗の増加や電界集中によって発生したホットエ
レクトロンはゲート電極で制御できず、シリコン基板と
ゲート酸化膜界面にトラップされるために起きる闇値電
圧の低い方へのシフト等の悪影響が生じている。However, in the conventional process, a structure is adopted in which a hepasilicon oxide film is left on the sidewalls of the gate electrode, but in this structure, there is no gate electrode directly above the low concentration diffusion layer, and there is also a low concentration diffusion layer near the source. is formed, the low-concentration diffusion layer acts as a resistance layer, and hot electrons generated due to an increase in the transistor's 0Njl resistance and electric field concentration cannot be controlled by the gate electrode and are trapped at the interface between the silicon substrate and the gate oxide film. Negative effects such as a shift to lower dark value voltages are occurring.
以上のような状況からゲート電極の闇値電圧が低い方ヘ
シフトするのを防止することが可能なMO8型半導体装
置の製造方法が要望されている。Under the above circumstances, there is a need for a method of manufacturing an MO8 type semiconductor device that can prevent the dark voltage of the gate electrode from shifting to a lower value.
従来のMOS型半導体装置の製造方法を工程順に第3図
により説明する。A conventional method for manufacturing a MOS type semiconductor device will be explained step by step with reference to FIG.
先ず第3図(alに示すように、シリコン基板21の表
面に周知の選択酸化法により表面保護及び素子分離層と
してのフィールド酸化膜24を形成し、このフィールド
酸化膜24により素子形成領域を画定する。First, as shown in FIG. 3 (al), a field oxide film 24 is formed as a surface protection and element isolation layer on the surface of a silicon substrate 21 by a well-known selective oxidation method, and an element formation region is defined by this field oxide film 24. do.
次にフィールド酸化膜24により画定した素子形成領域
のシリコン基板21の表面に熱酸化膜よりなるゲート酸
化膜25を形成し、その表面にCVD法によりポリシリ
コン膜を形成し、周知のリソグラフィー技術によりポリ
シリコン膜をエツチングしてゲート電極26を形成する
。Next, a gate oxide film 25 made of a thermal oxide film is formed on the surface of the silicon substrate 21 in the element formation region defined by the field oxide film 24, a polysilicon film is formed on the surface by the CVD method, and a well-known lithography technique is used to form the gate oxide film 25, which is a thermal oxide film. A gate electrode 26 is formed by etching the polysilicon film.
次いで第3図(blに示すように、ゲート電極26をマ
スクとしてゲート酸化膜25を通して低濃度の不純物イ
オンを注入して低濃度のソース27a及びドレイン28
aを形成する。Next, as shown in FIG. 3 (bl), low concentration impurity ions are implanted through the gate oxide film 25 using the gate electrode 26 as a mask to form a low concentration source 27a and drain 28.
form a.
次いで第3図(C)に示すように、ゲート電極26゜ソ
ース27a及びドレイン28aの表面にCVD法により
シリコン酸化膜よりなるカバー絶縁膜29aを形成する
。Next, as shown in FIG. 3C, a cover insulating film 29a made of a silicon oxide film is formed on the surfaces of the gate electrode 26, the source 27a, and the drain 28a by CVD.
最後に第3図+d)に示すように、カバー絶縁膜29a
を異方性の全面エツチングすることにより、カバー絶縁
膜29aのゲート電極26の側壁部についている部分を
残存させてゲート電極26の周囲にヘパシリコン酸化膜
29を形成し、高濃度のイオンの注入を行ってソース2
7及びドレイン28の拡散領域を形成する。Finally, as shown in FIG. 3+d), cover insulating film 29a
By etching the entire surface anisotropically, a hepasilicon oxide film 29 is formed around the gate electrode 26 by leaving a portion of the cover insulating film 29a attached to the side wall of the gate electrode 26, and high-concentration ions are implanted. go source 2
7 and the drain 28 are formed.
このようにして素子形成領域に素子を形成した=3−
後、CVD法により全面にPSG膜30を形成し、リソ
グラフィー技術によりソース電極31及びドレイン電極
32用のコンタクトホールを形成し、アルミニウムより
なるソース電極31及びドレイン電極32を形成してM
OS型半導体装置を製造する。After forming an element in the element formation region in this way = 3-, a PSG film 30 is formed on the entire surface by CVD method, contact holes for source electrode 31 and drain electrode 32 are formed by lithography technology, and then a PSG film 30 made of aluminum is formed. Forming a source electrode 31 and a drain electrode 32
Manufacture an OS type semiconductor device.
以上説明の従来のMOS型半導体装置で問題となるのは
、従来のプロセスによるゲート電極の側壁にヘパシリコ
ン酸化膜を残す構造では低濃度拡散層の直上にはゲート
電極が存在しないため、低濃度拡散層が抵抗層となり、
トランジスタのON抵抗の増加や電界集中によって発生
したホットエレクトロンはゲート電極で制御できず、シ
リコン基板とゲート酸化膜界面にトラップされるために
起きる闇値電圧の低い方へのシフト等の悪影響が生じて
いることである。The problem with the conventional MOS type semiconductor device described above is that in the structure in which a hepasilicon oxide film is left on the sidewalls of the gate electrode by the conventional process, the gate electrode does not exist directly above the low concentration diffusion layer. layer becomes a resistance layer,
Hot electrons generated due to an increase in transistor ON resistance and electric field concentration cannot be controlled by the gate electrode, and are trapped at the interface between the silicon substrate and the gate oxide film, causing negative effects such as a shift of the dark value voltage to a lower side. This is what is happening.
本発明は以上のような状況から、容易に実施し得る工程
により、ゲート電極の闇値電圧のシフトのないMOS型
半導体装置の製造方法の提供を目、づ−
的としたものである。In view of the above-mentioned circumstances, the present invention aims to provide a method of manufacturing a MOS type semiconductor device without shifting the dark voltage of the gate electrode by a process that can be easily implemented.
上記問題点は、MOS型半導体装置において、ゲート電
極形成後に、シリコン基板と前記ゲート電極の側面との
なす角度の中の斜め方向からイオンの注入を行い、前記
ゲート電極の周辺部の下部のシリコン基板に低濃度のイ
オン注入層を形成するMOS型半導体装置の製造方法に
よって解決される。The problem described above is that in a MOS semiconductor device, after the gate electrode is formed, ions are implanted from an oblique direction within the angle between the silicon substrate and the side surface of the gate electrode. The problem is solved by a method of manufacturing a MOS type semiconductor device in which a low concentration ion implantation layer is formed in a substrate.
即ち、本発明においては、ゲート電極形成後にシリコン
基板とゲート電極の側面とのなす角度の中の斜め方向か
らイオンの注入を行い、ゲート電極の周辺部の下部のシ
リコン基板に低濃度のイオン注入層を形成するので、電
界集中により発生したホットエレクトロンは、ゲート電
極で制御できるため、ゲート酸化膜界面にトラップされ
なくなり、閾値電圧の低い方へのシフト等の悪影響が生
じなくなる。That is, in the present invention, after the gate electrode is formed, ions are implanted from an oblique direction within the angle between the silicon substrate and the side surface of the gate electrode, and ions are implanted at a low concentration into the silicon substrate below the periphery of the gate electrode. Since a layer is formed, hot electrons generated by electric field concentration can be controlled by the gate electrode, so they are no longer trapped at the gate oxide film interface, and no adverse effects such as a shift of the threshold voltage to a lower side occur.
以下第1図について本発明の一実施例、第2図について
他の実施例を説明する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, and another embodiment with reference to FIG. 2.
第1図の実施例は、ドレイン側にのみ低濃度のイオン注
入層を形成する例であり、第2図の実施例は、ソース側
とドレイン側の両方に低濃度のイオン注入層を形成する
例である。The embodiment shown in Fig. 1 is an example in which a low concentration ion implantation layer is formed only on the drain side, and the embodiment shown in Fig. 2 is an example in which a low concentration ion implantation layer is formed on both the source side and the drain side. This is an example.
先ず第1図(alに示すように、P型のシリコン基板1
の表面に厚さ500人のシリコン酸化膜2を形成し、更
にその上に厚さ1 、000人のシリコン窒化膜3を形
成する。First, as shown in FIG. 1 (al), a P-type silicon substrate 1 is
A silicon oxide film 2 with a thickness of 500 wafers is formed on the surface, and a silicon nitride film 3 with a thickness of 1,000 wafers is further formed thereon.
次に第1図(blに示すように、シリコン基板1の素子
形成領域以外のシリコン窒化膜3を除去し、チャネルカ
ット用のイオン注入を下記条件にて行う。Next, as shown in FIG. 1 (bl), the silicon nitride film 3 of the silicon substrate 1 other than the element formation region is removed, and ion implantation for channel cut is performed under the following conditions.
イオン種−−−−−−−−−一−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−一・−一一−−−−−・−硼素(B)
イオン注入の加速電圧−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−30K e Vドーズ量−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−一一一
一−I X 10 ” cffI−”次いで第1図(C
)に示すように、ウェット酸素中で950℃に加熱し、
厚さ6.000人のフィールド酸化膜4を形成する。Ion species-------------
−−−−−−−−1・−11−−−−−・−Boron (B)
Accelerating voltage for ion implantation
-------30K e V dose------
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−1111−I
), heated to 950 °C in wet oxygen,
A field oxide film 4 having a thickness of 6,000 wafers is formed.
次にシリコン窒化膜3を除去した後、弗酸系エツチング
液により厚さ500人のシリコン酸化膜2をエツチング
して除去する。Next, after removing the silicon nitride film 3, the silicon oxide film 2 having a thickness of 500 mm is etched using a hydrofluoric acid etching solution.
その後第1図+d)に示すように、フィールド酸化膜4
により画定した素子形成領域のシリコン基板10表面に
厚さ200人の熱酸化膜よりなるゲート酸化膜5を形成
し、その表面にCVD法により厚さ4.000人のポリ
シリコン膜を堆積し、リソグラフィー技術によるパター
ニング法により反応ガスとしてCαzF’tを用いるポ
リシリコン膜の異方性エツチングでゲート電極6を形成
する。After that, as shown in FIG. 1+d), the field oxide film 4 is
A gate oxide film 5 made of a thermal oxide film with a thickness of 200 μm is formed on the surface of the silicon substrate 10 in the element formation region defined by , and a polysilicon film with a thickness of 4,000 μm is deposited on the surface by the CVD method. Gate electrode 6 is formed by anisotropic etching of a polysilicon film using CαzF't as a reactive gas using a patterning method using lithography technology.
更に第1図(e)に示すように、ゲート電極6をマスク
としてゲート酸化膜5を通してシリコン基板1の表面に
下記の条件にてイオンの注入を行い、ソース7及びドレ
イン8を形成する。Further, as shown in FIG. 1(e), using the gate electrode 6 as a mask, ions are implanted into the surface of the silicon substrate 1 through the gate oxide film 5 under the following conditions to form a source 7 and a drain 8.
イオン種−一−−−−−−−−・・・・・・−・−・−
m−−−−−−−−−−−−−−−−−一砒素(ΔS)
イオン注入の加速電圧−・−m−−−−−−・・・・−
・−・・−・−70KeVドーズ量−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−一−−−−−−−−
−・−4X10′5印−2この際ゲート電極6のポリシ
リコン膜にもイオン注入が行われ、ゲート電極6のシー
ト抵抗が低下する。Ion species-1------------------
m------------- Monoarsenic (ΔS)
Accelerating voltage for ion implantation −・−m−−−−−・・・・−
・−・・−・−70KeV dose−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
-.-4X10'5 Mark -2 At this time, ions are also implanted into the polysilicon film of the gate electrode 6, and the sheet resistance of the gate electrode 6 is reduced.
ここで第1図(flに示すように、シリコン基板1の表
面に対して456の角度の斜めイオン注入をドレイン側
から行い低濃度のイオン注入層9を形成する。Here, as shown in FIG. 1 (fl), oblique ion implantation at an angle of 456 to the surface of the silicon substrate 1 is performed from the drain side to form a low concentration ion implantation layer 9.
このイオン注入の条件は下記の通りである。The conditions for this ion implantation are as follows.
イオン種−一一一一−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−一一一−−−−−−−−−−−−−−砒素(
As)イオン注入の加速電圧−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−150KeVドーズ量−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−2X I Q ’ ” c+n −2
この結果第1図tg>に示すように、ゲート電極6の周
辺部の下部に低濃度のイオン注入層9を形成することが
できる。Ion species - 1111
−−−−−111−−−−−−−−−−−−−−Arsenic (
As) Ion implantation acceleration voltage----------------------
----------150KeV dose------
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−2X I Q' ” c+n −2
As a result, as shown in FIG.
この場合のゲート電極6の下部へのイオン注入層9のく
い込み長はゲート酸化膜5の膜厚、イオン注入の加速電
圧、イオン注入角度、ゲート電極側壁の角度等によって
制御可能であり、ゲート酸化膜5の厚さが200人の本
実施例では、深さ600人、ゲート電極4側壁より内部
600人の部分に低濃度イオンのイオン注入層9を形成
することができた。In this case, the penetration length of the ion implantation layer 9 into the lower part of the gate electrode 6 can be controlled by the thickness of the gate oxide film 5, the acceleration voltage of ion implantation, the ion implantation angle, the angle of the side walls of the gate electrode, etc. In this example, the thickness of the film 5 was 200 layers, and the ion implantation layer 9 of low concentration ions could be formed at a depth of 600 layers and in a portion of the 600 layers inside from the side wall of the gate electrode 4.
最後に第1図(hlに示すように厚さ1μmのPSG膜
10を堆積し、窒素ガス中で900℃のアニールを30
分間行って不純物の活性化を行い、コンタクトホールを
形成してアルミニウムでソース電極11及びドレイン電
極12を形成してMOS型半導体装置を製造する。Finally, as shown in FIG.
A contact hole is formed and a source electrode 11 and a drain electrode 12 are formed using aluminum to manufacture a MOS type semiconductor device.
第2図に示す本発明の他の実施例においては、第1図(
a)から第1図(aまでの工程を終えた後、シリコン基
板1の表面に対して45°の角度の斜めイオン注入をソ
ース側から行い、低濃度のイオン注入層9を形成する。In another embodiment of the invention shown in FIG.
After completing the steps from a) to FIG. 1(a), oblique ion implantation at an angle of 45° to the surface of the silicon substrate 1 is performed from the source side to form a low concentration ion implantation layer 9.
このイオン注入条件は下記の通りである。The ion implantation conditions are as follows.
イオン種−−−−−−一−−−−−−−−−・−−−−
−−・・−一−−−−−−−−−−−・−砒素(As)
イオン注入の加速電圧・−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−150KeVドーズ量−・−−−−−−−
−−−・−−−−−m−・−・−−−−−−−−−−−
−−L X 10’秘「2この結果第2図(a)に示す
ように、ゲート電極6の周囲の下部のソース側に低濃度
のイオン注入層9を形成することができる。Ion species-----------
---・・-1---------------Arsenic (As)
Accelerating voltage for ion implantation
-------150KeV dose------
−−−・−−−−−m−・−・−−−−−−−−−−−
--L
本実施例においては、ソース側の低濃度のイオン注入層
のドーズ量(濃度)をドレイン側の低濃度のイオン注入
層のドーズ量(?1度)より低く設定している。In this embodiment, the dose (concentration) of the low concentration ion implantation layer on the source side is set lower than the dose (?1 degree) of the low concentration ion implantation layer on the drain side.
最後に第2図(b)に示すように、厚さ1μmのPSG
膜10を堆積し、窒素ガス中で900℃のアニールを3
0分間行って不純物の活性化を行い、コンタクトホール
を形成してアルミニウムでソース電極11及びドレイン
電極12を形成してMOS型半導体装置を製造する。Finally, as shown in Figure 2(b), a 1 μm thick PSG
A film 10 is deposited and annealed at 900°C in nitrogen gas for 3
The process is carried out for 0 minutes to activate impurities, form a contact hole, and form a source electrode 11 and a drain electrode 12 of aluminum to manufacture a MOS type semiconductor device.
本実施例では、両側に形成した低濃度のイオン注入層の
濃度をドレイン側とソース側で変えているが、本発明が
この場合に限定されることはない。In this embodiment, the concentration of the low concentration ion implantation layers formed on both sides is different between the drain side and the source side, but the present invention is not limited to this case.
また、低濃度のイオン注入層を形成してからソース、ド
レインの高濃度イオン注入をおこなってもよいことは明
らかである。It is also obvious that high concentration ion implantation for the source and drain may be performed after forming a low concentration ion implantation layer.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば容易に
実施し得るイオン注入により、ゲート電極の周辺部の下
部に低濃度イオンのイオン注入層を形成することが可能
となり、この低濃度イオンのイオン注入層の周囲のくう
ぼう層が厚くなり、電界の集中が起こり難くなるので、
ブレイクダウンを防止することが可能で、しかもホット
エレクトロンのトラップによる閾値電圧の変動が発生し
にくい等の利点があり、経済的及び信頼性向上の効果が
期待でき工業的には極めて有用なものである。As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to form an ion implantation layer of low concentration ions in the lower part of the peripheral part of the gate electrode by ion implantation that can be easily carried out. The ion-implanted layer surrounding the ion-implanted layer becomes thicker, making it difficult for electric field concentration to occur.
It has the advantage of being able to prevent breakdown, and is less likely to cause fluctuations in threshold voltage due to hot electron trapping, and is expected to be economically and reliability-improving, making it extremely useful industrially. be.
第1図は本発明による一実施例を工程順に示す側断面図
、
第2図は本発明による他の実施例を工程順に示す側断面
図、
第3図は従来のMOS型半導体装置の製造方法を工程順
に示す側断面図、
である。
図において、
1はシリコン基板、
2はシリコン酸化膜、
3はシリコン窒化膜、
4はフィールド酸化膜、
5はゲート酸化膜、
6はゲート電極、
7はソース、
8はドレイン、
9は低濃度のイオン注入層、
10はPSG膜、
11はソース電極、
12はドレイン電極、
ド 跡
−L−L−SC−i
単FIG. 1 is a side cross-sectional view showing an embodiment according to the present invention in the order of steps; FIG. 2 is a side cross-sectional view showing another embodiment according to the present invention in order of steps; FIG. 3 is a conventional method for manufacturing a MOS type semiconductor device. These are side sectional views showing the steps in the order of steps. In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is a silicon oxide film, 3 is a silicon nitride film, 4 is a field oxide film, 5 is a gate oxide film, 6 is a gate electrode, 7 is a source, 8 is a drain, and 9 is a low concentration film. ion implantation layer; 10 is a PSG film; 11 is a source electrode; 12 is a drain electrode;
Claims (1)
記ゲート電極(6)の側面とのなす角度の中の斜め方向
からイオンの注入を行い、前記ゲート電極(6)の周辺
部の下部の前記シリコン基板(1)に低濃度のイオン注
入層(9)を形成する工程を含むことを特徴とするMO
S型半導体装置の製造方法。After forming the gate electrode (6), ions are implanted from an oblique direction within the angle formed between the silicon substrate (1) and the side surface of the gate electrode (6), and the lower part of the periphery of the gate electrode (6) is implanted. An MO characterized by comprising a step of forming a low concentration ion implantation layer (9) on the silicon substrate (1).
A method for manufacturing an S-type semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27478087A JPH01117066A (en) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | Manufacture of mos type semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27478087A JPH01117066A (en) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | Manufacture of mos type semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01117066A true JPH01117066A (en) | 1989-05-09 |
Family
ID=17546459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27478087A Pending JPH01117066A (en) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | Manufacture of mos type semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01117066A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02250331A (en) * | 1989-03-24 | 1990-10-08 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
US5158903A (en) * | 1989-11-01 | 1992-10-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for producing a field-effect type semiconductor device |
JP2006332110A (en) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Asahi Kasei Microsystems Kk | Semiconductor device and its fabrication process |
-
1987
- 1987-10-29 JP JP27478087A patent/JPH01117066A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02250331A (en) * | 1989-03-24 | 1990-10-08 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
US5158903A (en) * | 1989-11-01 | 1992-10-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for producing a field-effect type semiconductor device |
JP2006332110A (en) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Asahi Kasei Microsystems Kk | Semiconductor device and its fabrication process |
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