JPH02302042A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPH02302042A JPH02302042A JP12258189A JP12258189A JPH02302042A JP H02302042 A JPH02302042 A JP H02302042A JP 12258189 A JP12258189 A JP 12258189A JP 12258189 A JP12258189 A JP 12258189A JP H02302042 A JPH02302042 A JP H02302042A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にMO3型
トランジスタの短チヤネル効果を抑制した高濃度不純物
拡散層を形成できる半導体装置の製造方法に関する。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method for manufacturing a semiconductor device that can form a highly concentrated impurity diffusion layer that suppresses the short channel effect of an MO3 type transistor. .
(従来の技術)
MO3型トランジスタ素子の微細化に伴い、素子の微細
化を阻害する短チヤネル効果等の問題が発生している。(Prior Art) With the miniaturization of MO3 type transistor elements, problems such as short channel effects that impede the miniaturization of the elements have arisen.
この短チヤネル効果は、ソース、ドレイン領域からゲー
ト電極下への不純物拡散によって増長される。このこと
を図面を参照しながら説明する。This short channel effect is enhanced by impurity diffusion from the source and drain regions to below the gate electrode. This will be explained with reference to the drawings.
第2図(a)に示すように、ゲート長りのゲート電極2
3を有するシリコン基板21上に、従来の方法によって
ソース・ドレイン領域の不純物拡散層25a、25bを
形成した場合、チャネル長βの値は、不純物拡散層25
a、25b間の距離によって決まる。ソース、ドレイン
領域の不純物拡散層25a、25bを形成したのち、ウ
ェーハが受ける高温プロセス中、これらの不純物拡散層
25a、25bを構成する不純物原子は熱拡散によって
垂直方向のみならず、横方向へも移動する。こうして、
第2図ら)に示すように、チャネル長lは矢印の方向に
短縮し、短チヤネル効果を増長させることになる。この
ために、ソース・ドレイン領域の不純物として半導体基
板中での拡散係数が小さい元素を使用し、浅い接合を形
成する試みが行われている。特に、p形不純物としては
、拡散係数の大きいボロン(B)以外に適当な元素がな
く、通常の方法では浅い接合を形成できないという問題
があった。これを解決するために行われていた従来の方
法は、ソース・ドレイン領域への不純物ドーピング量を
少なくし、それによってチャネル領域への不純物の拡散
を抑制するというものであった。As shown in FIG. 2(a), the gate electrode 2 has a gate length.
When the impurity diffusion layers 25a and 25b of the source/drain region are formed by the conventional method on the silicon substrate 21 having the impurity diffusion layer 25, the value of the channel length β is
It is determined by the distance between a and 25b. After forming the impurity diffusion layers 25a and 25b in the source and drain regions, during the high-temperature process that the wafer undergoes, impurity atoms constituting these impurity diffusion layers 25a and 25b are thermally diffused not only vertically but also laterally. Moving. thus,
As shown in FIG. 2 et al., the channel length l decreases in the direction of the arrow, increasing the short channel effect. To this end, attempts have been made to form shallow junctions by using elements with a small diffusion coefficient in the semiconductor substrate as impurities in the source/drain regions. In particular, there is a problem that there is no suitable element for the p-type impurity other than boron (B), which has a large diffusion coefficient, and shallow junctions cannot be formed using normal methods. The conventional method used to solve this problem was to reduce the amount of impurity doped into the source/drain regions, thereby suppressing the diffusion of impurities into the channel region.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上述の方法によって形成したMOS型ト
ランジスタに於いては、その不純物拡散層の不純物濃度
が低く抑えられている為、ソース・ドレイン領域の不純
物拡散層抵抗が高く、また不純物拡散層と配線とのコン
タクト抵抗も高かった。これらの寄生抵抗は、ソース・
ドレイン間の実効的な電位差を低下させ、特に、トラン
ジスタの利得等の性能を劣化させていた。また、配線材
料あるいはバリアメタルとして高融点金属あるいはその
シリサイドを使用する場合、不純物拡散層の不純物濃度
が充分高くないとコンタクト抵抗の著しい増加及び/ま
たは非オーミツク化が起こり、コンタクト特件が不良な
ものとなった。(Problem to be Solved by the Invention) However, in the MOS transistor formed by the above method, since the impurity concentration of the impurity diffusion layer is kept low, the resistance of the impurity diffusion layer of the source/drain region is low. In addition, the contact resistance between the impurity diffusion layer and the wiring was also high. These parasitic resistances
This lowers the effective potential difference between the drains, and particularly deteriorates performance such as the gain of the transistor. Furthermore, when using a high melting point metal or its silicide as a wiring material or barrier metal, if the impurity concentration in the impurity diffusion layer is not high enough, contact resistance will significantly increase and/or non-ohmic behavior will occur, resulting in poor contact characteristics. It became a thing.
本発明は、上記の課題を解決するものであり、その目的
とするものは、短チヤネル効果を増加させることなく不
純物拡散層抵抗及びコンタクト抵抗の小さいMO3型ト
ランジスタを形成する半導体装置の製造方法を提供する
ものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that forms an MO3 type transistor with low impurity diffusion layer resistance and low contact resistance without increasing the short channel effect. This is what we provide.
(課題を解決するための手段)
本発明は、MO3型トランジスタを有する半導体装置の
製造方法であって、ゲート電極形成後にソース領域及び
ドレイン領域に不純物を注入する第1の不純物注入工程
と、ゲート電極のサイドウオールを形成する工程と、そ
の後、該ソース領域及びドレイン領域に不純物を注入す
る第2の不純物注入工程とを包含し、そのことにより上
記目的が達成される。(Means for Solving the Problems) The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device having an MO3 type transistor, which includes a first impurity implantation step of implanting impurities into a source region and a drain region after forming a gate electrode; The above object is achieved by including a step of forming a sidewall of an electrode, and then a second impurity implantation step of implanting impurities into the source and drain regions.
(作用)
本発明においては、ソース・ドレイン領域への第1の不
純物注入工程によって、ゲートサイドウオールが形成さ
れる領域直下を含むソース・ドレイン領域に不純物拡散
層(第1の不純物拡散層)が形成される。(Function) In the present invention, an impurity diffusion layer (first impurity diffusion layer) is formed in the source/drain region including directly below the region where the gate sidewall is formed by the first impurity implantation step into the source/drain region. It is formed.
ゲートサイドウオール形成後の第2の不純物注入工程に
よって、高濃度の不純物拡散層(第2の不純物拡散層)
が第1の不純物拡散層上に形成される。この第2の不純
物拡散層の形成によって、ソース・ドレイン領域の不純
物濃度が上昇し、拡散層抵抗及び後の工程で形成される
配線との間のコンタクト抵抗が低くなる。しかしゲート
サイドウオールがイオン注入のマスクとして存在するた
めに、第2の不純物注入によっては、ゲートサイドウオ
ール直下の拡散層における不純物濃度は増加せず、ソー
ス・ドレイン領域からチャネル領域への不純物拡散層の
入り込みが抑制される。A high concentration impurity diffusion layer (second impurity diffusion layer) is formed by the second impurity implantation step after forming the gate sidewall.
is formed on the first impurity diffusion layer. By forming this second impurity diffusion layer, the impurity concentration in the source/drain regions increases, and the resistance of the diffusion layer and the contact resistance with wiring formed in a later step are reduced. However, because the gate sidewall exists as a mask for ion implantation, the second impurity implantation does not increase the impurity concentration in the diffusion layer directly under the gate sidewall, and the impurity diffusion layer from the source/drain region to the channel region does not increase. entry is suppressed.
(実施例)
以下に本発明を一実施例について図面を参照しながら説
明する。第1図(a)ないしく(至)は、本発明のpチ
ャネルMO3型トランジスタの製造方法示す概略断面図
である。(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1(a) to 1(a) are schematic cross-sectional views showing a method of manufacturing a p-channel MO3 type transistor of the present invention.
まず、通常の方法によってn型シリコン基板1上にゲー
ト絶縁膜2とゲート電極材料を形成した後、フォトリソ
グラフィー技術を用いてゲート電極のバターニングを行
い、エツチングによりゲート電極3を形成する(第1図
(a))。ここでゲート長しはたとえば、L=1.5μ
mとする。First, a gate insulating film 2 and a gate electrode material are formed on an n-type silicon substrate 1 by a normal method, and then the gate electrode is patterned using photolithography technology, and a gate electrode 3 is formed by etching. Figure 1(a)). Here, the gate length is, for example, L=1.5μ
Let it be m.
次に、酸化工程によってソース・ドレイン領域5及び、
ゲート電極3の表面に酸化膜4を形成する。膜厚を15
0〜400人とすることで後の不純物イオン注入の際、
不純物イオンがゲート電極3及びソース・ドレイン領域
5へ深く注入されることが防止される。酸化工程後、第
1のp型不純物イオン注入工程として、BP2イオンを
加速エネルギー60keV、ドーズ量I X 10I5
10l5で注入して、ソース・ドレイン領域に第1の不
純物拡散層5a。Next, by an oxidation process, the source/drain regions 5 and
An oxide film 4 is formed on the surface of the gate electrode 3. Increase the film thickness to 15
By setting the number of people as 0 to 400, during subsequent impurity ion implantation,
Impurity ions are prevented from being deeply implanted into the gate electrode 3 and source/drain regions 5. After the oxidation process, as a first p-type impurity ion implantation process, BP2 ions were accelerated at an energy of 60 keV and a dose of I x 10I5.
A first impurity diffusion layer 5a is formed in the source/drain region by implanting 10l5.
5bを形成する(第1図ら))。5b (Fig. 1 et al.)).
次に、CVD法で酸化膜を堆積した後、通常の方法を用
いてゲートサイドウオール6を形成する(第1図(C)
)。このときのゲートサイドウオール6の厚さは200
0〜4000Aとするのが好ましい。ゲートサイドウオ
ール6の厚さが小さすぎると、第2のp型不純物イオン
注入によって注入される不純物がチャネル領域lに拡散
しやすくなる。厚さが大きすぎると、ソース・ドレイン
領域の寄生抵抗が増大する。Next, after depositing an oxide film using the CVD method, gate side walls 6 are formed using a normal method (FIG. 1(C)).
). The thickness of the gate side wall 6 at this time is 200 mm.
It is preferable to set it as 0-4000A. If the thickness of the gate sidewall 6 is too small, the impurity implanted by the second p-type impurity ion implantation will easily diffuse into the channel region l. If the thickness is too large, the parasitic resistance of the source/drain regions increases.
次に、第2のp型不純物イオン注入として、BF。Next, BF is used as the second p-type impurity ion implantation.
イオンを加速エネルギー60keV、ドーズ量2x10
r s cm 2で注入して、ソースドレイン領域に第
2の不純物拡散層7a、7bを形成する(第1図(d)
)。Accelerate ions with energy of 60 keV and dose of 2x10
rs cm 2 to form second impurity diffusion layers 7a and 7b in the source and drain regions (FIG. 1(d)).
).
次に、PSG等の層間絶縁膜8を堆積し、不純物の活性
化を兼ねた熱処理によって層間絶縁11j!8をリフロ
ーする(第1図(e))。この後、ソース・ドレイン領
域上の層間絶縁膜8に通常の方法を用いてコンタクトホ
ール9a、9bを開孔したく第1図(f))後、スパッ
タ法により配線材料を堆積する。配線材料としては通常
シリコンを含有したアルミニウムが多く用いられる。し
かし、アルミニウムとシリコン基板1との界面における
両物質の相互拡散のゆえに発生するコンタクト不良を防
ぐために、本実施例では、コンタクトの界面にバリアメ
タルを形成している。バリアメタルとしては、TiWや
TiN等が多く用いられる。本実施例ではTiWを用い
た。Next, an interlayer insulating film 8 such as PSG is deposited, and a heat treatment that also serves as impurity activation is performed to interlayer insulating film 11j! 8 is reflowed (FIG. 1(e)). Thereafter, contact holes 9a and 9b are formed in the interlayer insulating film 8 over the source/drain regions using a conventional method (FIG. 1(f)), and then a wiring material is deposited by sputtering. Aluminum containing silicon is usually used as a wiring material. However, in order to prevent contact failure caused by mutual diffusion of both substances at the interface between aluminum and silicon substrate 1, a barrier metal is formed at the contact interface in this embodiment. As the barrier metal, TiW, TiN, etc. are often used. In this example, TiW was used.
配線材料として、TiWlo及びアルミニウム11を堆
積した後、通常の方法で配線パターンを形成する(第1
図(湯)。After depositing TiWlo and aluminum 11 as wiring materials, a wiring pattern is formed by a normal method (first
Figure (hot water).
TiWをバリアメタルとする場合、P型不純物拡散層の
表面不純物濃度が8 X 10 ”cl’以上なければ
オーミックコンタクトを形成できないが、本発明の方法
を用いれば、第2の不純物注入によってオーミッタコン
タクトを容易に実現することができる。When using TiW as a barrier metal, an ohmic contact cannot be formed unless the surface impurity concentration of the P-type impurity diffusion layer is 8 x 10 "cl' or more. However, if the method of the present invention is used, the ohmitter can be formed by the second impurity implantation. Contact can be easily achieved.
尚、第1及び第2の不純物注入工程に於けるドーズ量の
比が1=1〜1:5の範囲であれば、トランジスタ特性
を劣化させることなく、不純物拡散層抵抗及び配線との
コンタクト抵抗を充分に低減することができる。Note that if the ratio of the doses in the first and second impurity implantation steps is in the range of 1=1 to 1:5, the resistance of the impurity diffusion layer and the contact resistance with the wiring can be reduced without deteriorating the transistor characteristics. can be sufficiently reduced.
(発明の効果)
このように本発明によれば、MO3型トランジスタのチ
ャネル近傍における不純物濃度を増加させずに、第2の
不純物注入によって、ソース・ドレイン領域の不純物濃
度を所望の高い値に設定できるので、不純物拡散層抵抗
を低減し、配線とのコンタクト特性を良好なものとする
ことができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, the impurity concentration in the source/drain region can be set to a desired high value by the second impurity implantation without increasing the impurity concentration near the channel of the MO3 transistor. Therefore, the resistance of the impurity diffusion layer can be reduced and the contact characteristics with the wiring can be improved.
また、短チヤネル効果が抑制され、微細化に有効である
。Furthermore, the short channel effect is suppressed, which is effective for miniaturization.
第1図(a)〜(匂は、本発明の一実施例の各工程を説
明するための図、第2図(a)〜ら)は、従来例を説明
するための図である。
L21・・・p型シリコン基板、2.22・・・ゲート
絶縁膜、3.23・・・ゲート電極、5a、5b・・・
第1の不純物拡散層、Ta、Tb・・・第2の不純物拡
散層、6・・・ゲートサイドウオール、8.28・・・
・・・層間絶縁膜、10・・・TiW、11・・・アル
ミニウム、25a、25b・・・不純物拡散層。
以上FIGS. 1A to 1C are diagrams for explaining each step of an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2D are diagrams for explaining a conventional example. L21...p-type silicon substrate, 2.22...gate insulating film, 3.23...gate electrode, 5a, 5b...
First impurity diffusion layer, Ta, Tb... Second impurity diffusion layer, 6... Gate side wall, 8.28...
...Interlayer insulating film, 10...TiW, 11...aluminum, 25a, 25b... impurity diffusion layer. that's all
Claims (1)
法であって、 ゲート電極形成後にソース領域及びドレイン領域に不純
物を注入する第1の不純物注入工程と、ゲート電極のサ
イドウォールを形成する工程と、その後、該ソース領域
及びドレイン領域に不純物を注入する第2の不純物注入
工程と を包含する半導体装置の製造方法。[Claims] 1. A method for manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor, which comprises: a first impurity implantation step of implanting impurities into a source region and a drain region after forming a gate electrode; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a semiconductor device, and a second impurity implantation step of implanting impurities into the source region and the drain region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12258189A JPH02302042A (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12258189A JPH02302042A (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02302042A true JPH02302042A (en) | 1990-12-14 |
Family
ID=14839458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12258189A Pending JPH02302042A (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02302042A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0496637A3 (en) * | 1991-01-25 | 1994-07-27 | Toshiba Kk | High purity conductive films and their use in semiconductors |
-
1989
- 1989-05-16 JP JP12258189A patent/JPH02302042A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0496637A3 (en) * | 1991-01-25 | 1994-07-27 | Toshiba Kk | High purity conductive films and their use in semiconductors |
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