JPH03218636A - Manufacture of field effect semiconductor device - Google Patents

Manufacture of field effect semiconductor device

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JPH03218636A
JPH03218636A JP2013866A JP1386690A JPH03218636A JP H03218636 A JPH03218636 A JP H03218636A JP 2013866 A JP2013866 A JP 2013866A JP 1386690 A JP1386690 A JP 1386690A JP H03218636 A JPH03218636 A JP H03218636A
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JP
Japan
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conductive film
film
conductivity type
etching
wiring
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Application number
JP2013866A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Hori
敦 堀
Shuichi Kameyama
亀山 周一
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電界効果型半導体装置の製造方法に関し 特に
集積回路用の電界効果型トランジスタ素子により構成さ
れた半導体装置の高性能化と高信頼化に適した製造方法
を提供するものであム従来の技術 電界効果型トランジスタにより構成された集積回路では
構成素子の微細化が大きく進展し 最小加工寸法は1ミ
クロン以下のいわゆるサブミクロン領域に達していも 
この微細化を妨げる要因の1つとしてホットキャリア効
果等 信頼性に関する問題がありデバイス構造や製造方
法について多くの改良がなされてきへ その中でもドレ
イン付近の電界強度を下(f、結果的に電源電圧を大き
くとれるデバイスとその製造方法としてGOLD(Ga
te−Drain Overlapped LDD) 
[井沢&  1987年インターナショナル エレクト
ロン デバイス ミーティング テクニカルダイジェス
ト オブ ペーパーズ 38頁−41頁(IZAWA 
etal, International Elect
ron Device Meeting Techni
cal Digest of Papers pp,3
8−41.1987)の提案があも このGOLDの構
造とその製造方法を第3図に基づいて説明すも 第3図
(a)〜(d)はGOLDの電界効果型トランジスタ部
の製造方法を説明する断面図である。まf,P型シリコ
ン単結晶基板100上にゲート酸化膜10l,薄い下層
のポリシリコン膜l02,厚い上層のポリシリコン膜1
04.シリコン酸化膜106が順次形成された多層膜の
ゲート形成予定部にレジストパターン108をホトリソ
工程にて形成する(第3図a)。ここで薄いポリシリコ
ン102と厚いポリシリコン104の界面には0.5〜
1.0ナノメータの厚さの自然酸化膜が形成されている
。レジストパターン108をマスクにして酸化膜パター
ン106Aを形成した眞 さらにこの酸化膜パターン1
06Aをマスクにして酸化膜に対して選択性の高いドラ
イエッチングにて厚い上層のポリシリコン104をエッ
チングすa この隊 薄い下層のポリシリコン102の
表面の自然酸化膜がエッチングストップの働きをし 厚
い上方のボリーシリコン104か等方的にエッチングさ
れ ポリシリコンパターンl04Aが形成されも 次へ
 酸化膜パターンl06A,ポリシリコンパターン10
4Aをマスクにしてリンのイオン注入にて、P型基板1
00中にソース及びドレインとなるN型の半導体領域1
05A. 105Bを形成する(第3図b)。次へ 酸
化膜パターン106A,ポリシリコンパターン104A
の側面に酸化膜109A, 109Bヲ残置させム こ
こて これらの酸化膜109A. 109Bをマスクに
して薄いシリコン膜をエッチングして、実質的にゲート
電極となるポリシリコンパターン102Aを形成する(
第3図C)。最後へ 残置させた酸化膜109A. 1
09Bをマスクとして、高濃度のヒ素のイオン注入にて
P型基板100中にソースの一部及びドレインの一部と
なるN型の半導体領域107A, 107Bを形成する
(第3図d)。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention relates to a method for manufacturing a field-effect semiconductor device, and is particularly suitable for improving the performance and reliability of a semiconductor device constituted by field-effect transistor elements for integrated circuits. Conventional technology In integrated circuits constructed using field-effect transistors, the miniaturization of component elements has progressed significantly, and the minimum processing size has reached the so-called sub-micron region of 1 micron or less.
One of the factors hindering this miniaturization is reliability problems such as hot carrier effects, and many improvements have been made to device structures and manufacturing methods. GOLD (Ga
te-Drain Overlapped LDD)
[Izawa & 1987 International Electron Device Meeting Technical Digest of Papers pp. 38-41 (IZAWA
etal, International Elect
ron Device Meeting Techni
cal Digest of Papers pp, 3
8-41.1987), the structure of this GOLD and its manufacturing method will be explained based on Figure 3. Figures 3(a) to (d) show the manufacturing method of the field effect transistor part of GOLD. FIG. f, a gate oxide film 10l, a thin lower polysilicon film l02, and a thick upper polysilicon film 1 on a P-type silicon single crystal substrate 100.
04. A resist pattern 108 is formed by a photolithography process on a portion of the multilayer film in which silicon oxide films 106 are sequentially formed, where a gate is to be formed (FIG. 3a). Here, the interface between the thin polysilicon 102 and the thick polysilicon 104 has a
A natural oxide film with a thickness of 1.0 nanometers is formed. An oxide film pattern 106A is formed using the resist pattern 108 as a mask.
Using 06A as a mask, the thick upper layer of polysilicon 104 is etched using dry etching that is highly selective to the oxide film.A The natural oxide film on the surface of the thin lower layer of polysilicon 102 acts as an etching stop and is thick. Even if the upper polysilicon layer 104 is isotropically etched and a polysilicon pattern 104A is formed, proceed to the next step.Oxide film pattern 106A, polysilicon pattern 10
Using 4A as a mask, phosphorus ion implantation was performed to form P-type substrate 1.
N-type semiconductor region 1 which becomes the source and drain in 00
05A. 105B (Fig. 3b). Next Oxide film pattern 106A, polysilicon pattern 104A
The oxide films 109A and 109B are left on the side surfaces of the oxide films 109A and 109B. Using 109B as a mask, the thin silicon film is etched to form a polysilicon pattern 102A that will essentially become a gate electrode (
Figure 3C). To the end Remaining oxide film 109A. 1
Using 09B as a mask, N-type semiconductor regions 107A and 107B, which will become part of the source and part of the drain, are formed in the P-type substrate 100 by ion implantation of highly concentrated arsenic (FIG. 3d).

このような工程で作られたGOLDはゲート電極用のポ
リシリコ,ンパターン102Aに対して、 ドレイン端
部のN型の半導体領域105A, 105Bが充分にオ
ーバーラップしており(0.2ミクロン以上)しており
、このオーバーラップにより次のような特徴があム(1
)  ドレイン付近に印加される電界が通常の方法によ
り形成された電界効果型トランジスタ(単一トレイン)
と比べ小さいのでホットキャリアの発生が抑えられ 信
頼性が高一 (2)オーバーラップ部分の抵抗力<.LDD(Lig
htly Doped Drain)構造の電界効果型
トランジスタより.小さいので駆動力が優れていも 発明が解決しようとする課題 第3図に示されたような従来の方法では次のような問題
点があも (1)極めて薄い自然酸化膜をエッチングのストッパー
として用いているたべ 酸化膜に対して大きな(数百倍
)選択比をもつ特殊なエッチャントが必要であも (2)現状では 酸化膜等に数百倍の大きな選択比のあ
るエッチング(瓜 等方性になりやすく、上部ポリシリ
コン104Aのパターンの細りがおこa(3)上部ポリ
シリコンのパターンの細りにより、酸化膜パターン10
6Aがオーバーハングになるので、ポリシリコンパター
ン104Aの側面に残置させた酸化膜109A, 10
9Bのカバレッジ形状が悪くなり、この酸化膜をゲート
電極となる下部ポリシリコン102Aのエッチングマス
クとして用いるので、ゲート幅のバラツキの原因となり
やす(〜 (4)ゲート電極上に酸化膜パターン106Aが位置す
るためシリコン基板100からの凹凸が大きくなり2層
目の配線の平坦性に問題が生じも(5)パンチスルース
トップ、LDD等のイオン注入がチャネリングを起こし
深いプロファイルになるので微細化に適していな(〜 本発明(よ このようなゲート、 ドレイン・オーバー
ラップ構造の電界効果型素子形成上の問題点を課題とし
 これを解決する新しい電界効果型半導体装置の製造方
法を提供するものであa課題を解決するための手段 上述の課題を解決するた八 本発明C上  第1導電型
の半導体層の上にゲート用の第1の絶縁膜を形成する工
程と、前記第1の絶縁膜の上にゲート電極となる第1の
導電膜を形成する工程と、前記第1の導電膜の上にバツ
ファ一膜を形成する工程と、前記バッファー膜の上に第
2の導電膜を形成する工程と、前記バッファー膜をエッ
チングのストッパーとして用(入 前記第2の導電膜を
配線形状にエッチングする工程と、前記配線形状の第2
の導電膜をマスクとして用い前記バッファー膜をエッチ
ングする工程と、前記配線形状の第2の導電膜をマスク
として用いるイオン注入により前記第1の導電膜をアモ
ルファス化する工程と、前記配線形状の第2の導電膜を
マスクとして用いるイオン注入により、第2導電型の不
純物を前記アモルファス化された第1の導電膜を透過さ
せて、前記第1導電型の半導体層中に注入して、ソース
及びドレインとなる第2導電型の第1の不純物領域を形
成する工程と、前記配線形状の第2の導電膜の側面と前
記エッチングされたバッファー膜の側面に第3の導電膜
を残置させ、第1の導電膜の上部表面と第2の導電膜の
側面とを第3の導電膜を介して接続する工程と、前記残
置させた第3の導電膜と前記配線形状の第2の導電膜を
エッチングマスクとして用t,X.前記第1の導電膜を
配線形状にエッチングする工程と、前記残置させた第3
の導電膜と前記配線形状の第2の導電膜をマスクとして
用いるイオン注入により、第2導電型の不純物を前記第
1導電型の半導体層中に注入してソースの一部及びドレ
インの一部となる第2導電型の第2の不純物領域を形成
する工程とを備え 配線形状の第1の導電膜の上部表面
と配線形状の第2の導電膜の側面とを残置させた第3の
導電膜を介して電気的に接続することを特徴とする電界
効果型半導体装置の製造方法であも 作用 本発明(友 上述の構成により、次のような作用が得ら
れも (1)バッファー膜の厚みを充分に大きくとることがで
きるので、上層の′M2の導電膜のエッチングを容易に
行うことができも (2)上層の第2の導電膜と下層の第1の導電膜との電
気的接続を第3の導電膜を介して簡単に達成できも (3)バッファー膜の厚みを充分に大きくとることがで
きるのて エッチング選択比の悪い異方性のドライエッ
チングで杖 上層のい第2の導電膜のエッチングが可能
となも 従ってカバレッジ形状が良好で、パターンの細
りのない電気抵抗の小さいゲート電極が得られも (4)下層の第1の導電膜を介して不純物イオンを半導
体基板中に導入する前く 第1の導電膜中にイオンを注
入し第1の導電膜をアモルファス(規則正しい原子配列
をもたない状態)化するので、パンチスルーストップと
LDDの不純物イオンがチャネリングを起こさず浅くて
均一な不純物分布が得られも 実施例 (実施例l) 第1図(a)〜(d)は本発明による第1の実施例とな
る電界効果型半導体装置の製造方法を示す一連の工程断
面図であa 第1図(a)でciP型シリコン単結晶基板100上に
lθ〜20nmのゲート酸化膜101.第1の導電膜と
なる50〜l 00nmのポリシリコン膜102,バッ
ファー膜となる10〜20nmのシリコン酸化膜103
,第2の導電膜となる300〜350nmのポリシリコ
ン膜104を順次形成する。
In the GOLD manufactured through such a process, the N-type semiconductor regions 105A and 105B at the drain end sufficiently overlap the polysilicon pattern 102A for the gate electrode (0.2 micron or more). This overlap has the following characteristics (1).
) Field-effect transistor (single train) in which the electric field applied near the drain is formed by the usual method
Since it is smaller than , the generation of hot carriers is suppressed and reliability is high.(2) Resistance of overlap part <. LDD (Lig.
htly Doped Drain) structure field effect transistor. The conventional method shown in Figure 3 has the following problems (1) The extremely thin natural oxide film cannot be used as an etching stopper. Although it is necessary to use a special etchant that has a high selectivity (several hundred times) for oxide films, (2) currently, etchants that have a high selectivity for oxide films (several hundred times) are used. (3) Due to the thinning of the upper polysilicon pattern, the oxide film pattern 10
Since 6A becomes an overhang, the oxide films 109A and 10 left on the side surfaces of the polysilicon pattern 104A are
9B becomes poor, and since this oxide film is used as an etching mask for the lower polysilicon 102A that will become the gate electrode, it tends to cause variations in gate width (~ (4) The oxide film pattern 106A is located on the gate electrode. As a result, unevenness from the silicon substrate 100 increases, causing problems with the flatness of the second layer wiring. (5) Punch-through stop, LDD, etc. ion implantation causes channeling and creates a deep profile, making it suitable for miniaturization. The present invention addresses the problems encountered in forming field effect devices with gate and drain overlapping structures and provides a new method for manufacturing field effect semiconductor devices that solves these problems. Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, a step of forming a first insulating film for a gate on a semiconductor layer of a first conductivity type; A step of forming a first conductive film to serve as a gate electrode thereon, a step of forming a buffer film on the first conductive film, and a step of forming a second conductive film on the buffer film. and a step of etching the second conductive film into a wiring shape, using the buffer film as an etching stopper;
a step of etching the buffer film using the conductive film of the wiring shape as a mask; a step of making the first conductive film amorphous by ion implantation using the second conductive film of the wiring shape as a mask; By ion implantation using the conductive film No. 2 as a mask, impurities of the second conductivity type are transmitted through the amorphous first conductive film and implanted into the semiconductor layer of the first conductivity type. forming a first impurity region of a second conductivity type that will become a drain; leaving a third conductive film on the side surface of the second conductive film in the wiring shape and the side surface of the etched buffer film; a step of connecting the upper surface of the first conductive film and the side surface of the second conductive film via a third conductive film, and connecting the left third conductive film and the second conductive film having the wiring shape. Used as an etching mask. etching the first conductive film into a wiring shape; and etching the third conductive film left behind.
A second conductive type impurity is implanted into the first conductive type semiconductor layer by ion implantation using the conductive film and the second conductive film having the wiring shape as a mask to form a part of the source and a part of the drain. a step of forming a second impurity region of a second conductivity type, and forming a third conductive region in which the upper surface of the first conductive film having a wiring shape and the side surface of the second conductive film having a wiring shape remain. The method of manufacturing a field-effect semiconductor device characterized by electrical connection through a film has the following effects: Since the thickness can be made sufficiently large, the upper layer 'M2 conductive film can be easily etched.(2) The electrical connection between the upper layer second conductive film and the lower layer first conductive film Although the connection can be easily achieved through the third conductive film, (3) the thickness of the buffer film can be made sufficiently large, and the upper layer can be removed by anisotropic dry etching with poor etching selectivity. (4) Impurity ions can be etched onto the semiconductor substrate through the first conductive film in the lower layer. Before being introduced into the LDD, ions are implanted into the first conductive film to make it amorphous (no regular atomic arrangement), so impurity ions from the punch-through stop and LDD do not cause channeling. Embodiment 1 (Example 1) FIGS. 1(a) to 1(d) show a series of steps showing a method for manufacturing a field-effect semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. Figure 1(a) shows a gate oxide film 101 with a thickness of lθ~20 nm on a ciP type silicon single crystal substrate 100, a polysilicon film 102 with a thickness of 50~100 nm, which will become the first conductive film, and a buffer. 10-20 nm silicon oxide film 103 that becomes a film
, a polysilicon film 104 with a thickness of 300 to 350 nm, which will become a second conductive film, is successively formed.

第I図(b)で代 通常のホトリソ工程にて、ゲート電
極形成予定部にレジストパターン(図示せず)を形成し
 ポリシリコンM104をエッチングし 上層のゲート
電極となるl04Aを形成すも ここ式エッチングガス
はフッ素系の例えばSF●を用一入 シリコン酸化M1
03がエッチングストッパーの働きをする。次K,  
ウェットエッチングによりシリコン酸化膜103を選択
的にエッチングし 第1の導電膜102を露出させa 
次く ゲート電極104Aをマスクとして低加速エネル
ギー、例えば30〜40[e■、ドーズ量3E15〜I
E16c m−”のイオン注入条件にてシリコンイオン
を注入しポリシリコン膜102をアモルファス化すも 第1図(C)で(よ ゲート電極104Aをマスクとす
るイオン注入にてリンイオンをアモルファス化されたシ
リコン膜102を透過させて、P型半導体基板100中
に注入L−N型の不純物領域105A. 105Bを形
成す第1図((1)で1よ 一様に第3の導電膜である
ポリシリコン膜を200〜300nm堆積し 異方性ド
ライエッチングによりゲート電極104Aの側壁にポリ
シリコン膜からなるスペーサ106A, 106Bを残
置させると同時へ ポリシリコン膜102をエッチング
し下層のゲート電極となる102Aを形成すも 次に 
ポリシリコン膜からなるゲート電極104Aと側壁スペ
ーサ106A, 106Bをマスクとして不純物イオン
の注入にて、半導体基板中ヒ素イオンを注入しN型の不
純物領域107A. 107Bを形成すも この方法に
より得られたLDD構造はゲートとドレインがオーバー
ラップしており、高信頼性と高駆動力をもったデバイス
が得られも この構造上の特徴として(戴 次のようなものがあa (1)N型の不純物領域105A, 105Bを形成す
るイオン注入を行なう前&へ シリコン膜102がアモ
ルファス化されているた八 注入イオンがチャネリング
を起こさな(一 これによりサブミクロンデバイスで0
.2〜0.3ミクロンの浅く均一な不純物分布が得られ
 トランジスタのチャネル長を小さくすることが容易で
あa (2)ゲート電極104Aとしてタングステンシリサイ
ド膜を用いる場合、ゲート電極104Aのストレスがバ
ッファー膜103により緩和されるのでゲート絶縁膜1
01やシリコン基板100に加わる応力が減少する。ま
た バッファー膜103によりタングステンなどの金属
原子が拡散し ゲート絶縁膜力ぐ反応性の破壊を起こす
のを防ぐ。
As shown in FIG. Use a fluorine-based etching gas such as SF● Silicon oxide M1
03 acts as an etching stopper. Next K,
The silicon oxide film 103 is selectively etched by wet etching to expose the first conductive film 102.
Next, using the gate electrode 104A as a mask, low acceleration energy is applied, for example, 30 to 40[e■], and the dose is 3E15 to I.
The polysilicon film 102 was made amorphous by implanting silicon ions under the ion implantation conditions of E16c m-'', but as shown in FIG. The third conductive film, ie, polysilicon, is transmitted through the film 102 to form L-N type impurity regions 105A and 105B implanted into the P-type semiconductor substrate 100. A film is deposited to a thickness of 200 to 300 nm, and spacers 106A and 106B made of polysilicon film are left on the side walls of the gate electrode 104A by anisotropic dry etching, and at the same time, the polysilicon film 102 is etched to form a layer 102A that will become the lower layer gate electrode. Sumo Next
By implanting impurity ions using the gate electrode 104A made of a polysilicon film and the sidewall spacers 106A, 106B as masks, arsenic ions are implanted into the semiconductor substrate to form N-type impurity regions 107A. However, in the LDD structure obtained by this method, the gate and drain overlap, and a device with high reliability and high driving force can be obtained. (1) Before performing the ion implantation to form the N-type impurity regions 105A and 105B, the silicon film 102 is made amorphous so that the implanted ions do not cause channeling. 0 on device
.. A shallow and uniform impurity distribution of 2 to 0.3 microns can be obtained, making it easy to reduce the channel length of the transistor.a (2) When using a tungsten silicide film as the gate electrode 104A, the stress of the gate electrode 104A is reduced by the buffer film. 103, the gate insulating film 1
The stress applied to 01 and the silicon substrate 100 is reduced. Further, the buffer film 103 prevents metal atoms such as tungsten from diffusing and causing reactive breakdown of the gate insulating film.

(3)バッファー膜103をエッチングストッパとして
用いるので、上層のゲート電極の形成が容易であり、 
トランジスタ特性に影響を与える下層のゲート電極の幅
は 第3の導電膜の膜厚できまるのでバラツキが小さ(
〜 (4)第1の導電膜102と第2の導電膜104の組合
せを任意に選ぶことができるので、特に上層の第2の導
電膜104として、ゲート電極104Aとなるポリシリ
コンの代わりにアモルファスシリコン等の非単結晶性の
半導体淡 またはタングステン、モリブデン等の金凰 
タングステンシリサイK モリブデンシリサイド等の高
融点金属化合物等を用いることができ、ゲートの配線抵
抗を充分に下げることができも (5)バッファーjI!103の厚みを充分に大きくと
ることができるの弘 上層の第2の導電膜104として
タングステン、モリブデン等の金艮 タングステンシリ
サイド、モリブデンシリサイド等の金属化合物等を用い
る場合 この上層の第2の導電膜と第1の導電膜との熱
膨優係数の差等によって生じるストレス(応力)を緩和
できも (6)バッファー膜として導電体膜を用いれC区ゲート
電極を低抵抗化することができも(実施例2) 第2図(a)〜(d)は本発明による第2の実施例とな
る電解効果型半導体装置の製造方法を示す一連の工程断
面図であも 第1図(a)の工程の喪 第2図(b)では通常のホト
リソ工程にて、ゲート電極形成予定部にレジストパター
ンを形成し ポリシリコンM104をエッチングし 上
層のゲート電極となる104Aを形成すもここでミ エ
ッチングガスはフッ素系の例えばSFaを用1,ζ シ
リコン酸化膜103がエッチングストッパーの働きをす
も 次く ウェットエッチングによりシリコン酸化膜1
03を選択的にエッチングし 第1の導電膜102を露
出させも 次番.:,ゲート電極104Aをマスクとする大傾角(
20〜30度)イオン注入にてシリコンイオンを注入し
ポリシリコン膜102をアモルファス化すも第2図(b
)で(よ ゲート電極104Aをマスクとする同様の大
傾角イオン注入にてホウ素イオンをアモルファス化され
たシリコン膜102を透過させて、P型半導体基板10
0中に注入LP型の不純物領域108A, 108Bを
形成すも 次番ミ  ゲート電極104Aマスクとするほぼ垂直方
向のイオン注入にてリンイオンをアモルファスシリコン
膜102を透過させてP型半導体基板100中に注入し
N型の不純物領域105A, 105Bを形成すも第2
図(C)で41  一様に第3の導電膜であるポリシリ
コン膜を200〜300nm堆積し 異方性ドライエッ
チングによりゲート電極104Aの側壁にポリシリコン
膜からなるスペーサ106A, 106Bを残置させる
と同時へ ポリシリコン膜102をエッチングし下層の
ゲート電極となる102Aを形成す4 次へ ポリシリ
コン膜からなる゛ゲート電極104Aと側壁スペーサ−
 106A, 106Bをマスクとするほぼ垂直方向の
不純物イオンの注入にて、半導体基板中にヒ素イオンを
注入しN型の不純物領域105A, 105Bより濃度
の高いN型の不純物領域108A, 108Bを形成す
もこのよう&ζ 本発明により得られた電界効果型半導
体装置はパンチスルーストップのため導入された基板よ
り高濃度のP型の不純物領域108A, 108BがN
型の不純物領域105A, 105Bよりわずかにチャ
ネル側に位置するた八 基板バイアス効果を増大させる
ことなく、空乏層の伸びを抑制するため耐圧を大きくし
短チャネル効果を抑制できもまた 大傾角のシリコンイ
オン注入によりシリコン膜102をアモルファス化する
のて 注入イオンがチャネリングを起こさ哄 浅く均一
な不純物分布が得られるのでチャネル長の小さい微細な
デバイスも作成が可能であも 発明の効果 本発明の方法によれば 第2導電膜のエッチングが容易
で、ゲート幅のバラツキが少なく、かつ半導体基板中の
不純物分布が浅く均一に制御できるので微細化に適した
電解効果型トランジスタが得られ九 このトラ・ンジス
タはホットキャリアの発生が抑えられているのて 最小
線幅0.5ミクロン以下の集積回路においても電源電圧
を下げる必要がなく、高い駆動電流が得られ 微細化に
も大きく貢献するものであム
(3) Since the buffer film 103 is used as an etching stopper, the formation of the upper layer gate electrode is easy;
The width of the lower layer gate electrode, which affects transistor characteristics, is determined by the thickness of the third conductive film, so there is little variation (
~ (4) Since the combination of the first conductive film 102 and the second conductive film 104 can be arbitrarily selected, in particular, amorphous silicon can be used as the upper layer second conductive film 104 instead of polysilicon which becomes the gate electrode 104A. Non-single-crystalline semiconductor light such as silicon or metal oxide such as tungsten or molybdenum
High melting point metal compounds such as tungsten silicide K and molybdenum silicide can be used, and the gate wiring resistance can be sufficiently lowered (5) Buffer jI! The thickness of the upper layer 103 can be made sufficiently large.When using a metal compound such as tungsten, molybdenum, etc., tungsten silicide, molybdenum silicide, etc. as the upper layer second conductive film 104. (6) It is possible to reduce the resistance of the C gate electrode by using a conductive film as a buffer film. Embodiment 2) FIGS. 2(a) to 2(d) are a series of process cross-sectional views showing a method for manufacturing a field-effect semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. In Figure 2(b), a resist pattern is formed in the area where the gate electrode is to be formed using a normal photolithography process, and the polysilicon M104 is etched to form the upper layer gate electrode 104A. The silicon oxide film 103 acts as an etching stopper using a fluorine-based material such as SFa.Next, wet etching is performed to form the silicon oxide film 1.
03 is selectively etched to expose the first conductive film 102. :, large inclination angle using the gate electrode 104A as a mask (
Although the polysilicon film 102 is made amorphous by implanting silicon ions by ion implantation (20 to 30 degrees), as shown in FIG.
), boron ions are transmitted through the amorphous silicon film 102 by similar large-angle ion implantation using the gate electrode 104A as a mask, and are then implanted into the P-type semiconductor substrate 10.
Next, LP-type impurity regions 108A and 108B are implanted into the P-type semiconductor substrate 100 by ion implantation in a substantially vertical direction using the gate electrode 104A as a mask. After implanting and forming N-type impurity regions 105A and 105B, the second
In Figure (C) 41, a polysilicon film, which is the third conductive film, is uniformly deposited to a thickness of 200 to 300 nm, and spacers 106A and 106B made of the polysilicon film are left on the side walls of the gate electrode 104A by anisotropic dry etching. At the same time, the polysilicon film 102 is etched to form the lower layer gate electrode 102A.Next: Gate electrode 104A and sidewall spacer made of polysilicon film
Using impurity ions 106A and 106B as masks, arsenic ions are implanted into the semiconductor substrate in a substantially vertical direction to form N-type impurity regions 108A and 108B having a higher concentration than N-type impurity regions 105A and 105B. In the field-effect semiconductor device obtained by the present invention, the P-type impurity regions 108A and 108B, which are higher in concentration than the substrate introduced for punch-through stop, are N.
In order to suppress the elongation of the depletion layer without increasing the substrate bias effect, the breakdown voltage can be increased and the short channel effect can be suppressed. When the silicon film 102 is made amorphous by ion implantation, the implanted ions cause channeling, and a shallow and uniform impurity distribution can be obtained, making it possible to create minute devices with short channel lengths. According to 9, a field-effect transistor suitable for miniaturization can be obtained because the second conductive film can be easily etched, there is little variation in gate width, and the impurity distribution in the semiconductor substrate can be controlled to be shallow and uniform. Since the generation of hot carriers is suppressed, there is no need to lower the power supply voltage even in integrated circuits with a minimum line width of 0.5 microns or less, and a high drive current can be obtained, which greatly contributes to miniaturization.

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

第1図は本発明による第1の実施例となる電界効果型半
導体装置の製造方法を示す一連の工程断面は 第2図は
本発明による第2の実施例となる電界効果型半導体装置
の製造方法を示す一連の工程断面医 第3図は従来例に
おける電界効果型半導体装置の構造並びに製造方法を示
す工程断面図である。 100・・・P型シリコン単結晶半導体基板101・・
・ゲート酸化風 103・・・バッファーlL102,
102A,104.104A, 104B, 106.
 106A, 106B・・・ボリシリ:’ ンa  
105A,105B. l07A. 107B−N型不
純物領坂 ID8A, 108B−P型不純物領域
FIG. 1 shows a series of process cross-sections showing a method for manufacturing a field-effect semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a manufacturing method for a field-effect semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. A series of process cross-sectional views showing the method FIG. 3 is a process cross-sectional view showing the structure and manufacturing method of a conventional field effect semiconductor device. 100...P-type silicon single crystal semiconductor substrate 101...
・Gate oxidation wind 103...Buffer 1L102,
102A, 104.104A, 104B, 106.
106A, 106B...Borisiri:'n a
105A, 105B. l07A. 107B-N type impurity region ID8A, 108B-P type impurity region

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電型の半導体層の上にゲート用の第1の絶
縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜の上にゲート
電極となる第1の導電膜を形成する工程と、前記第1の
導電膜の上にバッファー膜を形成する工程と、前記バッ
ファー膜の上に第2の導電膜を形成する工程と、前記バ
ッファー膜をエッチングのストッパーとして用い、前記
第2の導電膜を配線形状にエッチングする工程と、前記
配線形状の第2の導電膜をマスクとして用い前記バッフ
ァー膜をエッチングする工程と、前記配線形状の第2の
導電膜をマスクとして用いるイオン注入により前記第1
の導電膜をアモルファス化する工程と、前記配線形状の
第2の導電膜をマスクとして用いるイオン注入により、
第2導電型の不純物を前記アモルファス化された第1の
導電膜を透過させて、前記第1導電型の半導体層中に注
入して、ソース及びドレインとなる第2導電型の第1の
不純物領域を形成する工程と、前記配線形状の第2の導
電膜の側面と前記エッチングされたバッファー膜の側面
に第3の導電膜を残置させ、第1の導電膜の上部表面と
第2の導電膜の側面とを第3の導電膜を介して接続する
工程と、前記残置させた第3の導電膜と前記配線形状の
第2の導電膜をエッチングマスクとして用い、前記第1
の導電膜を配線形状にエッチングする工程と、前記残置
させた第3の導電膜と前記配線形状の第2の導電膜をマ
スクとして用いるイオン注入により、第2導電型の不純
物を前記第1導電型の半導体層中に注入してソースの一
部及びドレインの一部となる第2導電型の第2の不純物
領域を形成する工程とを備え、配線形状の第1の導電膜
の上部表面と配線形状の第2の導電膜の側面とを残置さ
せた第3の導電膜を介して電気的に接続することを特徴
とする電界効果型半導体装置の製造方法。
(1) A step of forming a first insulating film for a gate on a semiconductor layer of a first conductivity type, and a step of forming a first conductive film to become a gate electrode on the first insulating film. , forming a buffer film on the first conductive film, forming a second conductive film on the buffer film, and using the buffer film as an etching stopper to form the second conductive film. etching the film into a wiring shape; etching the buffer film using the wiring-shaped second conductive film as a mask; and etching the buffer film by ion implantation using the wiring-shaped second conductive film as a mask. 1
By a process of making the conductive film amorphous and ion implantation using the second conductive film having the wiring shape as a mask,
A second conductivity type impurity is transmitted through the amorphous first conductive film and injected into the first conductivity type semiconductor layer to form a second conductivity type first impurity that becomes a source and a drain. a third conductive film is left on the side surface of the second conductive film having the wiring shape and the side surface of the etched buffer film; a step of connecting the side surface of the film via a third conductive film, and using the left third conductive film and the wiring-shaped second conductive film as an etching mask,
The impurities of the second conductivity type are etched into the first conductive film by etching the conductive film into a wiring shape, and by ion implantation using the remaining third conductive film and the second conductive film having the wiring shape as a mask. forming a second impurity region of a second conductivity type that becomes a part of the source and a part of the drain by implanting the second impurity region into the semiconductor layer of the wiring shape; 1. A method for manufacturing a field effect semiconductor device, comprising electrically connecting a side surface of a second conductive film in the shape of a wiring through a third conductive film left behind.
(2)第1導電型の半導体層の上にゲート用の第1の絶
縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜の上にゲート
電極となる第1の導電膜を形成する工程と、前記第1の
導電膜の上にバッファー膜を形成する工程と、前記バッ
ファー膜の上に第2の導電膜を形成する工程と、前記バ
ッファー膜をエッチングのストッパーとして用い、前記
第2の導電膜を配線形状にエッチングする工程と、前記
配線形状の第2の導電膜をマスクとして用い前記バッフ
ァー膜をエッチングする工程と、前記配線形状の第2の
導電膜をマスクとして用いる斜め方向のイオン注入によ
り前記第1の導電膜をアモルファス化する工程と、前記
配線形状の第2の導電膜をマスクとして用いる斜め方向
のイオン注入により、第1導電型の不純物を前記アモル
ファス化された第1の導電膜を透過させて、前記第1導
電型の半導体層中に注入して、半導体層より濃度の高い
第1導電型の第1の不純物領域を形成する工程と、前記
配線形状の第2の導電膜をマスクとして用いるほぼ垂直
方向のイオン注入により、第2導電型の不純物を前記ア
モルファス化された第1の導電膜を透過させて、前記第
1導電型の半導体層中に注入して、ソース及びドレイン
となる第2導電型の第2の不純物領域を形成する工程と
、前記配線形状の第2の導電膜の側面と前記エッチング
されたバッファー膜の側面に第3の導電膜を残置させ、
第1の導電膜の上部表面と第2の導電膜の側面とを第3
の導電膜を介して接続する工程と、前記残置させた第3
の導電膜と前記配線形状の第2の導電膜をエッチングマ
スクとして用い、前記第1の導電膜を配線形状にエッチ
ングする工程と、前記残置させた第3の導電膜と前記配
線形状の第2の導電膜をマスクとして用いるほぼ垂直方
向のイオン注入により、第2導電型の不純物を前記第1
導電型の半導体層中に注入してソースの一部及びドレイ
ンの一部となる第2導電型の第3の不純物領域を形成す
る工程とを備え、第1導電型の第1の不純物領域をパン
チスルーストッパーとして用い、配線形状の第1の導電
膜の上部表面と配線形状の第2の導電膜の側面とを残置
させた第3の導電膜を介して電気的に接続することを特
徴とする電界効果型半導体装置の製造方法。
(2) forming a first insulating film for a gate on a semiconductor layer of a first conductivity type; and forming a first conductive film to become a gate electrode on the first insulating film. , forming a buffer film on the first conductive film, forming a second conductive film on the buffer film, and using the buffer film as an etching stopper to form the second conductive film. etching the film into a wiring shape; etching the buffer film using the wiring-shaped second conductive film as a mask; and oblique ion implantation using the wiring-shaped second conductive film as a mask. A first conductive type impurity is made into an amorphous first conductive film by ion implantation in an oblique direction using the second conductive film having the wiring shape as a mask. forming a first impurity region of the first conductivity type having a higher concentration than the semiconductor layer by transmitting the impurity into the semiconductor layer of the first conductivity type through the film; By substantially vertical ion implantation using the film as a mask, impurities of the second conductivity type are transmitted through the amorphous first conductive film and implanted into the semiconductor layer of the first conductivity type. and a step of forming a second impurity region of a second conductivity type to serve as a drain, and leaving a third conductive film on a side surface of the second conductive film in the wiring shape and a side surface of the etched buffer film,
The upper surface of the first conductive film and the side surface of the second conductive film are
a step of connecting via the conductive film, and a step of connecting the remaining third
etching the first conductive film into a wiring shape using the conductive film and the second conductive film having the wiring shape as an etching mask; etching the remaining third conductive film and the second conductive film having the wiring shape; The impurity of the second conductivity type is implanted into the first conductive film by substantially vertical ion implantation using the conductive film as a mask.
forming a third impurity region of the second conductivity type which becomes part of the source and part of the drain by implanting the first impurity region of the first conductivity type into the semiconductor layer of the conductivity type; Used as a punch-through stopper, the upper surface of the first conductive film in the shape of a wiring and the side surface of the second conductive film in the shape of a wire are electrically connected via a left third conductive film. A method for manufacturing a field effect semiconductor device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5304504A (en) * 1991-12-18 1994-04-19 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Method of forming a gate overlap LDD structure
JP2024524871A (en) * 2021-06-08 2024-07-09 エイエムエス-オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー Optoelectronic devices and methods for fabricating same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5304504A (en) * 1991-12-18 1994-04-19 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Method of forming a gate overlap LDD structure
JP2024524871A (en) * 2021-06-08 2024-07-09 エイエムエス-オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー Optoelectronic devices and methods for fabricating same

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