JPH0322421A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0322421A
JPH0322421A JP15761489A JP15761489A JPH0322421A JP H0322421 A JPH0322421 A JP H0322421A JP 15761489 A JP15761489 A JP 15761489A JP 15761489 A JP15761489 A JP 15761489A JP H0322421 A JPH0322421 A JP H0322421A
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JP
Japan
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conductive film
polysilicon
film
grown
conductive
Prior art date
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Pending
Application number
JP15761489A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Iwata
岩田 滋
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0322421A publication Critical patent/JPH0322421A/en
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To inhibit the short channel effect of a MOS transistor by forming source-drain by diffusing an impurity in polysilicon and reducing junction depth. CONSTITUTION:A first conductive film is grown onto a semiconductor substrate 1, and a first insulating film 3 is grown to the upper section of the first conductive film. The first conductive film is left on source 10-drain 11 regions through patterning. A second insulating film 5 is grown, and left only on the sidewalls of the first conductive films through anisotropic dry etching. A gate oxide film 7 is formed through thermal oxidation, and a second conductive film is grown. The second conductor is left only in the clearance of the first conductive films through anisotropic dry etching. Ions are implanted while using the first and second conductors as masks. An impurity in the first conductive films is diffused into the semiconductor substrate.

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する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図(a)〜(d)は従来技術によるMOSトランジ
スタの製造方法を説明するための工程順に示した断面図
である。
FIGS. 4(a) to 4(d) are cross-sectional views shown in the order of steps for explaining a method of manufacturing a MOS transistor according to the prior art.

第4図(a)はP型シリコン基板1上にトランジスタ分
離のためのフィールド酸化膜を形戒した後、ポリシリコ
ン8を成長した所である。
FIG. 4(a) shows the state where polysilicon 8 is grown after forming a field oxide film for transistor isolation on P-type silicon substrate 1.

第4図(b)はゲート形或のためにPR(フォトレジス
ト)4を形成した所である。
FIG. 4(b) shows the area where PR (photoresist) 4 is formed for the gate type.

第4図(C)はポリシリコン8の異方性ドライエッチン
グによりゲート電極を形戒した所である。
FIG. 4C shows the gate electrode formed by anisotropic dry etching of polysilicon 8.

第4図(d)はゲート電極およびフイ〜ルド酸化膜をマ
スクとしてヒ素のイオン注入を行ない、その後熱処理に
よりソース,ドレインを形成した所である。第5図は第
4図(i)の平面図である。
FIG. 4(d) shows the state in which arsenic ions were implanted using the gate electrode and field oxide film as masks, and then the source and drain were formed by heat treatment. FIG. 5 is a plan view of FIG. 4(i).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来のMOS}ランジスタは、ゲート長をサブ
ミクロンに微細化しようとするしきい値電圧が低下する
などの短チャンネル効果などの悪影響が現われてくる。
The conventional MOS transistor described above suffers from adverse effects such as a short channel effect such as a decrease in threshold voltage when the gate length is reduced to sub-microns.

このため、ゲート長と、ソース,トレインの接合深さを
同じ比率で縮小する比例縮小則にもとづいてゲート長の
微細化と同時にソース,ドレインの接合深さも小さくし
なければならない。
Therefore, it is necessary to reduce the gate length and the junction depth of the source and drain at the same time based on the proportional reduction law that reduces the gate length and the junction depth of the source and train at the same ratio.

しかし、接合深さを小さくするには第4図〈dにおいて
ヒ素のイオン注入のエネルギーを小さくする必要がある
が、小さくすると注入されにくくなり接合深さの制御が
困難になる。また、接合深さも小さくなるとコンタクト
電極形成時において配線アルミニウムの基板への突き抜
けの問題が生じる。
However, in order to reduce the junction depth, it is necessary to reduce the energy of arsenic ion implantation as shown in FIG. Furthermore, if the junction depth becomes smaller, there will be a problem of penetration of the wiring aluminum into the substrate when forming the contact electrode.

以上のように従来構造のままでゲート長を微細化すると
、様々な障害が生じ、MOSLSIの高集積化,喬速化
をなす上で問題となる。
As described above, if the gate length is made finer while maintaining the conventional structure, various obstacles will occur, which will pose problems in achieving higher integration and higher speed of MOSLSI.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1
の導電膜を成長させ、その上部に第1の絶縁膜を成長さ
せる工程と、パターニングによってソース.ドレイン領
域上に第1の導電膜を残存させる工程と、第2の絶縁膜
を成長させ、異方性ドライエッチングにより第1の導電
膜の側壁のみ残存させる工程と、熱酸化によりゲート酸
化膜を形戒する工程と、第2の導電膜を成長させ、異方
性ドライエッチングにより第1の導電膜のすきまにのみ
、第2の導電体を残存させる工程と、第1および第2の
導電体をマスクとしてイオン注入する工程と、第1の導
電膜中の不純物を前記半導体基板中に拡散させる工程と
を有している。
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first
A step of growing a first insulating film on top of the first insulating film, and patterning the source. A step of leaving the first conductive film on the drain region, a step of growing a second insulating film and leaving only the sidewalls of the first conductive film by anisotropic dry etching, and a step of removing the gate oxide film by thermal oxidation. a step of growing a second conductive film and leaving the second conductor only in the gap of the first conductive film by anisotropic dry etching; and a step of forming the first and second conductors. The method includes a step of implanting ions using a mask as a mask, and a step of diffusing impurities in the first conductive film into the semiconductor substrate.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)〜(i)は本発明の第1の実施例を説明す
るための工程順に示した断面図である。
FIGS. 1(a) to 1(i) are sectional views shown in order of steps for explaining a first embodiment of the present invention.

以下は、NMOS}ランジスタについて説明するが、P
MOS}ランジスタの場合も同様に戒りたつ。
The following describes the NMOS} transistor, but P
The same precautions apply to MOS transistors.

第1図(a)は、P型シリコン基板1上にリンをドーピ
ングしたn+ポリシリコン2を700℃前後で0.4μ
m成長させ、次にCVD酸化膜を0.3μm成長させる
。ここで、n+ポリシリコン中のリンの含有量は1 0
 ”cm−’程度にして、十分に抵抗を小さくする。な
お、シリコン基板へのリンの拡散はこの温度ではほとん
どない。
Figure 1(a) shows a phosphorus-doped n+ polysilicon 2 on a P-type silicon substrate 1 at a temperature of 0.4 μm at around 700°C.
Then, a CVD oxide film is grown to a thickness of 0.3 μm. Here, the phosphorus content in n+ polysilicon is 1 0
The resistance is made sufficiently small by setting it to about "cm-". Note that there is almost no diffusion of phosphorus into the silicon substrate at this temperature.

第1図(b)はバターニングによってホトレジスト4を
形成した所である。PRの間隔は0.5μmである。
FIG. 1(b) shows a photoresist 4 formed by patterning. The PR spacing is 0.5 μm.

次に、CVD  S : 02 3とn+ポリシリコン
を別々に異方性ドライエッチングする。ここで、n+ポ
リシリコン2をCF4でエッチングするとリンがドープ
してあるため、エツチレートが高く、シリコン基板はほ
とんどエッチングされない。これが第1図(C)である
Next, CVD S:023 and n+ polysilicon are anisotropically dry etched separately. Here, when the n+ polysilicon 2 is etched with CF4, since it is doped with phosphorus, the etching rate is high and the silicon substrate is hardly etched. This is shown in FIG. 1(C).

第1図(d)はCVD  S:025を500人程度成
長させた所である。
Figure 1(d) shows CVD S:025 grown to about 500 people.

次に、S:02を異方性ドライエッチングして、シリコ
ン基板を露出させる。このとき、C■D  S:023
も多少エッチングされるが、約0.2μm程度残ってい
る。また、n“ボリシリコン2の側壁にもS:02が残
っている。これが第1図(e)である。
Next, S:02 is anisotropically dry etched to expose the silicon substrate. At this time, C■D S:023
Although it is etched to some extent, about 0.2 μm remains. Furthermore, S:02 remains on the side wall of the n'' polysilicon 2, as shown in FIG. 1(e).

第1図(f)はシリコン基板を酸化させ、約150人の
ゲート酸化膜7を形戒した所である。
FIG. 1(f) shows the silicon substrate oxidized and the gate oxide film 7 of about 150 people formed.

次に、リンドープしたn+ポリシリコン8を0.6μm
程度成長させる。これが第1図(g)である。
Next, 0.6 μm thick phosphorus-doped n+ polysilicon 8
grow to a certain extent. This is shown in FIG. 1(g).

次に、n1ボリシリコン8を異方性ドライエッチングで
除去し、n+ポリシリコン8を異方性ドライエッチング
で除去し、n+ポリシリコン2の側壁のみに残すように
する。このとき、ポリシリコン2の間隔が0.5μmと
せまいため、その間のn+ポリシリコン8は除去されず
、ゲート9が形威される。これが第1図(h)である。
Next, n1 polysilicon 8 is removed by anisotropic dry etching, and n+ polysilicon 8 is removed by anisotropic dry etching so that it remains only on the side walls of n+ polysilicon 2. At this time, since the interval between the polysilicon 2 is as narrow as 0.5 μm, the n+ polysilicon 8 between them is not removed, and the gate 9 is left intact. This is shown in FIG. 1(h).

次に、寄生MOS}ランジスタの形戒を防止するための
反転防止P+層12を形戒するためにホ5 6 ウ素を40keV  IXIO”cm−2でイオン注入
する。次に、900℃で20分熱処理をするとn+ポリ
シリコンに2に含まれるリンが拡散してソース10, 
ドレイン11が形戒され、MOS}ランジスタになる。
Next, in order to form the anti-inversion P+ layer 12 for preventing the formation of parasitic MOS transistors, ion implantation of 56 ion is performed at 40 keV IXIO"cm-2. When heat-treated for 1 minute, the phosphorus contained in 2 diffuses into the n+ polysilicon, and the source 10,
The drain 11 is transformed into a MOS transistor.

このときのゲート長はほぼ0.4μmになる。これが第
1図(i)である。
The gate length at this time is approximately 0.4 μm. This is shown in FIG. 1(i).

なお、PMOS}ランジスタの場合、n+ポリシリコン
2と8はP+ポリシリコンにする。また、反転防止P+
ポリシリコンにする。また、反転防止P+層12はn+
層になる。なお、CVD酸化膜3,5は窒化膜などの他
の絶縁膜でも良い。また、n+ポリシリコンはリンを含
んだWSi.(タングステン シリサイド)などでも良
い。
In the case of a PMOS transistor, n+ polysilicon 2 and 8 are made of P+ polysilicon. In addition, reversal prevention P+
Make it polysilicon. Further, the anti-inversion P+ layer 12 is n+
become layers. Note that the CVD oxide films 3 and 5 may be other insulating films such as a nitride film. In addition, n+ polysilicon is WSi containing phosphorus. (tungsten silicide) etc. may also be used.

第2図は第1図(i)の平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG. 1(i).

ゲート上にコンタクト13を取るために、n+ポリシリ
コン18を設けている。このn+ポリシリコンによりゲ
ートと基板が直接導通することを防いでいる。なお、こ
のn+ポリシリコン18は、第1図(b)のときにパタ
ーニングを行ないソース,ドレインと同時に形成する。
N+ polysilicon 18 is provided to form a contact 13 on the gate. This n+ polysilicon prevents direct conduction between the gate and the substrate. Note that this n+ polysilicon 18 is patterned at the same time as the source and drain as shown in FIG. 1(b).

また、このn+ポリシリコン18の下部にはn+層が形
或されるため、n” −Pサブの間でダイオードが形戒
されるので静電気などに対しゲートの保護の役割りも果
している。
Further, since an n+ layer is formed below this n+ polysilicon 18, a diode is formed between the n''-P sub-subs, which also serves to protect the gate from static electricity.

第3図(a)〜(i)は本発明の第2の実施例を説明す
るための工程順に示した断面図である。
FIGS. 3(a) to 3(i) are cross-sectional views showing the steps of the second embodiment of the present invention.

第1の実施例では第1図(a)においてポリシリコン2
は成長する前にリンをドーピングしてあったが、本実施
例ではポリシリコン2を成長後、ヒ素をイオン注入する
。なお、ヒ素は拡散計数が小さいため、熱処理により拡
散しにくいため、ソース,ドレインの接合深さを小さく
することができる。これが第3図(a)である。この後
は第1の実施例と同様である。
In the first embodiment, polysilicon 2 is used in FIG. 1(a).
Although phosphorus was doped before the polysilicon 2 was grown, in this embodiment, after the polysilicon 2 is grown, arsenic ions are implanted. Note that since arsenic has a small diffusion coefficient, it is difficult to diffuse through heat treatment, so the junction depth between the source and drain can be reduced. This is shown in FIG. 3(a). The rest is the same as in the first embodiment.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明は、ソース,ドレインがポ
リシリコン中の不純物の拡散により形戒できるため、接
合深さが小さくできることにより、MOS}ランジスタ
の短チャネル効果を抑える効果がある。
As described above, the present invention has the effect of suppressing the short channel effect of a MOS transistor by reducing the junction depth since the source and drain can be shaped by diffusion of impurities in polysilicon.

また、ゲートの形戒はセルファラインで行なわれるため
、ホトレジスト工程の増加はない。しかも、従来はトラ
ンジスタ分離のためのフィールド酸化膜が必要であった
が、本発明は反転防止用のイオン注入のみで済み工程が
短縮される。
Furthermore, since the gate shape is done in self-line, there is no need for an additional photoresist process. Furthermore, although conventionally a field oxide film was required for transistor isolation, the present invention requires only ion implantation for preventing inversion, thereby shortening the process.

インコンタクト、16・・・ソース、17・・・ドレイ
ン、18・・・n+ポリシリコン。
In-contact, 16...source, 17...drain, 18...n+ polysilicon.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体基板上に第1の導電膜を成長させ、その上部に第
1の絶縁膜を成長させる工程と、パターニングによって
ソース、ドレインとなる領域上に第1の導電膜を残存さ
せる工程と、第2の絶縁膜を成長させ、異方性ドライエ
ッチングにより前記第1の導電膜の側壁のみ残存させる
工程と、熱酸化によりゲート酸化膜を形成する工程と、
第2の導電膜を成長させ、異方性ドライエッチングによ
り前記第1の導電膜のすきまにのみ前記第2の導電体を
残存させる工程と、第1および第2の導電体をマスクに
してイオン注入する工程と、前記第1の導電膜中の不純
物を前記半導体基板中に拡散させる工程とを含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of growing a first conductive film on a semiconductor substrate and growing a first insulating film on top of the first conductive film, a step of leaving the first conductive film on regions that will become sources and drains by patterning, and a second step. a step of growing an insulating film and leaving only the sidewalls of the first conductive film by anisotropic dry etching, and a step of forming a gate oxide film by thermal oxidation;
a step of growing a second conductive film and leaving the second conductor only in the gap between the first conductive films by anisotropic dry etching; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: implanting an impurity in the first conductive film; and diffusing impurities in the first conductive film into the semiconductor substrate.
JP15761489A 1989-06-19 1989-06-19 Manufacture of semiconductor device Pending JPH0322421A (en)

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