JPH042168A - Mos type field effect transistor and manufacture thereof - Google Patents
Mos type field effect transistor and manufacture thereofInfo
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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】
〔目 次〕
概要
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段
作用
実施例
構造の第1の実施例の側断面図、(第1図)構造の第2
の実施例の側断面図、(第2図)方法の第1の実施例の
工程断面図、
(第3図)
方法に係る第2の実施例の工程断面図、(第4図)
発明の効果
〔概 要〕
MOS型電界効果トランジスタ及びその製造方法、特に
表面チャネルを有するpチャネル型MOS電界効果トラ
ンジスタの改良及びその製造方法に関し、
ショートチャネル化した際に、ショートチャネル効果の
防止と、高速化が共に達成され、且つ安定な閾値電圧が
得られるpMOSFETの構造及びその製造方法の提供
を目的とし、
n型半導体基体の表面部に相離間して形成された対にな
るp型ソース領域及びP型ドレイン領域と、ゲート絶縁
膜を介し該ソース領域と該ドレイン領域の離間部上を覆
って配設されたp型シリコンよりなるゲート電極とを有
し、該p型シリコンゲート電極の表面が、該p型シリコ
ンゲート電極の上面若しくは全面上に設けられた高融点
金属若しくはその珪化物よりなる拡散バリア層を介して
、燐ドープのn型シリコン層で覆われてなる構成を有す
るMO5型電界効果トランジスタ、及び、n型半導体基
体上にゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜
上に、n型シリコン層と、高融点金属若しくはその珪化
物からなる第1の拡散バリア層と、燐ドープの第1のn
型シリコン層を順次堆積する工程と、該燐ドープの第1
のn型シリコン層、該第1の拡散バリア属及び該n型シ
リコン層をゲート電極形状に一層パターニングする工程
と、該ゲート電極形状パターンの少なくとも側面を燐ド
ープの第2のn型シリコン層により覆う工程とを含む構
成を有するMOS型電界効果トランジスタの製造方法。[Detailed Description of the Invention] [Table of Contents] Overview Industrial Field of Application Prior Art Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems Working Example A side sectional view of a first embodiment of the structure; Figure 1) Structure 2
(FIG. 2) Process sectional view of the first embodiment of the method. (FIG. 3) Process sectional view of the second embodiment of the method. (FIG. 4) Effects [Summary] Regarding improvements to MOS field effect transistors and their manufacturing methods, especially improvements to p-channel MOS field effect transistors having a surface channel and their manufacturing methods, prevention of short channel effects when short channels are made, and high speed The purpose of the present invention is to provide a pMOSFET structure and a method for manufacturing the same, in which a stable threshold voltage is achieved and a stable threshold voltage is obtained. It has a p-type drain region, and a gate electrode made of p-type silicon disposed to cover the separated portion of the source region and the drain region with a gate insulating film interposed therebetween, and the surface of the p-type silicon gate electrode is , an MO5 type electric field having a structure in which the p-type silicon gate electrode is covered with a phosphorous-doped n-type silicon layer via a diffusion barrier layer made of a high-melting point metal or its silicide provided on the upper surface or the entire surface of the p-type silicon gate electrode. a step of forming a gate insulating film on an effect transistor and an n-type semiconductor substrate, an n-type silicon layer and a first diffusion barrier layer made of a high melting point metal or a silicide thereof, on the gate insulating film; Phosphorus-doped first n
step of sequentially depositing the silicon layer and the phosphorus-doped first layer;
further patterning the n-type silicon layer, the first diffusion barrier layer, and the n-type silicon layer in the shape of a gate electrode, and forming at least a side surface of the gate electrode shape pattern with a phosphorus-doped second n-type silicon layer. 1. A method for manufacturing a MOS field effect transistor having a structure including a covering step.
本発明はMOS型電界効果トランジスタ及びその製造方
法、特に表面チャネルを有するPチャネル型MOS電界
効果トランジスタの改良及びその製造方法に関する。The present invention relates to a MOS field effect transistor and a method of manufacturing the same, and more particularly to an improvement of a P-channel MOS field effect transistor having a surface channel and a method of manufacturing the same.
近年、LSIの集積度は一層高まりつつあり、ロジック
或いはメモリ等の周辺回路に主として用いられるPチャ
ネルMOS電界効果トランジスタ(pMOSFET)に
おいても、素子の微細化が要求されている。In recent years, the degree of integration of LSIs has been increasing further, and miniaturization of elements is also required for P-channel MOS field effect transistors (pMOSFETs), which are mainly used in peripheral circuits such as logic and memories.
そこで素子が微細化された際に、ショートチャネル効果
によるソース−ドレイン間耐圧の劣化を生じ難く、且つ
安定した閾値特性の得られるpMOSFETが要望され
る。Therefore, when devices are miniaturized, there is a need for a pMOSFET that is resistant to deterioration in source-drain breakdown voltage due to short channel effects and that provides stable threshold characteristics.
pMOSFETにおいては、キャリアであるホールの易
動度が小さいために、表面チャネル型にしてキャリアの
表面散乱が加わった際には、その動作速度がnMOSF
ETに比べて著しく遅くなる。そのため、従来pMOS
FETにおいては、キャリアの表面散乱をなくして動作
速度遅延の軽減を図った埋込みチャネル型の素子が一般
に用いられていた。In a pMOSFET, the mobility of holes, which are carriers, is small, so when a surface channel type is used and surface scattering of carriers is added, the operating speed is lower than that of an nMOSFET.
It is significantly slower than ET. Therefore, conventional pMOS
In FETs, buried channel type devices have generally been used, which eliminate surface scattering of carriers and reduce operating speed delays.
第5図は上記埋込みチャネル型のpMOSFETの模式
断面図で、図中、51はn型シリコン(Si)基体、5
2はフィールド酸化膜、53はn1型チヤネルストツパ
、54はゲート酸化膜、55はn゛型ポリSiゲート電
極、56はp−型埋込みチャネル層、57Sはp゛型ソ
ース領域、57Dはp+型トドレイン領域示す。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the buried channel type pMOSFET, in which 51 is an n-type silicon (Si) substrate;
2 is a field oxide film, 53 is an n1-type channel stopper, 54 is a gate oxide film, 55 is an n-type poly-Si gate electrode, 56 is a p-type buried channel layer, 57S is a p-type source region, and 57D is a p+-type drain Show area.
しかし、上記埋込みチャネルを有するpMOSFETに
おいては、高濃度のソース及びドレイン領域57S 、
57Dと同導電型低濃度の埋込みチャネル層56が直に
接するために高濃度のソース及びドレイン領域57S
、57Dから図示のように多数キャリア(h)のチャネ
ル領域56への滲み出しがあって、実効チャネル長(c
h)が狭めらるので、素子がショートチャネル化された
際には、上記滲み出し領域間の距離が極度に近づいて、
パンチスルーによるソース−ドレイン間耐圧の低下が非
常に起こり易くなる。そこで従来は、更に第6図に示す
ように、p−型埋込みチャネル層56とP゛型ソース領
域57S及びP゛型ドレイン領域57Dとの界面にn−
型パンチスルーストッパ58を設けてソース、ドレイン
領域57S 、57Dのチャネル領域側端部にpn接合
を形成させ、n−型パンチスルーストッパ58内を空乏
化することによって、ソース−ドレイン間耐圧の向上が
図られていた。However, in the pMOSFET having the buried channel, the highly doped source and drain regions 57S,
Since the buried channel layer 56 of the same conductivity type as 57D is in direct contact with the source and drain region 57S of high concentration.
, 57D, majority carriers (h) leak into the channel region 56 as shown in the figure, and the effective channel length (c
h) is narrowed, so when the device is made into a short channel, the distance between the bleeding regions becomes extremely close,
The source-drain breakdown voltage is very likely to decrease due to punch-through. Therefore, conventionally, as shown in FIG. 6, an n-
By providing a type punch-through stopper 58 to form a pn junction at the end portions of the source and drain regions 57S and 57D on the channel region side, and depleting the inside of the n-type punch-through stopper 58, the source-drain breakdown voltage is improved. was planned.
しかしこの構造においてはFETがオンした状態におい
て、実効のチャネル部とソース及びドレイン領域57S
、57Dとの間にそれぞれn−型パンチスルーストツ
バ58による空乏層のために高抵抗領域が介在するので
チャネル抵抗が増大し、その分、動作速度が低下すると
いう問題を生ずる。However, in this structure, when the FET is turned on, the effective channel portion and source and drain regions 57S
, 57D are interposed between each other due to the depletion layer formed by the n-type punch through stop flange 58, resulting in an increase in channel resistance and a corresponding decrease in operating speed.
上記のように、pMOSFETにおいて従来−般に用い
られていた埋込みチャネル型のpMOSFETにおいて
は、ショートチャネル化する際、パンチスルーによるソ
ース/ドレイン耐圧の低下を防止するために、ソース及
びドレイン領域とチャネル部との間にパンチスルースト
ッパを設ける必要があり、このパンチスルーストッパの
介在によってチャネル抵抗が増大し、その分、動作速度
の低下を生ずるので、ソース−ドレイン間耐圧の向上と
、動作速度の向上を同時に達成することは困難であった
。As mentioned above, in the buried channel type pMOSFET that has been conventionally used in the pMOSFET, when making a short channel, in order to prevent the source/drain breakdown voltage from decreasing due to punch-through, the source and drain regions and the channel It is necessary to provide a punch-through stopper between the parts, and the presence of this punch-through stopper increases the channel resistance and reduces the operating speed accordingly. It has been difficult to achieve improvements simultaneously.
そこで本発明は、ショートチャネル化した際にも、ショ
ートチャネル効果による性能劣化が防止され、且つ高速
化が図れ、更に金属汚染に強くて安定した閾値電圧が得
られるp MOS F ETの構造及びその製造方法の
提供を目的とする。Therefore, the present invention provides a structure of a p-MOS FET that prevents performance deterioration due to the short-channel effect even when the channel is short-channeled, increases speed, is resistant to metal contamination, and provides a stable threshold voltage, and its structure. The purpose is to provide a manufacturing method.
上記課題は、n型半導体基体の表面部に相離間して形成
された対になるP型ソース領域及びp型ドレイン領域と
、ゲート絶縁膜を介し該ソース領域と該ドレイン領域の
離間部上を覆って配設されたP型シリコンよりなるゲー
ト電極とを有し、該P型シリコンゲート電極の表面が、
該p型シリコンゲート電極の上面若しくは全面上に設け
られた高融点金属若しくはその珪化物よりなる拡散バリ
ア層を介して、燐ドープのn型シリコン層で覆われてな
る本発明によるMOS型電界効果トランジスタ、或いは
、n型半導体基体上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
該ゲート絶縁膜上に、n型シリコン層と、高融点金属若
しくはその珪化物からなる第1の拡散バリア層と、燐ド
ープの第1のn型シリコン層を順次堆積する工程と、該
燐ドープの第1のn型シリコン層、該第1の拡散バリア
属及び該n型シリコン層をゲート電極形状に一層バター
ニングする工程と、該ゲート電極形状パターンの少なく
とも側面を燐ドープの第2のn型シリコン層により覆う
工程とを含む本発明によるMOS型電界効果トランジス
タの製造方法によって解決される。The above problem is solved by forming a pair of P-type source region and p-type drain region that are formed apart from each other on the surface of an n-type semiconductor substrate, and a gate insulating film between the source region and the drain region. and a gate electrode made of P-type silicon disposed over the surface of the P-type silicon gate electrode.
The MOS type field effect according to the present invention is covered with a phosphorus-doped n-type silicon layer via a diffusion barrier layer made of a high-melting point metal or its silicide provided on the upper surface or the entire surface of the p-type silicon gate electrode. a step of forming a gate insulating film on the transistor or n-type semiconductor substrate;
a step of sequentially depositing an n-type silicon layer, a first diffusion barrier layer made of a refractory metal or its silicide, and a phosphorous-doped first n-type silicon layer on the gate insulating film; a step of further patterning the first n-type silicon layer, the first diffusion barrier layer, and the n-type silicon layer into the shape of a gate electrode; This problem is solved by a method for manufacturing a MOS type field effect transistor according to the invention, which includes a step of covering with a type silicon layer.
本発明に係るpMOSFETにおいては、動作速度を向
上するためにショートチャネル化が図られる。そしてシ
ョートチャネル化されたチャネル長が、ソース、ドレイ
ン領域からの多数キャリアの滲み出しによって極度に短
縮され且つ変動するという現象をなくすために、表面チ
ャネル方式を採用し、チャネル領域をn型とすることに
よってチャネル領域とP゛型のソース、ドレイン領域と
の界面に接合を形成する。そして更に、ソース及びドレ
イン領域を極度に浅くして、ゲート電極からの電界がチ
ャネル領域のソース及びドレイン領域の底面と同等の深
さにまで及ぶようにしてソース、ドレイン接合からチャ
ネル領域内への空乏層の拡がりを抑え、これによってパ
ンチスルーを防止してソース−ドレイン耐圧の劣化を防
止する。In the pMOSFET according to the present invention, a short channel is achieved in order to improve the operating speed. In order to eliminate the phenomenon that the short channel length is extremely shortened and fluctuated due to leakage of majority carriers from the source and drain regions, a surface channel method is adopted and the channel region is made n-type. This forms a junction at the interface between the channel region and the P' type source and drain regions. Furthermore, the source and drain regions are made extremely shallow so that the electric field from the gate electrode extends to a depth equivalent to the bottom surface of the source and drain regions in the channel region, so that the electric field from the source and drain junctions into the channel region is made extremely shallow. The expansion of the depletion layer is suppressed, thereby preventing punch-through and preventing deterioration of the source-drain breakdown voltage.
また上記ようにすることにより、動作中、チャネル部と
ソース、ドレイン領域との間に高抵抗領域が介在せず、
且つショートチャネル化されるので高速化が図れる。In addition, by doing the above, no high resistance region is interposed between the channel part and the source and drain regions during operation.
In addition, since the channel is shortened, the speed can be increased.
そして、上記表面チャネル型のpMOSFETにおいて
は、ゲート電極は、仕事関数の差による闇値電圧の上昇
を避け、且つ高電導度を得るために、p゛型であること
が必要であり、かかる−p”型のゲート電極はゲート電
極材料に硼素(B)の高濃度の導入して形成される。In the above-mentioned surface channel type pMOSFET, the gate electrode needs to be p-type in order to avoid an increase in the dark voltage due to the difference in work functions and to obtain high conductivity. The p'' type gate electrode is formed by introducing a high concentration of boron (B) into the gate electrode material.
しかしこの硼素(B)は、nMOSFETにおいてゲー
トをn型にするためにゲート電極材料のSi層に高濃度
に導入される燐(P)と異なって、アルカリ土類金属等
の汚染物質に対するゲッタリング機能を持たない。その
ため、前記p型Siからなるゲート電極が形成される表
面チャネル型のpMOSFETにおいては、レジストプ
ロセス等のプロセス工程で侵入する前記汚染物質が、ゲ
ート電極にゲッタリングされないでゲート絶縁膜中に侵
入し、闇値電圧(Vth)を変動させるという問題を生
ずる。However, unlike phosphorus (P), which is introduced in high concentration into the Si layer of the gate electrode material in order to make the gate n-type in nMOSFET, boron (B) is a gettering agent for contaminants such as alkaline earth metals. Has no function. Therefore, in a surface channel type pMOSFET in which a gate electrode made of p-type Si is formed, the contaminants that enter during a process such as a resist process do not gettered to the gate electrode but enter the gate insulating film. , which causes the problem of varying the dark voltage (Vth).
そこで本発明においては、p型Siからなるゲート電極
の表面を、不純物の固相拡散を阻止するバリア層を介し
てゲッタリング効果を有する燐CP’)をドープしてな
るn型Si層で覆い、ここに汚染物質をゲッタリングす
ることによりゲート絶縁膜中に汚染物質が侵入するのを
防止し、これによって表面チャネル型pMOSFETに
おいて発生し易いvthの変動を防止するものである。Therefore, in the present invention, the surface of the gate electrode made of p-type Si is covered with an n-type Si layer doped with phosphorus CP', which has a gettering effect, through a barrier layer that prevents solid phase diffusion of impurities. By gettering the contaminants here, the contaminants are prevented from entering the gate insulating film, thereby preventing fluctuations in vth that tend to occur in surface channel type pMOSFETs.
かくて、ショートチャネルを有し、且つソースドレイン
間耐圧が高く、■いの安定したpM。Thus, it has a short channel, a high source-drain breakdown voltage, and a stable pM.
5FETが形成される。A 5FET is formed.
[実施例〕 以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。[Example〕 The present invention will be specifically explained below with reference to illustrated embodiments.
第1図は本発明の構造の第1の実施例の模式側断面図、
第2図は本発明の構造の第2の実施例の模式側断面図、
第3図(a)〜(匂は本発明の方法の第1の実施例の工
程断面図、第4図は本発明の方法の第2の実施例の工程
断面図である。全図を通じ同一対象物は同一符合で示す
。FIG. 1 is a schematic side sectional view of a first embodiment of the structure of the present invention;
FIG. 2 is a schematic side sectional view of a second embodiment of the structure of the present invention;
Figures 3(a) to (a) are cross-sectional views of the process of the first embodiment of the method of the present invention, and Figure 4 is a cross-sectional view of the process of the second embodiment of the method of the present invention. Objects are indicated by the same reference numerals.
第1図は本発明に係るpMOSFETの第1の実施例を
示す模式側断面図である。FIG. 1 is a schematic side sectional view showing a first embodiment of a pMOSFET according to the present invention.
この構造においては、lは例えば比抵抗10Ωcm3は
n゛型チャネルストッパ、4は厚さ150人程成長ゲー
ト酸化膜、5は例えば1020cm−3程度のB濃度を
有し厚さ2000人、ゲート長方向の幅1μm程度のP
゛型ポ’JSiゲート電極、6は燐(P)及びBの拡散
バリアになる例えば厚さ200〜500人程度のタン成
長テンシリサイド(W S i 2)層、7は10”c
m−”程度のP濃度を有し、厚さ300〜1000人程
度の燐ドー成長n゛型ポリSi層、8Sは不純物源度1
0110l9”、深さ1500人程度O4゛型ソース領
域、8Dはソース領域と同様の不純物濃度及び深さを有
ビ
する$1型ドレイン領域、9は二酸化シリコン(Sio
□)層間絶縁膜、10は燐珪酸ガラス(PSG)層間絶
縁膜、11はコンタクト窓、12Sはアルミニウム(A
A)等からなるソース配線、120は同じくドレイン配
線を示す。In this structure, l is an n-type channel stopper with a specific resistance of 10 Ω cm3, 4 is a gate oxide film grown with a thickness of about 150 cm, and 5 is a gate oxide film with a B concentration of about 1020 cm-3, a thickness of 2000 cm, and a gate length. P with a width of about 1 μm in the direction
6 is a tan-grown tensile silicide (WS i 2) layer with a thickness of about 200 to 500, for example, which becomes a diffusion barrier for phosphorus (P) and B, and 7 is a 10"c
8S is a phosphorous-doped n-type poly-Si layer with a P concentration of about 300 to 1000 layers and an impurity source concentration of 1.
0110l9", an O4" type source region with a depth of about 1500 mm, 8D a $1 type drain region with the same impurity concentration and depth as the source region, 9 a silicon dioxide (Sio
□) interlayer insulating film, 10 is a phosphosilicate glass (PSG) interlayer insulating film, 11 is a contact window, 12S is an aluminum (A
A) and the like, and 120 similarly represents a drain wiring.
この図に示しように本発明のpMOSFETにおいては
、表面チャネル型を有し、p゛型ポリSiゲート電極5
の表面が、その全面上に配設された不純物のバリアとな
るWSiz層6を介して、燐(P)の高濃度にドープさ
れたn′″型ポリSi層7で覆われた構造を有する。As shown in this figure, the pMOSFET of the present invention has a surface channel type, and has a p-type poly-Si gate electrode 5.
has a structure in which the surface is covered with an n''' type poly-Si layer 7 doped with a high concentration of phosphorus (P) via a WSiz layer 6 disposed on the entire surface and serving as a barrier for impurities. .
また、構造の第2の実施例においては、第2図に示すよ
うに、P゛型ポリSiゲート電極5とその表面を覆う燐
(P) ドープのn゛型ポリSi層7との間には、p
゛型ポリSiゲート電極5の上面部のみに不純物のバリ
アとなるWSi2層6^が介在せしめられる。その他の
部分は第1の実施例と同様である。この構造においては
、p′″型ポリSiゲート電極5の側面部は、燐ドープ
のn′−型ポリSi層7との間にWSi、層がないので
、この部分で燐と硼素との相互拡散が起こるが、上記2
000人程度0薄いP゛型ポリSiゲート電極5の側面
のゲート電極の全表面に占める面積の割合は小さく、こ
の部分からのゲート電極5内への燐の拡散によるVth
の変動は殆ど生じない。In addition, in the second embodiment of the structure, as shown in FIG. is p
A WSi2 layer 6^ serving as a barrier to impurities is interposed only on the upper surface of the 'type poly-Si gate electrode 5. Other parts are the same as in the first embodiment. In this structure, since there is no WSi layer between the side surface part of the p''' type poly-Si gate electrode 5 and the phosphorous-doped n'-type poly-Si layer 7, there is no interaction between phosphorus and boron in this part. Diffusion occurs, but the above 2
The ratio of the area of the side surface of the thin P-type poly-Si gate electrode 5 to the entire surface of the gate electrode is small, and the Vth due to the diffusion of phosphorus from this portion into the gate electrode 5 is small.
There are almost no fluctuations.
次ぎに上記本発明に係る構造を有するpMOSFETの
第1の製造方法を、一実施例について、第3図(a)〜
(粉を参照し具体的に説明する。Next, the first manufacturing method of the pMOSFET having the structure according to the present invention will be explained with reference to FIGS. 3(a) to 3(a).
(This will be explained in detail with reference to powder.
第3図(a)参照
本発明に係るpMOSFETを形成するに際しては、例
えば100cm程度の比抵抗を有しく100)の面方位
を有するn型Si基板1に、図示しない耐酸化膜パター
ンをマスクにし、燐(P′″)を5QKeVでI XI
O”cm−”程度選択的にイオン注入し、同じ耐酸化膜
パターンをマスクにし選択酸化(通称Lacos )を
行って、素子領域DAを画定する厚さ5000人程度O
7ィールド酸化膜2と、その下部のn・型チャネルスト
ッパ3を形成する。Refer to FIG. 3(a) When forming a pMOSFET according to the present invention, an oxidation-resistant film pattern (not shown) is used as a mask on an n-type Si substrate 1 having a resistivity of about 100 cm and a surface orientation of 100). , phosphorus (P''') at 5QKeV
By selectively implanting ions to a thickness of about 0 cm-, and performing selective oxidation (commonly known as Lacos) using the same oxidation-resistant film pattern as a mask, a thickness of about 5,000 cm was formed to define the device area DA.
A 7-field oxide film 2 and an n-type channel stopper 3 below it are formed.
第3図(b)参照
次いで素子領域DAをドライ酸化しく200人程0、図
示せず)た後、P+を4QKeVで2 Xl013CT
11−2程度イオン注入し、前記ドライ酸化膜を除去し
、新たにドライ酸化により厚さ150人程0のゲート酸
化膜4を形成する。Refer to FIG. 3(b). After dry oxidizing the device area DA for about 200 hours (not shown), P+ was oxidized to 2Xl013CT at 4QKeV.
After ion implantation of about 11-2, the dry oxide film is removed, and a new gate oxide film 4 with a thickness of about 150 mm is formed by dry oxidation.
ここで、前記注入燐(P゛)によるn型閾値調節領域(
チャネルドーズ領域)10が形成される。Here, the n-type threshold adjustment region (
A channel dose region) 10 is formed.
第3図(C)参照
次いで上記基板上にCVD法により厚さ2000人程度
0薄−ト用ポリSi層105を堆積し、これにイオン注
入により2 XIOIscm−2程度の硼素(B”″)
をドープし、次いでその上にスパッタ法等により不純物
の拡散バリアとなる厚さ500人程鹿の第1のWSi、
層6Aを堆積し、次いでその上にCVD法により厚さ1
000人程度0第1の被覆用ポリSi層107Aを堆積
し、次いでこの第1の被覆用ポリSi層107Aニ燐(
P”)を20KeVでI XIO”cm−”程度イオン
注入し、次いで800°Cで60分程度アニールを行う
。Referring to FIG. 3(C), a poly-Si layer 105 with a thickness of about 2,000 layers is deposited on the substrate by CVD, and boron (B"") with a thickness of about 2XIOIscm-2 is deposited on this by ion implantation.
A first WSi layer with a thickness of about 500 layers is doped thereon, and then sputtered on top of it to serve as a diffusion barrier for impurities.
Layer 6A is deposited on top of it by CVD to a thickness of 1
Approximately 000 people deposited the first coating poly-Si layer 107A, and then deposited the first coating poly-Si layer 107A diphosphorus (
P") is ion-implanted at 20 KeV to about IXIO"cm-", and then annealed at 800°C for about 60 minutes.
ここでゲート用ポリSi層105はp゛型になり、第1
の被覆用ポリ34層107八は燐ドープの第1のn“型
ポリSi層7八になる。Here, the gate poly-Si layer 105 becomes p type, and the first
The covering poly layer 1078 becomes the phosphorous-doped first n'' type poly-Si layer 78.
第3図(d)参照
次いで通常のフォトリフトオツにより上記3層をパター
ニングし、P+型ポリSiゲート電極5上に、第1のW
Si2層6Aを介し、燐ドープの第1のn°型ポリSi
層7八が積層されたゲートパターンが形成される。Refer to FIG. 3(d). Next, the above three layers are patterned using a normal photolift, and a first W layer is placed on the P+ type poly-Si gate electrode 5.
Through the Si2 layer 6A, the phosphorus-doped first n° type poly-Si
A gate pattern is formed in which layers 78 are laminated.
第3図(e)参照
次いで、上記ゲートパターンの形成された基板上にスパ
ック法により、厚さ300人程0の第2のWSi、層6
Bを堆積し、次いでその上にCVD法により燐が10′
9〜102o■−3程度ドープされた第2のn+型ポリ
Si層7Bを堆積させる。Refer to FIG. 3(e). Next, a second WSi layer 6 with a thickness of about 300 nm is deposited on the substrate on which the gate pattern is formed by sppacking.
B is deposited, and then 10' of phosphorus is deposited on it by CVD method.
A second n+ type poly-Si layer 7B doped to about 9 to 10<2>O<-3> is deposited.
なお上記燐ドープの第2のn゛型ポリSt層7Bはノン
ドープのポリSi層を堆積した後、燐を含んだスピンオ
ングラスからの固相拡散により形成してもよい。The phosphorus-doped second n-type polySt layer 7B may be formed by solid phase diffusion from a spin-on glass containing phosphorus after depositing a non-doped polySi layer.
第3図(f)参照
次いで、例えば塩素(C1)系のガスを用いるリアクテ
ィブイオンエツチングによる全面エツチングにより、上
記燐ドープの第2のn“型ポリSi層7Bとその下部の
第2のWSi2層6Bを選択的にエツチング除去しゲー
ト酸化膜4を表出させる。Refer to FIG. 3(f). Next, by etching the entire surface by reactive ion etching using, for example, a chlorine (C1) gas, the phosphorus-doped second n" type poly-Si layer 7B and the second WSi2 layer below it are etched. Layer 6B is selectively etched away to expose gate oxide film 4.
ここでP+型ポリSiゲート電極5の側面に第2のWS
i、層6Bを介して燐ドープの第2のn゛型ポリSi層
7Bがサイドウオール状に残留被着され、表面全体がW
Si、層6(6Aと6B)を介し燐ドープのn゛型ポリ
Si層7(7八 と7B)に覆われた前記構造の第1の
実施例に相当するゲート構造が形成される。Here, a second WS is applied to the side surface of the P+ type poly-Si gate electrode 5.
i, a phosphorus-doped second n-type poly-Si layer 7B is residually deposited in the form of a sidewall through the layer 6B, and the entire surface is covered with W.
A gate structure corresponding to the first embodiment of the above structure is formed, which is covered with a phosphorous-doped n-type poly-Si layer 7 (78 and 7B) via a Si layer 6 (6A and 6B).
第3図(員参照
以後通常通り、50λ程度の追酸化を行って表出するゲ
ート酸化膜4を均質化した後、n゛型ポリSi層7(7
八と7B)に覆われたP゛゛ポリSiゲート電極5をマ
スクにしてBF2”を、例えば20KeVでI XIO
”cm−”程度ドーズし、次いでCVD法により厚さ2
000人程度成長in、眉間絶縁膜9を形成し、次いで
CVD法により厚さ4000人程度O8PSG層間絶縁
膜10を形成し、フォトリソグラフィによりソース及び
ドレインのコンタクト窓11を形成し、次いで800〜
900°Cでリフロー処理を行って上記コンタクト窓1
1の側面を斜面状に形成する。このリフロー処理に際し
、前記の注入されたBFz”は活性化、再分布して深さ
1500人程度O2゛゛ソース領域8S及びp゛型トド
レイン領域8D形成される。After homogenizing the exposed gate oxide film 4 by performing additional oxidation of about 50λ as usual after referring to FIG.
8 and 7B) using the P-poly-Si gate electrode 5 as a mask, apply BF2'' to I
``cm-'' dose, and then CVD method to a thickness of 2 cm.
A glabellar insulating film 9 is formed with a thickness of about 4,000 in, then an O8PSG interlayer insulating film 10 with a thickness of about 4,000 in is formed by CVD, a source and drain contact window 11 is formed by photolithography, and then a
The above contact window 1 was formed by performing reflow treatment at 900°C.
The side surface of 1 is formed into a slope shape. During this reflow process, the implanted BFz'' is activated and redistributed to form an O2' source region 8S and a p' type drain region 8D to a depth of approximately 1,500.
そして以後、通常の配線形成手段により上記コンタクト
窓11上に例えばA!からなるソース配線12S及びド
レイン配線120を形成し、前記構造の第1の実施例に
相当するpMOSFETが完成する。Thereafter, for example, A! A source wiring 12S and a drain wiring 120 are formed, and a pMOSFET corresponding to the first embodiment of the above structure is completed.
また、前記構造の第2の実施例に示した本発明に係る第
2の構造を有するpMOSFETは、本発明に係る第2
の方法若しくは第3の方法により形成される。Furthermore, the pMOSFET having the second structure according to the present invention shown in the second example of the structure is the same as the second structure according to the present invention.
or the third method.
即ち、第2の方法においては、前記製造方法の第1の実
施例における第3図(e)に対応する工程において、第
4図に示すように、P′″型ポリStゲート電極5上に
第1のWSi2層6Aを介し第1のn゛型ポリSi層7
Aが積層されたゲートパターンを有する基板上に、第2
のWSiz層を堆積させずに、直に厚さ300人程鹿の
燐が1QI9〜lQ20cm−1程度ドープされた第2
のn゛型ポリSi層7Bを堆積させる。そして、以後の
工程は第1の実施例と同様である。That is, in the second method, in the step corresponding to FIG. 3(e) in the first embodiment of the manufacturing method, as shown in FIG. The first n-type poly-Si layer 7 is inserted through the first WSi2 layer 6A.
On the substrate having the gate pattern on which A is laminated, the second
Without depositing a WSiz layer of
An n-type poly-Si layer 7B is deposited. The subsequent steps are the same as in the first embodiment.
以上実施例に示したような本発明に係る製造方法により
形成される本発明に係るpMOSFETにおいては、p
゛型のゲート電極の表面が燐の高濃度にドープされたn
゛型のSi層によって覆われる。従ってプロセス中に侵
入するアルカリ土類金属等の汚染物質は上記n゛型のS
i層中の燐にゲッタリングされ、ゲート絶縁膜内に侵入
する上記汚染物質の量は大幅に減少する。そのためショ
ートチャネル化された際に、上記汚染物質の存在に起因
して顕著に顕れる闇値電圧(vth)の変動は防止され
、ショートチャネルを有するpM。In the pMOSFET according to the present invention formed by the manufacturing method according to the present invention as shown in the examples above, p
The surface of the ゛-type gate electrode is doped with a high concentration of phosphorus.
It is covered with a type Si layer. Therefore, contaminants such as alkaline earth metals that invade during the process are
The amount of the above-mentioned contaminants that are gettered by phosphorus in the i-layer and invades into the gate insulating film is significantly reduced. Therefore, when a short channel is formed, fluctuations in the dark value voltage (vth) that are noticeable due to the presence of the above-mentioned contaminants are prevented, and the pM having a short channel is prevented.
5FETの信頼性が向上する。The reliability of 5FET is improved.
以上説明のように、本発明によればショートチャネル化
により動作速度の向上が図られるpMOSFETの特性
変動が防止される。従って本発明はpMOSFETが用
いら、且つ高集積化、高速化が図られる集積回路の歩留
りや信頼性の向上に有効である。As described above, according to the present invention, variations in characteristics of a pMOSFET whose operating speed is improved by shortening the channel can be prevented. Therefore, the present invention is effective in improving the yield and reliability of integrated circuits that use pMOSFETs and are highly integrated and operate at high speeds.
第1図は本発明の構造の第1の実施例の模式側断面図、
第2図は本発明の構造の第2の実施例の模式側断面図、
第3図(a)〜(6)は本発明の方法の第1の実施例の
工程断面図、
第4図は本発明の方法の第2の実施例c1工程断面図、
第5図は従来の埋込みチャネル型pMOSFETの模式
断面図である。
第6図はパンチスルーストッパを有する従来の埋込みチ
ャネル型pMOSFETの模式断面図である。
図において、
1はn型St基板、
2はフィールド酸化膜、
3はn゛゛チャネルストッパ、
4はゲート酸化膜、
5はP“型ポリsiゲート電極、
6はWSi、層、
7は燐ドープのn“型ポリSi層、
8Sはp゛゛ソース領域、
8ΩはP゛型トドレイン領域
9は5i02層間絶縁膜、
10はpsc層間絶縁膜、
11はコンタクト窓、
12Sはソース配線、
12Dはドレイン配線
を示す。FIG. 1 is a schematic side sectional view of a first embodiment of the structure of the present invention, FIG. 2 is a schematic side sectional view of a second embodiment of the structure of the present invention, and FIGS. 3(a) to (6) 4 is a cross-sectional view of the process of the first embodiment of the method of the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view of the c1 process of the second embodiment of the method of the present invention, and FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a conventional buried channel pMOSFET. be. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a conventional buried channel type pMOSFET having a punch-through stopper. In the figure, 1 is an n-type St substrate, 2 is a field oxide film, 3 is an n-channel stopper, 4 is a gate oxide film, 5 is a P"-type poly-Si gate electrode, 6 is a WSi layer, and 7 is a phosphorus-doped layer. n" type poly-Si layer, 8S is a p" source region, 8Ω is a p" type drain region 9 is a 5i02 interlayer insulating film, 10 is a psc interlayer insulating film, 11 is a contact window, 12S is a source wiring, 12D is a drain wiring show.
Claims (4)
対になるp型ソース領域及びp型ドレイン領域と、 ゲート絶縁膜を介し該ソース領域と該ドレイン領域の離
間部上を覆って配設されたp型シリコンよりなるゲート
電極とを有し、 該p型シリコンゲート電極の表面が、該p型シリコンゲ
ート電極の上面若しくは全面上に設けられた高融点金属
若しくはその珪化物よりなる拡散バリア層を介して、燐
ドープのn型シリコン層で覆われてなることを特徴とす
るMOS型電界効果トランジスタ。(1) A pair of p-type source region and p-type drain region formed apart from each other on the surface of an n-type semiconductor substrate, and a part covering the separated part of the source region and the drain region with a gate insulating film interposed therebetween. and a gate electrode made of p-type silicon disposed in such a manner that the surface of the p-type silicon gate electrode is made of a high melting point metal or its silicide provided on the upper surface or the entire surface of the p-type silicon gate electrode. A MOS field effect transistor characterized in that it is covered with a phosphorous-doped n-type silicon layer via a diffusion barrier layer.
と、 該ゲート絶縁膜上に、p型シリコン層と、高融点金属若
しくはその珪化物からなる第1の拡散バリア層と、燐ド
ープの第1のn型シリコン層を順次堆積する工程と、 該燐ドープの第1のn型シリコン層、該第1の拡散バリ
ア属及び該p型シリコン層をゲート電極形状に一括パタ
ーニングする工程と、 該ゲート電極形状パターンの少なくとも側面を燐ドープ
の第2のn型シリコン層により覆う工程とを含むことを
特徴とするMOS型電界効果トランジスタの製造方法。(2) forming a gate insulating film on an n-type semiconductor substrate, and forming a p-type silicon layer, a first diffusion barrier layer made of a high melting point metal or its silicide, and doped with phosphorus on the gate insulating film. a step of sequentially depositing a first n-type silicon layer; a step of collectively patterning the phosphorus-doped first n-type silicon layer, the first diffusion barrier layer, and the p-type silicon layer into a gate electrode shape; A method for manufacturing a MOS field effect transistor, comprising the steps of: covering at least a side surface of the gate electrode shape pattern with a phosphorous-doped second n-type silicon layer.
燐ドープの第2のシリコン層により覆う工程が、前記ゲ
ート電極形状パターンの表面及び表出するゲート絶縁膜
上に高融点金属若しくはその珪化物よりなる第2の拡散
バリア層と燐ドープの第2のn型シリコン層を順次堆積
し、全面エッチングにより該燐ドープの第2のn型シリ
コン層及び該第2の拡散バリア層を選択的に除去して該
ゲート電極形状パターンの側面のみに選択的に、該第2
の拡散バリア層を介し該燐ドープの第2のn型シリコン
層をサイドウォール状に残留せしめる工程からなること
を特徴とする請求項(2)記載のMOS型電界効果トラ
ンジスタの製造方法。(3) The step of covering at least the side surfaces of the gate electrode shape pattern with a phosphorous-doped second silicon layer comprises a high melting point metal or its silicide on the surface of the gate electrode shape pattern and the exposed gate insulating film. A second diffusion barrier layer and a phosphorous-doped second n-type silicon layer are sequentially deposited, and the phosphorus-doped second n-type silicon layer and the second diffusion barrier layer are selectively removed by etching the entire surface. selectively only on the side surfaces of the gate electrode shape pattern.
3. The method of manufacturing a MOS field effect transistor according to claim 2, further comprising the step of leaving the phosphorus-doped second n-type silicon layer in the form of a sidewall through the diffusion barrier layer.
燐ドープの第2のn型シリコン層により覆う工程が、前
記ゲート電極形状パターンの表面及び表出するゲート絶
縁膜上に燐ドープの第2のn型シリコン層を堆積し、全
面エッチングにより該燐ドープの第2のn型シリコン層
を選択的に除去して該ゲート電極形状パターンの側面の
みに選択的に、該燐ドープの第2のn型シリコン層をサ
イドウォール状に残留せしめる工程からなることを特徴
とする請求項(2)記載のMOS型電界効果トランジス
タの製造方法。(4) The step of covering at least the side surfaces of the gate electrode shape pattern with a phosphorous-doped second n-type silicon layer includes the step of covering at least the side surfaces of the gate electrode shape pattern with a phosphorous-doped second n-type silicon layer on the surface of the gate electrode shape pattern and the exposed gate insulating film. A type silicon layer is deposited, and the phosphorus-doped second n-type silicon layer is selectively removed by etching the entire surface, and the phosphorus-doped second n-type silicon layer is selectively etched only on the sides of the gate electrode shape pattern. 3. The method of manufacturing a MOS field effect transistor according to claim 2, further comprising a step of leaving the silicon layer in the form of sidewalls.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10355290A JPH042168A (en) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | Mos type field effect transistor and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10355290A JPH042168A (en) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | Mos type field effect transistor and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042168A true JPH042168A (en) | 1992-01-07 |
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ID=14356989
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|---|---|---|---|
| JP10355290A Pending JPH042168A (en) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | Mos type field effect transistor and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH042168A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5430320A (en) * | 1993-10-30 | 1995-07-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film transistor having a lightly doped drain and an offset structure for suppressing the leakage current |
| US6252284B1 (en) * | 1999-12-09 | 2001-06-26 | International Business Machines Corporation | Planarized silicon fin device |
| US6261885B1 (en) | 1999-01-26 | 2001-07-17 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for forming integrated circuit gate conductors from dual layers of polysilicon |
-
1990
- 1990-04-19 JP JP10355290A patent/JPH042168A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6261885B1 (en) | 1999-01-26 | 2001-07-17 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for forming integrated circuit gate conductors from dual layers of polysilicon |
| US6252284B1 (en) * | 1999-12-09 | 2001-06-26 | International Business Machines Corporation | Planarized silicon fin device |
| US6432829B2 (en) | 1999-12-09 | 2002-08-13 | International Business Machines Corporation | Process for making planarized silicon fin device |
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