JPH0423462A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0423462A
JPH0423462A JP2126612A JP12661290A JPH0423462A JP H0423462 A JPH0423462 A JP H0423462A JP 2126612 A JP2126612 A JP 2126612A JP 12661290 A JP12661290 A JP 12661290A JP H0423462 A JPH0423462 A JP H0423462A
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JP
Japan
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region
oxide film
phosphorus
layer
channel
Prior art date
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Pending
Application number
JP2126612A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Kurachi
郁生 倉知
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0423462A publication Critical patent/JPH0423462A/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simplify processes by a method wherein a side wall spacer is formed of PSG, phosphorus is doped by thermal diffusion and thereby an n<-> region of an N-channel part is formed. CONSTITUTION:On the occasion when an N-channel transistor is made to be LDD(Lightly-Doped-Drain), BF2 is ion-implanted in a P<+> region 9 and an oxide film being thicker than an n<+> region 14 is formed in the P<+> region by accelerated oxidation by F (fluorine) of the BF2. Thereafter the oxide film is removed only from the n<+> region 14, a side wall 10 doped with phosphorus is formed, annealing is executed so as to diffuse the phosphorus only in an N-channel part, and thereby an n<-> region 12 is formed. By this method, a photolithographic process for forming the n<-> region and a process of implantation of the phosphorus of n<-> can be curtailed and thus manufacturing processes can be shortened and simplified.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はCMOS型半導体装置におけるNチャネルL
 D D (Light−Doped−Dorain)
  )ランジスタと単一ドレイン型のPチャネルトラン
ジスタの製造方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) This invention relates to an N-channel L in a CMOS type semiconductor device.
D D (Light-Doped-Dorain)
) A method of manufacturing a transistor and a single-drain type P-channel transistor.

(従来の技術) 従来、この種の半導体装置の製造方法においては、Nチ
ャネル及びPチャネルトランジスタのゲート電極形成後
に、NチャネルトランジスタのLDD構造を得るために
n−層を形成時にPチャネル領域を通常のホトリソグラ
フィー技術を用いてレジストによってマスクをし、n−
のイオン注入を行ない、その後サイドウオールスペーサ
ーを形成し、もう−度Pチャネル領域をマスクするホト
リソグラフィーを行ない、n+層形成のためのイオン注
入を行なっていた。
(Prior Art) Conventionally, in a manufacturing method of this type of semiconductor device, after forming gate electrodes of N-channel and P-channel transistors, a P-channel region is formed when forming an n-layer in order to obtain an LDD structure of the N-channel transistor. Masked with a resist using normal photolithography techniques, the n-
After that, sidewall spacers were formed, photolithography was performed again to mask the P channel region, and ion implantation was performed to form an n+ layer.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、前述の従来の製造方法では、Nチャネル
トランジスタ部のN−領域形成においてホトリソグラフ
ィ工程が必要とされ製造工程が複雑になっていた。この
発明は、以上述べたCMO5型半導体装置においてNチ
ャネルトランジスタをLDD化する際に、必要とされる
N−91域形成のホトリソグラフィプロセスを取り除き
、工程を簡略化する半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional manufacturing method described above, a photolithography process is required to form the N- region of the N-channel transistor portion, making the manufacturing process complicated. The present invention provides a semiconductor device manufacturing method that simplifies the process by eliminating the photolithography process for forming the N-91 region that is required when converting the N-channel transistor into an LDD in the CMO5 type semiconductor device described above. The purpose is to

(課題を解決するための手段) この発明は前述の課題を解決するためCMOS型半導体
装置の製造において、NチャネルトランジスタをLDD
化する際に、p + bfj域にBF、をイオン注入し
、そのF(フッ素)による増速酸化によりP″領域n″
領域よりも厚い酸化膜を形成し、その後n″領域のみ酸
化膜を除去し、リンをドープしているサイドウオールを
形成しアニルを行ない、Nチャネル部のみリンを拡散さ
せn領域を形成するようにしたものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses N-channel transistors in an LDD in manufacturing a CMOS type semiconductor device.
When converting, BF is ion-implanted into the p + bfj region, and the P″ region n″ is
Form an oxide film that is thicker than the N-channel region, then remove the oxide film only in the n'' region, form sidewalls doped with phosphorus, perform annealing, and diffuse phosphorus only in the N-channel region to form the n-region. This is what I did.

(作用) 本発明は前述のような製造方法としたため、CMOS型
半導体装置を製造する際、n−61域形成のためのホト
リソグラフィ工程とn−のリンの注入工程が削減でき、
製造工程の短縮、簡略化が実現できる。
(Function) Since the present invention employs the manufacturing method as described above, when manufacturing a CMOS type semiconductor device, the photolithography process for forming the n-61 region and the n-phosphorus implantation process can be reduced.
The manufacturing process can be shortened and simplified.

(実施例) 第1図(a)〜げ)は本発明の実施例の工程の概略断面
図である。第1図(a)において、1は単結晶のP型シ
リコン(Si)基板であり、まずこのシリコン基板1に
通常ホトリソグラフィー技術とイオン注入、アニールを
用いてNウェル層2を形成する。その後通常の選択酸化
法により素子間を分離するためフィールド酸化膜3を形
成する。次いで、該フィールド酸化膜3で囲まれた素子
領域の基板1表面にゲート絶縁膜として酸化膜(SiO
□)4を熱酸化により100〜300 A程度形成する
。その後ゲート電極となる、ポリシリコン膜5を200
0〜3000人減圧CVD法により形成し、該ポリシリ
コン膜5を低抵抗化させるためにリンなどの不純物を熱
拡散法あるいはイオン注入法によって3X10”〜6×
1020c「3程度の高濃度にドープした後、通常のホ
トリソグラフィー技術及びレジストをマスクとしたエツ
チングを行ない、ゲート電極4のバターニングを行なう
。その後第1図(b)に示す様に後のイオン注入時のチ
ャネリング防止のためシリコン基板1を熱酸化により1
00〜300人程度の酸化膜6を形成しNチャネル部に
通常のホトリソグラフィー技術を用いレジスト7を形成
する。このレジスト7およびフィールド酸化膜3、ゲー
ト電極5をマスクとしてBF2を1×10′5〜5X1
01″cm−2程度のドーズ量及び30〜40keVの
エネルギーでイオン注入する。レジスト7除去後チヤネ
リング防止のための酸化膜6を希フッ酸等のエンチャン
トを用い除去する。
(Example) FIGS. 1(a) to 1(a) are schematic cross-sectional views of steps in an example of the present invention. In FIG. 1(a), reference numeral 1 denotes a single-crystal P-type silicon (Si) substrate, and first, an N-well layer 2 is formed on this silicon substrate 1 using the usual photolithography technique, ion implantation, and annealing. Thereafter, a field oxide film 3 is formed to isolate the elements by a conventional selective oxidation method. Next, an oxide film (SiO
□) 4 is formed by thermal oxidation to about 100 to 300 A. After that, the polysilicon film 5, which will become the gate electrode, is
The polysilicon film 5 is formed by a low pressure CVD method, and impurities such as phosphorus are added by thermal diffusion or ion implantation to reduce the resistance of the polysilicon film 5 by 3×10” to 6×
After doping to a high concentration of about 1020c, the gate electrode 4 is patterned by conventional photolithography and etching using a resist as a mask.Then, as shown in FIG. Silicon substrate 1 is thermally oxidized to prevent channeling during implantation.
An oxide film 6 having a thickness of about 0.00 to 300.00 is formed, and a resist 7 is formed on the N channel portion using a normal photolithography technique. Using this resist 7, field oxide film 3, and gate electrode 5 as masks, BF2 was applied at 1×10'5 to 5×1.
Ion implantation is performed at a dose of about 0.1 cm -2 and an energy of 30 to 40 keV. After the resist 7 is removed, the oxide film 6 for preventing channeling is removed using an enchantment such as dilute hydrofluoric acid.

次に第1図(C)に示すように、全面をシリコン基板上
で200〜400人酸化される条件で、酸化膜8を形成
する。このとき、Pチャネルソース/ドレイン部には、
BF2がイオン注入されているため、F(フッ素)によ
る増速酸化によって、酸化膜はNチャネルソース/ドレ
イン部200〜400人に対し、500〜800人形成
される。またゲート電極部はポリシリコン膜であるため
ゲート電極上に500〜800 Aの酸化膜が形成され
る。同時にこの酸化による熱処理によりP゛拡散層9が
形成される。
Next, as shown in FIG. 1C, an oxide film 8 is formed on the entire surface of the silicon substrate under conditions of oxidation of 200 to 400 times. At this time, in the P channel source/drain part,
Since BF2 is ion-implanted, 500 to 800 oxide films are formed for 200 to 400 N channel source/drain regions by accelerated oxidation using F (fluorine). Further, since the gate electrode portion is a polysilicon film, an oxide film of 500 to 800 A is formed on the gate electrode. At the same time, a P' diffusion layer 9 is formed by this oxidation heat treatment.

次にNチャネルソース/ドレイン部上の酸化膜8がちょ
うど除去される条件で希フッ酸等を用い除去する。この
ときPチャネルソースト14フ部には、300〜400
人の酸化膜8が残る。
Next, dilute hydrofluoric acid or the like is used to remove the oxide film 8 on the N-channel source/drain portion under conditions such that the oxide film 8 is just removed. At this time, 300 to 400
The human oxide film 8 remains.

次にサイドウオールスペーサ−10となるPSC膜をC
VD法により形成する。このときのPSC。
Next, the PSC film that will become the sidewall spacer-10 is
Formed by VD method. PSC at this time.

膜中のリン濃度は全ての熱履歴を経た後でn−層のリン
濃度がI X 10 l8cm−3程度になるように調
整されるが、−船釣には1×1018cm″3〜1×1
0I10l9’の範囲で決定される。次に第1図(d)
に示される様に通常のRIE(リアクティブイオンエツ
チング)を用いてサイドウオールスペーサー10を形成
する。このときNチャネル部はPSGのサイドウオール
スペーサー10がシリコン基板と直接つながっているの
に対し、Pチャネル部はPSGサイドウオールスペーサ
ー10とシリコン基板の間に熱酸化膜8がはさまれてい
る。
The phosphorus concentration in the film is adjusted so that the phosphorus concentration in the n-layer is approximately I x 10 l8 cm-3 after the entire thermal history, but for boat fishing it is adjusted to 1 x 1018 cm''3 to 1 x 1
It is determined in the range of 0I1019'. Next, Figure 1(d)
As shown in FIG. 1, sidewall spacers 10 are formed using ordinary RIE (reactive ion etching). At this time, in the N channel part, the PSG sidewall spacer 10 is directly connected to the silicon substrate, whereas in the P channel part, the thermal oxide film 8 is sandwiched between the PSG sidewall spacer 10 and the silicon substrate.

次に第1図(e)に示される様に後のイオン注入のチャ
ンネリング防止のための酸化膜11の形成及び、PSG
のサイドウオールスペーサー10からのリンのn−領域
への拡散を目的に、シリコン基板上に200〜300A
形成する条件で酸化を行ない、酸化膜11を形成する。
Next, as shown in FIG. 1(e), an oxide film 11 is formed to prevent channeling in the subsequent ion implantation, and the PSG
200-300A on the silicon substrate for the purpose of diffusing phosphorus from the sidewall spacer 10 into the n-region.
Oxidation is performed under the conditions used to form the oxide film 11.

このときの酸化濃度は、PSG膜のサイドウオールスペ
ーサ−10からのリンの拡散を考慮し、900〜100
0°Cの酸化とする。
The oxidation concentration at this time is 900 to 100, taking into account the diffusion of phosphorus from the sidewall spacer 10 of the PSG film.
Oxidation is performed at 0°C.

この酸化熱処理においてNチャネル部サイドウオールス
ペーサー10下部はシリコン基板であり、サイドウオー
ルスペーサー10からリンがシリコン基板中に拡散しn
−領域12を形成する。これに対し、Pチャネル部サイ
ドウオールスペーサー10とシリコン基板1の間には熱
酸化膜8があるため、サイドウオールスペーサー10中
のリンのシリコン基板への拡散は起らない。次に通常の
ホトリソグラフィー技術によりPチャネル部にレジスト
13を形成する。ごのレジスト13及びフィールド酸化
膜3、ゲート電極5、サイドウオールスペーサ−10を
マスクとして、ヒ素をI Xi O”〜IXIOI6c
mペイオンを注入し900°Cのアニルを行うことで第
1図(f)に示すn″′領域14を形成する。
In this oxidation heat treatment, the lower part of the N-channel sidewall spacer 10 is a silicon substrate, and phosphorus is diffused from the sidewall spacer 10 into the silicon substrate.
- forming region 12; On the other hand, since there is a thermal oxide film 8 between the P channel sidewall spacer 10 and the silicon substrate 1, phosphorus in the sidewall spacer 10 does not diffuse into the silicon substrate. Next, a resist 13 is formed on the P channel portion using a normal photolithography technique. Using the resist 13, field oxide film 3, gate electrode 5, and sidewall spacer 10 as masks, arsenic was applied to
By implanting m payons and performing annealing at 900° C., an n″′ region 14 shown in FIG. 1(f) is formed.

以下ここには示していないが中間絶縁膜の形成、コンタ
クトホールの形成、メタル配線の形成及び最終保護膜の
形成を経て、Nチャネル及びPチャネル型トランジスタ
を同一基板上に有するCMOS構造の半導体装置が完成
される。
Although not shown here, after forming an intermediate insulating film, forming a contact hole, forming a metal wiring, and forming a final protective film, a semiconductor device with a CMOS structure having N-channel and P-channel transistors on the same substrate is produced. is completed.

(発明の効果) 以上詳細に説明した様に本発明によれば、Pチャネル領
域のソース、ドレイン部へのBF2のイオン注入と、そ
のFによる増速酸化現象、及びサイドウオールスペーサ
ーをPSGにより形成しこのPSGよりリンを熱拡散に
より、ドープしNチャネル部のn−領域を形成する様に
したことで、n−pW域影形成ためのホトリソグラフィ
ー及びnのリンのイオン注入のプロセスステップを削減
することができる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, ion implantation of BF2 into the source and drain portions of the P channel region, accelerated oxidation phenomenon caused by F, and formation of sidewall spacers by PSG are performed. By doping phosphorus from this PSG by thermal diffusion to form the n-region of the N channel part, the process steps of photolithography to form an n-pW region and ion implantation of n phosphorus are reduced. can do.

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

第1図は本発明の工程断面図である。 ■・・・P型Si基板、2・・・Nウェル層、3・・・
フィールド酸化膜、4,6,8.11・・・酸化膜(S
iOz)、5・・・ポリシリコン膜、7.13・・・レ
ジスト、9・・・P゛拡散層、10・・・PSGサイド
ウオール、12・・・N−領域、14・・・N″領域
FIG. 1 is a process sectional view of the present invention. ■...P-type Si substrate, 2...N well layer, 3...
Field oxide film, 4, 6, 8.11...Oxide film (S
iOz), 5... Polysilicon film, 7.13... Resist, 9... P'' diffusion layer, 10... PSG sidewall, 12... N- region, 14... N'' region

Claims (1)

【特許請求の範囲】  LDD型のNチャネルトランジスタ、及び、単一ドレ
イン型のPチャネルトランジスタを有するCMOS半導
体装置の製造方法において、 a)ゲート電極形成後にBF_2のイオン注入によって
P^+層を形成する工程と、 b)前記BF_2イオン注入によりP^+層上のみBF
_2のフッ素の影響により選択的に厚く酸化する工程と
、 c)前記酸化膜をP^+層上以外のn^+層上もしくは
n^+層上の酸化膜を希フッ酸で除去し、かつこのとき
、P^+層上に酸化膜を残す工程と、d)n^−層形成
のためのサイドウォールスペーサーをPSG膜で形成す
る工程と、 e)前記PSG膜中のリンをアニールにより、n^−層
のみに選択的に拡散させる工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
[Claims] A method for manufacturing a CMOS semiconductor device having an LDD type N-channel transistor and a single-drain type P-channel transistor, comprising: a) forming a P^+ layer by ion implantation of BF_2 after forming a gate electrode; b) BF only on the P^+ layer by the BF_2 ion implantation;
c) removing the oxide film on the n^+ layer other than on the P^+ layer or the oxide film on the n^+ layer with dilute hydrofluoric acid; At this time, a step of leaving an oxide film on the P^+ layer, d) a step of forming a sidewall spacer with a PSG film for forming the n^- layer, and e) a step of removing phosphorus in the PSG film by annealing. , a step of selectively diffusing only the n^- layer.
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