JPH0832055A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

Info

Publication number
JPH0832055A
JPH0832055A JP16550394A JP16550394A JPH0832055A JP H0832055 A JPH0832055 A JP H0832055A JP 16550394 A JP16550394 A JP 16550394A JP 16550394 A JP16550394 A JP 16550394A JP H0832055 A JPH0832055 A JP H0832055A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide film
gate electrode
silicon oxide
semiconductor substrate
polysilicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP16550394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Mano
敏彦 真野
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.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Automatic Loom Works Ltd filed Critical Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Priority to JP16550394A priority Critical patent/JPH0832055A/en
Publication of JPH0832055A publication Critical patent/JPH0832055A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a manufacturing method of semiconductor device capable of realizing the miniaturization of a MOS transistor in a simple step. CONSTITUTION:A silicon oxide film 2 (gate oxide film 12) is formed on the surface of a p-type semiconductor substrate 1 (a). A gate electrode 3 (13) in a specific shape is formed on the silicon oxide film 2 (b). The silicon oxide film 2 is isotropically etched away to remove the silicon oxide film 2 in the region wherein the gate electrode 3 is not formed for side etching the silicon oxide film 2 beneath the ends of the gate electrode 3 (c). The p-type semiconductor substrate 1 is thermal oxidized to form silicon oxide films 14, 14 on the surface of the gate electrode 3 and the p-type semiconductor substrate 1 (d). Finally, n-type impurities are implanted in the surface of the p-type semiconductor substrate using the gate electrode 13 as a mask so as to form an n-source region 5 and an n-drain region 6.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係わり、特に微細化したMOSトランジスタの製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a miniaturized MOS transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の集積度は年々向上し、その
性能/コスト比を改善してきた。これは、素子の構造と
回路構成の改良、素子および配線等の微細化によって達
成されてきている。そのような集積回路のなかで、微細
加工技術が最も進んでいる集積回路の一つは、MOS集
積回路である。MOS集積回路では、製造プロセスが簡
単であり、素子間のアイソレーションが不要であるた
め、集積度を高くすることができる。
2. Description of the Related Art The degree of integration of semiconductor devices has improved year by year, and the performance / cost ratio thereof has improved. This has been achieved by improving the structure and circuit configuration of the element and miniaturizing the element and wiring. Among such integrated circuits, one of the integrated circuits for which the microfabrication technology is most advanced is the MOS integrated circuit. Since the MOS integrated circuit has a simple manufacturing process and does not require isolation between elements, the degree of integration can be increased.

【0003】図4に、一般的なMOSトランジスタの要
部断面構造を示す。同図(a) では、半導体基板101の
表面部にソース領域102およびドレイン領域103が
形成されている。そして、それら領域が形成されている
半導体基板101の表面に酸化膜104が形成され、さ
らにその酸化膜104の表面において、ソース領域10
2とドレイン領域103の間の領域の上部にゲート電極
105が設けられている。
FIG. 4 shows a sectional structure of a main part of a general MOS transistor. In FIG. 1A, the source region 102 and the drain region 103 are formed on the surface portion of the semiconductor substrate 101. Then, an oxide film 104 is formed on the surface of the semiconductor substrate 101 in which those regions are formed, and the source region 10 is formed on the surface of the oxide film 104.
The gate electrode 105 is provided above the region between the drain region 103 and the drain region 103.

【0004】同図(b) に示す構成では、ソース領域10
2とドレイン領域103との間の半導体基板101の表
面にゲート酸化膜111が形成されている。そして、そ
のゲート酸化膜111上にゲート電極112が設けられ
ている。さらに、ゲート電極112の上部および側部を
覆うようにして酸化膜113が形成されている。
In the configuration shown in FIG. 1B, the source region 10
2 and the drain region 103, a gate oxide film 111 is formed on the surface of the semiconductor substrate 101. The gate electrode 112 is provided on the gate oxide film 111. Further, an oxide film 113 is formed so as to cover the upper part and the side part of the gate electrode 112.

【0005】MOS集積回路の集積度を高めるために
は、図4に示すような各MOSトランジスタ素子を小さ
く形成することが有効である。そして、各素子を微細化
するための手法のひとつとして、各MOSトランジスタ
のチャネル長Lを小さくすることが行われている。
In order to increase the degree of integration of the MOS integrated circuit, it is effective to make each MOS transistor element as shown in FIG. 4 small. Then, as one of the methods for miniaturizing each element, the channel length L of each MOS transistor is reduced.

【0006】ところが、MOSトランジスタのチャネル
長Lを小さくすると、短チャネル効果が発生する。以
下、図5を参照しながら短チャネル効果について説明す
る。図5に示すnMOSトランジスタの一般的な使用形
態としては、ソースを接地し、ドレインに正の電圧を印
加する。そして、ソース・ドレイン間に電流を流すとき
には、MOSトランジスタのスレッシュホルド電圧Vth
よりも大きなゲート電圧VG をゲート電極125に印加
し、ソース領域122とドレイン領域123との間のp
領域(p型基板121)の表面近傍の導電型をn型半導
体領域に反転させてチャネルを形成する。
However, when the channel length L of the MOS transistor is reduced, the short channel effect occurs. Hereinafter, the short channel effect will be described with reference to FIG. As a general usage pattern of the nMOS transistor shown in FIG. 5, the source is grounded and a positive voltage is applied to the drain. When a current is passed between the source and drain, the threshold voltage V th of the MOS transistor is
A gate voltage V G higher than the above is applied to the gate electrode 125 and p between the source region 122 and the drain region 123 is applied.
The conductivity type near the surface of the region (p-type substrate 121) is inverted to the n-type semiconductor region to form a channel.

【0007】このとき、ドレイン領域123とp型基板
121との間は逆バイアス状態となり、ドレイン領域1
23から伸びる空乏層はp型基板121内において大き
く広がる。そして、この空乏層の影響により、MOSト
ランジスタのスレッシュホルド電圧Vthが低下する。さ
らに、この短チャネル効果が著しくなると、ドレイン領
域123から伸びる空乏層がソース領域122にまで到
達し、ゲート電圧ではドレイン電流を制御することがで
きない「パンチスルー」が発生する。
At this time, a reverse bias state is established between the drain region 123 and the p-type substrate 121, and the drain region 1
The depletion layer extending from 23 largely spreads in the p-type substrate 121. Then, due to the influence of the depletion layer, the threshold voltage V th of the MOS transistor is lowered. Further, when the short channel effect becomes remarkable, the depletion layer extending from the drain region 123 reaches the source region 122, and "punch through" in which the drain current cannot be controlled by the gate voltage occurs.

【0008】また、MOSトランジスタのチャネル長L
が短くなると、チャネル方向(ソース領域122とドレ
イン領域123とを結ぶ方向)での電界が強くなり、そ
の高電界で高エネルギーを得た電子はドレイン領域12
3の端部においてなだれ増倍をおこす。なだれ増倍で生
成された電子(ホットエレクトロン)はドレイン領域1
23へ流れ、さらに、図5に示すように、ドレイン領域
123の端部近傍で酸化膜124に注入される。このよ
うに、酸化膜124に電子(電荷)が入り込むと、MO
Sトランジスタのスレッシュホルド電圧Vthが変動して
しまい、MOSトランジスタの動作が不安定になる。
Further, the channel length L of the MOS transistor
Becomes shorter, the electric field in the channel direction (direction connecting the source region 122 and the drain region 123) becomes stronger, and the electrons that have obtained high energy in the high electric field are drain regions 12.
Avalanche multiplication is performed at the end of 3. Electrons (hot electrons) generated by avalanche multiplication are drain region 1
23, and is further implanted into the oxide film 124 near the end of the drain region 123, as shown in FIG. Thus, when electrons (charges) enter the oxide film 124, MO
The threshold voltage V th of the S transistor fluctuates, and the operation of the MOS transistor becomes unstable.

【0009】上記スレッシュホルド電圧Vthの変動は、
酸化膜124の膜厚が薄くなる程大きくなる。換言すれ
ば、酸化膜124の膜厚を厚くすると、スレッシュホル
ド電圧Vthの変動は小さくなる。ところが、酸化膜12
4はゲート絶縁膜であり、この酸化膜124を厚くする
につれてチャネル領域の導電型反転、すなわちMOSト
ランジスタのオン/オフ制御が困難になるので、酸化膜
124をある所定の膜厚以上に厚くすることはできな
い。そこで、上記問題を解決する方法として、例えば特
開昭60−20580号公報には、図6に示すような構
造が提案されている。
The fluctuation of the threshold voltage V th is
The oxide film 124 becomes thicker as it becomes thinner. In other words, the thicker the oxide film 124, the smaller the fluctuation of the threshold voltage V th . However, the oxide film 12
Reference numeral 4 denotes a gate insulating film. As the oxide film 124 is made thicker, it becomes difficult to invert the conductivity type of the channel region, that is, it is difficult to control ON / OFF of the MOS transistor. Therefore, the oxide film 124 is made thicker than a predetermined film thickness. It is not possible. Therefore, as a method for solving the above problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-20580 proposes a structure as shown in FIG.

【0010】図6に示す構造では、第1の酸化膜131
上に第1ゲート電極133が形成されており、その第1
ゲート電極133の上面に接続して第2ゲート電極13
4が形成されている。第2ゲート電極134は、その端
部が第1ゲート電極133よりも外側にまで広がってお
り、第2ゲート電極134の端部の下側において第1ゲ
ート電極133が形成されていない領域には、第2の酸
化膜132が形成されている。したがって、ドレイン領
域123(ソース領域122も同様である)の端部近傍
では、第1の酸化膜131および第2の酸化膜132が
形成された構成であり、酸化膜が厚くなっているので、
上記注入されるホットエレクトロンによるMOSトラン
ジスタのスレッシュホルド電圧Vthの変動が小さくな
る。
In the structure shown in FIG. 6, the first oxide film 131
A first gate electrode 133 is formed on top of the first
The second gate electrode 13 is connected to the upper surface of the gate electrode 133.
4 are formed. The end portion of the second gate electrode 134 extends to the outside of the first gate electrode 133, and in the region below the end portion of the second gate electrode 134, the first gate electrode 133 is not formed. , A second oxide film 132 is formed. Therefore, since the first oxide film 131 and the second oxide film 132 are formed in the vicinity of the end of the drain region 123 (similar to the source region 122), the oxide film is thick,
The fluctuation of the threshold voltage V th of the MOS transistor due to the injected hot electrons becomes small.

【0011】さらに、ゲート電極を図6に示した形状に
すると、ソース領域122およびドレイン領域123を
形成するときに、第2ゲート電極134をマスクとして
イオン打込みを行う(セルフアラインメント)場合、以
下の利点がある。すなわち、p型基板121に打ち込ま
れた不純物は、熱処理において、p型基板121内で横
方向にも拡散される。この横方向に拡散する距離は、p
型基板121の不純物濃度、イオン打込量および熱処理
条件等によって算出できる。そして、この距離を第1ゲ
ート電極133に対して第2ゲート電極134が突出し
た長さに合わせれば、第1ゲート電極133の下部への
ドレイン領域123(または、ソース領域122)の
「入り込み」がなくなり、同じサイズで素子を形成した
場合には短チャネル効果が小さくなる。
Further, when the gate electrode is formed into the shape shown in FIG. 6, when the source region 122 and the drain region 123 are formed and the ion implantation is performed using the second gate electrode 134 as a mask (self-alignment), the following is performed. There are advantages. That is, the impurities implanted in the p-type substrate 121 are also diffused laterally in the p-type substrate 121 during the heat treatment. This lateral diffusion distance is p
It can be calculated by the impurity concentration of the mold substrate 121, the amount of ion implantation, the heat treatment condition, and the like. Then, if this distance is adjusted to the length of the second gate electrode 134 protruding from the first gate electrode 133, the “drain” of the drain region 123 (or the source region 122) to the lower portion of the first gate electrode 133 is achieved. And the short channel effect is reduced when elements are formed with the same size.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図6に示す
構成のゲート電極を形成しようとすると、その製造工程
が複雑である。以下に、図6に示すゲート電極の製造方
法の一例を示す。 (1) p型基板121の表面に第1の酸化膜131を形成
する。 (2) 第1の酸化膜131上にポリシリコン等を一様に形
成し、そのポリシリコンをエッチングして第1ゲート電
極133を形成する。 (3) 第2の酸化膜132を形成する。 (4) 第2ゲート電極134を形成する。 (5) イオン打込および熱処理によって、ソース領域12
2およびドレイン領域123を形成する。
However, when the gate electrode having the structure shown in FIG. 6 is formed, the manufacturing process thereof is complicated. An example of a method of manufacturing the gate electrode shown in FIG. 6 will be shown below. (1) A first oxide film 131 is formed on the surface of the p-type substrate 121. (2) Polysilicon or the like is uniformly formed on the first oxide film 131, and the polysilicon is etched to form the first gate electrode 133. (3) The second oxide film 132 is formed. (4) The second gate electrode 134 is formed. (5) Source region 12 is formed by ion implantation and heat treatment.
2 and the drain region 123 are formed.

【0013】上記工程は一例であるが、従来の製造方法
においては、図6に示す形状のゲート電極を形成する場
合、第1ゲート電極133の形成と第2ゲート電極13
4の形成を別工程で行っていた。このため、工程数が多
くなり、製造時間が長く、また、製造コストも高くなっ
ていた。
Although the above steps are an example, in the conventional manufacturing method, when the gate electrode having the shape shown in FIG. 6 is formed, the first gate electrode 133 is formed and the second gate electrode 13 is formed.
4 was formed in a separate process. Therefore, the number of steps is increased, the manufacturing time is long, and the manufacturing cost is high.

【0014】本発明は上記問題を解決するものであり、
簡単な工程でMOSトランジスタの微細化を実現する半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above problems,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device which realizes miniaturization of MOS transistors by a simple process.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の半導体
装置の製造方法は、半導体基板の表面の酸化膜上に所定
形状のポリシリコンを設ける工程と、上記酸化膜に対し
て等方性エッチングを行う工程と、上記半導体基板を熱
酸化する工程と、上記半導体基板にイオン打込みをする
工程とからなる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a step of providing polysilicon having a predetermined shape on an oxide film on a surface of a semiconductor substrate, and isotropic with respect to the oxide film. It includes a step of etching, a step of thermally oxidizing the semiconductor substrate, and a step of implanting ions into the semiconductor substrate.

【0016】請求項2に記載の半導体装置の製造方法
は、請求項1を前提とし、上記エッチング工程において
上記ポリシリコンの端部の下部に形成されている上記酸
化膜を所定の量だけサイドエッチングする。
The method of manufacturing a semiconductor device according to a second aspect is based on the first aspect, and side-etches a predetermined amount of the oxide film formed under the end portion of the polysilicon in the etching step. To do.

【0017】請求項3に記載の半導体装置の製造方法
は、半導体基板の表面の酸化膜上に所定形状のゲート電
極を設ける工程と、上記酸化膜に対して等方性エッチン
グを行い上記ゲート電極の端部の下部に形成されている
該酸化膜を所定の量だけ除去する工程と、上記半導体基
板を熱酸化する工程と、上記ゲート電極をマスクとして
上記半導体基板にイオン打込みを行いソース領域および
ドレイン領域を形成する工程とからなる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a step of providing a gate electrode having a predetermined shape on an oxide film on a surface of a semiconductor substrate and isotropic etching of the oxide film are performed on the gate electrode. A step of removing a predetermined amount of the oxide film formed below the end of the semiconductor substrate, a step of thermally oxidizing the semiconductor substrate, an ion implantation is performed on the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask, and a source region and And a step of forming a drain region.

【0018】[0018]

【作用】半導体基板の表面の酸化膜上に所定形状のポリ
シリコン(ゲート電極)を設けた後に、該酸化膜に対し
て等方性エッチングを行うと、該ポリシリコンが形成さ
れていない領域の酸化膜が除去されるとともに、該ポリ
シリコンの端部の下側に形成されている酸化膜がサイド
エッチングされる。
When the isotropic etching is performed on the oxide film on the surface of the semiconductor substrate after the polysilicon (gate electrode) having a predetermined shape is provided on the oxide film, a region where the polysilicon is not formed is formed. The oxide film is removed, and the oxide film formed under the end portion of the polysilicon is side-etched.

【0019】この状態で半導体基板を熱酸化すると、上
記ポリシリコンおよび半導体基板の表面に酸化膜が成長
し、上記ポリシリコンの端部の下側の領域には酸化膜が
形成される。また、この熱酸化では、このような表面成
長による酸化膜の形成とともに、該ポリシリコンの内部
方向へ浸食するような酸化膜の形成も進む。ここで、上
記ポリシリコンの上部および側部では一様に浸食(酸化
膜形成)されるが、その下部では、上記エッチング工程
において酸化膜が除去された部分からのみ浸食される。
このため、熱酸化後のポリシリコンは、その端部の下部
が削られた形状となる。換言すれば、ポリシリコンの中
央部の下側に形成されている酸化膜は薄く、ポリシリコ
ンの端部の下側の酸化膜は厚くなる。
When the semiconductor substrate is thermally oxidized in this state, an oxide film grows on the surfaces of the polysilicon and the semiconductor substrate, and an oxide film is formed in the region below the end of the polysilicon. Further, in this thermal oxidation, an oxide film is formed by such surface growth, and at the same time, an oxide film that erodes inward of the polysilicon is formed. Here, the upper and side portions of the polysilicon are uniformly eroded (formed with an oxide film), but the lower portion thereof is eroded only from the portion where the oxide film is removed in the etching step.
For this reason, the polysilicon after thermal oxidation has a shape in which the lower portion of the end portion is shaved. In other words, the oxide film formed under the central portion of the polysilicon is thin, and the oxide film under the end portion of the polysilicon is thick.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。本発明の一実施例の半導体装置の製造
工程を図1に示す。ここでは、nMOSトランジスタを
採り上げて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Here, an nMOS transistor will be described as an example.

【0021】まず、図1(a) に示すように、p半導体基
板1の表面にシリコン酸化膜2を一様に形成する。この
シリコン酸化膜2は、nMOSトランジスタのゲート絶
縁膜となるので、スレッシュホルド電圧等を考慮した膜
厚で形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film 2 is uniformly formed on the surface of a p semiconductor substrate 1. Since this silicon oxide film 2 serves as the gate insulating film of the nMOS transistor, it is formed with a film thickness in consideration of the threshold voltage and the like.

【0022】次に、図1(b) に示すように、シリコン酸
化膜2上にポリシリコンからなるゲート電極3を形成す
る。この工程では、まず、シリコン酸化膜2の表面に一
様にポリシリコンを堆積させる。続いて、このポリシリ
コンの表面からリン等の不純物を全面に拡散させ、その
抵抗値を小さくする。そして、ポリシリコンを所定形状
にエッチングしてゲート電極3を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a gate electrode 3 made of polysilicon is formed on the silicon oxide film 2. In this step, first, polysilicon is uniformly deposited on the surface of the silicon oxide film 2. Then, impurities such as phosphorus are diffused all over the surface of the polysilicon to reduce its resistance value. Then, the polysilicon is etched into a predetermined shape to form the gate electrode 3.

【0023】次に、図1(c) に示すように、シリコン酸
化膜2に対してエッチングを行う。このエッチング工程
では、たとえばHF系(フッ化水素酸系)のエッチング
液を用いて、等方性のウエットエッチングを行う。この
等方性エッチングでは、ゲート電極3が形成されていな
い領域のシリコン酸化膜2が除去されるとともに、ゲー
ト電極3の端部(周辺部)の下側に形成されているシリ
コン酸化膜2がサイドエッチングされる。このため、ゲ
ート電極3の端部の下側には「何もない」空間ができ
る。以後、このエッチング後に残るシリコン酸化膜2を
ゲート酸化膜12と呼ぶことにする。
Next, as shown in FIG. 1C, the silicon oxide film 2 is etched. In this etching step, isotropic wet etching is performed using, for example, an HF (hydrofluoric acid) etching solution. In this isotropic etching, the silicon oxide film 2 in the region where the gate electrode 3 is not formed is removed, and the silicon oxide film 2 formed below the end portion (peripheral portion) of the gate electrode 3 is removed. Side etched. For this reason, a space "empty" is formed below the end portion of the gate electrode 3. Hereinafter, the silicon oxide film 2 remaining after this etching will be referred to as a gate oxide film 12.

【0024】続いて、図2に移り、上記エッチング工程
の次に行われる酸化工程について詳細に説明する。図2
(a) は、図1(c) を拡大した図である。図2(a) におい
て、サイドエッチングによって除去されたシリコン酸化
膜2の深さDは、エッチング時間等によって制御する。
Next, referring to FIG. 2, the oxidation step performed after the above etching step will be described in detail. Figure 2
(a) is an enlarged view of FIG. 1 (c). In FIG. 2A, the depth D of the silicon oxide film 2 removed by side etching is controlled by the etching time or the like.

【0025】この状態でp半導体基板1を熱酸化する。
この熱酸化では、図2(b) に示すように、p半導体基板
1の表面にシリコン酸化膜4(図2(b) の右上りの斜線
で示す領域)が形成される。また、ゲート電極3の表面
(上面、側面、及び下面においてシリコン酸化膜2が除
去された領域)にもシリコン酸化膜4が形成される。こ
こで、ゲート電極3は不純物を多く含んだポリシリコン
であり、熱酸化時には増速酸化されるため、ゲート電極
3の表面にはp半導体基板1の表面と比べて厚いシリコ
ン酸化膜4が成長する。
In this state, the p semiconductor substrate 1 is thermally oxidized.
In this thermal oxidation, as shown in FIG. 2 (b), a silicon oxide film 4 (a shaded area in the upper right of FIG. 2 (b)) is formed on the surface of the p semiconductor substrate 1. Further, the silicon oxide film 4 is also formed on the surface (the region where the silicon oxide film 2 is removed on the upper surface, the side surface, and the lower surface) of the gate electrode 3. Here, since the gate electrode 3 is polysilicon containing a large amount of impurities and is acceleratedly oxidized during thermal oxidation, a silicon oxide film 4 thicker than the surface of the p semiconductor substrate 1 grows on the surface of the gate electrode 3. To do.

【0026】一方、この熱酸化工程では、ゲート電極3
(p半導体基板1も同様であるが、説明は省略する)の
内部方向に向かっても、そのポリシリコンを浸食するよ
うにしてシリコン酸化膜4a(図2(b) の右下りの斜線
で示す領域)が形成される。ここで、ゲート電極3の上
部および側部では一様にシリコン酸化膜4aが形成され
るが、その下部では、上記エッチング工程においてシリ
コン酸化膜2が除去された部分からのみシリコン酸化膜
4aが形成される。換言すれば、ゲート電極3の下部で
は、その端部においてのみ酸化反応が起こり、ポリシリ
コンが「浸食」されてシリコン酸化膜となる。すなわ
ち、熱酸化後のゲート電極3は、その端部の下部が酸化
膜によって削られた形状となる(以後、この形状のゲー
ト電極をゲート電極13と呼ぶことにする)。この結
果、ゲート電極13の中央部の下側では、ゲート酸化膜
12からなる薄い絶縁膜構成となり、ゲート電極13端
部の下側では、シリコン酸化膜4およびシリコン酸化膜
4aからなる厚い絶縁膜構成となる(以後、シリコン酸
化膜4および4aからなる絶縁膜をシリコン酸化膜14
と呼び、特に、ゲート電極13の端部の下部に形成され
た絶縁膜をシリコン酸化膜14aと呼ぶ)。その構成を
図2(c) に示す。
On the other hand, in this thermal oxidation step, the gate electrode 3
(The same applies to the p-semiconductor substrate 1, but the description thereof is omitted.) The silicon oxide film 4a (shown by the diagonal line to the lower right of FIG. 2B) is formed so as to erode the polysilicon toward the inside. Area) is formed. Here, the silicon oxide film 4a is uniformly formed on the upper and side portions of the gate electrode 3, but on the lower portion thereof, the silicon oxide film 4a is formed only from the portion where the silicon oxide film 2 is removed in the etching process. To be done. In other words, in the lower portion of the gate electrode 3, an oxidation reaction occurs only at the end portion thereof, and the polysilicon is “eroded” to become a silicon oxide film. That is, the gate electrode 3 after thermal oxidation has a shape in which the lower portion of the end portion is cut by the oxide film (hereinafter, the gate electrode having this shape is referred to as the gate electrode 13). As a result, a thin insulating film composed of the gate oxide film 12 is formed below the central portion of the gate electrode 13, and a thick insulating film composed of the silicon oxide film 4 and the silicon oxide film 4a is formed below the end portion of the gate electrode 13. (Hereinafter, the insulating film composed of the silicon oxide films 4 and 4a is referred to as the silicon oxide film 14).
In particular, the insulating film formed below the end portion of the gate electrode 13 is referred to as a silicon oxide film 14a). The configuration is shown in Fig. 2 (c).

【0027】続いて、図1に戻り、上記熱酸化以降の工
程について説明する。図1(d) は、図2(c) と同じ状態
を示している。図1(d) の状態につづいて、nソース領
域5およびnドレイン領域6を形成するためにイオン打
込みを行う。ここでは、n型不純物として、P,As,
またはSb等を注入する。このイオン打込みでは、上述
の工程で形成したゲート電極13をマスクとする。すな
わち、nソース領域5およびnドレイン領域6をセルフ
アラインプロセスで形成する。
Next, returning to FIG. 1, the steps after the thermal oxidation will be described. FIG. 1 (d) shows the same state as FIG. 2 (c). Following the state of FIG. 1D, ion implantation is performed to form the n source region 5 and the n drain region 6. Here, as n-type impurities, P, As,
Alternatively, Sb or the like is injected. In this ion implantation, the gate electrode 13 formed in the above process is used as a mask. That is, the n source region 5 and the n drain region 6 are formed by a self-alignment process.

【0028】この後、注入した不純物を活性化するため
に熱処理を行い、図1(e) に示すように、nソース領域
5およびnドレイン領域6が形成される。この熱処理に
おいて、不純物は全方向に拡散される。このため、注入
された不純物は、ゲート電極13の下側にも拡散する
が、ゲート酸化膜12の下部にまで到達することはな
い。実際は、その設計段階において上記熱処理条件が予
め設定されており、どの程度拡散されるかは既知である
ので、その不純物のゲート電極13の下側への拡散範囲
よりも深くシリコン酸化膜2をサイドエッチングしてい
る。
After that, heat treatment is performed to activate the implanted impurities to form an n source region 5 and an n drain region 6 as shown in FIG. 1 (e). In this heat treatment, the impurities are diffused in all directions. Therefore, the implanted impurities diffuse to the lower side of the gate electrode 13, but do not reach the lower portion of the gate oxide film 12. Actually, the heat treatment conditions are set in advance at the designing stage, and it is known how much the impurities are diffused. Therefore, the silicon oxide film 2 is formed deeper than the diffusion range of the impurities to the lower side of the gate electrode 13. Etching.

【0029】このようにしてnMOSトランジスタが形
成されるが、上記工程では、シリコン酸化膜2の上面に
ゲート電極3を形成し、その状態でシリコン酸化膜2に
対して等方性エッチングをした後に熱酸化を行うことに
よって、図2(c) に示すような形状のゲート電極13を
形成している。この製造方法は、従来の方法と比べて工
程数が少なく、短時間でかつ低コストである。
The nMOS transistor is thus formed. In the above process, the gate electrode 3 is formed on the upper surface of the silicon oxide film 2 and, in that state, the silicon oxide film 2 is isotropically etched. By performing thermal oxidation, the gate electrode 13 having the shape as shown in FIG. 2 (c) is formed. This manufacturing method has a smaller number of steps, a shorter time, and lower cost than the conventional method.

【0030】上記工程によって形成されたnMOSトラ
ンジスタでは、微細加工を目的としているので、nソー
ス領域5とnドレイン領域6との間の距離(チャネル
長)はできるだけ短く形成されている。したがって、n
ソース領域5とnドレイン領域6との間は高電界状態と
なり、高エネルギーを持った電子がnドレイン領域6の
端部から、そのnドレイン領域6の端部の上側に形成さ
れているシリコン酸化膜14aに注入される恐れがあ
る。ところが、このシリコン酸化膜14aは、ゲート酸
化膜12と比べて厚く形成されているので、そこに電子
(電荷)が入り込んだ場合でもnMOSトランジスタの
スレッシュホルド電圧Vthの変動は小さく、nMOSト
ランジスタの特性は安定している。
Since the nMOS transistor formed by the above steps is intended for fine processing, the distance (channel length) between the n source region 5 and the n drain region 6 is formed as short as possible. Therefore, n
A high electric field state is established between the source region 5 and the n-drain region 6, and electrons having high energy are formed from the end of the n-drain region 6 to the upper side of the end of the n-drain region 6. It may be injected into the film 14a. However, since the silicon oxide film 14a is formed thicker than the gate oxide film 12, even if electrons (charges) enter there, the fluctuation of the threshold voltage Vth of the nMOS transistor is small and the nMOS transistor has a small fluctuation. The characteristics are stable.

【0031】MOSトランジスタのチャネル長とスレッ
シュホルド電圧Vthとの関係を図3に示す。同図におい
て、従来技術として示した例は、ゲート電極が図4の構
成のMOSトランジスタである。従来のMOSトランジ
スタでは、同図に破線で示すように、チャネル長が短く
なると、短チャネル効果のためにスレッシュホルド電圧
thが小さくなり、またスレッシュホルド電圧Vthの値
がばらついてMOSトランジスタの特性が不安定であっ
た。これに対して本実施例のMOSトランジスタでは、
チャネル長を短くした場合、ゲート電極13下の絶縁膜
に対するシリコン酸化膜14aが占める面積の割合が大
きくなり、スレッシュホルド電圧Vthを大きくする作用
が働いて短チャネル効果を防ぐことができる。また、厚
い絶縁膜(シリコン酸化膜14a)に対するスレッシュ
ホルド電圧Vthは、薄い絶縁膜(ゲート酸化膜12)に
対するスレッシュホルド電圧Vthに比べて高く、チャネ
ル長が短い場合にはシリコン酸化膜14aに対するスレ
ッシュホルド電圧Vthが支配的となり、MOSトランジ
スタのスレッシュホルド電圧Vthは、図3に実線で示す
ように、チャネル長に対してほぼ一定の特性をとる。
FIG. 3 shows the relationship between the channel length of the MOS transistor and the threshold voltage V th . In the figure, the example shown as the prior art is a MOS transistor whose gate electrode has the configuration of FIG. In the conventional MOS transistor, as shown by the broken line in the figure, when the channel length becomes shorter, the threshold voltage V th becomes smaller due to the short channel effect, and the value of the threshold voltage V th fluctuates. The characteristics were unstable. On the other hand, in the MOS transistor of this embodiment,
When the channel length is shortened, the ratio of the area occupied by the silicon oxide film 14a to the insulating film under the gate electrode 13 increases, and the action of increasing the threshold voltage V th works to prevent the short channel effect. Also, a thick insulating film Suresshuhorudo voltage V th with respect to (the silicon oxide film 14a) is a thin insulating film (gate oxide film 12) higher than the Suresshuhorudo voltage V th for, when the channel length is short silicon oxide film 14a The threshold voltage V th of the MOS transistor becomes dominant, and the threshold voltage V th of the MOS transistor has a substantially constant characteristic with respect to the channel length as shown by the solid line in FIG.

【0032】なお、本発明は、pMOSトランジスタに
も適用可能である。
The present invention can also be applied to pMOS transistors.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、MOSトラ
ンジスタのゲート電極の端部の下側の酸化膜を他の領域
のゲート酸化膜よりも厚く形成する場合の製造工程を減
らしたので、微細化し、かつ安定した特性が得られるM
OSトランジスタの製造時間および製造コストが改善さ
れた。
According to the manufacturing method of the present invention, the number of manufacturing steps for forming the oxide film below the end portion of the gate electrode of the MOS transistor to be thicker than the gate oxide film in other regions is reduced. M that can be miniaturized and have stable characteristics
The manufacturing time and manufacturing cost of the OS transistor are improved.

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

【図1】本発明の一実施例の半導体装置の製造工程を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例の製造工程において、熱酸化処理を
説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a thermal oxidation process in the manufacturing process of the above embodiment.

【図3】MOSトランジスタのチャネル長とスレッシュ
ホルド電圧の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a channel length of a MOS transistor and a threshold voltage.

【図4】一般的なMOSトランジスタの要部断面構成図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of a main part of a general MOS transistor.

【図5】MOSトランジスタにおける短チャネル効果を
説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a short channel effect in a MOS transistor.

【図6】ゲート電極の形状を工夫したMOSトランジス
タの要部断面構成図である。
FIG. 6 is a cross-sectional configuration diagram of a main part of a MOS transistor in which the shape of a gate electrode is devised.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p半導体基板 2 シリコン酸化膜 3 ゲート電極 4 シリコン酸化膜 4a シリコン酸化膜 5 nソース領域 6 nドレイン領域 12 ゲート酸化膜 13 ゲート電極 14 シリコン酸化膜 14a シリコン酸化膜 1 p semiconductor substrate 2 silicon oxide film 3 gate electrode 4 silicon oxide film 4a silicon oxide film 5 n source region 6 n drain region 12 gate oxide film 13 gate electrode 14 silicon oxide film 14a silicon oxide film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の表面の酸化膜上に所定形状
のポリシリコンを設ける工程と、 上記酸化膜に対して等方性エッチングを行う工程と、 上記半導体基板を熱酸化する工程と、 上記半導体基板にイオン打込みをする工程と、 からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A step of providing polysilicon having a predetermined shape on an oxide film on a surface of a semiconductor substrate, a step of performing isotropic etching on the oxide film, a step of thermally oxidizing the semiconductor substrate, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: ion-implanting a semiconductor substrate.
【請求項2】 上記エッチング工程では、上記ポリシリ
コンの端部の下部に形成されている上記酸化膜を所定の
量だけサイドエッチングすることを特徴とする請求項1
に記載の半導体装置の製造方法。
2. The etching step comprises side etching a predetermined amount of the oxide film formed under the end portion of the polysilicon.
A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
【請求項3】 半導体基板の表面の酸化膜上に所定形状
のゲート電極を設ける工程と、 上記酸化膜に対して等方性エッチングを行い、上記ゲー
ト電極の端部の下部に形成されている該酸化膜を所定の
量だけ除去する工程と、 上記半導体基板を熱酸化する工程と、 上記ゲート電極をマスクとして上記半導体基板にイオン
打込みを行い、ソース領域およびドレイン領域を形成す
る工程と、 からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A step of providing a gate electrode of a predetermined shape on an oxide film on a surface of a semiconductor substrate, and isotropic etching of the oxide film to form a gate electrode below an end portion of the gate electrode. A step of removing a predetermined amount of the oxide film, a step of thermally oxidizing the semiconductor substrate, a step of ion-implanting the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask to form a source region and a drain region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
JP16550394A 1994-07-18 1994-07-18 Manufacture of semiconductor device Withdrawn JPH0832055A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16550394A JPH0832055A (en) 1994-07-18 1994-07-18 Manufacture of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16550394A JPH0832055A (en) 1994-07-18 1994-07-18 Manufacture of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0832055A true JPH0832055A (en) 1996-02-02

Family

ID=15813633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16550394A Withdrawn JPH0832055A (en) 1994-07-18 1994-07-18 Manufacture of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0832055A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001291861A (en) * 2000-04-05 2001-10-19 Nec Corp MOS transistor, transistor manufacturing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001291861A (en) * 2000-04-05 2001-10-19 Nec Corp MOS transistor, transistor manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100393216B1 (en) Method of fabricating Metal Oxide Semiconductor transistor with Lightly Doped Drain structure
US6551870B1 (en) Method of fabricating ultra shallow junction CMOS transistors with nitride disposable spacer
JP2826924B2 (en) Method of manufacturing MOSFET
KR930010124B1 (en) Manufacturing Method and Structure of Semiconductor Transistor
KR100205320B1 (en) Mosfet and its manufacturing method
EP0164449B1 (en) Process for producing a semiconductor integrated circuit device including a misfet
US5705439A (en) Method to make an asymmetrical LDD structure for deep sub-micron MOSFETS
JPH06204469A (en) Field effect transistor and method of manufacturing the same
US5952700A (en) MOSFET device with unsymmetrical LDD region
JPH10223771A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPS6055665A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3057436B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2002353449A (en) Method for manufacturing semiconductor device
US6621118B2 (en) MOSFET, semiconductor device using the same and production process therefor
US6762468B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JPH04218925A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP3744438B2 (en) Semiconductor device
JPH0234936A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JPH0832055A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3038740B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2513634B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH06140590A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3017838B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR100365091B1 (en) Manufacturing method of mos transistor
JPS6057971A (en) Manufacture of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20011002