JPH09252116A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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- JPH09252116A JPH09252116A JP8057707A JP5770796A JPH09252116A JP H09252116 A JPH09252116 A JP H09252116A JP 8057707 A JP8057707 A JP 8057707A JP 5770796 A JP5770796 A JP 5770796A JP H09252116 A JPH09252116 A JP H09252116A
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置とその
製造方法に関し、特に微細化をはかるMOSトランジス
タにおいて、基板に形成した溝を利用してゲート電極と
不純物拡散層とを分離することにより、ゲート電極と拡
散層との間の接合容量の低減をはかる技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and in particular, in a miniaturized MOS transistor, by separating a gate electrode and an impurity diffusion layer by utilizing a groove formed in a substrate, The present invention relates to a technique for reducing the junction capacitance between a gate electrode and a diffusion layer.
【0002】[0002]
【従来の技術】以下、微細化したMOSトランジスタに
おいて、ドレイン拡散層側の接合容量の減少をはかった
半導体装置について説明する。先ず、図11に示す従来
の第1の半導体装置は、ポリシリコン膜から成るゲート
電極とドレイン拡散層とをゲートバーズビーク技術を利
用して分離している。即ち、例えばP型の半導体基板5
1上に形成された素子分離膜としてのLOCOS酸化膜
52で囲まれた素子形成領域上におよそ140Åの膜厚
のゲート絶縁膜53を形成し、該ゲート絶縁膜54上に
LPCVD法によりおよそ2500Åの膜厚のポリシリ
コン膜を形成した後に、周知のパターニング技術により
パターニングしておよそ0.7μmのゲート長を有する
ゲート電極54を形成する。続いて、前記ゲート電極5
4をマスクにして、例えばリンイオン(31P+ )をおよ
そ加速電圧300KeV、注入量1E13/cm2
(尚、1E13は1かける10の13乗の意である。以
下、同様とする。)の条件で注入し、ゲート電極54に
隣接するようにN- 層を形成する。更に、ゲート電極5
4の側壁部におよそ0.15μmのスペーサ幅を有する
サイドウォールスペーサ55を形成する。続いて、前記
ゲート電極54とサイドウォールスペーサ55をマスク
にしてヒ素イオン(75As+ )をおよそ加速電圧60K
eV、注入量5E15/cm2 の条件で注入した後に、
およそ900℃のO2 雰囲気中で3時間熱酸化を行うこ
とにより図11に示すようにゲート電極54とサイドウ
ォールスペーサ55で覆われていない領域の絶縁膜を熱
酸化させておよそ1500Åの膜厚の厚い絶縁膜56を
形成し、その下方には高濃度のN+ 型のソース・ドレイ
ン拡散層57を形成している。尚、58は前記熱酸化よ
り前述したポケットイオン注入されたN- 型層が拡散さ
れたものである。2. Description of the Related Art A semiconductor device in which a junction capacitance on the drain diffusion layer side is reduced in a miniaturized MOS transistor will be described below. First, in the conventional first semiconductor device shown in FIG. 11, the gate electrode made of a polysilicon film and the drain diffusion layer are separated by using the gate bird's beak technique. That is, for example, a P-type semiconductor substrate 5
1. A gate insulating film 53 having a thickness of about 140Å is formed on an element forming region surrounded by a LOCOS oxide film 52 as an element isolation film formed on the first insulating film 52, and about 2500Å by LPCVD on the gate insulating film 54. After forming the polysilicon film having the film thickness of, the gate electrode 54 having a gate length of about 0.7 μm is formed by patterning by a known patterning technique. Then, the gate electrode 5
Using 4 as a mask, for example, phosphorus ions (31P +) are accelerated at an acceleration voltage of 300 KeV and the dose is 1E13 / cm @ 2.
(Note that 1E13 means 1 times 10 to the 13th power. The same applies hereinafter), and an N − layer is formed so as to be adjacent to the gate electrode 54. Furthermore, the gate electrode 5
A side wall spacer 55 having a spacer width of about 0.15 μm is formed on the side wall portion of No. 4. Subsequently, using the gate electrode 54 and the sidewall spacer 55 as a mask, arsenic ions (75 As +) are accelerated at an acceleration voltage of about 60K.
After injection under the conditions of eV and an injection amount of 5E15 / cm2,
As shown in FIG. 11, thermal oxidation is performed in an O 2 atmosphere at about 900 ° C. for 3 hours to thermally oxidize the insulating film in the region not covered by the gate electrode 54 and the sidewall spacers 55, and the thickness of about 1500 Å. A thick insulating film 56 is formed, and a high-concentration N + type source / drain diffusion layer 57 is formed thereunder. Reference numeral 58 represents the diffusion of the above-mentioned pocket ion-implanted N-type layer by the thermal oxidation.
【0003】この前述した半導体装置では、ゲートバー
ズビーク技術によりゲート電極とドレイン拡散層との間
の接合容量を低減することはできるが、熱酸化によるN
- 型層58の広がりを考慮して拡散を行うため、ゲート
電極のゲート長の微細化がはかれなかった。次に、図1
2に示す従来の第2の半導体装置は、前記ゲート電極を
例えば、ポリシリコン膜とタングステンシリサイド(W
Six)膜から成るポリサイドゲート構造としたもの
で、このポリサイドゲート電極では前述した熱酸化方法
では、タングステンシリサイド膜にはがれが発生するた
め、前述したゲートバーズビーク技術が利用できず、増
速酸化技術によりポリサイドゲート電極の形成前にゲー
ト絶縁膜に厚みをもたせて、ゲート電極とドレイン拡散
層間の接合容量を低減させている。即ち、P型の半導体
基板61に形成されたLOCOS酸化膜62で囲まれた
素子形成領域上のある領域にのみ図示しないレジスト膜
をマスクにして例えばリンイオン(31P+ )をおよそ加
速電圧100KeV、注入量5E14/cm2 の条件で
注入し、N+ 型層63を形成する。次に、基板全面を熱
酸化しておよそ140Åの膜厚のゲート絶縁膜64を形
成する。この酸化工程により、前記N+ 型層63に接す
る領域は増速酸化されて厚い絶縁膜65が形成される。
続いて、前記絶縁膜64と絶縁膜65をまたぐようにポ
リシリコン膜66とタングステンシリサイド(WSi
x)膜67から成るおよそ2.0μmのゲート長を有す
るポリサイドゲート電極68を形成した後に、該ポリサ
イドゲート電極68の側壁部におよそ0.15μmのス
ペーサ幅を有するサイドウォールスペーサ69を形成す
る。そして、前記ポリサイドゲート電極68を被覆した
サイドウォールスペーサ69をマスクにしてソース・ド
レイン拡散層形成用のイオン注入を行い、高濃度のN++
型のソース・ドレイン拡散層70を形成している。In the above-described semiconductor device, the junction capacitance between the gate electrode and the drain diffusion layer can be reduced by the gate bird's beak technique, but the N by thermal oxidation is reduced.
Since the diffusion is performed in consideration of the spread of the mold layer 58, the gate length of the gate electrode was not miniaturized. Next, FIG.
In the second conventional semiconductor device shown in FIG. 2, the gate electrode is formed of, for example, a polysilicon film and tungsten silicide (W
In the polycide gate structure made of a (Six) film, peeling occurs in the tungsten silicide film in the polycide gate electrode by the above-mentioned thermal oxidation method, so that the above-mentioned gate bird's beak technique cannot be used and the speedup is increased. By using an oxidation technique, the gate insulating film is made thick before the formation of the polycide gate electrode to reduce the junction capacitance between the gate electrode and the drain diffusion layer. That is, for example, phosphorus ions (31 P +) are implanted at an accelerating voltage of 100 KeV with a resist film (not shown) as a mask only in a certain region on the element formation region surrounded by the LOCOS oxide film 62 formed on the P type semiconductor substrate 61. Implantation is performed under the condition of an amount of 5E14 / cm @ 2 to form an N @ + type layer 63. Next, the entire surface of the substrate is thermally oxidized to form a gate insulating film 64 having a film thickness of about 140Å. By this oxidation step, the region in contact with the N + type layer 63 is subjected to accelerated oxidation to form a thick insulating film 65.
Then, the polysilicon film 66 and the tungsten silicide (WSi) are formed so as to extend over the insulating film 64 and the insulating film 65.
x) After forming a polycide gate electrode 68 made of the film 67 and having a gate length of about 2.0 μm, a sidewall spacer 69 having a spacer width of about 0.15 μm is formed on the side wall portion of the polycide gate electrode 68. To do. Then, using the sidewall spacers 69 covering the polycide gate electrodes 68 as a mask, ion implantation for forming source / drain diffusion layers is performed, and high concentration N ++
A source / drain diffusion layer 70 of the mold is formed.
【0004】この前述した半導体装置では、増速酸化技
術によりポリサイドゲート電極とドレイン拡散層との間
の接合容量を低減することはできるが、前記N+ 型層6
3をレジスト膜を用いて形成する際のパターンとポリサ
イドゲート電極パターンとのマスク合わせ時の位置ずれ
分に対する余裕スペースを確保すると共に、オフセット
トランジスタとならないようにN+ 型層とおよそ140
Å程度の薄いゲート酸化膜との重なりが必要となり熱拡
散するため、ポリサイドゲート電極のゲート長の微細化
がはかれなかった。In the semiconductor device described above, the N + type layer 6 is used although the junction capacitance between the polycide gate electrode and the drain diffusion layer can be reduced by the accelerated oxidation technique.
3 and a polycide gate electrode pattern when forming a resist film with a resist film, a sufficient space is secured for the positional deviation at the time of mask alignment, and an N + type layer and about 140
The gate length of the polycide gate electrode could not be miniaturized because it needs to overlap with a thin gate oxide film of about Å to cause thermal diffusion.
【0005】また、図13に示す従来の第3の半導体装
置は、微細化を優先させるためLDD(Lightly Doped
Drain )構造としたもので、P型の半導体基板71上に
形成されたLOCOS酸化膜72で囲まれた素子形成領
域上にゲート絶縁膜73を介してゲート電極74を形成
した後に、該ゲート電極74をマスクにしてN- 型の不
純物をイオン注入してN- 型のソース・ドレイン拡散層
75を形成する。次に、ゲート電極74の側壁部にサイ
ドウォールスペーサ76を形成した後に、前記ゲート電
極74とサイドウォールスペーサ76をマスクにしてN
+ 型の不純物をイオン注入してN+ 型のソース・ドレイ
ン拡散層77を形成している。The conventional third semiconductor device shown in FIG. 13 has an LDD (Lightly Doped) for prioritizing miniaturization.
The gate electrode 74 is formed on the element formation region surrounded by the LOCOS oxide film 72 formed on the P-type semiconductor substrate 71 through the gate insulating film 73, and then the gate electrode 74 is formed. N − -type impurities are ion-implanted using 74 as a mask to form an N − -type source / drain diffusion layer 75. Next, after forming a sidewall spacer 76 on the sidewall of the gate electrode 74, the gate electrode 74 and the sidewall spacer 76 are used as a mask for N
Ion implantation of + type impurities is performed to form N + type source / drain diffusion layers 77.
【0006】この前述した半導体装置では、微細化はは
かれるが、前述した接合容量が大きくなると共に、接合
耐圧が低くなるため、電源電圧を例えば5Vより低くし
なければならなかった。Although the above-mentioned semiconductor device can be miniaturized, the above-mentioned junction capacitance becomes large and the junction breakdown voltage becomes low. Therefore, the power supply voltage had to be lower than 5V, for example.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明はゲー
ト電極とドレイン拡散層間の接合容量の低減をはかると
共に、微細化を可能とした半導体装置とその製造方法を
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device which can reduce the junction capacitance between the gate electrode and the drain diffusion layer and can be miniaturized, and a manufacturing method thereof.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の半導体
装置は、一導電型の半導体基板上の素子形成領域上にゲ
ート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、該ゲート
電極に隣接する基板の少なくとも一方の拡散層形成領域
側に形成された溝と、該溝を埋めると共に前記ゲート電
極を被覆するサイドウォールスペーサと、該サイドウォ
ールスペーサに隣接するように形成されたソース・ドレ
イン拡散層と、基板全面に形成された層間絶縁膜に形成
されたコンタクト孔を介して前記ソース・ドレイン拡散
層にコンタクトするメタル電極とから成るものである。In view of the above, a semiconductor device of the present invention includes a gate electrode formed on a device forming region on a semiconductor substrate of one conductivity type via a gate insulating film, and adjacent to the gate electrode. A groove formed on at least one diffusion layer formation region side of the substrate, a sidewall spacer that fills the groove and covers the gate electrode, and a source / drain diffusion layer formed adjacent to the sidewall spacer And a metal electrode contacting the source / drain diffusion layer through a contact hole formed in the interlayer insulating film formed on the entire surface of the substrate.
【0009】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
一導電型の半導体基板上の素子分離膜で囲まれた素子形
成領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する
工程と、前記基板上に形成したレジスト膜をマスクにし
て前記ゲート電極に隣接する基板の少なくとも一方の拡
散層形成領域側に溝を形成する工程と、前記基板全面に
絶縁膜を形成した後に全面エッチングして前記溝を埋め
ると共に前記ゲート電極を被覆するようにサイドウォー
ルスペーサを形成する工程と、前記素子分離膜と前記サ
イドウォールスペーサをマスクにして逆導電型の不純物
を注入して該サイドウォールスペーサに隣接するように
逆導電型のソース・ドレイン拡散層を形成する工程と、
前記基板全面に層間絶縁膜を形成した後に該層間絶縁膜
に形成したコンタクト孔を介して前記ソース・ドレイン
拡散層にコンタクトするメタル電極を形成する工程とか
ら成るものである。Further, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention
A step of forming a gate electrode on a device formation region surrounded by a device isolation film on a semiconductor substrate of one conductivity type through a gate insulating film; and using the resist film formed on the substrate as a mask to form the gate electrode A step of forming a groove on at least one diffusion layer formation region side of an adjacent substrate; and a sidewall spacer so as to fill the groove and cover the gate electrode by forming an insulating film on the entire surface of the substrate and then etching the entire surface. And a step of forming a source / drain diffusion layer of a reverse conductivity type so as to be adjacent to the sidewall spacer by implanting an impurity of a reverse conductivity type with the element isolation film and the sidewall spacer as a mask. When,
After forming an interlayer insulating film on the entire surface of the substrate, forming a metal electrode that contacts the source / drain diffusion layer through a contact hole formed in the interlayer insulating film.
【0010】更に、本発明の半導体装置の製造方法は、
一導電型の半導体基板上の素子分離膜で囲まれた素子形
成領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する
工程と、前記基板上に形成したレジスト膜をマスクにし
て前記ゲート電極に隣接する基板の少なくとも一方の拡
散層形成領域側に溝を形成する工程と、前記基板上に形
成したレジスト膜をマスクにして前記溝の直下に低濃度
の逆導電型の不純物を注入して該溝の直下に低濃度の逆
導電型層を形成する工程と、前記基板全面に絶縁膜を形
成した後に全面エッチングして前記溝を埋めると共に前
記ゲート電極を被覆するようにサイドウォールスペーサ
を形成する工程と、前記素子分離膜と前記サイドウォー
ルスペーサをマスクにして高濃度の逆導電型の不純物を
注入して該サイドウォールスペーサに隣接するように高
濃度の逆導電型のソース・ドレイン拡散層を形成する工
程と、前記基板全面に層間絶縁膜を形成した後に該層間
絶縁膜に形成したコンタクト孔を介して前記高濃度の逆
導電型のソース・ドレイン拡散層にコンタクトするメタ
ル電極を形成する工程から成るものである。Furthermore, the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention is
A step of forming a gate electrode on a device formation region surrounded by a device isolation film on a semiconductor substrate of one conductivity type through a gate insulating film; and using the resist film formed on the substrate as a mask to form the gate electrode A step of forming a groove on at least one diffusion layer formation region side of an adjacent substrate; and a step of implanting a low concentration impurity of opposite conductivity type directly below the groove using the resist film formed on the substrate as a mask. Forming a low-concentration reverse-conductivity-type layer directly under the groove; and forming an insulating film on the entire surface of the substrate and then etching the entire surface to fill the groove and form a sidewall spacer so as to cover the gate electrode. Step, using the element isolation film and the sidewall spacer as a mask, injecting a high concentration of an impurity of the opposite conductivity type so as to be adjacent to the sidewall spacer. Forming a source / drain diffusion layer and contacting the high-concentration reverse conductivity type source / drain diffusion layer through a contact hole formed in the interlayer insulating film after forming an interlayer insulating film on the entire surface of the substrate. And the step of forming a metal electrode.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
方法の一実施の形態について図1乃至図9の図面に基づ
き説明する。先ず、図1に示すように一導電型、例えば
P型の半導体基板1に形成されたPウエル2及びNウエ
ル3上に素子分離膜としてのおよそ7000Åの膜厚の
LOCOS酸化膜4を形成し、素子形成領域上にはおよ
そ140Åの膜厚のゲート酸化膜5を形成する。尚、素
子形成領域の基板内には当然ながらしきい値調整用のイ
オン注入が行われている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS. First, as shown in FIG. 1, a LOCOS oxide film 4 having a thickness of about 7,000 Å is formed as an element isolation film on a P well 2 and an N well 3 formed on a semiconductor substrate 1 of one conductivity type, for example, P type. A gate oxide film 5 having a film thickness of approximately 140 Å is formed on the element formation region. Of course, ion implantation for threshold adjustment is performed in the substrate in the element formation region.
【0012】次に、基板全面にLPCVD法によりおよ
そ1000Åの膜厚のポリシリコン膜を形成し、その上
にLPCVD法によりおよそ1000Åの膜厚のタング
ステンシリサイド膜(WSix)及びLPCVD法によ
りおよそ2000Åの膜厚のSiO2 膜を形成した後
に、図2に示すようにレジスト膜6をマスクにしてゲー
ト電極形成用のエッチングを行って、その表面にSiO
2 膜7を有するポリシリコン膜8とタングステンシリサ
イド膜9から成るおよそ0.35μmのゲート長を有す
るポリサイドゲート電極10を形成する。Next, a polysilicon film having a film thickness of about 1000 Å is formed on the entire surface of the substrate by a LPCVD method, and a tungsten silicide film (WSix) having a film thickness of about 1000 Å is formed thereon by a LPCVD method and a polysilicon film having a film thickness of about 2000 Å by the LPCVD method. After forming a SiO2 film having a film thickness, etching for forming a gate electrode is performed using the resist film 6 as a mask as shown in FIG.
A polycide gate electrode 10 having a gate length of about 0.35 μm, which is composed of a polysilicon film 8 having a 2 film 7 and a tungsten silicide film 9, is formed.
【0013】続いて、図3に示すようにレジスト膜11
をマスクにしてNチャネル型MOSトランジスタ及びP
チャネル型MOSトランジスタの各ドレイン拡散層形成
側の基板をエッチングして、ポリサイドゲート電極10
の端部から深さ、幅ともにおよそ0.15μmの寸法の
溝12を形成する。次に、図4に示すようにNチャネル
型MOSトランジスタ側の溝12を塞ぐようにレジスト
膜13を形成し、Pチャネル型MOSトランジスタ側の
溝12下に第1のポケットイオン注入を行う。即ち、例
えばリンイオン(31P+ )をおよそ加速電圧150Ke
V、注入量2E13/cm2 の条件で注入し、溝12の
下方に深く第1のN- 型層14を形成する。続いて、例
えばボロンイオン(11B+ )をおよそ加速電圧40Ke
V、注入量8E11/cm2 の条件で注入し、溝12の
下方に前記N- 型層14より浅く第1のP- 型層15を
形成する。Then, as shown in FIG. 3, a resist film 11 is formed.
As a mask, N-channel type MOS transistor and P
The substrate on the side of forming each drain diffusion layer of the channel type MOS transistor is etched to form the polycide gate electrode 10
A groove 12 having a depth and a width of about 0.15 μm is formed from the end of the groove 12. Next, as shown in FIG. 4, a resist film 13 is formed so as to close the groove 12 on the N-channel MOS transistor side, and first pocket ion implantation is performed under the groove 12 on the P-channel MOS transistor side. That is, for example, phosphorus ions (31P +) are used for acceleration voltage of about 150 Ke.
Implantation is performed under the conditions of V and an implantation amount of 2E13 / cm @ 2 to deeply form the first N @-type layer 14 below the groove 12. Subsequently, for example, boron ions (11B +) are accelerated at an acceleration voltage of 40 Ke.
Implantation is performed under the conditions of V and an implantation amount of 8E11 / cm @ 2 to form a first P @-type layer 15 below the N @-type layer 14 under the groove 12. As shown in FIG.
【0014】また、同様にNチャネル型MOSトランジ
スタ側の溝12下方にも第2のポケットイオン注入を行
う。この場合、例えばボロンイオン(11B+ )をおよそ
加速電圧160KeV、注入量2E13/cm2 の条件
で注入し、溝12の下方に深く第2のP- 型層16を形
成し、続いて、例えばヒ素イオン(75As+ )をおよそ
加速電圧80KeV、注入量4E13/cm2 の条件で
注入し、溝12の下方に前記P- 型層16より浅く第2
のN- 型層17を形成する(図5参照)。Similarly, the second pocket ion implantation is also performed below the trench 12 on the N-channel MOS transistor side. In this case, for example, boron ions (11B +) are implanted under the conditions of an accelerating voltage of 160 KeV and an implantation dose of 2E13 / cm2 to form a deep second P-type layer 16 below the groove 12, and then, for example, arsenic. Ions (75 As +) are implanted under the conditions of an accelerating voltage of 80 KeV and an implantation dose of 4E13 / cm @ 2, and are shallower than the P @-type layer 16 under the groove 12
The N- type layer 17 is formed (see FIG. 5).
【0015】続いて、図5に示すように少なくとも前記
Nチャネル型MOSトランジスタ側の前記溝12部分を
含み、当該溝12よりも大きい開口部18を有するレジ
スト膜19をマスクにして、前記溝12の側壁部に第3
のポケットイオン注入を行う。この場合、例えばボロン
イオン(11B+ )をおよそ加速電圧160KeV、注入
量2E13/cm2 の条件で注入し、前記溝12の側壁
部に隣接する基板に深く第3のP- 型層20を形成し、
続いて、例えばヒ素イオン(75As+ )をおよそ加速電
圧80KeV、注入量4E13/cm2 の条件で注入
し、前記P- 型層20より浅く第3のN- 型層21を形
成する。Subsequently, as shown in FIG. 5, the groove 12 is formed by using a resist film 19 including at least the groove 12 on the N-channel MOS transistor side and having an opening 18 larger than the groove 12 as a mask. On the side wall of the
Perform pocket ion implantation. In this case, for example, boron ions (11B +) are implanted under the conditions of an accelerating voltage of 160 KeV and an implantation dose of 2E13 / cm2 to form a deep third P- type layer 20 in the substrate adjacent to the sidewall of the groove 12. ,
Subsequently, for example, arsenic ions (75 As @ +) are implanted under the conditions of an accelerating voltage of 80 KeV and an implantation amount of 4E13 / cm @ 2 to form a third N @-type layer 21 shallower than the P @-type layer 20.
【0016】次に、前記レジスト膜19を除去した後
に、基板全面にLPCVD法によりおよそ2000Åの
膜厚のSiO2 膜を前記溝12を完全に埋め込んだ状態
に形成した後に全面エッチングして、図6に示すように
前記溝12が完全に埋め込まれた状態でポリサイドゲー
ト電極10の側壁部を被覆するようにおよそ0.15μ
mのスペーサ幅、そしておよそ0.18μmの深さを有
するサイドウォールスペーサ22を形成し、続いておよ
そ800℃のN2 /O2 雰囲気中で60分間熱酸化す
る。Next, after removing the resist film 19, an SiO2 film having a film thickness of about 2000 Å is formed on the entire surface of the substrate by the LPCVD method so as to completely fill the groove 12, and then the entire surface is etched. As shown in FIG. 2, the sidewall of the polycide gate electrode 10 is covered with the groove 12 so as to have a thickness of about 0.15 μm.
Sidewall spacers 22 having a spacer width of m and a depth of approximately 0.18 μm are formed, followed by thermal oxidation for 60 minutes in an N 2 / O 2 atmosphere at approximately 800 ° C.
【0017】続いて、図7に示すように前記Nウエル領
域3上にレジスト膜23を形成した後に、該レジスト膜
23とポリサイドゲート電極10を被覆したサイドウォ
ールスペーサ22をマスクにして、例えばヒ素イオン
(75As+ )をおよそ加速電圧100KeV、注入量5
E15/cm2 の条件で注入し、サイドウォールスペー
サ22に隣接するように高濃度のN+ 型のソース・ドレ
イン拡散層24を形成する。また、同様に前記Pウエル
領域2上に図示しないレジスト膜を形成した後に、該レ
ジスト膜とポリサイドゲート電極10を被覆したサイド
ウォールスペーサ22をマスクにして、例えば二フッ化
ボロンイオン(49BF2+)をおよそ加速電圧60Ke
V、注入量5E15/cm2 の条件で注入し、サイドウ
ォールスペーサ22に隣接するように高濃度のP+ 型の
ソース・ドレイン拡散層25を形成する(図8参照)。
そして、およそ800℃のO2 雰囲気中で30分間、そ
の後およそ900℃のN2 雰囲気中で60分間程度アニ
ール処理する。これにより、図8に示すように前記第1
のP- 型層15や第2のN- 型層17が拡散され、ゲー
ト直下に到達する。また、前記第1のN- 型層14や第
2のP- 型層16も拡散される。このとき、図8に示す
ようにPチャネル型MOSトランジスタのN+ 型ドレイ
ン拡散層24の深さ(XjN)は、およそ0.25μm
で、Nチャネル型MOSトランジスタのP+ 型ドレイン
拡散層25の深さ(XjP)は、およそ0.3μm程度で
ある。Subsequently, as shown in FIG. 7, a resist film 23 is formed on the N well region 3, and then the sidewall film 22 which covers the resist film 23 and the polycide gate electrode 10 is used as a mask, for example. Arsenic ions (75 As +) are accelerated at an acceleration voltage of 100 KeV and an injection amount of 5
By implanting under the condition of E15 / cm @ 2, a high concentration N @ + type source / drain diffusion layer 24 is formed so as to be adjacent to the sidewall spacer 22. Similarly, after forming a resist film (not shown) on the P well region 2, using the sidewall spacer 22 covering the resist film and the polycide gate electrode 10 as a mask, for example, boron difluoride ion (49BF2 +) Acceleration voltage of 60 Ke
Implantation is performed under the conditions of V and an implantation amount of 5E15 / cm @ 2 to form a high concentration P @ + type source / drain diffusion layer 25 adjacent to the sidewall spacer 22 (see FIG. 8).
Then, annealing is performed in an O2 atmosphere at about 800 DEG C. for 30 minutes, and then in an N2 atmosphere at about 900 DEG C. for about 60 minutes. As a result, as shown in FIG.
The P− type layer 15 and the second N− type layer 17 are diffused and reach immediately below the gate. Further, the first N- type layer 14 and the second P- type layer 16 are also diffused. At this time, as shown in FIG. 8, the depth (XjN) of the N + type drain diffusion layer 24 of the P channel type MOS transistor is about 0.25 μm.
The depth (XjP) of the P + type drain diffusion layer 25 of the N channel type MOS transistor is about 0.3 μm.
【0018】次に、図9に示すように基板全面に例えば
BPSG膜から成る層間絶縁膜26を形成した後に、前
記N+ 型ソース・ドレイン拡散層24及びP+ 型ソース
・ドレイン拡散層25上にコンタクト孔を形成する。そ
して、前記コンタクト孔を介してチタン(Ti)膜及び
チタンナイトライド(TiN)膜から成るバリア膜27
とアルミニウム(Al)膜から成るメタル電極28を形
成する。Next, as shown in FIG. 9, after an interlayer insulating film 26 made of, for example, a BPSG film is formed on the entire surface of the substrate, the N + type source / drain diffusion layer 24 and the P + type source / drain diffusion layer 25 are formed. A contact hole is formed in. Then, a barrier film 27 made of a titanium (Ti) film and a titanium nitride (TiN) film is provided through the contact hole.
And a metal electrode 28 made of an aluminum (Al) film is formed.
【0019】以上の工程により、本発明の一実施の形態
による半導体装置が製造されるが、本発明の他の実施の
形態について図10を基に説明する。この場合の半導体
装置は、前記第1の実施の形態による溝12を形成した
後に(図3参照)、当該溝12の下に不純物層をイオン
注入しないものであり、前述した製造方法により前記溝
12を埋設するようにポリサイドゲート電極10の側壁
部にサイドウォールスペーサ22を形成した後に、前述
したようにイオン注入し、800℃のO2 雰囲気中で3
0分間、その後およそ1000℃のN2 雰囲気中で30
分間程度アニール処理することで、図10に示すように
N+ 型ソース・ドレイン拡散層24AやP+ 型ソース・
ドレイン拡散層25Aを深く形成する。このとき、Pチ
ャネル型MOSトランジスタのN+ 型ドレイン拡散層2
4Aの深さ(XjN)は、およそ0.32μmで、Nチャ
ネル型MOSトランジスタのP+型ドレイン拡散層25
Aの深さ(XjP)は、およそ0.4μm程度である。A semiconductor device according to an embodiment of the present invention is manufactured through the above steps. Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor device in this case is one in which the impurity layer is not ion-implanted under the groove 12 after the groove 12 according to the first embodiment is formed (see FIG. 3), and the groove is formed by the manufacturing method described above. After forming the side wall spacer 22 on the side wall of the polycide gate electrode 10 so as to bury the metal 12 therein, ion implantation is performed as described above, and the side wall spacer 22 is formed in an O2 atmosphere at 800.degree.
0 minutes, then 30 minutes in N2 atmosphere at about 1000 ° C
By annealing for about a minute, as shown in FIG. 10, an N + type source / drain diffusion layer 24A and a P + type source / drain diffusion layer 24A are formed.
The drain diffusion layer 25A is deeply formed. At this time, the N + type drain diffusion layer 2 of the P channel type MOS transistor
The depth (XjN) of 4A is about 0.32 μm, and the P + type drain diffusion layer 25 of the N channel type MOS transistor is formed.
The depth of A (XjP) is about 0.4 μm.
【0020】以上の工程から製造される半導体装置は、
ドレイン拡散層側の基板に溝を形成し、該溝を埋設する
ようにサイドウォールスペーサを形成する構造としたた
め、従来技術で説明したそれぞれの半導体装置の欠点を
解消でき、即ち微細化がはかれ、ポリサイドゲート電極
とドレイン拡散層間の接合容量の低減がはかれ、更にド
レイン拡散層の深さ(XjN、XjP)を深くでき、電源電
圧を従来通りの5V程度に維持できる。The semiconductor device manufactured by the above steps is
Since the structure is such that the groove is formed in the substrate on the side of the drain diffusion layer and the side wall spacer is formed so as to fill the groove, the drawbacks of the respective semiconductor devices described in the prior art can be solved, that is, miniaturization is achieved. The junction capacitance between the polycide gate electrode and the drain diffusion layer can be reduced, the depth of the drain diffusion layer (XjN, XjP) can be further increased, and the power supply voltage can be maintained at about 5V as in the conventional case.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上、本発明により製造される半導体装
置によれば、ゲート電極線幅をおよそ0.35μm程度
まで微細化がはかれる。また、ゲート電極とドレイン拡
散層間の接合容量の低減がはかれ、更にドレイン拡散層
の深さ(XjN、XjP)を深くでき、電源電圧を従来通り
の5V程度に維持できる。As described above, according to the semiconductor device manufactured by the present invention, the gate electrode line width can be reduced to about 0.35 μm. Further, the junction capacitance between the gate electrode and the drain diffusion layer can be reduced, the depth (XjN, XjP) of the drain diffusion layer can be further increased, and the power supply voltage can be maintained at about 5V as in the conventional case.
【0022】また、高濃度のドレイン拡散層の直下に低
濃度のドレイン拡散層が位置されることがなく、更に低
濃度のドレイン拡散層上に溝に形成されたおよそ200
0Å程度の厚いSiO2 膜が位置するように形成される
ため、静電破壊に強いという利点がある。Further, the low-concentration drain diffusion layer is not located immediately below the high-concentration drain diffusion layer, and a groove formed on the low-concentration drain diffusion layer is about 200.
Since the SiO2 film having a thickness of about 0Å is formed so as to be positioned, it has an advantage of being resistant to electrostatic breakdown.
【図1】本発明の半導体装置の製造方法を示す第1の断
面図である。FIG. 1 is a first cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図2】本発明の半導体装置の製造方法を示す第2の断
面図である。FIG. 2 is a second cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図3】本発明の半導体装置の製造方法を示す第3の断
面図である。FIG. 3 is a third cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図4】本発明の半導体装置の製造方法を示す第4の断
面図である。FIG. 4 is a fourth cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図5】本発明の半導体装置の製造方法を示す第5の断
面図である。FIG. 5 is a fifth cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図6】本発明の半導体装置の製造方法を示す第6の断
面図である。FIG. 6 is a sixth cross-sectional view showing the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図7】本発明の半導体装置の製造方法を示す第7の断
面図である。FIG. 7 is a seventh cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention.
【図8】本発明の半導体装置の製造方法を示す第8の断
面図である。FIG. 8 is an eighth cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention.
【図9】本発明の半導体装置の製造方法を示す第9の断
面図である。FIG. 9 is a ninth cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図10】本発明の他の実施の形態の半導体装置の製造
方法を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device of another embodiment of the present invention.
【図11】従来の第1の半導体装置を示す断面図であ
る。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a first conventional semiconductor device.
【図12】従来の第2の半導体装置を示す断面図であ
る。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a second conventional semiconductor device.
【図13】従来の第3の半導体装置を示す断面図であ
る。FIG. 13 is a sectional view showing a third conventional semiconductor device.
Claims (3)
上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極に隣接する基板の少なくとも一方の拡散
層形成領域側に形成された溝と、 前記溝を埋めると共に前記ゲート電極を被覆するサイド
ウォールスペーサと、 前記サイドウォールスペーサに隣接するように形成され
たソース・ドレイン拡散層と、 基板全面に形成された層間絶縁膜に形成されたコンタク
ト孔を介して前記ソース・ドレイン拡散層にコンタクト
するメタル電極とから成ることを特徴とする半導体装
置。1. A gate electrode formed on a device formation region on a semiconductor substrate of one conductivity type via a gate insulating film, and formed on at least one diffusion layer formation region side of a substrate adjacent to the gate electrode. Groove, a sidewall spacer that fills the groove and covers the gate electrode, a source / drain diffusion layer formed adjacent to the sidewall spacer, and an interlayer insulating film formed over the entire surface of the substrate And a metal electrode contacting the source / drain diffusion layer through the formed contact hole.
囲まれた素子形成領域上にゲート絶縁膜を介してゲート
電極を形成する工程と、 前記基板上に形成したレジスト膜をマスクにして前記ゲ
ート電極に隣接する基板の少なくとも一方の拡散層形成
領域側に溝を形成する工程と、 前記基板全面に絶縁膜を形成した後に全面エッチングし
て前記溝を埋めると共に前記ゲート電極を被覆するよう
にサイドウォールスペーサを形成する工程と、 前記素子分離膜と前記サイドウォールスペーサをマスク
にして逆導電型の不純物を注入して該サイドウォールス
ペーサに隣接するように逆導電型のソース・ドレイン拡
散層を形成する工程と、 前記基板全面に層間絶縁膜を形成した後に該層間絶縁膜
に形成したコンタクト孔を介して前記ソース・ドレイン
拡散層にコンタクトするメタル電極を形成する工程とか
ら成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。2. A step of forming a gate electrode on a device formation region surrounded by a device isolation film on a semiconductor substrate of one conductivity type via a gate insulating film, and using the resist film formed on the substrate as a mask. Forming a groove on at least one diffusion layer formation region side of the substrate adjacent to the gate electrode, and forming an insulating film on the entire surface of the substrate and then etching the entire surface to fill the groove and cover the gate electrode. Forming a side wall spacer as described above, and using the element isolation film and the side wall spacer as a mask, implanting an impurity of a reverse conductivity type to diffuse a source / drain of a reverse conductivity type so as to be adjacent to the sidewall spacer. A step of forming a layer, and the source / drain through a contact hole formed in the interlayer insulating film after forming an interlayer insulating film on the entire surface of the substrate. The method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising a step of forming a metal electrode to contact the distributed layer.
囲まれた素子形成領域上にゲート絶縁膜を介してゲート
電極を形成する工程と、 前記基板上に形成したレジスト膜をマスクにして前記ゲ
ート電極に隣接する基板の少なくとも一方の拡散層形成
領域側に溝を形成する工程と、 前記基板上に形成したレジスト膜をマスクにして前記溝
の直下に低濃度の逆導電型の不純物を注入して該溝の直
下に低濃度の逆導電型層を形成する工程と、 前記基板全面に絶縁膜を形成した後に全面エッチングし
て前記溝を埋めると共に前記ゲート電極を被覆するよう
にサイドウォールスペーサを形成する工程と、 前記素子分離膜と前記サイドウォールスペーサをマスク
にして高濃度の逆導電型の不純物を注入して該サイドウ
ォールスペーサに隣接するように高濃度の逆導電型のソ
ース・ドレイン拡散層を形成する工程と、 前記基板全面に層間絶縁膜を形成した後に該層間絶縁膜
に形成したコンタクト孔を介して前記高濃度の逆導電型
のソース・ドレイン拡散層にコンタクトするメタル電極
を形成する工程とから成ることを特徴とする半導体装置
の製造方法。3. A step of forming a gate electrode through a gate insulating film on an element formation region surrounded by an element isolation film on a semiconductor substrate of one conductivity type, and using the resist film formed on the substrate as a mask. Forming a groove on at least one diffusion layer formation region side of the substrate adjacent to the gate electrode, and using a resist film formed on the substrate as a mask, a low-concentration reverse conductivity type impurity is directly formed under the groove. To form a low-concentration reverse-conductivity type layer directly under the groove, and after the insulating film is formed on the entire surface of the substrate, the entire surface is etched to fill the groove and cover the gate electrode. A step of forming a wall spacer; and a step of implanting a high-concentration impurity of the opposite conductivity type by using the element isolation film and the sidewall spacer as a mask so as to be adjacent to the sidewall spacer. A step of forming a source / drain diffusion layer of reverse conductivity type, and a step of forming the source / drain diffusion layer of high concentration through a contact hole formed in the interlayer insulation film after forming an interlayer insulating film on the entire surface of the substrate. And a step of forming a metal electrode in contact with the drain diffusion layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057707A JPH09252116A (en) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057707A JPH09252116A (en) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09252116A true JPH09252116A (en) | 1997-09-22 |
Family
ID=13063427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8057707A Pending JPH09252116A (en) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Semiconductor device and manufacture thereof |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09252116A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100324325B1 (en) * | 1999-08-30 | 2002-02-16 | 김영환 | Manufacturing method for mostransistor for electro static discharge |
| US8629497B2 (en) | 2011-05-18 | 2014-01-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices and methods of fabricating the same |
| CN104752492A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-01 | 英飞凌科技奥地利有限公司 | Method for Manufacturing a Semiconductor Device and a Semiconductor Device |
-
1996
- 1996-03-14 JP JP8057707A patent/JPH09252116A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100324325B1 (en) * | 1999-08-30 | 2002-02-16 | 김영환 | Manufacturing method for mostransistor for electro static discharge |
| US8629497B2 (en) | 2011-05-18 | 2014-01-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices and methods of fabricating the same |
| US8823094B2 (en) | 2011-05-18 | 2014-09-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of fabricating semiconductor devices |
| CN104752492A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-01 | 英飞凌科技奥地利有限公司 | Method for Manufacturing a Semiconductor Device and a Semiconductor Device |
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