JPH04184976A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH04184976A
JPH04184976A JP31532990A JP31532990A JPH04184976A JP H04184976 A JPH04184976 A JP H04184976A JP 31532990 A JP31532990 A JP 31532990A JP 31532990 A JP31532990 A JP 31532990A JP H04184976 A JPH04184976 A JP H04184976A
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JP
Japan
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oxide film
polysilicon
etching
polysilicon film
gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP31532990A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Kanba
康二 神庭
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to form a gate electrode without giving damage due to an etching of a polysilicon film and to improve the breakdown strength of a gate oxide film by a method wherein the gate electrode is constituted into a three-layer structure consisting of a polysilicon film, an oxide film and the polysilicon film, which are formed one after another from the lower part of the structure. CONSTITUTION:A gate oxide film 2, a polysilicon film 3, an oxide film 4 and a polysilicon film 5 are formed one after another on a silicon substrate consisting of a p-type low-concentration region 1. Then, the films 5 and 4 are subjected to anisotropic etching in order masking the substrate by a photolithography technique and after that, phosphorus is ion-implanted and n-type low-concentration regions 6 are formed. Subsequently, after a polysilicon film 10 is vapor-phase grown, an anisotropic etching is performed on the films 10 and 3 and sidewalls are formed. Arsenic is ion-implanted and n-type high-concentration regions 7 are formed. Thereby, when an anisotropic etching is performed on the gate oxide film 2 and the polysilicon film 5, the etching can be stopped by the oxide film 4 in the middle of a gate electrode. Accordingly, it is made possible to form the gate electrode without giving damage due to the etching and the breakdown strength of the gate oxide film can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特にMO
S)ランジスタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and particularly to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
S) Regarding transistors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のMOS)ランジスタのゲートとソースとドレイン
の製造方法を第3図を用いて説明する。
A method of manufacturing the gate, source, and drain of a conventional MOS transistor will be described with reference to FIG.

低濃度P属領域1からなやシリコン基板上に、熱酸化に
より200人のゲート酸化膜2を形成する。全面にポリ
シリコンを6000人成長し、フォトリソグラフィによ
りポリシリコンにマスクをかけて異方性エツチングを行
い、ゲートポリシリコン9を形成する。次にリンをエネ
ルギー40keV、 ドーズ量I X I O”/aA
でイオン注入し低濃度n型層6を形成する。(第3図(
a))全面にポリシリコンを2000人はど気相成長さ
せ、異方性エツチングを行いポリシリコンのサイドウオ
ール8を形成する。ヒ素をエネルギー70keV、  
ドーズ量I X 10 ”/−でイオン注入し高濃度n
型層7を形成する。(第3図(b))以上によりnチャ
ネルMO8)ランジスタが形成できる。
A 200-layer gate oxide film 2 is formed by thermal oxidation on a silicon substrate starting from a low concentration P region 1 . 6,000 layers of polysilicon are grown over the entire surface, and the polysilicon is masked by photolithography and anisotropically etched to form gate polysilicon 9. Next, phosphorus was applied at an energy of 40 keV and a dose of I X I O”/aA.
Then, ions are implanted to form a low concentration n-type layer 6. (Figure 3 (
a)) Polysilicon is grown in vapor phase over the entire surface by 2,000 people, and anisotropic etching is performed to form a polysilicon sidewall 8. Arsenic with energy of 70 keV,
Ion implantation was performed at a dose of I x 10''/- at a high concentration n.
A mold layer 7 is formed. (FIG. 3(b)) Through the above steps, an n-channel MO8 transistor can be formed.

第3図(b)に示すようなMOS)ランジスタの利点と
しては、LDDに相当する低濃度n型領域6が完全にゲ
ート電極(ポリシリコン9及びポリシリコンのサイドウ
オール10)の下に位置しているため、ゲート酸化膜2
の直下の低濃度n型層6の抵抗が下がることが挙げられ
る。つまり、ゲートに順電圧をかけたとき、ゲートの下
にあるLDD部分の表面付近のポテンシャルが下がりチ
ャネルが形成されるからであり、これによりLDD部分
の抵抗が下がる。
An advantage of the MOS transistor as shown in FIG. 3(b) is that the low concentration n-type region 6 corresponding to the LDD is located completely under the gate electrode (polysilicon 9 and polysilicon sidewall 10). Therefore, the gate oxide film 2
One example of this is that the resistance of the lightly doped n-type layer 6 immediately below is reduced. In other words, when a forward voltage is applied to the gate, the potential near the surface of the LDD portion below the gate is lowered and a channel is formed, thereby reducing the resistance of the LDD portion.

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

上述の従来のMOS)ランジスタの製造方法においては
、ゲートポリシリコン9を形成するためにRIE等によ
る異方性エツチングを行うが、この際ゲート酸化膜にダ
メージを与える。したがってポリシリコンのサイドウオ
ール10を形成した場合、サイドウオール下のゲート酸
化膜の耐圧が大きく低下するという問題点があった。
In the above-described conventional method for manufacturing a MOS transistor, anisotropic etching by RIE or the like is performed to form gate polysilicon 9, but this damages the gate oxide film. Therefore, when the polysilicon sidewall 10 is formed, there is a problem in that the withstand voltage of the gate oxide film under the sidewall is greatly reduced.

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

半導体基板の主表面上に、ゲート酸化膜を形成する工程
と、第1の多結晶シリコンを形成する工程と、第1の酸
化膜を形成する工程と、第2の多結晶シリコンを形成す
る工程と、前記第2の多結晶シリコンをエツチングする
工程と、前記第1の酸化膜をエツチングする工程と、第
1の不純物拡散領域を形成する工程と、第3の多結晶シ
リコンを形成する工程と、前記第3の多結晶シリコンを
エッチバックして前記第2の多結晶シリコンの側面にサ
イドウオールを形成する工程と、第2の不純物拡散領域
を形成する工程とを有する。
A step of forming a gate oxide film, a step of forming a first polycrystalline silicon, a step of forming a first oxide film, and a step of forming a second polycrystalline silicon on the main surface of a semiconductor substrate. a step of etching the second polycrystalline silicon; a step of etching the first oxide film; a step of forming a first impurity diffusion region; and a step of forming a third polycrystalline silicon. , a step of etching back the third polycrystalline silicon to form a sidewall on a side surface of the second polycrystalline silicon, and a step of forming a second impurity diffusion region.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例の縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the present invention.

低濃度P空領域1からなるシリコン基板上に、200人
のゲート酸化膜2と200人のポリシリコン3と200
人の酸化膜4と3000人のポリシリコン5を順に形成
する0次にフォトリソグラフィーによりマスクをかけて
、ポリシリコン5と酸化膜4を順に異方性エツチングを
行う。そして、リンをエネルギー100keV、  ド
ーズ量7×10 ”/aaでイオン注入し、低濃度n型
領域6を形成する。
On a silicon substrate consisting of a low concentration P vacant region 1, a gate oxide film 2 of 200 layers, a polysilicon layer 3 of 200 layers, and a polysilicon layer of 200 layers are formed.
Anisotropic etching is performed on the polysilicon 5 and the oxide film 4 in order by masking them by zero-order photolithography, which sequentially forms a human oxide film 4 and a 3,000-layer polysilicon film 5. Then, phosphorus is ion-implanted at an energy of 100 keV and a dose of 7×10 ”/aa to form a low concentration n-type region 6 .

2000人のポリシリコン10を気相成長した後、ポリ
シリコン10及びポリシリコン3に対して異方性エツチ
ングを行いサイドウオールを形成する。そしてヒ素をエ
ネルギー70keV、  ドーズ量I X 10 ”/
aaでイオン注入し高濃度n型領域7を形成する。
After 2,000 layers of polysilicon 10 are grown in a vapor phase, polysilicon 10 and polysilicon 3 are anisotropically etched to form sidewalls. Then, arsenic was heated at an energy of 70 keV and a dose of I x 10”/
Highly doped n-type region 7 is formed by ion implantation using aa.

以上によりnチャネルMO8)ランジスタが形成できる
Through the above steps, an n-channel MO8) transistor can be formed.

ポリシリコン10はポリシリコン5とポリシリコン3を
電気的に導通させる役割を果している。
Polysilicon 10 serves to electrically conduct polysilicon 5 and polysilicon 3.

第2図は本発明の他の実施例の縦断面である。FIG. 2 is a longitudinal section of another embodiment of the invention.

本実旅例は前実施例におけるポリシリコン5を金属シリ
サイド11に代えたものである。以下にその製造方法を
示す。
In this example, the polysilicon 5 in the previous example was replaced with metal silicide 11. The manufacturing method is shown below.

低濃度P空領域lからなるシリコン基板上に、200人
のゲート酸化膜2と、200人のポリシリコン3と、2
00人の酸化膜4と、3000人の金属シリサイド11
を順に形成する。次に、フォトリソグラフィー12によ
りマスクをかけて金属シリサイド11と酸化膜4を順に
異方性エツチングを行う。そしてリンをエネルギー10
0keV、  ドーズ量7X10’″/dでイオン注入
し低濃度n型領域6を形成する。2000人のポリシリ
コン7を気相成長した後、ポリシリコン7及びポリシリ
コン3に対して異方性エツチングを行いサイドウオール
を形成する。そして、ヒ素をエネルギー70keV、 
 ドーズ量lXl0”/aflでイオン注入し高濃度n
型領域8を形成する。以上によりnチャネルMOSトラ
ンジスタが形成できる。実施例2ではゲート電極の一部
に金属シリサイドを用いたため、ゲート電極を低抵抗に
することができる。
On a silicon substrate consisting of a low concentration P vacant region l, a gate oxide film 2 of 200 layers, a polysilicon layer 3 of 200 layers, and 2
00 people's oxide film 4 and 3000 people's metal silicide 11
are formed in sequence. Next, the metal silicide 11 and the oxide film 4 are sequentially anisotropically etched using a mask using photolithography 12. And phosphorus is energy 10
A low concentration n-type region 6 is formed by ion implantation at 0 keV and a dose of 7 x 10'''/d.After vapor phase growth of 2000 polysilicon 7, anisotropic etching is performed on polysilicon 7 and polysilicon 3. Then, arsenic is heated to 70 keV energy.
Ion implantation is performed at a dose of lXl0''/afl at high concentration n
A mold region 8 is formed. Through the above steps, an n-channel MOS transistor can be formed. In Example 2, since metal silicide is used for a part of the gate electrode, the gate electrode can be made to have low resistance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、ポリシリコンのサイドウ
オールをもつゲート電極の製造方法を与えるものである
。ゲート電極は下からポリシリコン、酸化膜、ポリシリ
コンの3層構造になっており、フォトリソグラフィーに
よりマスクをかけてゲートポリシリコンに対し異方性エ
ツチングを行うとき、真中の酸化膜によりエツチングを
そこで止めることができる。従って下側のポリシリコン
の下にあるゲート酸化膜に対してポリシリコンのエツチ
ングによる損傷を与えることなくゲート電極を形成でき
ゲート酸化膜の耐圧を大幅に改善できるという効果を有
する。ゲート酸化膜が破壊に至る注入電荷量を調べると
、従来のMOS)ランジスタでは1.5C/aJであっ
たが、本発明では15C/catと大幅に改善された。
As explained above, the present invention provides a method for manufacturing a gate electrode having a polysilicon sidewall. The gate electrode has a three-layer structure consisting of polysilicon, oxide film, and polysilicon from the bottom. When anisotropic etching is performed on the gate polysilicon using a mask using photolithography, the oxide film in the middle prevents the etching from occurring there. It can be stopped. Therefore, the gate electrode can be formed without damaging the gate oxide film under the lower polysilicon due to etching of the polysilicon, and the withstand voltage of the gate oxide film can be greatly improved. When examining the amount of charge injected that causes destruction of the gate oxide film, it was found to be 1.5 C/aJ in the conventional MOS transistor, but it was significantly improved to 15 C/cat in the present invention.

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

第1図は本発明の一実施例の縦断面図である。 第2図は本発明の他の実施例の縦断面図である。 第3図は従来技術の説明のための縦断面図である。 1・・・・・・低濃度P空領域、2・・・・・・ゲート
酸化膜、3・・・・・・ポリシリコン、4・・・・・・
酸化膜、5・・・・・・ポリシリコン、6・・・・・・
低濃度n型領域、7・・・・・・高濃度n型領域、8・
・・・・・サイドウオール、9・・・・・・ゲートポリ
シリコン、10・・・・・・ポリシリコン、11・・・
・・・金属シリサイド。 代理人 弁理士  内 原   音 ??ジ l 図 (IL) 陪7図(b) 第2図
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the invention. FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining the prior art. 1... Low concentration P empty region, 2... Gate oxide film, 3... Polysilicon, 4...
Oxide film, 5...Polysilicon, 6...
Low concentration n-type region, 7... High concentration n-type region, 8.
...Side wall, 9...Gate polysilicon, 10...Polysilicon, 11...
...Metal silicide. Agent patent attorney Uchihara Oto? ? Figure (IL) Figure 7 (b) Figure 2

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板の主表面上に、ゲート酸化膜を形成す
る工程と、第1の多結晶シリコンを形成する工程と、第
1の酸化膜を形成する工程と、第2の多結晶シリコンを
形成する工程と、前記第2の多結晶シリコンをエッチン
グする工程と、前記第1の酸化膜をエッチングする工程
と、第1の不純物拡散領域を形成する工程と、第3の多
結晶シリコンを形成する工程と、前記第3の多結晶シリ
コンをエッチバックして前記第2の多結晶シリコンの側
面にサイドウォールを形成する工程と、第2の不純物拡
散領域を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
(1) A step of forming a gate oxide film, a step of forming a first polycrystalline silicon, a step of forming a first oxide film, and a step of forming a second polycrystalline silicon on the main surface of a semiconductor substrate. a step of etching the second polycrystalline silicon; a step of etching the first oxide film; a step of forming a first impurity diffusion region; and a step of forming a third polycrystalline silicon. a step of etching back the third polycrystalline silicon to form a sidewall on a side surface of the second polycrystalline silicon; and a step of forming a second impurity diffusion region. A method for manufacturing a semiconductor device.
(2)特許請求の範囲第(1)項において、第2の多結
晶シリコンが金属シリサイドであることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
(2) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim (1), wherein the second polycrystalline silicon is metal silicide.
(3)一導電型の半導体基板の一主表面上に第1の絶縁
膜を介して第1の導電体を有し、前記第1の導電体の真
上に第2の導電体と第2の絶縁膜を有し、前記第2の絶
縁膜の直上に第3の導電体を有し、前記第2導電体は前
記第2の絶縁膜の側面と前記第3の導電体の側面に隣接
して取り囲んでいることを特徴とする半導体装置。
(3) A first conductor is provided on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type via a first insulating film, and a second conductor and a second conductor are provided directly above the first conductor. an insulating film, a third conductor is provided directly above the second insulating film, and the second conductor is adjacent to a side surface of the second insulating film and a side surface of the third conductor. A semiconductor device characterized in that the semiconductor device is surrounded by
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259448A (en) * 1992-03-13 1993-10-08 Sharp Corp Mos transistor
US5512770A (en) * 1994-04-26 1996-04-30 United Microelectronics Corporation MOSFET device structure three spaced-apart deep boron implanted channel regions aligned with gate electrode of NMOSFET device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259448A (en) * 1992-03-13 1993-10-08 Sharp Corp Mos transistor
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