JPH0613604A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacture thereofInfo
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- JPH0613604A JPH0613604A JP17041492A JP17041492A JPH0613604A JP H0613604 A JPH0613604 A JP H0613604A JP 17041492 A JP17041492 A JP 17041492A JP 17041492 A JP17041492 A JP 17041492A JP H0613604 A JPH0613604 A JP H0613604A
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- gate
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に関し、特に高速性・高信頼性を備えた絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタである半導体装置およびそ
の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device which is an insulated gate field effect transistor having high speed and high reliability and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の、特にNchのMOS型(絶縁ゲ
ート型)トランジスタでは、高信頼性をそなえるため
に、サイドウォールを用いることによりドレイン領域の
チャネル近くの濃度を積極的に低くしたLDD(Lightl
y Doped Drain )構造が用いられてきた。このようなL
DD構造はたとえば、アイ・イー・イー・イー トラン
ザクション オン エレクトロン デバイシズ((IEEE
TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES )第29巻第4号、
1982年4月)に記載されている。この構造では、図3に
示されるように、半導体基板1の上に絶縁膜5が形成さ
れ、その上にゲート電極7が形成され、ゲート電極7の
周囲にはサイドウォール10が形成されている。半導体
基板1には、絶縁膜5の下であってゲート電極7の端部
に相当する位置に第1のソース8と第1のドレイン9が
設けられ、絶縁膜5の下であって第1のソース8と第1
のドレイン9との外側にはそれぞれ、第2のソース11
と第2のドレイン12とが設けられている。この構造に
よれば、比較的濃度の低いドレイン領域9(n- 領域)
がドレイン近傍の電界を緩和する役割を果たすので、ド
レイン耐圧等に高い信頼性が得られる。2. Description of the Related Art In a conventional Nch MOS type (insulated gate type) transistor, in order to provide high reliability, an LDD (a drain region is used to positively reduce the concentration near the channel in the drain region). Lightl
y Doped Drain) structures have been used. L like this
The DD structure is, for example, IEE Transaction on Electron Devices ((IEEE
TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES) Vol. 29, No. 4,
April 1982). In this structure, as shown in FIG. 3, the insulating film 5 is formed on the semiconductor substrate 1, the gate electrode 7 is formed on the insulating film 5, and the sidewall 10 is formed around the gate electrode 7. . A first source 8 and a first drain 9 are provided on the semiconductor substrate 1 below the insulating film 5 and at positions corresponding to the ends of the gate electrode 7, and below the insulating film 5 Source 8 and 1
The second source 11 is provided outside the drain 9 of the
And a second drain 12 are provided. According to this structure, the drain region 9 (n − region) having a relatively low concentration is formed.
Plays a role of relaxing the electric field in the vicinity of the drain, so that high reliability such as drain breakdown voltage can be obtained.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
LDD構造を有するMOS型(絶縁ゲート型)トランジ
スタは、n- 領域がピンチオフし、著しく高抵抗化し
て、駆動電流の劣化を招きやすいという問題点を有して
いた。However, in the MOS type (insulated gate type) transistor having the above LDD structure, the n − region is pinched off and the resistance is remarkably increased, so that the drive current is apt to be deteriorated. Had.
【0004】本発明は上記問題点を解決するもので、高
抵抗化を防止し、高駆動力を有する絶縁ゲート型電界効
果トランジスタを提供することを目的とするものであ
る。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an insulated gate field effect transistor which prevents a high resistance and has a high driving force.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲ
ート絶縁膜をゲート電極端部で薄く形成した。In order to solve the above problems, according to the present invention, the gate insulating film of the insulated gate field effect transistor is formed thin at the end of the gate electrode.
【0006】また本発明は、半導体基板の表面に絶縁膜
を形成してその上に窒化膜を堆積し、ゲート領域となる
部分の前記窒化膜を選択的に除去し、次に、熱酸化によ
り、前記除去部において前記窒化膜の付近で厚さが薄く
なるゲート絶縁膜を形成し、このゲート絶縁膜の上にゲ
ート電極素材を堆積し、前記ゲート電極素材をエッチバ
ックしてゲート電極を形成し、次いで、前記窒化膜を除
去し、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体基板に
前記半導体基板と逆の導電型のイオン注入を行って低濃
度のソース・ドレインを形成し、次に、前記ゲート電極
周囲に絶縁膜を堆積して異方性エッチングすることによ
りサイドウォールを形成し、その後、前記ゲート電極お
よびサイドウォールをマスクとして前記イオン注入より
も高濃度で前記半導体基板と逆の導電型のイオン注入を
行って高濃度のソース・ドレインを形成し、最後に熱処
理を行うことで、半導体装置を製造した。Further, according to the present invention, an insulating film is formed on a surface of a semiconductor substrate, a nitride film is deposited on the insulating film, the nitride film in a portion to be a gate region is selectively removed, and then thermal oxidation is performed. Forming a gate insulating film having a thin thickness in the vicinity of the nitride film in the removed portion, depositing a gate electrode material on the gate insulating film, and etching back the gate electrode material to form a gate electrode Then, the nitride film is removed, and ion implantation of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate is performed on the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask to form low-concentration source / drain. A side wall is formed by depositing an insulating film around the electrode and anisotropically etching, and then using the gate electrode and the side wall as a mask, the semi-concentration is higher than that of the ion implantation. By ion implantation of the body opposite to the substrate conductivity type to form a source and drain of a high concentration, and finally by performing a heat treatment, a semiconductor device was manufactured.
【0007】本発明方法においては、サイドウォールの
素材をゲート電極と同一とすることもできる。In the method of the present invention, the material of the side wall may be the same as that of the gate electrode.
【0008】[0008]
【作用】上記のように、本発明の絶縁ゲート型電界トラ
ンジスタは、ゲート電極端部のゲート絶縁膜を薄くした
構成であるため、ゲート電極の下にあるn- 領域がゲー
トと強くカップリングする。これにより、n- 領域のピ
ンチオフおよび高抵抗化が防止される。As described above, since the insulated gate field effect transistor of the present invention has a structure in which the gate insulating film at the end of the gate electrode is thin, the n − region below the gate electrode is strongly coupled with the gate. . This prevents pinch-off and high resistance in the n − region.
【0009】また本発明の方法によれば、熱酸化を行う
際に窒化膜付近では十分に酸素が供給されず酸化膜が薄
くなることを利用して、ゲート電極の端部でゲート絶縁
膜を薄くすることにより、ゲート電極の下にあるn- 領
域がゲートと強くカップリングする絶縁ゲート型電界効
果トランジスタを製造することができる。Further, according to the method of the present invention, when the thermal oxidation is performed, oxygen is not sufficiently supplied in the vicinity of the nitride film, and the oxide film becomes thin, so that the gate insulating film is formed at the end of the gate electrode. By making it thin, it is possible to manufacture an insulated gate field effect transistor in which the n − region under the gate electrode is strongly coupled to the gate.
【0010】さらに本発明の方法によれば、サイドウォ
ールにゲート電極と同一の素材を使用して、サイドウォ
ールをゲート電極の一部とすることにより、サイドウォ
ールの下にあるn- 領域もゲートと強くカップリングす
る絶縁ゲート型電界効果トランジスタを製造することが
できる。Further, according to the method of the present invention, the same material as the gate electrode is used for the side wall, and the side wall is made a part of the gate electrode, so that the n − region below the side wall is also gated. It is possible to manufacture an insulated gate field effect transistor that strongly couples with.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の半導体装置およびその製造方
法について、図面を参照しながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図1に本発明の半導体装置の一実施例を示
す。半導体基板1の上に絶縁膜2が形成され、その上に
ゲート電極7が形成され、ゲート電極7の周囲にはサイ
ドウォール10が形成されている。ゲート電極7の下に
はゲート絶縁膜5が形成されており、このゲート絶縁膜
5はゲート電極7の端部の位置で薄くなった構造となっ
ている。半導体基板1には、絶縁膜2の下であってゲー
ト絶縁膜5の端部に相当する位置に第1のソース8と第
1のドレイン9が設けられ、絶縁膜2の下であって第1
のソース8と第1のドレイン9との外側にはそれぞれ、
第2のソース11と第2のドレイン12とが設けられて
いる。FIG. 1 shows an embodiment of the semiconductor device of the present invention. The insulating film 2 is formed on the semiconductor substrate 1, the gate electrode 7 is formed on the insulating film 2, and the sidewalls 10 are formed around the gate electrode 7. A gate insulating film 5 is formed under the gate electrode 7, and the gate insulating film 5 has a structure in which the gate insulating film 5 is thinned at the end portion of the gate electrode 7. The semiconductor substrate 1 is provided with a first source 8 and a first drain 9 below the insulating film 2 at positions corresponding to the ends of the gate insulating film 5, and below the insulating film 2 1
Outside the source 8 and the first drain 9 of
A second source 11 and a second drain 12 are provided.
【0013】図2に本発明の半導体装置の製造工程を示
す。不純物濃度が〜1E16cm-3のP型Siの半導体基
板1の表面に厚さ2nmの絶縁膜2を形成し、その上に窒
化膜3を100nm堆積した後、MOSトランジスタゲー
ト領域4(ゲート長0.5μm)となる箇所の窒化膜3
を選択的にエッチングする(図2(a))。FIG. 2 shows a manufacturing process of the semiconductor device of the present invention. An insulating film 2 having a thickness of 2 nm is formed on the surface of a P-type semiconductor substrate 1 having an impurity concentration of 1E16 cm -3 , and a nitride film 3 is deposited thereon to a thickness of 100 nm, and then a MOS transistor gate region 4 (gate length 0 0.5 μm) nitride film 3
Are selectively etched (FIG. 2A).
【0014】次に、熱酸化により厚さ15nmのゲート絶
縁膜5を形成する(図2(b))。このとき、3付近で
はO2 が十分に供給されないため、図示のように5が薄
く形成される。その上にCVDによりゲート電極素材で
あるポリシリコン電極6をほぼ平坦になるまで〜250
nm堆積し(図2(c))、次にポリシリコン電極6を〜
170nmエッチングすることにより、膜厚〜80nmのゲ
ート電極7を形成する(図2(d))。Next, a gate insulating film 5 having a thickness of 15 nm is formed by thermal oxidation (FIG. 2 (b)). At this time, since O 2 is not sufficiently supplied in the vicinity of 3, 5 is thinly formed as shown in the figure. The polysilicon electrode 6 which is the material for the gate electrode is formed thereon by CVD until it becomes substantially flat.
nm (FIG. 2C), and then the polysilicon electrode 6
By etching 170 nm, the gate electrode 7 having a film thickness of ˜80 nm is formed (FIG. 2D).
【0015】次いで、りん酸などで窒化膜3を除去し、
その後、ゲート電極7をマスクとして半導体基板の表面
からりんのイオン注入(40keV,3E13cm-2)を施す
ことにより、第1のソース8および第1のドレイン9を
形成する(図2(e))。Then, the nitride film 3 is removed with phosphoric acid or the like,
After that, phosphorus ions are implanted (40 keV, 3E13 cm −2 ) from the surface of the semiconductor substrate using the gate electrode 7 as a mask to form a first source 8 and a first drain 9 (FIG. 2 (e)). .
【0016】次に、ゲート電極7の周囲にCVDによっ
て絶縁膜を堆積し、異方性エッチングを施してゲート電
極7の周辺部に長さ100nmのサイドウォール10を形
成する。その後、ゲート電極7およびサイドウォール1
0をマスクとして半導体基板に高濃度のひ素のイオン注
入(40keV,6E15cm-2)を施すことにより、第1の
ソース8および第1のドレイン9よりも不純物濃度の高
い第2のソース11および第2のドレイン12を形成
し、最後に900℃、70分の熱処理を施す(図2
(f))。Next, an insulating film is deposited around the gate electrode 7 by CVD, and anisotropic etching is performed to form a sidewall 10 having a length of 100 nm in the peripheral portion of the gate electrode 7. Then, the gate electrode 7 and the sidewall 1
By implanting high-concentration arsenic ions (40 keV, 6E15 cm −2 ) into the semiconductor substrate using 0 as a mask, the second source 11 and the second source 11 having a higher impurity concentration than the first source 8 and the first drain 9 are formed. 2 drain 12 is formed, and finally heat treatment is performed at 900 ° C. for 70 minutes (FIG. 2).
(F)).
【0017】以上の方法により、ゲート電極の端部にお
いてゲート絶縁膜が薄くなった絶縁ゲート型電界トラン
ジスタが得られる。これによって、ゲート電極の下にあ
るn - 領域がゲートと強くカップリングすることができ
る。By the above method, the edge portion of the gate electrode is
Insulated gate type electric field transistor with thin gate insulating film
You can get Dista. This ensures that it is below the gate electrode.
N - The region can be strongly coupled with the gate
It
【0018】また、サイドウォール10の素材をゲート
電極7と同一あるいはオーミックコンタクトのとれる素
材にし、ゲート電極7の一部とすることもできる。これ
によって、サイドウォールの下にあるn- 領域もゲート
と強くカップリングすることができる。Further, the material of the side wall 10 may be the same as that of the gate electrode 7 or a material capable of making ohmic contact with the gate electrode 7 to form a part of the gate electrode 7. This allows the n − region under the sidewall to be strongly coupled with the gate.
【0019】なお、上記実施例ではNchMOS型トラ
ンジスタに本発明方法を適用したが、PchMOS型ト
ランジスタに本発明方法を適用してもよい。また、上記
実施例ではソースとドレインとの両方に本発明方法を適
用したが、ドレインのみに適用してもよいし、ソースの
みに適用してもよい。Although the method of the present invention is applied to the NchMOS type transistor in the above embodiment, the method of the present invention may be applied to the PchMOS type transistor. Further, although the method of the present invention is applied to both the source and the drain in the above embodiment, it may be applied only to the drain or only to the source.
【0020】また、第1のソース8および第1のドレイ
ン9を形成する際に、斜め方向からイオンを注入しても
よい。Further, when forming the first source 8 and the first drain 9, ions may be implanted from an oblique direction.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上のように、本発明の絶縁ゲート型電
界トランジスタは、ゲート電極の端部のゲート絶縁膜を
薄くした構成であるため、ゲート電極の下にあるn- 領
域がゲートと強くカップリングすることができるので、
n- 領域のピンチオフおよび高抵抗化が防止され、高駆
動電流を確保することができる。そのため、従来より高
い性能を有することとなる。As described above, since the insulated gate field effect transistor of the present invention has a structure in which the gate insulating film at the end of the gate electrode is thin, the n − region below the gate electrode is strongly connected to the gate. Can be coupled,
It is possible to prevent pinch-off and increase in resistance in the n − region and secure a high drive current. Therefore, it has higher performance than before.
【0022】また本発明の方法によれば、熱酸化を行う
際に窒化膜付近では十分に酸素が供給されず酸化膜が薄
くなることを利用してゲート電極の端部でゲート絶縁膜
を薄くすることにより、ゲート電極の下にあるn- 領域
がゲートと強くカップリングする絶縁ゲート型電界効果
トランジスタを製造することができる。Further, according to the method of the present invention, when the thermal oxidation is performed, oxygen is not sufficiently supplied in the vicinity of the nitride film, and the oxide film becomes thin. By doing so, it is possible to manufacture an insulated gate field effect transistor in which the n − region under the gate electrode is strongly coupled to the gate.
【0023】さらに、サイドウォールの素材をゲート電
極の素材と同じものにしゲート電極の一部とすることに
より、サイドウォールの下にあるn- 領域もゲートと強
くカップリングする絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
を製造することができるので、n- 領域のピンチオフお
よび高抵抗化をさらに防止し、さらに高い駆動電流を確
保することができる。Further, by making the material of the side wall the same as the material of the gate electrode and forming a part of the gate electrode, the n − region under the side wall is also strongly coupled with the gate. Therefore, it is possible to further prevent pinch-off and increase in resistance in the n − region, and to secure a higher drive current.
【図1】 本発明の一実施例におけるMOS型トランジ
スタを示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a MOS transistor according to an embodiment of the present invention.
【図2】 図1のMOS型トランジスタの製造工程を示
す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the MOS transistor of FIG.
【図3】 従来のLDD構造のMOS型トランジスタを
示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional MOS transistor having an LDD structure.
1 半導体基板 2 絶縁膜 3 窒化膜 4 ゲート領域 5 ゲート絶縁膜 7 ゲート電極 8 第1のソース 9 第1のドレイン 10 サイドウォール 11 第2のソース 12 第2のドレイン 1 semiconductor substrate 2 insulating film 3 nitride film 4 gate region 5 gate insulating film 7 gate electrode 8 first source 9 first drain 10 sidewall 11 second source 12 second drain
Claims (3)
ート絶縁膜をゲート電極端部で薄く形成したことを特徴
とする半導体装置。1. A semiconductor device, wherein a gate insulating film of an insulated gate field effect transistor is thinly formed at a gate electrode end portion.
の上に窒化膜を堆積し、ゲート領域となる部分の前記窒
化膜を選択的に除去し、次に、熱酸化により、前記除去
部において前記窒化膜の付近で厚さが薄くなるゲート絶
縁膜を形成し、このゲート絶縁膜の上にゲート電極素材
を堆積し、前記ゲート電極素材をエッチバックしてゲー
ト電極を形成し、次いで、前記窒化膜を除去し、前記ゲ
ート電極をマスクとして前記半導体基板に前記半導体基
板と逆の導電型のイオン注入を行って低濃度のソース・
ドレインを形成し、次に、前記ゲート電極周囲に絶縁膜
を堆積して異方性エッチングすることによりサイドウォ
ールを形成し、その後、前記ゲート電極およびサイドウ
ォールをマスクとして前記イオン注入よりも高濃度で前
記半導体基板と逆の導電型のイオン注入を行って高濃度
のソース・ドレインを形成し、最後に熱処理を行うこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。2. An insulating film is formed on a surface of a semiconductor substrate, a nitride film is deposited on the insulating film, the nitride film in a portion to be a gate region is selectively removed, and then the removal is performed by thermal oxidation. Forming a gate insulating film having a thin thickness in the vicinity of the nitride film at a portion, depositing a gate electrode material on the gate insulating film, and etching back the gate electrode material to form a gate electrode, and , The nitride film is removed, and ion implantation of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate is performed on the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask to form a low concentration source / source.
A drain is formed, and then an insulating film is deposited around the gate electrode and anisotropically etched to form a sidewall. After that, the gate electrode and the sidewall are used as a mask to form a higher concentration than the ion implantation. 2. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising performing ion implantation of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate to form high-concentration source / drain, and finally performing heat treatment.
ンタクトのとれる素材でサイドウォールを形成すること
を特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the sidewall is formed of the same material as the gate electrode or a material capable of making ohmic contact.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17041492A JPH0613604A (en) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17041492A JPH0613604A (en) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0613604A true JPH0613604A (en) | 1994-01-21 |
Family
ID=15904486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17041492A Pending JPH0613604A (en) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0613604A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006173642A (en) * | 2000-12-05 | 2006-06-29 | Seiko Instruments Inc | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
-
1992
- 1992-06-29 JP JP17041492A patent/JPH0613604A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006173642A (en) * | 2000-12-05 | 2006-06-29 | Seiko Instruments Inc | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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