JP2806028B2 - Method for manufacturing MOS type semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing MOS type semiconductor deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、MOS型半導体装置の微細化を進める上で顕
在化する短チャネル効果とホットエレクトロンによって
引き起こされるデバイス特性劣化を独立したデバイス構
造要素によって抑制し高信頼性をもたらす高密度なMOS
型半導体装置の製造方法に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention suppresses short-channel effects and device characteristics deterioration caused by hot electrons which become apparent when miniaturizing a MOS type semiconductor device by using independent device structural elements. High density MOS for high reliability
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
従来の技術 超集積回路装置いわゆるVLSIにおいて、低消費電力な
らびに高集積化の要請からMOS型集積回路装置の重要性
を増している。しかしながら、微細化に伴いサブスレッ
シュホルド特性から劣化し待機時のリーク電流につなが
る、いわゆる短チャネル効果やドレイン近傍の高電界に
よって引き起こされるホットエルクトロン誘導デバイス
特性劣化が微細化に重大な問題となってきている。2. Description of the Related Art In super-integrated circuit devices, so-called VLSI, MOS type integrated circuit devices have become increasingly important due to the demand for low power consumption and high integration. However, with the miniaturization, the degradation of the sub-threshold characteristics leads to a leakage current during standby. The so-called short channel effect and the deterioration of the hot elktron induced device characteristics caused by the high electric field near the drain become a serious problem for the miniaturization. Is coming.
そこで、この解決のために種種の構造ならびに製造プ
ロセスが提案されている。以下(I)短チャネル効果抑
制、ならびに(II)ホットエレクトロン劣化抑制の2点
から説明する。Therefore, various structures and manufacturing processes have been proposed to solve this problem. Hereinafter, two points of (I) suppression of short channel effect and (II) suppression of hot electron degradation will be described.
例えば、アイ・イー・イー・イー、1982アイ・イー・
デイ・エム(IEEE.1982 IEDM)Technical Digest p.718
−721にS.Ogura等によって提案された構造を第3図に示
す。For example, IEE, 1982 IEE
DM (IEEE.1982 IEDM) Technical Digest p.718
FIG. 3 shows a structure proposed by S. Ogura et al.
同図において、31は低濃度基板(p型)、32は高濃度
p型不純物層、33はしきい値電圧制御用p型不純物層、
34は高濃度ソース/ドレイン層、35は低濃度ソース/ド
レイン層、36はゲート絶縁膜、37はゲート電極、38はア
ルミ配線になっている。In the figure, 31 is a low-concentration substrate (p-type), 32 is a high-concentration p-type impurity layer, 33 is a p-type impurity layer for controlling a threshold voltage,
34 is a high concentration source / drain layer, 35 is a low concentration source / drain layer, 36 is a gate insulating film, 37 is a gate electrode, and 38 is an aluminum wiring.
この構造では、ゲート電極37をマスクにして2重イオ
ン注入によって自己整合的に、低濃度ソース/ドレイン
層35および高濃度p型不純物層32を形成し、ゲート電極
37と側壁酸化膜38をマスクにして自己整合的に高濃度ソ
ース/ドレイン層34を形成している。In this structure, a low-concentration source / drain layer 35 and a high-concentration p-type impurity layer 32 are formed in a self-aligned manner by double ion implantation using the gate electrode 37 as a mask.
A high-concentration source / drain layer 34 is formed in a self-aligned manner using the mask 37 and the sidewall oxide film 38 as a mask.
この低濃度ソース/ドレイン層35によって、ドレイン
近傍の高電界を緩和し、ホットエレクトロン劣化耐性を
向上させるとともに、高濃度p型不純物層32によってド
レイン層からのポテンシャルの伸びを抑え、ソース/ド
レインと基板間の寄生容量を増大させることなる短チャ
ネル効果を抑制している。The low-concentration source / drain layer 35 relieves a high electric field near the drain, improves hot electron degradation resistance, and suppresses the extension of potential from the drain layer by the high-concentration p-type impurity layer 32. The short channel effect that increases the parasitic capacitance between the substrates is suppressed.
また1988 VLSIシンポジウムTechnical Digest p.73−
74にC.S.Oh等によって提案された構造を第4図(a)〜
(c)に示す。1988 VLSI Symposium Technical Digest p. 73-
Figure 74 shows the structure proposed by CSOh et al.
It is shown in (c).
同図において、41は低濃度基板(p型)、42は0.1−
0.15umの深さをもつ浅い領域と0.15−0.2umの深さをも
つ深い領域とからなるソース/ドレイン層、43はゲート
絶縁膜、44はゲート電極、45はL−字型側壁酸化膜、46
は側壁窒化膜、47はしきい値電圧制御用p型不純物層に
なっている。この構造では、側壁窒化膜46によってL−
字型側壁酸化膜45を形成し(同図(b))、その後側壁
窒化膜46を除去した後、ゲート電極44とL−字型側壁酸
化膜パターン45をマスクとして、一度のイオン注入によ
って0.1−0.15umの深さをもつ浅い領域と0.15−0.2umの
深さをもつ深い領域とからなるソース/ドレイン42を形
成し(同図(c))、浅いソース/ドレイン層部が短チ
ャネル効果抑制に寄与する。In the figure, 41 is a low concentration substrate (p-type), 42 is 0.1-
A source / drain layer comprising a shallow region having a depth of 0.15 μm and a deep region having a depth of 0.15-0.2 μm; 43, a gate insulating film; 44, a gate electrode; 45, an L-shaped side wall oxide film; 46
Is a sidewall nitride film, and 47 is a p-type impurity layer for controlling a threshold voltage. In this structure, the side wall nitride film 46 allows the L-
A side wall oxide film 45 is formed (FIG. 4B), and after removing the side wall nitride film 46, the gate electrode 44 and the L-shaped side wall oxide pattern 45 are used as a mask to perform 0.1 ion implantation. A source / drain 42 composed of a shallow region having a depth of −0.15 μm and a deep region having a depth of 0.15 to 0.2 μm is formed (FIG. 3C), and the shallow source / drain layer has a short channel effect. Contribute to suppression.
以上のように大きく2つの提案がなされている。 As described above, two major proposals have been made.
発明が解決しようとする課題 しかしながら、これらの構造ではやはり十分ではな
い。第3図に示した構造では、以下の重大な問題点があ
る。高濃度p型不純物層32と低濃度ソース/ドレイン層
35は、ゲート電極37をマスクにして自己整合的に形成す
るため、高濃度p型不純物層32は高濃度ソース/ドレイ
ン層34と低濃度ソース/ドレイン層35を取り囲むように
形成された構造になっている。このため、短チャネル効
果抑制には効果的ではあるが、低濃度ソース/ドレイン
層35の側面にも高濃度p型不純物層が形成されているた
め、ドレイン近傍における電界を強くし、ホットエレク
トロン劣化耐性は著しく低下する。However, these structures are still not sufficient. The structure shown in FIG. 3 has the following serious problems. High concentration p-type impurity layer 32 and low concentration source / drain layers
Since the layer 35 is formed in a self-aligned manner using the gate electrode 37 as a mask, the high-concentration p-type impurity layer 32 has a structure formed so as to surround the high-concentration source / drain layer 34 and the low-concentration source / drain layer 35. Has become. Although this is effective for suppressing the short-channel effect, the high-concentration p-type impurity layer is also formed on the side surface of the low-concentration source / drain layer 35. Resistance is significantly reduced.
また、第4図(c)に示される構造では以下の問題点
がある。L−字型側壁酸化膜パターン45をマスクとして
ソース/ドレイン層を形成しているため0.1−0.15umと
浅い領域をもつソース/ドレイン層42を備えた構造にな
っている。このため、短チャネル効果抑制効果はある程
度期待できるが、ホットエルクトロン劣化耐性向上を大
きく期待することはできない。その理由は、 (1)ソース/ドレイン層42の浅い領域の不純物層の濃
度値は1.0E19/cm3程度しか低下せずホットエレクトロン
劣化耐性を大きく向上させない。The structure shown in FIG. 4C has the following problems. Since the source / drain layers are formed using the L-shaped side wall oxide film pattern 45 as a mask, the structure has a source / drain layer 42 having a shallow region of 0.1-0.15 μm. For this reason, the effect of suppressing the short channel effect can be expected to some extent, but the improvement in the resistance to hot elktron degradation cannot be expected to a great extent. The reasons are as follows: (1) The concentration value of the impurity layer in the shallow region of the source / drain layer 42 is reduced by only about 1.0E19 / cm 3 , and the hot electron deterioration resistance is not significantly improved.
(2)ゲート電極44とL−字型側壁酸化膜パターン45を
マスクにしてソース/ドレイン層42を形成しているた
め、ゲート電極44とソース/ドレイン層42のオーバーラ
ップがわずかしか形成されず、ホットエレクトロン劣化
耐性を大きく向上させない。(2) Since the source / drain layer 42 is formed using the gate electrode 44 and the L-shaped side wall oxide film pattern 45 as a mask, the overlap between the gate electrode 44 and the source / drain layer 42 is very small. In addition, the hot electron degradation resistance is not significantly improved.
(3)しきい値電圧制御用p型不純物層47以外に基板と
同導電型の高濃度層がないため、微細化するにつれて短
チャネル効果が顕著になる。(3) Since there is no high-concentration layer of the same conductivity type as the substrate other than the p-type impurity layer 47 for controlling the threshold voltage, the short channel effect becomes more pronounced as the device is miniaturized.
つまり、従来構造では微細化に際し、短チャネル効果
抑制とホットエレクトロン劣化耐性向上をともに満足す
る特性を示すものではない。したがって、本発明は、こ
のような従来の構造が有する問題点に鑑みてなされたも
ので、MOS型半導体装置の新しいプロセスを用いた製造
方法である。In other words, the conventional structure does not exhibit characteristics satisfying both the suppression of the short channel effect and the improvement of the hot electron degradation resistance in miniaturization. Therefore, the present invention has been made in view of such problems of the conventional structure, and is a manufacturing method of a MOS type semiconductor device using a new process.
課題を解決するための手段 本発明は、第1導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜
を介してゲート電極を形成した後、前記ゲート電極をマ
スクにして第2導電型の第2ソース/ドレイン層を形成
する工程と、前記ゲート電極両側部にこのゲート電極側
部および前記半導体基板表面を覆うL−字形の第1の絶
縁膜を堆積し、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を堆
積する工程と、前記第2の絶縁膜のエッチングをおこな
い前記L−字形第1の絶縁膜の側面を覆う如く2の絶縁
膜パターンを自己整合的に形成した後、前記ゲート電極
とこのゲート電極の側面を覆う第1の絶縁膜および第2
の絶縁膜パターンをマスクとして第1のソース/ドレイ
ン層を形成する工程と、前記第2の絶縁膜パターンをエ
ッチング除去した後、前記ゲート電極とこのゲート電極
の側面および前記半導体基板表面を覆うL−字形の第1
の絶縁膜をマクとして第1の導電型の不純物を導入し、
前記第2のソース/ドレイン層直下でかつ前記第1のソ
ース/ドレイン層の側部に、前記第2の第2のソース/
ドレイン層よりも深く、前記第1のソース/ドレイン層
低部よりも浅い位置に最大濃度値をもつ高濃度層を形成
する工程とを備えたMOS型半導体装置の製造方法とす
る。Means for Solving the Problems According to the present invention, after a gate electrode is formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type via a gate insulating film, a second source / drain of a second conductivity type is formed using the gate electrode as a mask. Forming a layer, depositing an L-shaped first insulating film covering both sides of the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, and forming a second insulating film on the first insulating film; Depositing a film, and etching the second insulating film to form two insulating film patterns in a self-aligned manner so as to cover side surfaces of the L-shaped first insulating film; A first insulating film covering a side surface of the gate electrode and a second insulating film;
Forming a first source / drain layer using the insulating film pattern as a mask, and etching and removing the second insulating film pattern. Then, the gate electrode and the side surfaces of the gate electrode and the surface covering the semiconductor substrate surface are removed. -Shaped first
The first conductive type impurity is introduced using the insulating film as a mask,
Immediately below the second source / drain layer and on the side of the first source / drain layer, the second second source / drain layer
Forming a high-concentration layer having a maximum concentration value at a position deeper than the drain layer and shallower than the lower part of the first source / drain layer.
また、第1導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜を介
してゲート電極を形成した後、前記ゲート電極をマスク
にして第2導電型の第2のソース/ドレイン層を形成す
る工程と、前記ゲート電極両側部にこのゲート電極側面
および前記半導体基板表面を覆うL−字形の第1の絶縁
膜を堆積し、前記ゲート電極とこのゲート電極の側面お
よび前記半導体基板表面を覆うL−字形の前記第1の絶
縁膜をマスクとして第1導電型の不純物を導入して高濃
度層を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第2の絶
縁膜を堆積し、前記第2の絶縁膜のエッチングをおこな
い前記L−字形第1の絶縁膜の側面を覆うように前記第
2の絶縁膜パターンを自己整合的に形成した後、前記ゲ
ート電極とこのゲート電極の側面を覆う第1の絶縁膜お
よび前記第2の絶縁膜パターンをマスクとして第1のソ
ース/ドレイン層を形成する工程とを備え、前記高濃度
層は、第2のソース/ドレイン層直下でかつ前記第1の
ソース/ドレイン層の側部に、前記第2のソース/ドレ
イン層よりも深く、前記第1のソース/ドレイン層低部
よりも浅い位置に最大濃度値をもっている、MOS型半導
体装置の製造方法とする。A step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate of the first conductivity type via a gate insulating film, and then forming a second source / drain layer of the second conductivity type using the gate electrode as a mask; An L-shaped first insulating film covering the side surface of the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate is deposited on both sides of the gate electrode, and the L-shaped first insulating film covering the side surface of the gate electrode and the side surface of the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate is deposited. Forming a high-concentration layer by introducing an impurity of a first conductivity type using the first insulating film as a mask; and depositing a second insulating film on the first insulating film; After the second insulating film pattern is formed in a self-aligning manner so as to cover the side surface of the L-shaped first insulating film, the first insulating film covering the gate electrode and the side surface of the gate electrode is formed. Membrane and said second insulation Forming a first source / drain layer using a pattern as a mask, wherein the high-concentration layer is provided immediately below a second source / drain layer and on a side portion of the first source / drain layer. A method of manufacturing a MOS type semiconductor device having a maximum concentration value at a position deeper than the second source / drain layer and shallower than the lower part of the first source / drain layer.
作用 本発明のMOS型半導体装置の製造方法は、第1の導電
型の半導体基板に、第2導電型の第1のソース/ドレイ
ン層をゲート電極とオーバーラップして形成し、第2導
電型の第2のソース/ドレイン層を第1のソース/ドレ
イン層の外側に、かつ第1のソース/ドレイン層よりも
深く形成したソース/ドレイン層構造において、第1導
電型の高濃度層を第1のソース/ドレイン層の側部で、
第2のソース/ドレイン層直下の位置に形成するため、
第2のソース/ドレイン層の側部にしきい値電圧制御用
の低濃度な第1導電型不純物層を形成することができ
る。このため、短チャネル効果抑制用第1導電型の高濃
度層がホットエレクトロン劣化耐性の低下を引き起こす
ことなく、短チャネル効果を抑制して微細化が容易にな
る。According to the method of manufacturing a MOS semiconductor device of the present invention, a first source / drain layer of a second conductivity type is formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type so as to overlap a gate electrode. In the source / drain layer structure in which the second source / drain layer is formed outside the first source / drain layer and deeper than the first source / drain layer, the first conductive type high-concentration layer is 1 at the side of the source / drain layer,
Since it is formed at a position directly below the second source / drain layer,
A low-concentration first conductivity type impurity layer for controlling a threshold voltage can be formed on a side portion of the second source / drain layer. Therefore, the high concentration layer of the first conductivity type for suppressing the short channel effect does not cause a reduction in hot electron degradation resistance, and the short channel effect is suppressed to facilitate miniaturization.
また本発明の製造方法により、極めて高信頼な高密度
化が可能となる。すなわち、ゲート電極をマスクとして
低濃度で浅いソース/ドレイン層を、ゲート電極と第1
の絶縁層をマスクとして基板と同導電型の高濃度不純物
層を、ゲート電極と第1の絶縁層と第2の絶縁層をマス
クにして高濃度で深いソース/ドレイン層が形成されて
いるため、基板と同導電型の高濃度不純物層をドレイン
近傍で高電界を引き起こすことなく確定することができ
る。In addition, the manufacturing method of the present invention makes it possible to achieve highly reliable high density. That is, a low concentration and shallow source / drain layer is formed by using the gate electrode as a mask,
A high-concentration impurity layer of the same conductivity type as the substrate is formed using the insulating layer as a mask, and a high-concentration deep source / drain layer is formed using the gate electrode, the first insulating layer, and the second insulating layer as a mask. A high-concentration impurity layer of the same conductivity type as the substrate can be determined without causing a high electric field near the drain.
実施例 以下、本発明の実施例を第1図と第2図に基づいて説
明する。Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
第1図においては、1は低濃度基板(p型)、2は高
濃度p型不純物層、3はしきし値電圧制御用p型不純物
層、4は高濃度ソース/ドレイン層、5は低濃度で浅い
ソース/ドレイン層、6はゲート絶縁膜、7はゲート電
極、8はアルミ配線である。In FIG. 1, 1 is a low-concentration substrate (p-type), 2 is a high-concentration p-type impurity layer, 3 is a p-type impurity layer for controlling threshold voltage, 4 is a high-concentration source / drain layer, and 5 is a low-concentration source / drain layer. A source / drain layer having a shallow concentration, 6 is a gate insulating film, 7 is a gate electrode, and 8 is an aluminum wiring.
この第1図で特徴的なことは、高濃度p型不純物層2
が低濃度で浅いソース/ドレイン層5直下のみに形成さ
れており、低濃度で浅いソース/ドレイン層の側部に、
しきい値電圧制御用p型不純物層3が形成されているこ
とである。FIG. 1 is characterized by a high concentration p-type impurity layer 2.
Is formed only directly under the low concentration and shallow source / drain layer 5, and on the side of the low concentration and shallow source / drain layer,
That is, the p-type impurity layer 3 for controlling the threshold voltage is formed.
このため、低濃度で浅いソース/ドレイン層5の側端
部において高電界が発生することがなく、ホットエレク
トロン劣化耐性を著しく向上せしめることができる。ま
た、高濃度p型不純物層2の濃度値をホットエレクトロ
ン劣化耐性を低下させることなく高くすることができる
ため、短チャネル効果を著しく抑制することが可能であ
る。つまり、このような構造によってはじめてホットエ
レクトロン劣化耐性を向上させながら、短チャネル効果
を著しく抑制することが可能である。Therefore, a high electric field is not generated at the side end of the low concentration and shallow source / drain layer 5, and the resistance to hot electron degradation can be significantly improved. Further, since the concentration value of the high-concentration p-type impurity layer 2 can be increased without lowering the hot electron degradation resistance, the short channel effect can be significantly suppressed. That is, such a structure makes it possible to remarkably suppress the short channel effect while improving the resistance to hot electron degradation for the first time.
次に、第2図(a)〜(d)を用いて、その製造方法
の一例についてそのポイントとなる点を説明する。Next, with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (d), the point of an example of the manufacturing method will be described.
まず、第2図(a)に示すように、しきい値電圧制御
用p型不純物層3を表面上に有した低濃度基板(p-型)
1に選択的にゲート絶縁膜6、ゲート電極7を形成す
る。その後、ゲート電極7をマスクにして、砒素を加速
電圧40KeV、ドーズ量4.0E13/cm2でイオン注入して、ソ
ース/ドレイン層5を形成する。このとき、ソース/ド
レイン層5は低濃度で浅く形成でき、しかも、低濃度で
浅いソース/ドレイン層5はゲート電極7と完全にオー
バーラップする。First, as shown in FIG. 2A, a low-concentration substrate (p − type) having a threshold voltage controlling p-type impurity layer 3 on its surface
1, a gate insulating film 6 and a gate electrode 7 are selectively formed. Thereafter, using the gate electrode 7 as a mask, arsenic is ion-implanted at an acceleration voltage of 40 KeV and a dose of 4.0E13 / cm 2 to form the source / drain layers 5. At this time, the source / drain layer 5 can be formed at a low concentration and shallow, and the low concentration and shallow source / drain layer 5 completely overlaps the gate electrode 7.
次に、第2図(b)に示すように、基板全面にCVD法
で酸化膜9aと窒化膜10aを堆積する。ここで、酸化膜厚
は50nm、窒化膜厚は250nm程度に設定する。Next, as shown in FIG. 2B, an oxide film 9a and a nitride film 10a are deposited on the entire surface of the substrate by a CVD method. Here, the oxide film thickness is set to about 50 nm, and the nitride film thickness is set to about 250 nm.
この後、第2図(c)に示すように、ドライエッチン
グをおこなって、酸化膜9b側面を覆うように窒化膜パタ
ーン10bを自己整合的に形成する。このとき、基板上の
酸化膜9bは30nm程度に減少する。この後、ゲート電極7
とゲート電極7の側面を覆う酸化膜9aおよび窒化膜パタ
ーン10bをマスクにして、砒素を加速電圧80KeV、ドーズ
量6.0E15/cm2でイオン注入して、ソース/ドレイン層4
を形成する。このとき、ソース/ドレイン層4は高濃度
で深く形成でき、しかもゲート電極端から0.3umの距離
からイオン注入されているため、高濃度で深いソース/
ドレイン層4は低濃度で浅いソース/ドレイン層5を覆
うことはない。Thereafter, as shown in FIG. 2C, dry etching is performed to form a nitride film pattern 10b in a self-aligned manner so as to cover the side surface of the oxide film 9b. At this time, the oxide film 9b on the substrate is reduced to about 30 nm. Thereafter, the gate electrode 7
Using the oxide film 9a and the nitride film pattern 10b covering the side surfaces of the gate electrode 7 as a mask, arsenic is ion-implanted at an acceleration voltage of 80 KeV and a dose of 6.0E15 / cm 2 to form a source / drain layer 4.
To form At this time, the source / drain layer 4 can be formed deeply at a high concentration and furthermore, since ions are implanted at a distance of 0.3 μm from the end of the gate electrode, the source / drain layer 4 is deeply doped at a high concentration.
The drain layer 4 does not cover the low concentration and shallow source / drain layer 5.
次に第2図(d)に示すように、窒化膜パターン10b
をフッ酸HFで200秒程度処理した後、熱いリン酸H3PO4で
エッチング除去する。このとき、基板上の酸化膜9cは10
nm程度に減少する。この工程の後、ゲート電極7とゲー
ト電極7の側面を覆う酸化膜パターン9cをマスクにし
て、ボロンを加速電圧80KeV、ドーズ量3.2E12/cm2でイ
オン注入して、高濃度p型不純物層2が形成できる。ま
た、ゲート電極7の側面を覆う酸化膜パターン9cによっ
て、高濃度p型不純物層2は低濃度で浅いソース/ドレ
イン層5の側面を覆うことはない。Next, as shown in FIG. 2D, the nitride film pattern 10b is formed.
Is treated with hydrofluoric acid HF for about 200 seconds and then etched away with hot phosphoric acid H 3 PO 4 . At this time, the oxide film 9c on the substrate becomes 10
Decrease to about nm. After this step, boron is ion-implanted at an acceleration voltage of 80 KeV and a dose of 3.2E12 / cm 2 by using the gate electrode 7 and the oxide film pattern 9c covering the side surfaces of the gate electrode 7 as a mask to form a high-concentration p-type impurity layer. 2 can be formed. Further, due to the oxide film pattern 9c covering the side surface of the gate electrode 7, the high concentration p-type impurity layer 2 does not cover the side surface of the low concentration and shallow source / drain layer 5.
この後、通常のプロセスでアルミ配線8を形成してMO
S型半導体装置を得る。Thereafter, aluminum wiring 8 is formed by a normal process to
Obtain an S-type semiconductor device.
なお、本実施例では、第1導電型の半導体基板上にゲ
ート絶縁膜6を介してゲート電極7を形成した後、前記
ゲート電極7をマスクにして第2導電型の第2のソース
/ドレイン層5を形成する工程と、前記半導体基板全面
に第1の絶縁膜9aを堆積せしめる工程と、前記第1の絶
縁膜9a全面に第2の絶縁膜10aを堆積せしめる工程と、
前記第2の絶縁膜10aのドライエッチングをおこなって
前記第1の絶縁膜9aの側面を覆う如く第2の絶縁膜パタ
ーン10bを自己整合的に形成した後、前記ゲート電極7
とこのゲート電極の側面を覆う第1の絶縁膜および第2
の絶縁膜パターンをマスクとして第1のソース/ドレイ
ン層4を形成する工程と、前記第2の絶縁膜パターン10
bをエッチング除去した後、前記ゲート電極7とこのゲ
ート電極の側面を覆う第1の絶縁膜9cをマスクとして第
1の導電型の不純物を導入して高濃度層2を形成する工
程を備えたMOS型半導体装置の製造方法について説明し
たが、第1導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜を介し
てゲート電極を形成した後、前記ゲート電極をマスクに
して第2導電型の第2のソース/ドレイン層を形成する
工程と、前記半導体基板全面に絶縁膜を堆積せしめ、前
記ゲート電極とこのゲート電極の側面を覆う絶縁膜をマ
スクとして第1導電型の不純物を導入して高濃度層を形
成する工程と、前記半導体基板全面に絶縁膜を再び堆積
せしめ、この絶縁膜のドライエッチングをおこなって前
記ゲート電極の側面を覆うように絶縁膜パターンを自己
整合的に形成した後、前記ゲート電極とこのゲート電極
の側面を覆う絶縁膜パターンをマスクとして第1のソー
ス/ドレイン層を形成する工程を備えたMOS型半導体装
置の製造方法を用いてもよい。In this embodiment, after a gate electrode 7 is formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type via a gate insulating film 6, a second source / drain of a second conductivity type is formed using the gate electrode 7 as a mask. A step of forming a layer 5, a step of depositing a first insulating film 9a over the entire surface of the semiconductor substrate, and a step of depositing a second insulating film 10a over the entire surface of the first insulating film 9a.
After performing dry etching of the second insulating film 10a to form a second insulating film pattern 10b in a self-aligned manner so as to cover the side surface of the first insulating film 9a,
And a first insulating film covering a side surface of the gate electrode and a second insulating film.
Forming the first source / drain layer 4 using the second insulating film pattern as a mask;
forming a high concentration layer 2 by introducing impurities of the first conductivity type using the gate electrode 7 and the first insulating film 9c covering the side surfaces of the gate electrode as a mask after the b is removed by etching. A method of manufacturing a MOS type semiconductor device has been described. After a gate electrode is formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type via a gate insulating film, a second source of a second conductivity type is formed using the gate electrode as a mask. Forming a high-concentration layer by depositing an insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate and introducing a first conductivity type impurity using the gate electrode and the insulating film covering the side surfaces of the gate electrode as a mask. A forming step, an insulating film is deposited again on the entire surface of the semiconductor substrate, and an insulating film pattern is formed in a self-aligned manner so as to cover side surfaces of the gate electrode by performing dry etching of the insulating film. Insulating film pattern covering the side surfaces of the serial gate electrodes and the gate electrode may be used a method of manufacturing a MOS type semiconductor device having a step of forming a first source / drain layer as a mask.
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のMOS型半導
体装置の製造方法により、基板と同導電型の高濃度不純
物層が低濃度で浅いソース/ドレイン層直下に形成で
き、低濃度で浅いソース/ドレイン層側面に基板と同導
電型の高濃度不純物層による高電界を発生せしめること
がない。このため、ホットエレクトロン劣化耐性を低下
させることなく基板と同導電型の高濃度不純物層の濃度
値を十分に高くすることができ、短チャネル効果を著し
く抑制することが可能であり、微細化のし易いMOS型半
導体装置を得ることができる。As is clear from the above description, according to the method for manufacturing a MOS semiconductor device of the present invention, a high-concentration impurity layer of the same conductivity type as that of a substrate can be formed directly under a low-concentration shallow source / drain layer. Thus, a high electric field is not generated by the high concentration impurity layer of the same conductivity type as the substrate on the side surfaces of the shallow source / drain layers. For this reason, the concentration value of the high-concentration impurity layer of the same conductivity type as the substrate can be sufficiently increased without lowering the hot electron degradation resistance, and the short channel effect can be significantly suppressed. An easy-to-use MOS semiconductor device can be obtained.
また、本発明の製造方法により、極めて高信頼な高密
度化が可能となる。すなわち、ゲート電極をマスクとし
て低濃度で浅いソース/ドレイン層を、ゲート電極と第
1の絶縁層をマスクとして基板と同導電型の高濃度不純
物層を、ゲート電極と第1の絶縁層と第2の絶縁層をマ
スクにして高濃度で深いソース/ドレイン層が形成され
ているため、基板と同導電型の高濃度不純物層をドレイ
ン近傍で高電界を引き起こすことなく確定することがで
きる。Further, the manufacturing method of the present invention enables highly reliable high-density recording. That is, a low-concentration and shallow source / drain layer is formed using the gate electrode as a mask, a high-concentration impurity layer having the same conductivity type as the substrate is formed using the gate electrode and the first insulating layer as a mask, and the gate electrode, the first insulating layer and the second Since the high concentration and deep source / drain layers are formed using the second insulating layer as a mask, a high concentration impurity layer having the same conductivity type as the substrate can be determined without causing a high electric field near the drain.
従って、本発明のMOS型半導体装置は、VLSIに要求さ
れるホットエレクトロン劣化耐性が高く、短チャネル効
果を著しく抑制した高集積化技術のためには必要不可欠
なものであり、その工業的価値は極めて大きい。Therefore, the MOS type semiconductor device of the present invention has a high resistance to hot electron degradation required for VLSI, and is indispensable for a highly integrated technology in which a short channel effect is remarkably suppressed. Extremely large.
第1図は本発明の一実施例におけるMOS型半導体装置の
構造断面図、第2図は同装置の製造工程の概略断面図、
第3図は従来のMOS型半導体装置の構造断面図、第4図
は他の従来のMOS型半導体装置の構造断面図および製造
工程の概略断面図である。 1……低濃度基板(p-型)、2……高濃度p型不純物
層、3……しきい値電圧制御用p型不純物層、4……高
濃度ソース/ドレイン層、5……低濃度で浅いソース/
ドレイン層、6……ゲート絶縁膜、7……ゲート電極、
8……アルミ配線。FIG. 1 is a structural sectional view of a MOS type semiconductor device according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic sectional view of a manufacturing process of the device,
FIG. 3 is a structural sectional view of a conventional MOS type semiconductor device, and FIG. 4 is a structural sectional view of another conventional MOS type semiconductor device and a schematic sectional view of a manufacturing process. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Low concentration board | substrate (p - type), 2 ... High concentration p-type impurity layer, 3 ... P-type impurity layer for threshold voltage control, 4 ... High concentration source / drain layer, 5 ... Low Source with low concentration /
Drain layer, 6 gate insulating film, 7 gate electrode,
8 ... Aluminum wiring.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−37663(JP,A) 特開 昭63−293979(JP,A) 特開 昭60−64472(JP,A)Continuation of front page (56) References JP-A-63-37663 (JP, A) JP-A-63-293979 (JP, A) JP-A-60-64472 (JP, A)
Claims (4)
を介してゲート電極を形成した後、前記ゲート電極をマ
スクにして第2導電型の第2ソース/ドレイン層を形成
する工程と、 前記ゲート電極両側部にこのゲート電極側部および前記
半導体基板表面を覆うL−字形の第1の絶縁膜を堆積
し、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を堆積する工程
と、 前記第2の絶縁膜のエッチングをおこない前記L−字形
第1の絶縁膜の側面を覆う如く第2の絶縁膜パターンを
自己整合的に形成した後、前記ゲート電極とこのゲート
電極の側面を覆う第1の絶縁膜および第2の絶縁膜パタ
ーンをマスクとして第1のソース/ドレイン層を形成す
る工程と、 前記第2の絶縁膜パターンをエッチング除去した後、前
記ゲート電極とこのゲート電極の側面および前記半導体
基板表面を覆うL−字形の第1の絶縁膜をマスクとして
第1導電型の不純物を導入し、前記第2のソース/ドレ
イン層直下でかつ前記第1のソース/ドレイン層の側部
に、前記第2の第2のソース/ドレイン層よりも深く、
前記第1のソース/ドレイン層低部よりも浅い位置に最
大濃度値をもつ高濃度層を形成する工程とを備えたMOS
型半導体装置の製造方法。A step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate of a first conductivity type via a gate insulating film, and then forming a second source / drain layer of a second conductivity type using the gate electrode as a mask; Depositing an L-shaped first insulating film covering both sides of the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, and depositing a second insulating film on the first insulating film; After the second insulating film is etched to form a second insulating film pattern in a self-aligned manner so as to cover the side surface of the L-shaped first insulating film, the gate electrode and the side surface of the gate electrode are formed. Forming a first source / drain layer by using the first insulating film and the second insulating film pattern to be covered as a mask; and etching and removing the second insulating film pattern. Side and Impurities of the first conductivity type are introduced using the L-shaped first insulating film covering the surface of the semiconductor substrate as a mask, and the impurity is introduced immediately below the second source / drain layers and at the side of the first source / drain layers. At a depth deeper than the second source / drain layer,
Forming a high concentration layer having a maximum concentration value at a position shallower than the lower portion of the first source / drain layer.
Of manufacturing a semiconductor device.
を介してゲート電極を形成した後、前記ゲート電極をマ
スクにして第2導電型の第2のソース/ドレイン層を形
成する工程と、 前記ゲート電極両側部にこのゲート電極側面および前記
半導体基板表面を覆うL−字形の第1の絶縁膜を堆積
し、前記ゲート電極とこのゲート電極の側面および前記
半導体基板表面を覆うL−字形の前記第1の絶縁膜をマ
スクとして第1導電型の不純物を導入して高濃度層を形
成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を堆積し、前記第2
の絶縁膜のエッチングをおこない前記L−字形第1の絶
縁膜の側面を覆うように前記第2の絶縁膜パターンを自
己整合的に形成した後、前記ゲート電極とこのゲート電
極の側面を覆う第1の絶縁膜および前記第2の絶縁膜パ
ターンをマスクとして第1のソース/ドレイン層を形成
する工程とを備え、 前記高濃度層は、第2のソース/ドレイン層直下でかつ
前記第1のソース/ドレイン層の側部に、前記第2の第
2のソース/ドレイン層よりも深く、前記第1のソース
/ドレイン層低部よりも浅い位置に最大濃度値をもって
いる、MOS型半導体装置の製造方法。2. A step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate of a first conductivity type via a gate insulating film, and then forming a second source / drain layer of a second conductivity type using the gate electrode as a mask. Depositing an L-shaped first insulating film covering both sides of the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode; Forming a high-concentration layer by introducing impurities of the first conductivity type using the first insulating film in a shape as a mask; depositing a second insulating film on the first insulating film;
After the second insulating film pattern is formed in a self-aligned manner so as to cover the side surface of the L-shaped first insulating film, the second insulating film pattern covering the side surface of the gate electrode and the gate electrode is formed. Forming a first source / drain layer using the first insulating film and the second insulating film pattern as a mask, wherein the high-concentration layer is located immediately below a second source / drain layer and the first source / drain layer. The MOS type semiconductor device having a maximum concentration value at a side portion of the source / drain layer at a position deeper than the second second source / drain layer and shallower than a lower portion of the first source / drain layer. Production method.
極端まで単調に減少する第2導電型の不純物層が形成さ
れた、請求項1または2に記載のMOS型半導体装置の製
造方法。3. The method of manufacturing a MOS semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity layer of the second conductivity type monotonously decreasing from the first source / drain layer end to the gate electrode end is formed.
る、請求項1または2に記載のMOS型半導体装置の製造
方法。4. The method for manufacturing a MOS semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film and the second insulating film are made of different materials.
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|---|---|---|---|
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