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JPH04280422A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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JPH04280422A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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Publication number
JPH04280422A
JPH04280422A JP4343091A JP4343091A JPH04280422A JP H04280422 A JPH04280422 A JP H04280422A JP 4343091 A JP4343091 A JP 4343091A JP 4343091 A JP4343091 A JP 4343091A JP H04280422 A JPH04280422 A JP H04280422A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion implantation
degrees
impurity region
concentration impurity
implantation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4343091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Okimoto
沖 本 信 之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP4343091A priority Critical patent/JPH04280422A/en
Publication of JPH04280422A publication Critical patent/JPH04280422A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、LDD(Lightl
y Doped Drain)構造のMOSトランジス
タにおけるソース・ドレイン領域を斜めイオン注入法を
用いて形成する半導体装置の製造方法に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to LDD (Light
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a source/drain region in a MOS transistor having a doped drain structure is formed using an oblique ion implantation method.

【0002】0002

【従来の技術】従来、Hi−CMOSにおいては、ゲー
ト長が1.2μm以下のとなったNMOS,PMOSは
、短チャネル効果を低減するためにドレイン構造が変わ
っている。このように短チャネル効果を低減するための
ドレイン構造に、例えば、LDD(Lightly  
Doped  Drain)構造などがある。LDD構
造は、従来のシングルドレイン構造に於ける高濃度(n
+ )の不純物領域とドレインとの間のドレイン端に、
低濃度(n− )の不純物領域を形成することによって
、このドレイン端に形成される空乏層の電界を高くしな
いですむ構造となっている。またスケーリング則の関係
から素子が微小化されると、ソース・ドレインなどの拡
散層の深さもまた浅くする必要があるが、このLDD構
造は、拡散層深さを大きくしないで、低濃度ドレイン領
域の長さを長くできるので前記Hi−CMOSに主に用
いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in Hi-CMOS, NMOS and PMOS whose gate length is 1.2 .mu.m or less have different drain structures in order to reduce short channel effects. For example, LDD (Lightly
Doped Drain) structure, etc. The LDD structure has a high concentration (n
+ ) at the drain end between the impurity region and the drain,
By forming a low concentration (n-) impurity region, the structure is such that it is not necessary to increase the electric field of the depletion layer formed at the end of the drain. Furthermore, as devices become smaller due to scaling laws, the depth of diffusion layers such as sources and drains also needs to be made shallower, but this LDD structure does not increase the depth of the diffusion layers and instead Since the length can be increased, it is mainly used in the Hi-CMOS.

【0003】このようなLDD構造のソース・ドレイン
領域を形成する方法として、斜めイオン注入で回転注入
する方法が挙げられる。この方法は、ソース・ドレイン
領域と低濃度の不純物領域とを同時に一度に形成するこ
とができる便利な方法である。
As a method for forming the source/drain regions of such an LDD structure, there is a method of rotational implantation using oblique ion implantation. This method is a convenient method in which a source/drain region and a low concentration impurity region can be formed at the same time.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】一般に、1015〜1
016cm−2程度のイオン注入を行う際には、大電流
イオン注入装置を用いるが、この大電流イオン注入装置
を前記斜めイオン注入方法に用いようとすると、この大
電流イオン注入装置では注入角度を0度〜10度の範囲
でしか変化させることしかできず、例えば30度〜60
度の範囲の所望の角度とすることができないという不都
合が生じる。
[Problems to be Solved by the Invention] Generally, 1015-1
When performing ion implantation of about 0.016 cm-2, a large current ion implanter is used. However, if this large current ion implanter is used for the above-mentioned oblique ion implantation method, the implantation angle cannot be changed with this large current ion implanter. It can only be changed within the range of 0 degrees to 10 degrees, for example 30 degrees to 60 degrees.
A disadvantage arises in that it is not possible to obtain a desired angle within a degree range.

【0005】この他に、中電流イオン注入装置でビーム
電流を大きくしようとすると、通常のレジストでは、4
00μA以上のビーム電流ではレジスト損傷などの問題
が発生するという問題も生じる。
In addition, when trying to increase the beam current in a medium current ion implanter, with a normal resist,
A beam current of 00 μA or more also causes problems such as resist damage.

【0006】本発明の目的は、上記問題点を解消し、注
入角度を所望の角度として、大きなビーム電流で斜め注
入することができ、レジスト等を損傷させることがない
半導体装置の製造方法を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that solves the above-mentioned problems, allows oblique implantation with a large beam current at a desired implantation angle, and does not damage the resist or the like. There is something to do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解消するため、ゲート電極と、ソース・ドレイン用の高
濃度の不純物領域を有し、前記高濃度の不純物領域とゲ
ート電極との間に低濃度の不純物領域を有するLDD構
造のMOSトランジスタを製造するにあたり、ソース・
ドレイン領域を形成するため、イオン注入を行う前に、
マスクとして用いられるレジストに硬化処理を施した後
に、中電流イオン注入装置を用いて所定のビーム電流で
、基板面に対し30度〜60度の角度でイオン注入を行
うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a gate electrode and a high concentration impurity region for source/drain, and has a structure in which the high concentration impurity region and the gate electrode are connected to each other. In manufacturing an LDD structure MOS transistor with a low concentration impurity region between the source and
Before performing ion implantation to form the drain region,
A semiconductor device characterized in that after a resist used as a mask is hardened, ions are implanted at a predetermined beam current using a medium current ion implantation device at an angle of 30 degrees to 60 degrees with respect to the substrate surface. Provides a manufacturing method.

【0008】[0008]

【作用】本発明の製造方法は、大電流イオン注入装置を
用いてLDD構造のMOSトランジスタのソース・ドレ
イン領域を製造すると、サイドウォール形成のため工程
数が増えることから、注入角度を調節し易い中電流イオ
ン注入装置を適用して、斜めイオン注入を行う際に特に
有効である。
[Function] The manufacturing method of the present invention makes it easy to adjust the implantation angle, since when the source/drain regions of an LDD structure MOS transistor are manufactured using a high-current ion implantation device, the number of steps increases due to sidewall formation. This is particularly effective when performing oblique ion implantation using a medium current ion implanter.

【0009】中電流イオン注入装置は、注入角度を基板
面に対し約30〜60度に傾斜させて、ゲートが形成さ
れたウェーハを保持させることができ、この保持された
ウェーハにレジストをマスクとしてソース・ドレイン領
域およびゲートをマスクとして低濃度の不純物領域を形
成する。注入角度を基板面に対し約30〜60度とする
のは、ゲートの厚みをマスクとして利用するために必要
な角度であるという理由からである。
The medium current ion implantation device can hold a wafer with a gate formed thereon by tilting the implantation angle at about 30 to 60 degrees with respect to the substrate surface, and then inserts a resist onto this held wafer as a mask. A low concentration impurity region is formed using the source/drain region and the gate as a mask. The reason why the implantation angle is about 30 to 60 degrees with respect to the substrate surface is that this angle is necessary for using the thickness of the gate as a mask.

【0010】ウェーハを注入室位置にて、ビームが基板
面に対し30度〜60度内の所定の角度となるように保
持する。
[0010] The wafer is held in the implantation chamber such that the beam forms a predetermined angle within 30 to 60 degrees with respect to the substrate surface.

【0011】中電流イオン注入装置は、一般的な使用条
件としては、ドーズ量が5×1014cm−2以下の場
合に、ビーム電流400μA以下で行われていた。しか
し、この発明においては、特別な使用条件としてイオン
種がヒ素である場合に、ドーズ量を1015〜1016
/cm2 とし、ビーム電流900〜1000μAの範
囲で実施する。
The medium current ion implantation apparatus is generally used at a beam current of 400 .mu.A or less when the dose is 5.times.10.sup.14 cm.sup.-2 or less. However, in this invention, when the ion species is arsenic as a special condition of use, the dose is set to 1015 to 1016.
/cm2, and the beam current is in the range of 900 to 1000 μA.

【0012】また、マスクとして用いられるレジストは
、UV硬化などにより硬化させた後にイオン注入を行う
[0012] Further, the resist used as a mask is hardened by UV curing or the like and then ion implanted.

【0013】[0013]

【実施例】以下に本発明の実施例をさらに具体的に説明
する。
[Examples] Examples of the present invention will be described in more detail below.

【0014】本発明によって実施されるイオン注入方法
は、中電流イオン注入装置を用いて行われる。
The ion implantation method practiced in accordance with the present invention is performed using a medium current ion implanter.

【0015】ビーム電流は、注入するイオン種によって
異なってくる。例えば、ボロン(B− )については拡
散係数が高いので、最大ビーム電流も600μA程度で
あり、それほど高いエネルギーを考慮する必要がないの
で、対象外とするが、リン(P+ )やヒ素(As+ 
)については、中電流イオン注入装置においても最大ビ
ーム電流が1500μA程度であるため、ビーム電流9
00〜1000μAの範囲で実施することができる。さ
らに、LDD構造の半導体装置を製造する場合には、低
濃度(n− )領域に注入されるイオン種として例えば
Asイオンが好ましい。
The beam current varies depending on the type of ion to be implanted. For example, boron (B-) has a high diffusion coefficient, so the maximum beam current is about 600 μA, and there is no need to consider that high energy, so it is excluded from this study, but phosphorus (P+) and arsenic (As+) are not considered.
), the maximum beam current is about 1500 μA even in a medium current ion implanter, so the beam current is 9
It can be implemented in the range of 00 to 1000 μA. Further, when manufacturing a semiconductor device having an LDD structure, As ions are preferably used as the ion species implanted into the low concentration (n-) region.

【0016】ビーム電流を大きくすると、マスク材料(
レジスト)の変質、すなわちレジスト損傷の問題が発生
するので、従来既知のレジスト硬化方法や、その他のレ
ジスト損傷の防止策を必要とする。例えば、レジストを
塗布し、露光・現像してパターニングした後に、紫外光
を照射して、レジストをキュアリングさせてもよい。 この場合には、レジストは、紫外線硬化型のレジストを
用いる。
When the beam current is increased, the mask material (
Since the problem of deterioration of the resist (resist), that is, resist damage occurs, a conventionally known resist curing method or other resist damage prevention measures are required. For example, after applying a resist, exposing it to light, developing it, and patterning it, the resist may be cured by irradiating it with ultraviolet light. In this case, an ultraviolet curing resist is used as the resist.

【0017】実際に中電流イオン注入装置を用いてLD
D構造のMOSトランジスタを形成する方法を説明する
LD using a medium current ion implanter
A method for forming a D-structure MOS transistor will be explained.

【0018】まず、イオン注入を行う領域に窓を開けて
パターニングされた例えば紫外線硬化型のレジストを、
紫外線照射して硬化処理を施した後、注入角度がウェー
ハの垂直方向に対して30〜60度の範囲でウェーハま
たはイオンビームを傾けて、まず一方向から所定量、例
えばドーズ量が5×1015/cm2 程度で注入し、
次いでウェーハの向きを180°反転して同一の注入角
度およびドーズ量で注入することによって、斜めイオン
注入がなされる。図1および図2にて示すように、、ゲ
ート酸化膜2上に形成されたゲート電極1を硬化処理が
施された後に、図1の点線に示すようにイオンビームを
低い注入量で斜めイオン注入して低濃度不純物領域3を
形成する。次いで図2の実線にて示すようにゲート電極
1の厚みをマスクとしてイオンビームを注入して、高濃
度不純物領域4を形成する。
First, for example, a UV-curable resist is patterned with windows opened in the region where ions are to be implanted.
After curing treatment by irradiating ultraviolet rays, the wafer or ion beam is tilted at an implantation angle of 30 to 60 degrees with respect to the vertical direction of the wafer, and a predetermined amount, for example, a dose of 5 x 1015 is first implanted from one direction. Inject at about /cm2,
Oblique ion implantation is then performed by reversing the orientation of the wafer 180 degrees and implanting at the same implant angle and dose. As shown in FIGS. 1 and 2, after the gate electrode 1 formed on the gate oxide film 2 is hardened, an ion beam is implanted at a low dose to obliquely ion the ion beam as shown by the dotted line in FIG. A low concentration impurity region 3 is formed by implantation. Next, as shown by the solid line in FIG. 2, an ion beam is implanted using the thickness of the gate electrode 1 as a mask to form a high concentration impurity region 4.

【0019】また、4回反転してそれぞれ斜めイオン注
入する場合には、同様の作業をウェーハの初期位置に対
して0度,90度,180度,270度とそれぞれ位置
を変えて、それぞれイオンビームを傾けて行ってもよい
In addition, when inverting the wafer four times and performing oblique ion implantation, the same operation is performed by changing the position to 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees with respect to the initial position of the wafer, and implanting the ions respectively. You can also tilt the beam.

【0020】また回転モータと回転ディスクを支持具に
設けた場合には、イオンビームに対してウェーハを相対
的に回転させながら、イオン注入を行い、低濃度の不純
物領域と高濃度の不純物領域とを同時に形成してソース
・ドレイン領域を形成する。
In addition, when a rotating motor and a rotating disk are provided on a support, ions are implanted while the wafer is rotated relative to the ion beam, and a low concentration impurity region and a high concentration impurity region are separated. are formed simultaneously to form source/drain regions.

【0021】この半導体装置の製造方法によれば、LD
D構造のソース・ドレイン領域を形成するのに1回のイ
オン注入で実現することができる。ビーム電流を高くす
ることにより、処理時間が短くなるので、処理速度は速
くなる。例えば、6インチウェーハを一枚当たりで比較
すると、5×1015イオン/cm−2の注入時に、従
来400μA以下のビーム電流で約8分の注入時間を要
していたのに対し、本発明では900〜1000μAの
ビーム電流で注入した場合に3〜3.5分で注入するこ
とができるため、ウェーハの枚数が25枚で比較すると
、従来では3時間20分かかるのに対し、本発明では1
時間15分〜30分でイオン注入することができること
を確かめた。
According to this semiconductor device manufacturing method, the LD
The source/drain regions of the D structure can be formed by one ion implantation. By increasing the beam current, the processing time is shortened and the processing speed is increased. For example, when comparing a 6-inch wafer per wafer, when implanting 5 x 1015 ions/cm-2, conventional implantation time was about 8 minutes with a beam current of 400 μA or less, whereas with the present invention, When implanting with a beam current of 900 to 1000 μA, it can be implanted in 3 to 3.5 minutes, so when comparing the number of wafers with 25, it takes 3 hours and 20 minutes with the conventional method, but with the present invention, it takes 1 hour and 20 minutes.
It was confirmed that ion implantation could be performed in 15 to 30 minutes.

【0022】上記比較は、単純にイオン注入の比較であ
ったが、注入角度が基板面に対し30〜60度の斜めイ
オン注入でソース・ドレイン領域を一度に形成する際に
用いると、自動化生産上ではスループットが非常に上が
るので有効な手段である。
The above comparison was simply a comparison of ion implantation, but if it is used to form source and drain regions at once by oblique ion implantation with an implantation angle of 30 to 60 degrees to the substrate surface, automated production is possible. This is an effective method because it greatly increases throughput.

【0023】以上のように本発明における実施例は、3
0〜60度の広角度で斜めイオン注入することができる
ように、イオン注入装置としてビーム偏向または機械的
に斜め支持することができる中電流イオン注入装置を適
用して一般的なMOSトランジスタを製造する場合につ
いて説明したが、本発明は、NMOSまたはPMOSト
ランジスタを製造する場合についての適用はもちろんの
こと、CMOSトランジスタについても適用することが
できるものである。
As described above, the embodiments of the present invention are as follows:
General MOS transistors are manufactured using a medium current ion implanter that can be beam deflected or mechanically supported obliquely as an ion implanter so that oblique ion implantation can be performed at a wide angle of 0 to 60 degrees. Although the present invention has been described for the case of manufacturing NMOS or PMOS transistors, it can also be applied to CMOS transistors.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、注入角度を基板面に対
し約30〜60度に傾斜させて、ゲート材料層が形成さ
れたウェーハを保持させ、この保持されたウェーハにレ
ジストをマスクとしてソース・ドレイン領域を形成し、
またゲートをマスクとして低濃度の拡散層を形成してい
るため、LDD構造のソース・ドレイン領域を形成する
際にこの方法を用いると、1回のイオン注入で実現する
ことができ、処理速度が速くなる。したがって、自動化
して生産する際にスループットが上がる。
According to the present invention, a wafer on which a gate material layer has been formed is held by tilting the implantation angle at about 30 to 60 degrees with respect to the substrate surface, and a resist is applied to the held wafer as a mask. forming source/drain regions;
In addition, since a low concentration diffusion layer is formed using the gate as a mask, if this method is used to form the source/drain regions of an LDD structure, it can be achieved with a single ion implantation, increasing the processing speed. It gets faster. Therefore, throughput increases during automated production.

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

【図1】  斜めイオン注入により低濃度不純物領域を
形成する様子を示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing how a low concentration impurity region is formed by oblique ion implantation.

【図2】  斜めイオン注入により高濃度不純物領域を
形成する様子を示す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing how a high concentration impurity region is formed by oblique ion implantation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  ゲート電極、 2  ゲート酸化膜、 3  低濃度不純物領域、 4  高濃度不純物領域、 5  基板 1 Gate electrode, 2 Gate oxide film, 3 Low concentration impurity region, 4 High concentration impurity region, 5 Substrate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ゲート電極と、ソース・ドレイン用の
高濃度の不純物領域を有し、前記高濃度の不純物領域と
ゲート電極との間に低濃度の不純物領域を有するLDD
構造のMOSトランジスタを製造するにあたり、ソース
・ドレイン領域を形成するため、イオン注入を行う前に
、マスクとして用いられるレジストに硬化処理を施した
後に、中電流イオン注入装置を用いて所定のビーム電流
で、基板面に対し30度〜60度の角度でイオン注入を
行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. An LDD having a gate electrode, a high concentration impurity region for source/drain, and a low concentration impurity region between the high concentration impurity region and the gate electrode.
In manufacturing a MOS transistor with this structure, in order to form source/drain regions, before performing ion implantation, the resist used as a mask is hardened, and then a predetermined beam current is applied using a medium current ion implantation device. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that ion implantation is performed at an angle of 30 degrees to 60 degrees with respect to the substrate surface.
JP4343091A 1991-03-08 1991-03-08 Manufacturing method of semiconductor device Withdrawn JPH04280422A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5429960A (en) * 1994-11-28 1995-07-04 United Microelectronics Corporation Method of making flash EEPROM memory
US5432106A (en) * 1993-08-02 1995-07-11 United Microelectronics Corporation Manufacture of an asymmetric non-volatile memory cell

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