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JP2798318B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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Publication number
JP2798318B2
JP2798318B2 JP4046252A JP4625292A JP2798318B2 JP 2798318 B2 JP2798318 B2 JP 2798318B2 JP 4046252 A JP4046252 A JP 4046252A JP 4625292 A JP4625292 A JP 4625292A JP 2798318 B2 JP2798318 B2 JP 2798318B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductivity type
gate electrode
polycrystalline silicon
insulating film
mask
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4046252A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05218427A (en
Inventor
剛 古賀
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4046252A priority Critical patent/JP2798318B2/en
Publication of JPH05218427A publication Critical patent/JPH05218427A/en
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Publication of JP2798318B2 publication Critical patent/JP2798318B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体装置及びその製
造方法に関し、特に薄膜トランジスタ(TFT;Thin F
ilm Transistor) 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 method of manufacturing the same, and more particularly, to a thin film transistor (TFT).
ilm Transistor).

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は従来の半導体装置(TFT)の製
造プロセスを示す工程断面図であり、図において、10
0は基板であり、この基板100上には層間絶縁1が
設けられている。そして該層間絶縁1上には多結晶シ
リコンをパターニングして得られたゲート電極2が配置
されている。また4はゲート酸化膜3を介して形成され
たTFTのソース,ドレイン,チャネルとなる多結晶シ
リコンであり、ここではN型の導電型を有するものとす
る。5はチャネル,8はソース,9はドレインを示す。
さらに6は上記多結晶シリコン4にホウ素7を注入する
ときのマスクとなる感光性樹脂である。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a process sectional view showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device (TFT).
Reference numeral 0 denotes a substrate, on which an interlayer insulating film 1 is provided. On the interlayer insulating film 1, a gate electrode 2 obtained by patterning polycrystalline silicon is arranged. Reference numeral 4 denotes polycrystalline silicon which is formed via the gate oxide film 3 and serves as a source, a drain, and a channel of the TFT, and has N-type conductivity here. Reference numeral 5 denotes a channel, 8 denotes a source, and 9 denotes a drain.
Reference numeral 6 denotes a photosensitive resin serving as a mask when boron 7 is injected into the polycrystalline silicon 4.

【0003】次に製造方法について説明する。まず図6
(a) に示すように、基板100全面にCVD法を用いて
酸化膜等により層間絶縁膜1をデポした後、多結晶シリ
コンをCVD法でデポする。そしてこの多結晶シリコン
上に感光性樹脂(図示せず)をパターン形成し、異方性
エッチングを行うことにより、ゲート電極2を形成す
る。次いで、ゲート酸化膜3をCVD酸化膜等によりデ
ポし、トランジスタのソース,チャネル,ドレインとな
る多結晶シリコン4をCVD法によりデポする。
Next, a manufacturing method will be described. First, FIG.
As shown in (a), after depositing the interlayer insulating film 1 on the entire surface of the substrate 100 by using an oxide film or the like by using the CVD method, polycrystalline silicon is deposited by using the CVD method. Then, a photosensitive resin (not shown) is pattern-formed on the polycrystalline silicon, and the gate electrode 2 is formed by performing anisotropic etching. Next, the gate oxide film 3 is deposited by a CVD oxide film or the like, and the polycrystalline silicon 4 serving as the source, channel and drain of the transistor is deposited by the CVD method.

【0004】次に図6(b) に示すように、Pチャネルト
ランジスタの場合、チャネル部5を感光性樹脂6で覆
い、ホウ素7等のP型不純物を注入する。その後感光性
樹脂6を除去して図6(c) に示すように、ソース8,ド
レイン9を形成し、P型導電性のTFTを得る。
Next, as shown in FIG. 6B, in the case of a P-channel transistor, a channel portion 5 is covered with a photosensitive resin 6 and a P-type impurity such as boron 7 is implanted. Thereafter, the photosensitive resin 6 is removed to form a source 8 and a drain 9 as shown in FIG. 6C, thereby obtaining a P-type conductive TFT.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置およ
びその製造方法は以上のように構成されているので、ソ
ース・ドレイン領域を形成する際のマスク形成におい
て、ゲート電極とチャネル部のマスク重ね合わせが発生
することにより、ソース・ドレインのオフセットが生
じ、動作特性に支障をきたすなどの問題点があった。
Since the conventional semiconductor device and the method of manufacturing the same are constructed as described above, in forming the mask for forming the source / drain regions, the masking of the gate electrode and the channel portion is performed. The occurrence of the offset causes a source-drain offset, which causes a problem in that the operation characteristics are affected.

【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ソース・ドレインのオフセット
を少なくし、また製造工程を簡略化できる半導体装置及
びその製造方法を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same which can reduce the source / drain offset and simplify the manufacturing process. I do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置の製造方法は、第1導電型の多結晶シリコンのゲート
電極による段差部に形成されたマスクを用いて、上記第
1導電型の多結晶シリコンに第2導電型の不純物を注入
して導電型を反転させ、上記ゲート電極よりも長いチャ
ネル長を有するチャネル領域を形成するようにしたもの
である。
A semiconductor device according to the present invention is provided.
The method of manufacturing the device is such that a second conductive type impurity is implanted into the first conductive type polycrystalline silicon using a mask formed at a step formed by a gate electrode of the first conductive type polycrystalline silicon. The mold is inverted to form a channel region having a longer channel length than the gate electrode.

【0008】また、絶縁膜上に、第1の第1導電型半導
体層,ゲート絶縁膜,第2の第1導電型半導体層を順次
積層し、マスクを設けて第2導電型の不純物注入を行
い、上記第1の第1導電型半導体層の所定部分の導電型
を反転させてゲート電極とし、さらに第2導電型の不純
物注入を行い上記第2の第1導電型半導体層の所定部分
の導電型を反転させてチャネル領域を形成するようにし
たものである。
Further, a first first conductivity type semiconductor layer, a gate insulating film, and a second first conductivity type semiconductor layer are sequentially laminated on the insulating film, and a mask is provided to implant a second conductivity type impurity. Then, the conductivity type of the predetermined portion of the first first conductivity type semiconductor layer is inverted to form a gate electrode, and the second conductivity type impurity is implanted to perform the predetermined portion of the second first conductivity type semiconductor layer. The channel type is formed by inverting the conductivity type.

【0009】また、絶縁膜上に半導体層を形成し、該半
導体層の所定領域に耐酸化マスクを設けて酸化して前記
耐酸化マスク下方にゲート電極を形成するとともに、上
記酸化された半導体層及び耐酸化マスクにより上記ゲー
ト電極を覆うゲート絶縁膜を形成するようにしたもので
ある。
In addition, a semiconductor layer is formed on the insulating film, an oxidation-resistant mask is provided in a predetermined region of the semiconductor layer, and oxidized to form a gate electrode below the oxidation-resistant mask. And a gate insulating film covering the gate electrode is formed by an oxidation-resistant mask.

【0010】[0010]

【作用】この発明においては、多結晶シリコン層のゲー
ト電極による段差を利用して、多結晶シリコン層のソー
ス・ドレイン領域となる部分にマスクを設けて不純物注
入を行うようにしたから、ゲート電極はチャネルにより
覆われるようになり、しかもゲート電極とチャネル領域
の位置合わせをセルフ・アラインで行うことができる。
According to the present invention, the impurity is implanted by providing a mask in a portion to be the source / drain region of the polycrystalline silicon layer by utilizing a step formed by the gate electrode of the polycrystalline silicon layer. Is covered by the channel, and the alignment between the gate electrode and the channel region can be performed in a self-aligned manner.

【0011】また、絶縁膜上に第1の第1導電型の半導
体層,ゲート絶縁膜,第2の第1導電型の半導体層を
次積層し、マスクを用いて第2導電型の不純物を2段階
にわけて注入して導電型を反転させ、第1の第1導電型
の半導体層にゲート電極を、また第2の第1導電型の半
導体層にチャネル領域を形成するようにしたから、同一
のマスクを用いてゲート電極とチャネル領域とを形成す
ることができ、セルフアラインにて位置合わせを容易に
行うことができ、また製造工程も簡略化できる。
A first semiconductor layer of the first conductivity type, a gate insulating film, and a second semiconductor layer of the first conductivity type are sequentially laminated on the insulating film, and the second semiconductor layer is formed using a mask. A conductivity type impurity is implanted in two stages to invert the conductivity type, thereby forming a gate electrode in the first semiconductor layer of the first conductivity type and a channel region in the semiconductor layer of the second first conductivity type. Thus, the gate electrode and the channel region can be formed using the same mask, the alignment can be easily performed by self-alignment, and the manufacturing process can be simplified.

【0012】また、絶縁膜上の半導体層の所定領域に耐
酸化マスクを設けて酸化して耐酸化マスク下方にゲート
電極を形成するとともに、上記酸化された半導体層及び
耐酸化マスクにより上記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜
を形成するようにしたから、ゲート電極とゲート絶縁膜
を同時に得ることができ工程が簡略化できる。
An oxidation resistant mask is provided in a predetermined region of the semiconductor layer on the insulating film, and oxidized to form a gate electrode below the oxidation resistant mask, and the gate electrode is formed by the oxidized semiconductor layer and the oxidation resistant mask. Is formed, the gate electrode and the gate insulating film can be obtained at the same time, and the process can be simplified.

【0013】[0013]

【実施例】以下、この発明の一実施例による半導体装置
の製造方法を図について説明する。図1において、図6
と同一符号は同一または相当部分を示し、10は多結晶
シリコン4上全面に形成された感光性樹脂、11は砒素
である。ただし、ここでは多結晶シリコン4としてP型
のものが用いられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, FIG.
The same reference numerals denote the same or corresponding parts, 10 denotes a photosensitive resin formed on the entire surface of the polycrystalline silicon 4, and 11 denotes arsenic. Here, a P-type polycrystalline silicon 4 is used.

【0014】次に製造方法について説明する。まず、図
1(a) に示すように、従来と同様にして基板100上に
CVD酸化膜等により層間絶縁膜1をデポした後、多結
晶シリコン2をCVD法で2000〜3000オングス
トロームデポする。そしてこの多結晶シリコン2上に感
光性樹脂(図示せず)を設けてパターン形成し、異方性
エッチングを行うことによりゲート電極2を形成する。
次いでゲート酸化膜3をCVDにより200〜300オ
ングストロームデポし、続いてトランジスタのソース・
チャネル・ドレインとなるP型の多結晶シリコン4をC
VD法により100〜200オングストロームデポす
る。
Next, the manufacturing method will be described. First, as shown in FIG. 1A, an interlayer insulating film 1 is deposited on a substrate 100 by a CVD oxide film or the like in the same manner as in the prior art, and then polycrystalline silicon 2 is deposited at 2000 to 3000 angstroms by a CVD method. Then, a photosensitive resin (not shown) is provided on the polycrystalline silicon 2 to form a pattern, and the gate electrode 2 is formed by performing anisotropic etching.
Next, the gate oxide film 3 is deposited at 200 to 300 angstroms by CVD, and then the source
P-type polycrystalline silicon 4 serving as a channel / drain is replaced with C
Deposit 100 to 200 angstroms by VD method.

【0015】次に、図1(b) に示すように、全面に感光
性樹脂10を膜厚15000〜20000オングストロ
ーム塗布した後、O2 等の異方性エッチングを行なう。
このとき、感光性樹脂10がソース8,ドレイン9にの
み残り、チャネル5を被覆しない時間でエッチングを終
了する。
Next, as shown in FIG. 1B, the photosensitive resin 10 is coated on the entire surface with a thickness of 15,000 to 20,000 angstroms, and then anisotropically etched with O 2 or the like.
At this time, the photosensitive resin 10 remains only in the source 8 and the drain 9 and the etching is completed in a time that does not cover the channel 5.

【0016】次に図1(c) に示すように、N型不純物で
ある砒素11を注入する。このときソース・ドレインと
なる多結晶シリコン4の領域がエッチングされた感光性
樹脂10aで覆われているためチャネル5のみに砒素1
1が注入される。
Next, as shown in FIG. 1C, arsenic 11, which is an N-type impurity, is implanted. At this time, since the region of the polycrystalline silicon 4 serving as the source / drain is covered with the etched photosensitive resin 10a, arsenic
1 is injected.

【0017】最後に図1(d) に示すように、感光性樹脂
10aをO2 等のエッチングにより除去し、900℃,
1〜1.5時間のドライブを行うことにより、N型のチ
ャネル5が形成される。
[0017] Finally, as shown in FIG. 1 (d), the photosensitive resin 10a is removed by etching such as O 2, 900 ℃,
By performing the driving for 1 to 1.5 hours, an N-type channel 5 is formed.

【0018】このように本実施例によれば、多結晶シリ
コン4のチャネルとソース・ドレインの段差を利用し、
感光性樹脂10aをソース・ドレインに残して砒素11
を注入することで、チャネル領域5長はゲート電極2上
部に形成される多結晶シリコン4の段差部内距離とほぼ
等しくなり、ゲート電極2とチャネル5の位置合わせを
セルフアラインで行うことができ、ゲート電極2よりも
チャネル5の長さの方が長くなり、ゲート電極2とソー
ス8,ドレイン9のオフセットや左右のアンバランスが
生じることがない。
As described above, according to the present embodiment, the step between the channel of the polycrystalline silicon 4 and the source / drain is utilized,
Arsenic 11 while leaving photosensitive resin 10a at the source / drain
, The length of the channel region 5 becomes substantially equal to the distance in the step portion of the polycrystalline silicon 4 formed on the gate electrode 2, and the gate electrode 2 and the channel 5 can be aligned in a self-aligned manner. The length of the channel 5 is longer than that of the gate electrode 2, so that there is no offset between the gate electrode 2 and the source 8 or the drain 9 or imbalance between left and right.

【0019】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。上記実施例1では感光性樹脂10aにより選択的に
砒素11を注入したが、この実施例では感光性樹脂10
aに代えてBPSG等のシリコン酸化膜を用いて砒素を
注入するようにしたものである。図2を用いて説明する
と、この実施例では、図2(a) に示すように、上記実施
例と同様にして、基板100上に層間絶縁膜1,ゲート
電極2,ゲート酸化膜3,P型の多結晶シリコン4を形
成する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the arsenic 11 is selectively injected by the photosensitive resin 10a.
Arsenic is implanted using a silicon oxide film such as BPSG instead of a. This embodiment will be described with reference to FIG. 2. In this embodiment, as shown in FIG. 2A, an interlayer insulating film 1, a gate electrode 2, a gate oxide film 3, A mold polycrystalline silicon 4 is formed.

【0020】次に図2(b) に示すように、BPSG膜1
2をCVD法により10000オングストローム程度デ
ポし、900℃,30分程度の熱処理を行い、平坦化を
行う。次いでこのBPSG膜12をHF溶液(15:
1)等によりエッチングし、図2(c) のようにBPSG
膜12が多結晶シリコン4のソース8,ドレイン9にの
み残り、チャネル5を被覆しない時間でエッチングを終
了する。そしてこの残存したBPSG膜12aをマスク
としてN型不純物である砒素11を注入し、図2(d) に
示すようにTFTのソース8,ドレイン9,チャネル5
を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, the BPSG film 1
2 is deposited by CVD at about 10000 angstroms, and is heat-treated at 900 ° C. for about 30 minutes to perform flattening. Next, this BPSG film 12 is coated with an HF solution (15:
1) Etching, etc., and BPSG as shown in FIG.
The film 12 remains only at the source 8 and the drain 9 of the polycrystalline silicon 4, and the etching is completed in a time that does not cover the channel 5. Using the remaining BPSG film 12a as a mask, arsenic 11, which is an N-type impurity, is implanted to form a source 8, a drain 9, and a channel 5 of the TFT as shown in FIG.
To form

【0021】この実施例によれば、チャネル5とソース
・ドレインの段差を利用してソース・ドレイン部分にB
PSG膜12aを残し、これをマスクとしてイオン注入
するようにしたから、ゲート電極とセルフアラインでチ
ャネル位置を合わせることができ、チネルとソース・
ドレインのオフセットや左右のアンバランスが生じるこ
とがなくなるとともに、イオン注入時のマスクでチャネ
ル5とソース8,ドレイン9との段差を埋めて平坦性を
改善することができ、上記実施例のように後工程におい
てイオン注入時のマスクを除去する必要がなく製造工程
を簡略化することができる。
According to this embodiment, the source / drain portion is formed by utilizing the step between the channel 5 and the source / drain.
Leaving the PSG film 12a, because it was so that the ion implantation as a mask, it is possible to adjust the channel position in the gate electrode and the self-aligned, the source and Chi catcher channel
The offset of the drain and the imbalance between the left and right are not caused, and the step between the channel 5 and the source 8 and the drain 9 can be filled with the mask at the time of ion implantation to improve the flatness. It is not necessary to remove the mask at the time of ion implantation in a later process, and the manufacturing process can be simplified.

【0022】次に本発明の第3の実施例について説明す
る。この実施例ではイオン注入時のマスクとして、SO
G膜を用いるようにしたものである。以下図3を用いて
説明すると、まず、図3(a) に示すように、上記第1及
び第2の実施例と同様にして、層間絶縁膜1,ゲート電
極2,ゲート酸化膜3,P型の多結晶シリコン4を形成
する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, SO 2 is used as a mask during ion implantation.
The G film is used. Referring to FIG. 3, first, as shown in FIG. 3A, the interlayer insulating film 1, gate electrode 2, gate oxide film 3, P A mold polycrystalline silicon 4 is formed.

【0023】次に基板全面にSOG膜13を回転塗布法
により塗布する。このときSOG膜13は基板上の段差
凹部に厚く、凸部に薄く形成され、図3(b) に示すよう
に、多結晶シリコン4のゲート2による段差を緩和する
ようになる。さらに850℃,20分程度の熱処理を行
う。この時、段差の上部にあたるチャネル5にはSOG
膜13は100オングストローム程度しか塗布されな
い。
Next, an SOG film 13 is applied to the entire surface of the substrate by a spin coating method. At this time, the SOG film 13 is formed thicker in the stepped recess and thinner in the projecting portion on the substrate, so that the step caused by the gate 2 of the polycrystalline silicon 4 is reduced as shown in FIG. Further, heat treatment is performed at 850 ° C. for about 20 minutes. At this time, SOG is applied to channel 5 above the step.
The film 13 is applied only on the order of 100 angstroms.

【0024】次に図3(c) に示すように、SOG膜13
をマスクとして砒素11を注入することにより、SOG
膜13の膜厚の薄いチャネル5にのみに砒素が注入され
る。最後に、900℃,1〜1.5時間のドライブを行
うことにより、図3(d) のように、N型のチャネル5が
形成される。
Next, as shown in FIG.
Arsenic 11 is implanted using
Arsenic is implanted only into the channel 5 where the film 13 is thin. Finally, by driving at 900 ° C. for 1 to 1.5 hours, an N-type channel 5 is formed as shown in FIG.

【0025】このようにすることで上記第1の実施例と
同様の効果を期待することができるとともに、第2の実
施例のBPSG膜のように平坦化膜をリフローする工程
を省略することができ、製造工程を簡略化することがで
きる。
By doing so, the same effect as in the first embodiment can be expected, and the step of reflowing the flattening film as in the BPSG film of the second embodiment can be omitted. As a result, the manufacturing process can be simplified.

【0026】次に本発明の第4の実施例について説明す
る。上記実施例では、ソース8,ドレイン9の段差を利
用してゲートとセルフ・アラインでチャネルを形成した
が、1回のパターン形成で、ゲートとチャネルを形成し
てもよい。すなわち図4において、14はP型のエピタ
キシャル・シリコン層、15は感光性樹脂、16はリン
であり、この実施例では、まず図4(a) に示すように、
層間絶縁膜1上にP型のエピタキシャル・シリコン層1
4を2000〜3000オングストローム形成する。次
に、ゲート酸化膜3,P型の多結晶シリコン4を順次デ
ポする。次に、チャネル5を開口した感光性樹脂15を
パターン形成し、リン16を100〜200KeV程度
の高加速で注入することにより、P型エピタキシャル・
シリコン層14中にN型不純物であるリン16が注入さ
れた領域16aが形成される。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the above-described embodiment, the channel is formed by the gate and the self-alignment using the step of the source 8 and the drain 9. However, the gate and the channel may be formed by one pattern formation. That is, in FIG. 4, reference numeral 14 denotes a P-type epitaxial silicon layer, reference numeral 15 denotes a photosensitive resin, and reference numeral 16 denotes phosphorus. In this embodiment, first, as shown in FIG.
P-type epitaxial silicon layer 1 on interlayer insulating film 1
4 is formed at 2000 to 3000 angstroms. Next, the gate oxide film 3 and the P-type polycrystalline silicon 4 are sequentially deposited. Next, a photosensitive resin 15 having a channel 5 opened is formed in a pattern, and phosphorus 16 is injected at a high acceleration of about 100 to 200 KeV to form a P-type epitaxial layer.
A region 16a is formed in the silicon layer 14 into which phosphorus 16 which is an N-type impurity is implanted.

【0027】次に図4(b) に示すように、感光性樹脂1
5のパターンを残したまま、砒素11を10〜20Ke
V程度の低加速で注入することにより、P型多結晶シリ
コン4中に砒素11が注入された領域11aが形成され
る。
Next, as shown in FIG.
5 while leaving the arsenic 11 at 10-20 Ke.
By implanting at a low acceleration of about V, a region 11a in which arsenic 11 is implanted in P-type polycrystalline silicon 4 is formed.

【0028】最後に図4(c) に示すように、感光性樹脂
15をO2 等により除去し、900℃,1〜1.5時間
のドライブを行うことにより、N型シリコンのゲート電
極2とチャネル5が同時に形成される。
Finally, as shown in FIG. 4C, the photosensitive resin 15 is removed with O 2 or the like, and driving is performed at 900 ° C. for 1 to 1.5 hours to form an N-type silicon gate electrode 2. And the channel 5 are formed at the same time.

【0029】この実施例によれば、エピタキシャル成長
させたP型シリコン膜14中にゲート電極を形成するこ
とにより、1回の感光性樹脂のパターン形成で、ゲート
電極2,チャネル5を形成するので、平坦性を改善する
ことができるとともに製造工程を簡略化できる。
According to this embodiment, since the gate electrode is formed in the P-type silicon film 14 epitaxially grown, the gate electrode 2 and the channel 5 are formed by one patterning of the photosensitive resin. The flatness can be improved and the manufacturing process can be simplified.

【0030】次に本発明の第5の実施例について説明す
る。この実施例では、ゲート電極とチャネルとの位置合
わせをセルフアラインで行うとともに、ゲート電極とゲ
ート絶縁膜を同時に形成するようにしたものである。以
下図5を用いて説明すると、図5において、20は層間
絶縁膜1全面に形成された多結晶シリコンであり、17
はゲート絶縁膜の一部となるシリコン窒化膜、18は多
結晶シリコン2を酸化して得られたシリコン酸化膜であ
り、上記窒化膜17とシリコン酸化膜18とでゲート絶
縁膜を形成している。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the alignment between the gate electrode and the channel is performed in a self-aligned manner, and the gate electrode and the gate insulating film are simultaneously formed. This will be described below with reference to FIG. 5. In FIG. 5, reference numeral 20 denotes polycrystalline silicon formed on the entire surface of the interlayer insulating film 1;
Is a silicon nitride film that becomes a part of the gate insulating film, and 18 is a silicon oxide film obtained by oxidizing the polycrystalline silicon 2. The nitride film 17 and the silicon oxide film 18 form a gate insulating film. I have.

【0031】次に製造方法について説明する。まず、図
5(a) に示すように、基板100上に形成された層間絶
縁膜1上に多結晶シリコン20をCVD法で2000〜
3000オングストロームデポした後、シリコン窒化膜
をCVD法で全面デポする。そして、ゲート電極領域を
覆う感光性樹脂(図示せず)をパタ−ニングし、異方性
エッチングを行うことにより、ゲート絶縁膜の一部とな
るシリコン窒化膜17を形成する。
Next, the manufacturing method will be described. First, as shown in FIG. 5A, a polycrystalline silicon 20 is formed on the interlayer insulating film 1 formed on the substrate 100 by the CVD method.
After 3000 Å deposition, the entire surface of the silicon nitride film is deposited by CVD. Then, by patterning a photosensitive resin (not shown) covering the gate electrode region and performing anisotropic etching, a silicon nitride film 17 to be a part of the gate insulating film is formed.

【0032】次に図5(b) に示すように、多結晶シリコ
ン20を熱酸化することにより、シリコン窒化膜17で
被覆されていない部分の多結晶シリコン20はシリコン
酸化膜18となり、シリコン窒化膜17の被覆している
多結晶シリコン20は酸化されずに、ゲート電極2とな
る。これによりゲート電極2は絶縁膜で覆われることと
なる。
Next, as shown in FIG. 5B, the polycrystalline silicon 20 is thermally oxidized, so that the portion of the polycrystalline silicon 20 not covered with the silicon nitride film 17 becomes the silicon oxide film 18 and the silicon nitride film 18 is formed. The polycrystalline silicon 20 covered by the film 17 becomes the gate electrode 2 without being oxidized. As a result, the gate electrode 2 is covered with the insulating film.

【0033】次に図5(c) に示すように、N型の多結晶
シリコン4を上記シリコン窒化膜17及びシリコン酸化
膜18上にCVD法で100〜200オングストローム
デポする。次に図5(d) に示すように、図1の第1の実
施例のようにして、感光性樹脂をソース・ドレイン領域
8,9にのみ残し(10a)、これをマスクとして砒素
11を注入する。そして図5(e) に示すように、上記感
光性樹脂10aを除去し、ソース8,ドレイン9を形成
する。
Next, as shown in FIG. 5C, N-type polycrystalline silicon 4 is deposited on the silicon nitride film 17 and the silicon oxide film 18 by 100 to 200 angstroms by CVD. Next, as shown in FIG. 5D, the photosensitive resin is left only in the source / drain regions 8 and 9 (10a) as in the first embodiment of FIG. inject. Then, as shown in FIG. 5E, the photosensitive resin 10a is removed to form a source 8 and a drain 9.

【0034】この実施例によれば、シリコン窒化膜17
をマスクとして多結晶シリコン20を酸化することによ
り、ゲート電極2とゲート絶縁膜を同時に形成すること
ができ、平坦性を改善することができるとともに、ゲー
ト酸化膜をデポする工程が省略でき製造工程を簡略化す
ることができる。
According to this embodiment, the silicon nitride film 17
The gate electrode 2 and the gate insulating film can be simultaneously formed by oxidizing the polycrystalline silicon 20 with the mask as a mask, the flatness can be improved, and the step of depositing the gate oxide film can be omitted. Can be simplified.

【0035】なお上記各実施例において、それぞれの半
導体層の導電型が逆であってもよいことは言うまでもな
い。
In each of the above embodiments, it goes without saying that the conductivity type of each semiconductor layer may be reversed.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、多結
晶シリコン層のゲート電極による段差を利用して、多結
晶シリコン層のソース・ドレイン領域となる部分にマス
クを設けて不純物注入を行うようにしたから、ゲート電
極とチャネル領域の位置合わせをセルフ・アラインで精
度よく行うことができ、ソース・ドレインのオフセット
が生じることなく、動作特性の優れた半導体装置を効率
よく得ることができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, a mask is provided in a portion to be a source / drain region of a polycrystalline silicon layer by utilizing a step formed by a gate electrode of the polycrystalline silicon layer to perform impurity implantation. Since it is performed, the alignment between the gate electrode and the channel region can be accurately performed in a self-aligned manner, and a semiconductor device having excellent operation characteristics can be efficiently obtained without causing offset between the source and the drain. This has the effect.

【0037】また、上記マスクとしてBPSG等のシリ
コン酸化膜を用いることにより、チャネルとソース・ド
レイン間の段差を埋める処理を同時に行うことができ
る。
Further, by using a silicon oxide film such as BPSG as the mask, it is possible to simultaneously perform a process for filling a step between a channel and a source / drain.

【0038】また、上記マスクとしてSOG膜を用いる
ことにより、段差部の平坦性を改善することができると
ともに、平坦化のためのエッチング工程を省略でき、製
造工程を簡略化することができるという効果がある。
Further, by using the SOG film as the mask, the flatness of the step can be improved, the etching step for flattening can be omitted, and the manufacturing process can be simplified. There is.

【0039】また、絶縁膜上に第1の第1導電型の半導
体層,ゲート絶縁膜,第2の第1導電型の半導体層を
次積層し、マスクを用いて第2導電型の不純物を2段階
にわけて注入して導電型を反転させ、ゲート電極とチャ
ネル領域を形成するようにしたから、1回のマスクのパ
ターン形成で、ゲート電極,チャネルを所定の位置に精
度よく形成でき、平坦性を改善することができるととも
に、製造工程を簡略化することができるという効果があ
る。
Further, a first first conductivity type semiconductor layer, a gate insulating film, and a second first conductivity type semiconductor layer are sequentially laminated on the insulating film, and the second first conductivity type semiconductor layer is formed using a mask. The conductivity type impurity is implanted in two stages to invert the conductivity type to form the gate electrode and the channel region. Therefore, the gate electrode and the channel are positioned at predetermined positions by one mask pattern formation. There is an effect that it can be formed with high accuracy, the flatness can be improved, and the manufacturing process can be simplified.

【0040】また、耐酸化マスクを用いて多結晶シリコ
ンを選択的に酸化することにより、ゲート電極とゲート
絶縁膜とを同時に形成するようにしたので、ゲート酸化
膜をデポする工程が省略できるという効果がある。
Further, since the gate electrode and the gate insulating film are formed simultaneously by selectively oxidizing the polycrystalline silicon using the oxidation-resistant mask, the step of depositing the gate oxide film can be omitted. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施例による半導体装置の製
造工程を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施例による半導体装置の製
造工程を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第3の実施例による半導体装置の製
造工程を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第4の実施例による半導体装置の製
造工程を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第5の実施例による半導体装置の製
造工程を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】従来の半導体装置の製造プロセスを示す工程断
面図である。
FIG. 6 is a process sectional view illustrating a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 層間絶縁膜 2 多結晶シリコンゲート電極 3 シリコン酸化膜 4 多結晶シリコン 5 チャネル 8 ソース 9 ドレイン 10 感光性樹脂 10a 残存した感光性樹脂 11 砒素 11a 砒素が注入された領域 12 BPSG膜 12a 残存したBPSG膜 13 SOG膜 14 エピタキシャル成長させたシリコン層 16 リン 16a リンが注入された領域 17 シリコン窒化膜 20 多結晶シリコン 100 基板 Reference Signs List 1 interlayer insulating film 2 polycrystalline silicon gate electrode 3 silicon oxide film 4 polycrystalline silicon 5 channel 8 source 9 drain 10 photosensitive resin 10a remaining photosensitive resin 11 arsenic 11a arsenic implanted region 12 BPSG film 12a remaining BPSG film 12a Film 13 SOG film 14 Silicon layer epitaxially grown 16 Phosphorus 16a Phosphorus-implanted region 17 Silicon nitride film 20 Polycrystalline silicon 100 Substrate

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁膜を介してゲート電極を形成する工
程と、該ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して多結晶シ
リコン層を形成し、該多結晶シリコン層にマスクを用い
て不純物注入を行いソース・ドレイン領域と異なる導電
型のチャネル領域を形成する工程とを有する半導体装置
の製造方法において、 ゲート絶縁膜を介して形成された第1導電型の多結晶シ
リコン層上に、ゲート電極により前記第1導電型の多結
晶シリコン層に生じた段差部を覆うようにレジストを堆
積する工程と、 該レジストをエッチングして上記多結晶シリコン層のソ
ース・ドレイン領域となる段差部の凹部のみにレジスト
を残す工程と、 上記段差部の凹部に残存したレジストをマスクとして第
2導電型の不純物注入を行い、上記多結晶シリコン層の
段差部凸部に上記ゲート電極幅よりも長いチャネル長を
有するチャネル領域を形成する工程とを含む ことを特徴
とする半導体装置の製造方法
1. A process for forming a gate electrode via an insulating film.
And a polycrystalline silicon layer on the gate electrode via a gate insulating film.
Forming a recon layer, using a mask on the polycrystalline silicon layer;
Conductivity different from the source / drain regions
Forming a channel region of a mold type
Manufacturing method, a first conductivity type polycrystalline silicon film formed via a gate insulating film is formed.
A gate electrode of the first conductivity type is formed on the silicon layer by a gate electrode.
Resist to cover the step formed in the polycrystalline silicon layer.
Depositing the resist and etching the resist so that the polysilicon layer
Resist only in the concave part of the step part that becomes the source / drain region.
And a step of using the resist remaining in the concave portion of the step portion as a mask.
Two-conductivity-type impurity implantation is performed, and the polycrystalline silicon layer is implanted.
A channel length longer than the above gate electrode width is set in the step
The method of manufacturing a semiconductor device which comprises a step of forming a channel region having.
【請求項2】 絶縁膜上に形成されたゲート電極と、該
ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して形成された多結晶
シリコン層とを有し、該多結晶シリコン層にソース・ド
レイン領域とは導電型の異なるチャネル領域を形成して
なる半導体装置において、 上記絶縁膜上に形成された第1導電型の半導体層と、 該半導体層上に形成されたゲート絶縁膜と、 該ゲート絶縁膜上に形成された第1導電型の多結晶シリ
コン層とを有し、 上記ゲート電極は、 上記第1導電型の多結晶シリコン層上に形成され、所定
の領域に開口を有するマスクを用いて第2導電型の不純
物を注入し、該第1導電型の多結晶シリコン層の所定領
域を第2導電型に反転させて形成されたものであり、 上記チャネル領域は、 上記マスクを用いて第2導電型の不純物を注入し、上記
第1導電型の半導体層の所定領域を第2導電型に反転さ
せて形成されたものである ことを特徴とする半導体装
置。
A gate electrode formed on the insulating film;
Polycrystal formed on gate electrode via gate insulating film
A silicon layer, and a source
Form a channel region of different conductivity type from the rain region
In the semiconductor device comprising said first conductivity type semiconductor layer formed on the insulating film, and said semiconductor gate insulating formed on layer film, the first conductivity type formed on the gate insulating film multi Crystal silicon
A gate electrode , wherein the gate electrode is formed on the polycrystalline silicon layer of the first conductivity type,
Using a mask having an opening in the region of the second conductivity type
A predetermined region of the first conductivity type polycrystalline silicon layer.
The channel region is formed by inverting the region to the second conductivity type. The channel region is formed by injecting a second conductivity type impurity using the mask.
A predetermined region of the semiconductor layer of the first conductivity type is inverted to the second conductivity type.
Semiconductor device characterized by being formed by
Place.
【請求項3】 絶縁膜を介してゲート電極を形成する工
程と、該ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して多結晶シ
リコン層を形成し、該多結晶シリコン層にマスクを用い
て不純物注入を行いソース・ドレイン領域と異なる導電
型のチャネル領域を形成する工程とを有する半導体装置
の製造方法において、 絶縁膜上に第1導電型の半導体層,ゲート絶縁膜,多結
晶シリコン層を順次積層する工程と、 上記多結晶シリコン層上に、所定の領域に開口を有する
マスクを設けて第2導電型の不純物の注入を行い、上記
第1導電型の半導体層の所定領域を第2導電型に反転さ
せてゲート電極を形成する工程と、 上記マスクを用いて第2導電型の不純物の注入を行い、
上記多結晶シリコン層の所定領域を第2導電型に反転さ
せてチャネル領域を形成する工程とを含む ことを特徴と
する半導体装置の製造方法
3. A process for forming a gate electrode via an insulating film.
And a polycrystalline silicon layer on the gate electrode via a gate insulating film.
Forming a recon layer, using a mask on the polycrystalline silicon layer;
Conductivity different from the source / drain regions
Forming a channel region of a mold type
In the method of manufacturing, a semiconductor layer of the first conductivity type, a gate insulating film,
Sequentially laminating a crystalline silicon layer, and having an opening in a predetermined region on the polycrystalline silicon layer.
A mask is provided, and impurities of the second conductivity type are implanted.
A predetermined region of the semiconductor layer of the first conductivity type is inverted to the second conductivity type.
Forming a gate electrode, and implanting impurities of the second conductivity type using the mask,
A predetermined region of the polycrystalline silicon layer is inverted to the second conductivity type.
The method of manufacturing a semiconductor device characterized by not including a step of forming a channel region.
【請求項4】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程
は、 基板上に多結晶シリコンを形成し、該多結晶シリコン上
の所定部分に耐酸化マスクを形成する工程と、 上記耐酸化マスクを用いて熱酸化を行い、前記耐酸化マ
スク下方に多結晶シリコンを残存させて上記ゲート電極
とするとともに、上記耐酸化マスク、及び上記熱酸化に
より上記多結晶シリコンの酸化膜に変化した部分によ
り、上記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜とする 工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein
Oite, forming a gate electrode through the gate insulating film
Forms polycrystalline silicon on a substrate, and
Forming an oxidation-resistant mask on a predetermined portion of the substrate; and performing thermal oxidation using the oxidation-resistant mask,
The gate electrode is removed by leaving polycrystalline silicon under the mask.
And the oxidation resistant mask and the thermal oxidation
The part changed to the oxide film of polycrystalline silicon
Forming a gate insulating film covering the gate electrode .
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