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JPH0212012B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0212012B2
JPH0212012B2 JP54008201A JP820179A JPH0212012B2 JP H0212012 B2 JPH0212012 B2 JP H0212012B2 JP 54008201 A JP54008201 A JP 54008201A JP 820179 A JP820179 A JP 820179A JP H0212012 B2 JPH0212012 B2 JP H0212012B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polysilicon layer
region
conductivity type
semiconductor substrate
forming
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
JP54008201A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS55102269A (en
Inventor
Toshihiro Sekikawa
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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 Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP820179A priority Critical patent/JPS55102269A/en
Publication of JPS55102269A publication Critical patent/JPS55102269A/en
Publication of JPH0212012B2 publication Critical patent/JPH0212012B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、素子特性が変化することのない半
導体装置の製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which device characteristics do not change.

第1図は従来の製造方法により得られた半導体
装置の断面図で、p形半導体基板1中のチヤネル
下部に高不純物濃度のp形領域4を設けることに
より、n形のソース領域2、n形のドレイン領域
3間にゲート電極6による制御性の小さい電流が
流れることを防止し、しかもソース領域2および
ドレイン領域3とp形領域4間の浮遊容量の著し
い増加を防止したMOSトランジスタ構造が提案
されている。なお、5はゲート絶縁膜、7および
8はそれぞれソースおよびドレイン電極であり、
9は絶縁膜である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device obtained by a conventional manufacturing method. By providing a p-type region 4 with a high impurity concentration below a channel in a p-type semiconductor substrate 1, an n-type source region 2, an n-type The MOS transistor structure prevents a current that is poorly controlled by the gate electrode 6 from flowing between the shaped drain regions 3 and also prevents a significant increase in stray capacitance between the source regions 2 and drain regions 3 and the p-type regions 4. Proposed. Note that 5 is a gate insulating film, 7 and 8 are source and drain electrodes, respectively.
9 is an insulating film.

この構造は、ソースおよびドレイン領域2,3
とp形領域4との相対的位置の変化により素子特
性が変化する欠点を有する。それはソースおよび
ドレイン領域2,3の形成のための露光工程とp
形領域4を形成するための露光工程を別途に行う
ためその位置合せ精度により相対的位置にばらつ
きを生じるのが原因である。
This structure consists of source and drain regions 2, 3
It has a drawback that the device characteristics change due to changes in the relative positions of the p-type region 4 and the p-type region 4. It consists of an exposure process for forming source and drain regions 2 and 3 and a p
This is because the exposure process for forming the shaped region 4 is performed separately, and the relative position varies depending on the alignment accuracy.

この発明は上記のような欠点を除去するために
なされたもので、ソースおよびドレイン領域とp
形領域との相対的位置が1回の露光工程で定める
ようにし、素子特性の安定した半導体装置が得ら
れるようにしたものである。以下この発明につい
て詳細に説明する。
This invention was made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and the source and drain regions and p
The relative position with respect to the shaped region is determined in one exposure process, so that a semiconductor device with stable element characteristics can be obtained. This invention will be explained in detail below.

第2図a〜fはこの発明の一実施例を示す製造
工程の断面図である。まず、第2図aのようにp
形の半導体基板11上にn形不純物のドープされ
たポリシリコン層12を形成する。なお、ポリシ
リコン層12は所定のトランジスタの形成される
領域のみ半導体基板表面と直接に接するように形
成されるのが普通である。次に、ポリシリコン層
12上にSiO2などの絶縁膜13、その上に窒化
膜14、さらにその上にレジスト膜15を順次積
層し、レジスト膜15の所定部に開口部27を設
ける。
FIGS. 2a to 2f are cross-sectional views of manufacturing steps showing an embodiment of the present invention. First, as shown in Figure 2a, p
A polysilicon layer 12 doped with n-type impurities is formed on a shaped semiconductor substrate 11 . Note that the polysilicon layer 12 is usually formed so that only the region where a predetermined transistor is formed is in direct contact with the surface of the semiconductor substrate. Next, an insulating film 13 such as SiO 2 is deposited on the polysilicon layer 12, a nitride film 14 is deposited on the polysilicon layer 12, and a resist film 15 is deposited on the polysilicon layer 12, and an opening 27 is formed in a predetermined portion of the resist film 15.

次に、開口部27に露出した窒化膜14、さら
に絶縁膜13を第2図bのように順次除去し、ポ
リシリコン層12を露出させる。
Next, the nitride film 14 exposed in the opening 27 and the insulating film 13 are sequentially removed as shown in FIG. 2b, to expose the polysilicon layer 12.

次に、レジスト膜15を除去し、第2図cのよ
うに開口部27に露出したポリシリコン層12を
酸化し酸化膜16を形成する。この場合、ポリシ
リコン層12にドープされているn形不純物が半
導体基板11中になるべく拡散しないように低温
で酸化することや、開口部27に露出したポリシ
リコン層12のみに不純物をイオン注入法でドー
プして酸化速度を逸める等の方法が考えられる。
しかし、このような方法を用いても第2図cに示
したようにポリシリコン層12からこれにドープ
されているn形不純物が半導体基板11中に拡散
し、n形領域17が形成される場合がある。そこ
で以後の工程は、n形領域17が形成された状態
を前提にして説明することにする。
Next, the resist film 15 is removed, and the polysilicon layer 12 exposed in the opening 27 is oxidized to form an oxide film 16 as shown in FIG. 2c. In this case, the n-type impurity doped in the polysilicon layer 12 may be oxidized at a low temperature to prevent it from diffusing into the semiconductor substrate 11 as much as possible, or the impurity may be ion-implanted only into the polysilicon layer 12 exposed in the opening 27. Possible methods include doping with carbon to slow down the oxidation rate.
However, even if such a method is used, the n-type impurity doped into the polysilicon layer 12 diffuses into the semiconductor substrate 11, as shown in FIG. There are cases. Therefore, the subsequent steps will be explained assuming that the n-type region 17 has been formed.

次に、第2図dのように、窒化膜14をマスク
として、イオンビームエツチング法等の横方向エ
ツチングの少ない方法で酸化膜16を除去し、半
導体基板表面を露出させ、さらに同じ方法または
他の方法で半導体基板表面をn形領域17の深さ
を越える程度に除去する。なお、16′は前記酸
化膜16の残部である。
Next, as shown in FIG. 2d, using the nitride film 14 as a mask, the oxide film 16 is removed by a method with less lateral etching, such as ion beam etching, to expose the semiconductor substrate surface, and then etched by the same or other etching method. The surface of the semiconductor substrate is removed to an extent exceeding the depth of the n-type region 17 using the method described above. Note that 16' is the remaining portion of the oxide film 16.

次に、開口部27よりイオン注入法でp形不純
物を所定の深さの位置に打込み、p形不純物領域
18を形成する。
Next, a p-type impurity is implanted at a predetermined depth through the opening 27 by ion implantation to form a p-type impurity region 18.

次に、第2図eのようにゲート酸化膜19を形
成する。なお、p形不純物領域18はゲート酸化
膜19の形成後に形成してもよい。
Next, a gate oxide film 19 is formed as shown in FIG. 2e. Note that p-type impurity region 18 may be formed after forming gate oxide film 19.

次に、熱工程によりn形不純物をポリシリコン
層12からさらに拡散し、またp形不純物領域1
8に注入されたイオンを活性化し、第2図fのよ
うにp形高不純物濃度領域20を形成し、窒化膜
14を除去した後、ゲート電極26を設ける。
Next, the n-type impurity is further diffused from the polysilicon layer 12 by a thermal process, and the p-type impurity region 1
After activating the ions implanted in 8 and forming a p-type high impurity concentration region 20 as shown in FIG. 2f, and removing the nitride film 14, a gate electrode 26 is provided.

なお、絶縁膜13と、酸化膜16の残部16′
とで絶縁膜21が形成され、また、ポリシリコン
層12のn形不純物の拡散によりソース領域2
2、ドレイン領域23が形成され、これらの両領
域上のポリシリコン層12がそれぞれソース電極
24、ドレイン電極25となる。
Note that the remaining portion 16' of the insulating film 13 and the oxide film 16
An insulating film 21 is formed by the diffusion of n-type impurities in the polysilicon layer 12.
2. A drain region 23 is formed, and the polysilicon layer 12 on both of these regions becomes a source electrode 24 and a drain electrode 25, respectively.

以上の工程の説明で、p形高不純物濃度領域2
0を形成するためのp形不純物導入口と、ソース
およびドレイン領域22,23を形成するための
n形不純物導入部がそれぞれ開口部27に対して
相対的に位置決めされることが重要で、そのため
にp形高不純物濃度領域20とソースおよびドレ
イン領域22,23が1回の露光工程により位置
決めされる。
In the above process description, p-type high impurity concentration region 2
It is important that the p-type impurity introduction port for forming 0 and the n-type impurity introduction port for forming the source and drain regions 22 and 23 are positioned relative to the opening 27. The p-type high impurity concentration region 20 and the source and drain regions 22 and 23 are positioned by one exposure process.

第3図a〜cはこの発明の他の実施例を示す製
造工程図である。この実施例の製造工程は、第2
図bまでは同様の工程を経た後、第3図aのよう
に、さらにポリシリコン層12を開口部27より
除去し、半導体基板表面を露出させる。
FIGS. 3a to 3c are manufacturing process diagrams showing another embodiment of the present invention. The manufacturing process of this example is the second
After going through the same steps as shown in FIG. 3B, as shown in FIG. 3A, the polysilicon layer 12 is further removed through the opening 27 to expose the surface of the semiconductor substrate.

次に、酸化工程によりポリシリコン層12の開
口部27に面した側面部および半導体基板表面を
酸化し、酸化膜28を形成する。以後、第2図d
以下と同様な工程を経ることにより第3図cのよ
うに第2図と同様な構造の半導体装置が得られ
る。
Next, in an oxidation step, the side surface of the polysilicon layer 12 facing the opening 27 and the surface of the semiconductor substrate are oxidized to form an oxide film 28. From now on, Fig. 2 d
By going through the steps similar to those described below, a semiconductor device having a structure similar to that shown in FIG. 2, as shown in FIG. 3c, can be obtained.

なお、上記の実施例ではp形の半導体基板11
を使用する場合であつたが、これは反対の導電形
の半導体基板でもよいことは云うまでもない。そ
の場合には各部分の導電形も反対のものを使用す
ればよい。また、p形高不純物濃度領域20を形
成するための不純物導入口として開口部27を用
いたが、開口部27としては不純物が所定の位置
に導入できるものであればよい。同じくソース領
域22とドレイン領域23を形成するための不純
物導入口としては、必ずしも開口という形でなく
とも、第2図、第3図の各実施例にみられるよう
に所要の不純物を導入することができるものであ
ればよい。
Note that in the above embodiment, the p-type semiconductor substrate 11
It goes without saying that a semiconductor substrate of the opposite conductivity type may be used. In that case, the conductivity type of each part may be opposite. Further, although the opening 27 was used as an impurity introduction port for forming the p-type high impurity concentration region 20, any opening 27 may be used as long as the impurity can be introduced into a predetermined position. Similarly, the impurity introduction ports for forming the source region 22 and the drain region 23 do not necessarily have to be in the form of openings, but can introduce the necessary impurities as shown in the embodiments shown in FIGS. 2 and 3. It is fine as long as it can be done.

以上詳細に説明したように、この発明は高不純
物濃度を形成するための不純物導入口と、ソース
領域およびドレイン領域を形成するための不純物
導入口との相対位置を1回の露光工程で定めるよ
うにしたので、ソース領域、ドレイン領域と高不
純物濃度領域との相対的位置決めを精度よく実施
することができる。また、開口部の側面部にも酸
化膜が形成され、この厚みは制御できるので、こ
れを厚くすることで電極間容量を減少させること
ができる。従つて従来のように素子特性の変化を
生ずることなく、安定した高品質の半導体装置が
得られる利点がある。
As described in detail above, the present invention is capable of determining the relative positions of the impurity introduction port for forming a high impurity concentration and the impurity introduction ports for forming the source region and the drain region in one exposure process. Therefore, the relative positioning of the source region, the drain region, and the high impurity concentration region can be performed with high precision. Furthermore, an oxide film is formed on the side surfaces of the opening, and the thickness of this film can be controlled, so that by increasing the thickness, the interelectrode capacitance can be reduced. Therefore, there is an advantage that a stable high-quality semiconductor device can be obtained without causing a change in element characteristics unlike the conventional method.

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

第1図は従来の半導体装置の断面図、第2図a
〜fはこの発明の一実施例を示す製造工程の断面
図、第3図a〜cはこの発明の他の実施例を示す
製造工程の断面図である。 図中、11はp形の半導体基板、12はポリシ
リコン層、13,21は絶縁膜、14は窒化膜、
15はレジスト膜、16は酸化膜、16′は残部、
17はn形領域、18はp形不純物領域、19は
ゲート酸化膜、20はp形高不純物濃度領域、2
2はソース領域、23はドレイン領域、24はソ
ース電極、25はドレイン電極、26はゲート電
極、27は開口部、28は酸化膜、29は金属材
料である。
Figure 1 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device, Figure 2a
-f are sectional views of the manufacturing process showing one embodiment of the present invention, and Figures 3a to 3c are sectional views of the manufacturing process showing another embodiment of the invention. In the figure, 11 is a p-type semiconductor substrate, 12 is a polysilicon layer, 13 and 21 are insulating films, 14 is a nitride film,
15 is a resist film, 16 is an oxide film, 16' is the remainder,
17 is an n-type region, 18 is a p-type impurity region, 19 is a gate oxide film, 20 is a p-type high impurity concentration region, 2
2 is a source region, 23 is a drain region, 24 is a source electrode, 25 is a drain electrode, 26 is a gate electrode, 27 is an opening, 28 is an oxide film, and 29 is a metal material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1導電形の半導体基板の表面部に前記第1
導電形と反対の第2導電形のソース領域およびド
レイン領域とを有し、さらに前記半導体基板の表
面部のチヤネル領域と、このチヤネル領域上にゲ
ート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、前
記チヤネル領域下の所定の深さの前記半導体基板
中に局在する第1導電形の高不純物濃度領域を少
なくとも有する半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板表面に第2導電形の不純物を添加
したポリシリコン層と酸化膜および窒化膜を順次
積層した3層構造薄膜を形成する工程と、該3層
構造薄膜の所定部に開口を設け前記ポリシリコン
層あるいは前記半導体表面を露出させる工程と、
該開口に露出されたポリシリコン層を酸化し、前
記窒化膜下の開口端より所定の長さのポリシリコ
ン層を酸化膜に変換する工程と、前記窒化膜をマ
スクとして前記開口に露出されている酸化膜を前
記窒化膜下の部分を残存させて除去し前記半導体
表面を露出させる工程と、前記開口部より前記窒
化膜をマスクとして第1導電形の不純物を半導体
基板所定の深さに導入し該高不純物濃度領域を形
成する工程と、残存されたポリシリコン層中の第
2導電形の不純物を半導体中に導入しソース、ド
レイン領域を該高不純物濃度領域に対して同一の
露光工程で定められた位置に形成する工程とを少
なくとも含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
1 The first conductivity type semiconductor substrate has the first
a source region and a drain region of a second conductivity type opposite to the conductivity type, further comprising a channel region on the surface portion of the semiconductor substrate, and a gate electrode provided on the channel region with a gate insulating film interposed therebetween; A method for manufacturing a semiconductor device having at least a first conductivity type high impurity concentration region localized in the semiconductor substrate at a predetermined depth below the channel region,
forming a three-layer thin film on the surface of the semiconductor substrate in which a polysilicon layer doped with impurities of a second conductivity type, an oxide film, and a nitride film are sequentially laminated; and forming an opening in a predetermined portion of the three-layer thin film; exposing the polysilicon layer or the semiconductor surface;
oxidizing the polysilicon layer exposed in the opening to convert a predetermined length of the polysilicon layer from the opening end under the nitride film into an oxide film, and using the nitride film as a mask to convert the polysilicon layer exposed in the opening a step of removing the oxide film leaving a portion under the nitride film to expose the semiconductor surface; and introducing an impurity of a first conductivity type to a predetermined depth of the semiconductor substrate through the opening using the nitride film as a mask. Then, the step of forming the high impurity concentration region and the step of introducing the second conductivity type impurity in the remaining polysilicon layer into the semiconductor and forming the source and drain regions in the same exposure step for the high impurity concentration region are performed. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising at least a step of forming the semiconductor device in a predetermined position.
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JPS55102269A JPS55102269A (en) 1980-08-05
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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