JPH0294635A - Manufacture of mosfet of ldd structure - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明はLDD構造のMOSFETの製造方法に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a MOSFET having an LDD structure.
[従来の技術]
MOS F ETのドレイン領域の電界勾配を緩和する
ために、そのトレイン領域に不純物濃度が低い低濃度領
域を形成したL D D (Lightly Dope
dDrain ) li造のMOSFETが知られてい
る。[Prior Art] In order to alleviate the electric field gradient in the drain region of a MOS FET, a lightly doped (LDD) region is formed in which a low impurity concentration region is formed in the drain region of the MOS FET.
dDrain) Li-based MOSFETs are known.
従来のこの種のLDD構造のMOSFETは、ドレイン
領域に対して、不純物の低濃度領域の形成と、ソース・
ドレイン領域となる不純物の高濃度領域の形成とを、夫
々フォトレジストをパターニングしてこのフォトレジス
トをマスクとして不純物を基板に注入することにより行
っている。Conventional MOSFETs with this type of LDD structure require the formation of a low concentration region of impurities in the drain region and the formation of a low concentration region of impurities in the drain region.
The formation of a high impurity concentration region that will become a drain region is performed by patterning a photoresist and injecting impurities into the substrate using the photoresist as a mask.
即ち、第2図(a)に示すように、基板1上に酸化膜2
、リンドープポリシリコン膜3及びタングステンシリサ
イド膜4を夫々積層形成した後、タングステンシリサイ
ド膜4上にフォトレジスト5をパターン形成する。That is, as shown in FIG. 2(a), an oxide film 2 is formed on the substrate 1.
After laminating a phosphorus-doped polysilicon film 3 and a tungsten silicide film 4, a photoresist 5 is patterned on the tungsten silicide film 4.
そして、第2図(b)に示すように、フォトレジスト5
をマスクにしてリンドープポリシリコン膜3及びタング
ステンシリサイド膜4をエツチングすることにより、ゲ
ート電極を形成する。Then, as shown in FIG. 2(b), the photoresist 5
A gate electrode is formed by etching the phosphorus-doped polysilicon film 3 and the tungsten silicide film 4 using as a mask.
次いで、第2図(c)に示すように、リンイオン6を基
板にイオン注入して不純物の低濃度領域であるn−領域
7を形成する。Next, as shown in FIG. 2(c), phosphorus ions 6 are implanted into the substrate to form an n- region 7 which is a low concentration region of impurities.
その後、第2図(d)に示すように、フォトレジスト5
を除去した後、第2図(e)に示すように、ソース・ド
レイン形成のためのマスクとして新たにフォトレジスト
15を電極上及びこの電極上から基板上に若干延在する
ように、パターン形成する。After that, as shown in FIG. 2(d), the photoresist 5
After removing the photoresist 15, as shown in FIG. 2(e), a new photoresist 15 is patterned as a mask for source/drain formation on the electrode and slightly extending from the electrode onto the substrate. do.
そして、第2図(f)に示すように、ヒ素イオン9を高
濃度で基板に導入して不純物の高濃度領域であるn+領
域10を形成する。Then, as shown in FIG. 2(f), arsenic ions 9 are introduced into the substrate at a high concentration to form an n+ region 10 which is a high concentration region of impurities.
次いて、第2図(g)に示すように、フォトレジスト1
5を除去すると、所望のLDD構造のMOSFETが得
られる。Next, as shown in FIG. 2(g), photoresist 1
By removing 5, a MOSFET with the desired LDD structure can be obtained.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、上述した従来のLDD構造のMOSFE
Tの製造方法では、ゲート電極の形成に使用したマスク
とは別のマスクをパターニングしてソース・ドレイン領
域を形成するため、実効ゲート電極幅が所定値から変動
しやすく、延いてはトランジスタの閾値電圧の制御が困
難である。[Problem to be solved by the invention] However, the above-mentioned conventional LDD structure MOSFE
In the T manufacturing method, the source/drain regions are formed by patterning a mask different from the mask used to form the gate electrode, so the effective gate electrode width tends to fluctuate from a predetermined value, which can lead to a change in the threshold value of the transistor. Difficult to control voltage.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
ゲート電極を高精度で形成することができ、これにより
トランジスタの閾値電圧の制御が容易であるLDD楕遣
のMOSFETの製造方法を提供することを目的とする
。The present invention has been made in view of such problems, and includes:
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an LDD elliptical MOSFET in which a gate electrode can be formed with high precision and thereby the threshold voltage of the transistor can be easily controlled.
[課題を解決するための手段]
本発明に係るLDD構造のMOSFETの製造方法は、
ドレイン側に不純物の低濃度領域を形成したLDD構造
のMOSFETの製造方法において、半導体基板上にゲ
ート酸化膜を形成する工程と、エツチング特性が異なる
ゲート電極材料を使用して二層以上のゲート電極層を被
着する工程と、フォ1〜レジストパターンをマスクにし
てゲート電極層をエツチングし基板表面上のゲート電極
層をその上層のゲート電極層より多くエツチングしてア
ンダーカットを生じさせる工程と、前記ゲート電極層を
マスクにして基板表面に対して傾斜する方向からイオン
注入して低濃度領域を形成する工程と、導電性材料でゲ
ート電極層の側壁を形成する工程と、前記ゲート電極層
及び側壁をマスクにして基板表面に対して垂直方向にイ
オン注入して高濃度領域を形成する工程とを有すること
を特徴とする。[Means for Solving the Problems] A method for manufacturing an LDD structure MOSFET according to the present invention includes:
A method for manufacturing a MOSFET with an LDD structure in which a low impurity concentration region is formed on the drain side includes a step of forming a gate oxide film on a semiconductor substrate, and a step of forming a gate electrode in two or more layers using gate electrode materials with different etching characteristics. a step of etching the gate electrode layer using the photo resist pattern as a mask and etching the gate electrode layer on the surface of the substrate more than the gate electrode layer above it to create an undercut; a step of forming a low concentration region by implanting ions from a direction inclined to the substrate surface using the gate electrode layer as a mask; a step of forming sidewalls of the gate electrode layer with a conductive material; The method is characterized by a step of forming a high concentration region by implanting ions in a direction perpendicular to the substrate surface using the sidewall as a mask.
[作用コ
本発明においては、アンダーカットさせた2層以上のゲ
ート電極をマスクとして、基板表面に対し傾斜した方向
にイオン注入することにより、下層ゲート電極層の端縁
で規定される不純物の低濃度領域を形成する。そして、
この低濃度領域上に重ねてゲート電極層の側壁を形成し
、下層ゲート電極層を含むゲート電極層と側壁とからな
るゲート電極を形成する。次いで、基板表面に垂直方向
にイオン注入することにより、低濃度領域の一部に重ね
てイオンを導入して高濃度領域を形成する。[Operation] In the present invention, by implanting ions in a direction oblique to the substrate surface using two or more undercut gate electrode layers as a mask, impurity levels defined by the edges of the lower gate electrode layer can be reduced. Form a concentration region. and,
A side wall of a gate electrode layer is formed overlying this low concentration region, thereby forming a gate electrode consisting of the side wall and the gate electrode layer including the lower gate electrode layer. Next, by implanting ions in a direction perpendicular to the substrate surface, ions are introduced so as to overlap part of the low concentration region to form a high concentration region.
これにより、LDD′!f4造のソース・ドレイン領域
が形成される。本発明においては、ゲート電極自体をマ
スクとして高濃度ソースドレイン領域を形成しているか
ら、実効ゲート電極幅及び閾値電圧の制御が容易である
。As a result, LDD'! F4-shaped source/drain regions are formed. In the present invention, since the highly doped source/drain regions are formed using the gate electrode itself as a mask, it is easy to control the effective gate electrode width and threshold voltage.
[実施例]
次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。[Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
第1図は本発明の実施例方法を工程順に示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view illustrating an example method of the present invention in order of steps.
先ず、第1図(a)に示すように、基板1上にゲート酸
化膜2を約20nmの厚さで形成した後、ポリシリコン
fi3を約200nmの厚さで堆積する。First, as shown in FIG. 1(a), a gate oxide film 2 is formed on a substrate 1 to a thickness of about 20 nm, and then polysilicon fi3 is deposited to a thickness of about 200 nm.
次いで、このポリシリコン膜3にリンを拡散させてリン
をドープする。更に、ポリシリコン膜3上にタングステ
ンシリサイド膜4を約200nmの厚さに堆積した後、
このタングステンシリサイド膜4上にフォトレジスト5
をパターニングする。Next, this polysilicon film 3 is doped with phosphorus by diffusing it. Furthermore, after depositing a tungsten silicide film 4 to a thickness of about 200 nm on the polysilicon film 3,
A photoresist 5 is placed on this tungsten silicide film 4.
pattern.
次に、第1図(b)に示すように、このフォトレジスト
5をマスクとしてSF6及び
CC!22F2の混合ガスを使用した反応性イオンエツ
チングを行い、ポリシリコン膜3及びタングステンシリ
サイド膜4をバターニングしてゲート電極の一部を形成
する。このとき、エツチング圧力とガス流量を適切に設
定することにより、再現性良く、ポリシリコン膜3をタ
ングステンシリサイドWA4よりアンダーカットさせる
ことが可能である。例えば、エツチング圧力を14Pa
、エツチングガス総流量を5 Q sccmにしてエツ
チングすればよい。Next, as shown in FIG. 1(b), using this photoresist 5 as a mask, SF6 and CC! Reactive ion etching is performed using a mixed gas of 22F2, and the polysilicon film 3 and tungsten silicide film 4 are patterned to form a part of the gate electrode. At this time, by appropriately setting the etching pressure and gas flow rate, it is possible to undercut the polysilicon film 3 from the tungsten silicide WA4 with good reproducibility. For example, if the etching pressure is 14 Pa
, etching may be performed with the total etching gas flow rate set to 5 Q sccm.
次に、第1図(C)に示すように、例えば、基板表面に
垂直の方向に対して7°傾斜する方向に、リンイオン6
を4QKeVのエネルギーでイオン注入し、基板1の表
面に不純物濃度が低いn−領域7を形成する。Next, as shown in FIG. 1(C), for example, phosphorus ions 6
is ion-implanted with an energy of 4QKeV to form an n- region 7 with a low impurity concentration on the surface of the substrate 1.
その後、第1図(d)に示すように、フォトレジスト5
を剥離する。After that, as shown in FIG. 1(d), the photoresist 5
Peel off.
そして、第1図<e>に示すように、第2のポリシリコ
ン膜8を全面に堆積させる。更に、第1図(f)に示す
ように、SF6及びCl12F。Then, as shown in FIG. 1<e>, a second polysilicon film 8 is deposited over the entire surface. Furthermore, as shown in FIG. 1(f), SF6 and Cl12F.
系のガスを使用した反応性イオンエツチングによりエッ
チバックを行い、ポリシリコンM3及びタングステンシ
リサイド膜4の側方に第2のポリシリコン膜8の側壁8
aを形成する。これにより、ポリシリコン膜3、タング
ステンシリサイド膜4及び側壁8aからなるゲート電極
が形成される。Etching back is performed by reactive ion etching using a polysilicon gas, and sidewalls 8 of the second polysilicon film 8 are formed on the sides of the polysilicon M3 and the tungsten silicide film 4.
form a. As a result, a gate electrode consisting of the polysilicon film 3, tungsten silicide film 4, and sidewalls 8a is formed.
次に、第1図(g)に示すように、基板表面に対して垂
直の方向から、ヒ素イオン9を70 KeVのエネルギ
ーで注入し、不純物の高濃度領域であるn+領域10を
n−領域7の一部に重ねて形成する。このn+領域10
によりソース・ドレインが形成される。Next, as shown in FIG. 1(g), arsenic ions 9 are implanted with an energy of 70 KeV from a direction perpendicular to the substrate surface, converting the n+ region 10, which is a high concentration region of impurities, into an n- region. It is formed by overlapping a part of 7. This n+ area 10
A source/drain is formed by this.
次に、第1図(h)に示すように、N2雰囲気中で90
0℃の熱処理を行い、注入後の基板表面をアニールする
と共に、第2のポリシリコン膜8から形成された側壁8
aに対して、リンドープポリシリコン膜3から不純物を
拡散させてタングステンシリサイド膜4と酸化膜2との
間のポリシリコン膜を全てリンドープポリシリコン膜3
にする。Next, as shown in FIG. 1(h),
Heat treatment is performed at 0° C. to anneal the substrate surface after implantation, and the sidewalls 8 formed from the second polysilicon film 8 are
For a, impurities are diffused from the phosphorus-doped polysilicon film 3 to completely cover the polysilicon film between the tungsten silicide film 4 and the oxide film 2.
Make it.
これにより、ドレイン領域に近接してn−領域7をもつ
LDD構造のMOSFETが製造される。As a result, an LDD structure MOSFET having an n-region 7 adjacent to the drain region is manufactured.
本実施例によれば、ソース・ドレインのn+領域10は
、側壁8a、下層ポリシリコン膜3及び上層タングステ
ンシリサイド膜4がら構成される電極をマスクとして形
成され、この電極の側縁によりその領域の境界が規定さ
れるがら、ゲート電極幅及び閾値電圧の制御が容易であ
る。According to this embodiment, the source/drain n+ region 10 is formed using the electrode composed of the sidewall 8a, the lower polysilicon film 3, and the upper tungsten silicide film 4 as a mask, and the side edge of this electrode is used to define the region. Although the boundaries are defined, the gate electrode width and threshold voltage can be easily controlled.
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、ゲート電極層のエ
ツチング時にオーバーハング形状を形成した後、傾斜方
向にイオン注入して不純物の低濃度領域を形成し、次い
で導電性材料を被着した後エッチバックして電極の一部
となる側壁を形成し、この電極に整合的に不純物の高濃
度領域を形成するから、ゲート電極幅を高精度で制御す
ることができると共に、閾値電圧の制御が容易であると
いう優れた効果が得られる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, after an overhang shape is formed during etching of a gate electrode layer, ions are implanted in an inclined direction to form a low concentration region of impurities, and then a conductive material is etched. After depositing, etching back forms sidewalls that will become part of the electrode, and forming a high impurity concentration region in alignment with this electrode, making it possible to control the gate electrode width with high precision. An excellent effect can be obtained in that the threshold voltage can be easily controlled.
第1図(a)乃至(h)は本発明の実施例方法を工程順
に示す断面図、第2図(a)乃至(g)は従来方法を工
程順に示す断面図である。FIGS. 1(a) to (h) are cross-sectional views showing a method according to an embodiment of the present invention in order of steps, and FIGS. 2(a) to (g) are cross-sectional views showing a conventional method in order of steps.
Claims (1)
D構造のMOSFETの製造方法において、半導体基板
上にゲート酸化膜を形成する工程と、エッチング特性が
異なるゲート電極材料を使用して二層以上のゲート電極
層を被着する工程と、フォトレジストパターンをマスク
にしてゲート電極層をエッチングし基板表面上のゲート
電極層をその上層のゲート電極層より多くエッチングし
てアンダーカットを生じさせる工程と、前記ゲート電極
層をマスクにして基板表面に対して傾斜する方向からイ
オン注入して低濃度領域を形成する工程と、導電性材料
でゲート電極層の側壁を形成する工程と、前記ゲート電
極層及び側壁をマスクにして基板表面に対して垂直方向
にイオン注入して高濃度領域を形成する工程とを有する
ことを特徴とするLDD構造のMOSFETの製造方法
。(1) LD with a low impurity concentration region formed on the drain side
A method for manufacturing a D-structure MOSFET includes a step of forming a gate oxide film on a semiconductor substrate, a step of depositing two or more gate electrode layers using gate electrode materials with different etching characteristics, and a photoresist pattern. etching the gate electrode layer on the substrate surface by etching the gate electrode layer on the substrate surface more than the gate electrode layer on the upper layer to create an undercut; and etching the gate electrode layer on the substrate surface using the gate electrode layer as a mask. A step of forming a low concentration region by ion implantation from an inclined direction, a step of forming sidewalls of the gate electrode layer with a conductive material, and a step of forming a low concentration region by implanting ions in a direction perpendicular to the substrate surface using the gate electrode layer and sidewalls as a mask. A method for manufacturing a MOSFET having an LDD structure, comprising the step of forming a high concentration region by ion implantation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24792088A JPH0294635A (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Manufacture of mosfet of ldd structure |
Applications Claiming Priority (1)
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JP24792088A JPH0294635A (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Manufacture of mosfet of ldd structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0294635A true JPH0294635A (en) | 1990-04-05 |
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ID=17170522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP24792088A Pending JPH0294635A (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Manufacture of mosfet of ldd structure |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0294635A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5935867A (en) * | 1995-06-07 | 1999-08-10 | Advanced Micro Devices, Inc. | Shallow drain extension formation by angled implantation |
KR100339431B1 (en) * | 1999-11-12 | 2002-05-31 | 박종섭 | Method for fabricating of semiconductor device |
CN1303698C (en) * | 2001-10-04 | 2007-03-07 | 富士通株式会社 | Semiconductor device and mfg. method thereof |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP24792088A patent/JPH0294635A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5935867A (en) * | 1995-06-07 | 1999-08-10 | Advanced Micro Devices, Inc. | Shallow drain extension formation by angled implantation |
KR100339431B1 (en) * | 1999-11-12 | 2002-05-31 | 박종섭 | Method for fabricating of semiconductor device |
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