JPH06275823A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
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- JPH06275823A JPH06275823A JP5058723A JP5872393A JPH06275823A JP H06275823 A JPH06275823 A JP H06275823A JP 5058723 A JP5058723 A JP 5058723A JP 5872393 A JP5872393 A JP 5872393A JP H06275823 A JPH06275823 A JP H06275823A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 パンチスルーを抑制し、短チャネル効果が少
なく、かつ基板バイアス効果が小さく、ソースおよびド
レインでの接合耐圧が高く、接合容量の少ない半導体装
置を提供する。
【構成】 第1の導電型の半導体基板1と、この半導体
基板1の表面に形成されたゲート絶縁膜2と、このゲー
ト絶縁膜2の表面に選択的に形成されたゲート電極3
と、このゲート電極3の両側の前記半導体基板1に選択
的に形成された第2の導電型のソースおよびドレイン領
域6s,6dと、このソースおよびドレイン領域6s,
6dとの間のチャネル領域の両端下部の前記ソースおよ
びドレイン領域6s,6dの底部近傍位置に選択的に形
成された絶縁性領域4s,4dとを備えている。
(57) [Summary] [Object] To provide a semiconductor device which suppresses punch-through, has a short channel effect, has a small substrate bias effect, has a high junction breakdown voltage at the source and drain, and has a small junction capacitance. A semiconductor substrate 1 of a first conductivity type, a gate insulating film 2 formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and a gate electrode 3 selectively formed on the surface of the gate insulating film 2.
Source and drain regions 6s and 6d of the second conductivity type selectively formed on the semiconductor substrate 1 on both sides of the gate electrode 3, and the source and drain regions 6s and 6s.
6d and insulating regions 4s and 4d selectively formed near the bottoms of the source and drain regions 6s and 6d below both ends of the channel region.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置およびその
製造方法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 its manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体装置は高集積化のためます
ます微細化が進み、これまでの特性の維持が困難になり
つつある。従来の半導体装置ではソースおよびドレイン
から広がった空乏層がつながり、ソース、ドレイン間が
短絡する(パンチスルー現象)ことが大きな障害となっ
ている。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have become more and more miniaturized due to higher integration, and it is becoming difficult to maintain the characteristics thus far. In a conventional semiconductor device, a depletion layer extending from a source and a drain is connected, and a short circuit between the source and the drain (punch through phenomenon) is a major obstacle.
【0003】以下図面を参照しながら、従来の半導体装
置の一例について説明する。図3は従来の半導体装置、
特にnチャネルMOS型半導体装置の製造方法を示すも
のである。まず、p型半導体基板1に素子分離工程を行
った後、パンチスルーストップ領域7を形成するため、
イオン注入B1(ここではボロン)を行い、その後ゲー
ト絶縁膜2の形成を行う(図3(a))。An example of a conventional semiconductor device will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 shows a conventional semiconductor device,
In particular, it shows a method of manufacturing an n-channel MOS type semiconductor device. First, after performing the element isolation process on the p-type semiconductor substrate 1, in order to form the punch through stop region 7,
Ion implantation B1 (here, boron) is performed, and then the gate insulating film 2 is formed (FIG. 3A).
【0004】つぎに、ポリシリコン膜を堆積した後、エ
ッチングしてゲート電極3を形成し、LDD領域(n-
層)5s,5dを形成するため、ゲート電極3をマスク
として低濃度イオン注入B2(ここではリン)を行う
(図3(b))。この後、CVD−SiO2 膜17を堆
積する(図3(c))。そして、CVD−SiO2 膜1
7を異方性エッチングし、平坦部に形成されたCVD−
SiO2 膜17を除去し、ゲート電極3の周辺部にCV
D−SiO2 膜17によるサイドウォール18を形成す
る(図3(d))。Next, after depositing a polysilicon film, etching is performed to form the gate electrode 3, and the LDD region (n −
In order to form layers 5s and 5d, low-concentration ion implantation B2 (here, phosphorus) is performed using the gate electrode 3 as a mask (FIG. 3B). After that, the CVD-SiO 2 film 17 is deposited (FIG. 3C). Then, the CVD-SiO 2 film 1
7 anisotropically etched to form a CVD-
The SiO 2 film 17 is removed, and CV is applied to the peripheral portion of the gate electrode 3.
Sidewalls 18 are formed by the D-SiO 2 film 17 (FIG. 3D).
【0005】つぎに、本来のソースおよびドレイン領域
(n+ 層)6s,6dを形成するために、ゲート電極3
およびサイドウォール18をマスクとして高濃度イオン
注入B3(ここではひ素)を行う(図3(e))。この
際、CVD−SiO2 膜17によるサイドウォール18
が半導体1表面へのイオン注入を阻み、ソースおよびド
レイン領域(n+ 層)6s,6dとチャネルの間にLD
D領域(n- 層)5s,5dが残される。Next, in order to form the original source and drain regions (n + layers) 6s and 6d, the gate electrode 3 is formed.
And high-concentration ion implantation B3 (arsenic here) is performed using the sidewall 18 as a mask (FIG. 3E). At this time, the side wall 18 made of the CVD-SiO 2 film 17 is formed.
Prevents ion implantation into the surface of the semiconductor 1 and LD is provided between the source and drain regions (n + layers) 6s and 6d and the channel.
The D regions (n − layers) 5s and 5d are left.
【0006】最後に熱処理を行い図3(f)に示すパン
チスルーストップ領域7を有するnチャネルLDD構造
MOS型半導体装置が形成される。以上のように、従来
の半導体装置においては、パンチスルーストップ領域7
を有することにより、ソースおよびドレインから広がる
空乏層を抑制し、ソース・ドレイン間の短絡を防ぎ、短
チャネル効果を抑制していた。Finally, heat treatment is performed to form an n-channel LDD structure MOS type semiconductor device having a punch through stop region 7 shown in FIG. 3 (f). As described above, in the conventional semiconductor device, the punch through stop region 7 is used.
With this, the depletion layer spreading from the source and drain is suppressed, the short circuit between the source and the drain is prevented, and the short channel effect is suppressed.
【0007】一方、n+ ポリシリコンゲートを用いたp
チャネルMOS型半導体装置では、ソースおよびドレイ
ン領域と同じ導電型の埋め込みチャネル構造を使用して
いる。しかし、このような埋め込み構造では、ソース・
ドレイン間のパンチスルーが起こりやすく、さらにp+
ソースおよびドレイン領域が通常のボロンによって形成
される場合、ボロンの拡散係数が大きくゲート端からの
横方向の入り込みに加えソースおよびドレイン接合深さ
が大きくなることもパンチスルーがおこり易いことの原
因である。On the other hand, p using an n + polysilicon gate
The channel MOS type semiconductor device uses a buried channel structure of the same conductivity type as the source and drain regions. However, with such an embedded structure, the source
Punch-through between drains easily occurs, and p +
When the source and drain regions are formed by normal boron, the diffusion coefficient of boron is large, and the source and drain junction depth is increased in addition to the lateral intrusion from the gate end. is there.
【0008】そこで上記課題に対処するため、特公平0
3−138951号公報に開示されているように、図4
のようなEPS(Effective Punchthrough Stopper)を用
いた構造のpチャネルMOS型半導体装置になってい
た。図4は従来の半導体装置、特にpチャネルMOS型
半導体装置の製造方法を示すものである。Therefore, in order to deal with the above problem,
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-138951, FIG.
Thus, a p-channel MOS type semiconductor device having a structure using such an EPS (Effective Punchthrough Stopper) has been obtained. FIG. 4 shows a method for manufacturing a conventional semiconductor device, particularly a p-channel MOS type semiconductor device.
【0009】まず、n型半導体基板またはnウェル1に
素子分離工程を行った後、p型埋め込みチャネル8を形
成し、その後ゲート絶縁膜2の形成を行い、つぎにポリ
シリコン膜を堆積した後エッチングしてゲート電極3を
形成する(図4(a))。つぎに、EPS領域(n
+ 層)9s,9dを形成するため、ゲート電極3をマス
クとして低濃度イオン注入A1(ここではリン)を行う
(図4(b))。ここで、イオン注入は大傾角イオン注
入法を用いる。First, an element isolation step is performed on the n-type semiconductor substrate or the n-well 1, a p-type buried channel 8 is formed, then a gate insulating film 2 is formed, and then a polysilicon film is deposited. The gate electrode 3 is formed by etching (FIG. 4A). Next, the EPS area (n
In order to form the + layers) 9s and 9d, low-concentration ion implantation A1 (here, phosphorus) is performed using the gate electrode 3 as a mask (FIG. 4B). Here, the ion implantation uses a large-angle ion implantation method.
【0010】この後、CVD−SiO2 膜17を堆積す
る(図4(c))。そして、CVD−SiO2 膜17を
異方性エッチングし、平坦部に形成されたCVD−Si
O2 膜17を除去し、ゲート電極3の周辺部にCVD−
SiO2 膜17によるサイドウォール18を形成する
(図4(d))。つぎに、ソースおよびドレイン領域
(n+ 層)6s,6dを形成するために、ゲート電極3
およびサイドウォール18をマスクとして高濃度イオン
注入B3(ここではB(ボロンまたはBF2 )を行う
(図4(e))。After that, a CVD-SiO 2 film 17 is deposited (FIG. 4C). Then, the CVD-SiO 2 film 17 is anisotropically etched to form the CVD-Si formed on the flat portion.
The O 2 film 17 is removed, and CVD-formed on the periphery of the gate electrode 3.
Sidewalls 18 made of SiO 2 film 17 are formed (FIG. 4D). Next, in order to form the source and drain regions (n + layers) 6s and 6d, the gate electrode 3 is formed.
Then, high-concentration ion implantation B3 (here, B (boron or BF 2 ) is performed using the sidewall 18 as a mask (FIG. 4E)).
【0011】最後に熱処理を行いEPS領域を有するp
チャネルMOS型半導体装置が形成される。以上のよう
に従来のEPS構造MOS型半導体装置においては、E
PS領域を有する構造にすることにより、EPS領域
(n+ 層)9s,9dがソースおよびドレインからの空
乏層の広がりを抑制する役割を果たし、短チャネル効果
やパンチスルー現象を抑える等の効果を有する。Finally, heat treatment is performed to form p having an EPS region.
A channel MOS type semiconductor device is formed. As described above, in the conventional EPS type MOS semiconductor device, E
With the structure having the PS region, the EPS regions (n + layers) 9s and 9d play a role of suppressing the spread of the depletion layer from the source and the drain, and have the effect of suppressing the short channel effect and the punch through phenomenon. Have.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、以下に示すような欠点を有する。 (1)チャネル部の両端下部(ソースおよびドレインの
底部近傍位置)に高濃度のパンチスルーストップ領域を
設けると、ソースと基板間の電位差に起因して半導体装
置のしきい値電圧Vt が変動(高いほうにシフトする)
する基板バイアス効果のため、半導体装置をオンさせる
ことができなくなる。However, the above structure has the following drawbacks. (1) If a high-concentration punch-through stop region is provided under both ends of the channel portion (positions near the bottoms of the source and drain), the threshold voltage V t of the semiconductor device fluctuates due to the potential difference between the source and the substrate. (Shift higher)
Due to the effect of the substrate bias, the semiconductor device cannot be turned on.
【0013】(2)パンチスルーストップ領域やEPS
領域など、高濃度不純物領域が導電型の異なるソースお
よびドレイン領域と接していることにより接合耐圧を低
下させる。 (3)この接合面での空乏層の広がりが抑制され、接合
容量が増大して動作速度を低下させる。(2) Punch through stop area and EPS
A high-concentration impurity region such as a region is in contact with source and drain regions having different conductivity types, so that the junction breakdown voltage is lowered. (3) The spread of the depletion layer on the junction surface is suppressed, the junction capacitance increases, and the operating speed decreases.
【0014】この発明は、上記問題点に鑑み、パンチス
ルーを抑制し、短チャネル効果が少なく、かつ基板バイ
アス効果が小さく、ソースおよびドレインでの接合耐圧
が高く、接合容量の少ない高性能な半導体装置およびそ
の製造方法を提供するものである。In view of the above problems, the present invention is a high-performance semiconductor which suppresses punch-through, has a short channel effect, has a small substrate bias effect, has a high junction breakdown voltage at the source and drain, and has a low junction capacitance. An apparatus and a manufacturing method thereof are provided.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体装
置は、第1の導電型の半導体基板と、この半導体基板の
表面に形成されたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜の
表面に選択的に形成されたゲート電極と、このゲート電
極の両側の半導体基板に選択的に形成された第2の導電
型のソースおよびドレイン領域と、このソースおよびド
レイン領域の間のチャネル領域の両端下部のソースおよ
びドレイン領域の底部近傍位置に選択的に形成された絶
縁性領域とを備えている。According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, wherein a semiconductor substrate of a first conductivity type, a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate, and a surface of the gate insulating film are selected. Of the second conductive type selectively formed on the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, and both ends of the channel region between the source and drain regions. And an insulating region selectively formed near the bottom of the source and drain regions.
【0016】請求項2記載の半導体装置の製造方法は、
第1の導電型の半導体基板の表面の半導体装置の活性領
域となる部分に形成されたゲート絶縁膜上にゲート電極
を形成する工程と、ゲート電極をマスクとして半導体基
板表面を傾けてイオン注入を行い絶縁性領域を形成する
工程と、ゲート電極をマスクとしてイオン注入を行い第
2の導電型のソースおよびドレイン領域を形成する工程
と、その後絶縁性領域と第2の導電型のソースおよびド
レイン領域が形成された半導体基板を熱処理する工程と
を含んでいる。A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 is
A step of forming a gate electrode on a gate insulating film formed on a portion of the surface of the first conductivity type semiconductor substrate to be an active region of the semiconductor device, and ion implantation by tilting the surface of the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask. A step of forming an insulating region, a step of forming a second conductivity type source and drain region by performing ion implantation using the gate electrode as a mask, and then an insulating region and a second conductivity type source and drain region. And a step of heat-treating the semiconductor substrate on which is formed.
【0017】請求項3記載の半導体装置の製造方法は、
第1の導電型の半導体基板の表面の半導体装置の活性領
域となる部分に形成されたゲート絶縁膜上にゲート電極
を形成する工程と、ゲート電極をマスクとして半導体基
板表面を傾けてイオン注入を行い絶縁性領域を形成する
工程と、ゲート電極をマスクとして半導体基板表面を傾
けてイオン注入を行い第2の導電型の第1のソースおよ
びドレイン領域を形成する工程と、ゲート電極側面を覆
うように絶縁膜を形成する工程と、側面を絶縁膜で覆わ
れたゲート電極をマスクとしてイオン注入を行い第2の
導電型の第2のソースおよびドレイン領域を形成する工
程と、その後絶縁性領域と第2の導電型の第1および第
2のソース・ドレイン領域が形成された半導体基板を熱
処理する工程とを含んでいる。A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3 is
A step of forming a gate electrode on a gate insulating film formed on a portion of the surface of the first conductivity type semiconductor substrate to be an active region of the semiconductor device, and ion implantation by tilting the surface of the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask. And forming an insulating region, using the gate electrode as a mask to tilt the surface of the semiconductor substrate to perform ion implantation to form the first source and drain regions of the second conductivity type, and covering the side surface of the gate electrode. A step of forming an insulating film on the substrate, a step of forming second source and drain regions of the second conductivity type by performing ion implantation using the gate electrode whose side surface is covered with the insulating film as a mask, and then forming an insulating region. And heat treating the semiconductor substrate in which the first and second source / drain regions of the second conductivity type are formed.
【0018】[0018]
【作用】この発明によれば、チャネル領域の両端下部の
ソースおよびドレイン領域の底部近傍位置に設けた絶縁
性領域により、ソースおよびドレイン形成時の熱処理に
よる不純物の拡散を抑制し、チャネルの短チャネル化を
抑制するとともに、ソースおよびドレインから広がる空
乏層を抑制するため、パンチスルーを抑え、短チャネル
効果を抑制する。According to the present invention, the insulating regions provided under the ends of the channel region in the vicinity of the bottoms of the source and drain regions suppress the diffusion of impurities due to the heat treatment at the time of forming the source and drain, and thus the short channel In addition to suppressing the depletion, the depletion layer spreading from the source and drain is suppressed, so punch-through is suppressed and the short channel effect is suppressed.
【0019】[0019]
【実施例】以下この発明の実施例の半導体装置およびそ
の製造方法について、図面を参照しながら説明する。 〔第1の実施例〕図1はこの発明の第1の実施例におけ
る単一ドレイン構造n型半導体装置の製造方法を示す工
程断面図である。この単一ドレイン構造n型半導体装置
は、図1(d)に示すように、p型半導体基板1と、こ
のp型半導体基板1の表面に形成されたゲート絶縁膜2
と、このゲート絶縁膜2の表面に選択的に形成されたゲ
ート電極3と、このゲート電極3の両側のp型半導体基
板1に選択的に形成されたn型のソースおよびドレイン
領域6s,6dと、このソースおよびドレイン領域6
s,6dの間のチャネル領域の両端下部のソースおよび
ドレイン領域6s,6dの底部近傍位置に選択的に形成
された絶縁性領域4s,4dとを備えている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIGS. 1A to 1D are process sectional views showing a method of manufacturing a single drain structure n-type semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. This single drain structure n-type semiconductor device has a p-type semiconductor substrate 1 and a gate insulating film 2 formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 1, as shown in FIG.
A gate electrode 3 selectively formed on the surface of the gate insulating film 2, and n-type source and drain regions 6s and 6d selectively formed on the p-type semiconductor substrate 1 on both sides of the gate electrode 3. And the source and drain regions 6
Insulating regions 4s and 4d selectively formed at positions near the bottoms of the source and drain regions 6s and 6d below both ends of the channel region between s and 6d.
【0020】以下、図1を用いて、この発明の第1の実
施例における単一ドレイン構造n型半導体装置の製造方
法を説明する。まず、p型半導体基板1に素子分離工程
を行った後、ゲート絶縁膜2の形成を行い、その後ポリ
シリコン膜を堆積した後エッチングしてゲート電極3を
形成する(図1(a))。A method of manufacturing a single drain structure n-type semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. First, the p-type semiconductor substrate 1 is subjected to an element isolation step, then the gate insulating film 2 is formed, and then a polysilicon film is deposited and then etched to form the gate electrode 3 (FIG. 1A).
【0021】つぎに、絶縁性領域4s,4dを形成する
ため、ゲート電極3をマスクとして大傾角イオン注入法
によりイオン注入A1を行う(図1(b))。ここで
は、注入イオンがゲート絶縁膜2下のチャネル領域に大
きく入り込むように、p型半導体基板1表面に対して垂
直な方向とイオン注入方向からなる角度θを20〜45
度として打ち込む。まず、チャネル幅方向には垂直で、
チャネル長方向にはソース方向に入り込むように傾けて
p型半導体基板1表面に打ち込み(図1(b)の実線の
矢印A1)、つぎにもう一方のドレイン方向に入り込む
ように傾けて打ち込み(図1(b)の破線の矢印A
1′)、所望のイオン注入量を達成する。ここでは、酸
素を用いる。Next, in order to form the insulating regions 4s and 4d, ion implantation A1 is performed by the large-angle ion implantation method using the gate electrode 3 as a mask (FIG. 1B). Here, the angle θ formed by the direction perpendicular to the surface of the p-type semiconductor substrate 1 and the ion implantation direction is 20 to 45 so that the implanted ions largely enter the channel region under the gate insulating film 2.
Drive in as a degree. First, vertical to the channel width direction,
In the channel length direction, the p-type semiconductor substrate 1 is tilted so as to enter the source direction (arrow A1 in the solid line in FIG. 1B), and then tilted so as to enter the other drain direction (FIG. 1 (b) dashed arrow A
1 '), achieve the desired ion implantation dose. Here, oxygen is used.
【0022】つぎに、ソースおよびドレイン領域(n+
層)6s,6dを形成するために、ゲート電極3をマス
クとして高濃度イオン注入B3(ここではひ素)を行う
(図1(c))。最後に熱処理を行い図1(d)に示す
絶縁性領域4s,4dを有するnチャネル単一ドレイン
構造MOS型半導体装置が形成される。Next, the source and drain regions (n +
In order to form the layers 6s and 6d, high-concentration ion implantation B3 (here, arsenic) is performed using the gate electrode 3 as a mask (FIG. 1C). Finally, heat treatment is performed to form an n-channel single drain structure MOS semiconductor device having insulating regions 4s and 4d shown in FIG. 1 (d).
【0023】以上のように、この実施例によれば、大傾
角イオン注入法によって絶縁性領域4s,4dをゲート
電極3に対して対称形状に形成することにより、半導体
装置において特性の対称性を得ることができ、ソースお
よびドレインから広がる空乏層を抑制するための十分な
大きさの絶縁性領域4s,4dを確保できる。さらに基
板濃度を高くすることなくソース・ドレイン間の短絡を
防ぎ、短チャネル効果を抑制でき、基板バイアス効果を
小さくし、接合容量を少なくして高性能な半導体装置を
実現できる。As described above, according to this embodiment, the insulating regions 4s and 4d are formed symmetrically with respect to the gate electrode 3 by the large-angle ion implantation method, so that the characteristics of the semiconductor device are symmetrical. It is possible to obtain the insulating regions 4s and 4d having a sufficient size for suppressing the depletion layer spreading from the source and drain. Further, it is possible to prevent a short circuit between the source and the drain without increasing the substrate concentration, suppress the short channel effect, reduce the substrate bias effect, reduce the junction capacitance, and realize a high-performance semiconductor device.
【0024】なお、第1の実施例において絶縁性領域4
s,4dを形成するためのイオン注入A1のイオンを酸
素としたが、窒素や注入領域が絶縁性を示す他のイオン
でも適用できることは言うまでもない。また、第1の実
施例ではn型半導体装置に関するものであるが、p型半
導体装置にも適用できることは言うまでもない。さら
に、LDD構造のものにも適用することができることは
言うまでもない。The insulating region 4 in the first embodiment is
Although the ions of the ion implantation A1 for forming s and 4d are oxygen, it is needless to say that nitrogen or other ions having an insulating property in the implantation region can be applied. Further, although the first embodiment relates to the n-type semiconductor device, it goes without saying that it can also be applied to the p-type semiconductor device. Further, it goes without saying that the present invention can also be applied to an LDD structure.
【0025】〔第2の実施例〕図2はこの発明の第2の
実施例におけるLDD構造n型半導体装置の製造方法を
示す工程断面図である。このLDD構造n型半導体装置
は、図2(e)に示すように、p型半導体基板1と、こ
のp型半導体基板1の表面に形成されたゲート絶縁膜2
と、このゲート絶縁膜2の表面に選択的に形成されたゲ
ート電極3と、このゲート電極3の両側のp型半導体基
板1に選択的に形成された低濃度のn型のソースおよび
ドレイン領域5s,5dと、同じく本来のn型のソース
およびドレイン領域6s,6dと、このソースおよびド
レイン領域5s,5d,6s,6dの間のチャネル領域
の両端下部のソースおよびドレイン領域5s,5d,6
s,6dの底部近傍位置に選択的に形成された絶縁性領
域4s,4dとを備えている。[Second Embodiment] FIGS. 2A to 2C are process sectional views showing a method of manufacturing an LDD structure n-type semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2E, this LDD structure n-type semiconductor device has a p-type semiconductor substrate 1 and a gate insulating film 2 formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 1.
A gate electrode 3 selectively formed on the surface of the gate insulating film 2, and low-concentration n-type source and drain regions selectively formed on the p-type semiconductor substrate 1 on both sides of the gate electrode 3. 5s and 5d, the same original n-type source and drain regions 6s and 6d, and the source and drain regions 5s, 5d and 6 below both ends of the channel region between these source and drain regions 5s, 5d, 6s and 6d.
Insulating regions 4s and 4d selectively formed near the bottom of s and 6d.
【0026】以下、図2を用いてこの発明の第2の実施
例におけるLDD構造n型半導体装置の製造方法を説明
する。まず、p型半導体基板1に素子分離工程を行った
後、ゲート絶縁膜2の形成を行い、その後ポリシリコン
膜を堆積した後エッチングしてゲート電極3を形成する
(図2(a))。A method of manufacturing an LDD structure n-type semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. First, an element isolation process is performed on the p-type semiconductor substrate 1, a gate insulating film 2 is formed, and then a polysilicon film is deposited and then etched to form a gate electrode 3 (FIG. 2A).
【0027】つぎに、絶縁性領域4s,4dを形成する
ため、ゲート電極3をマスクとして大傾角イオン注入法
によりイオン注入A1を行う(図2(b))。ここで
は、注入イオンがゲート絶縁膜2下のチャネル領域に大
きく入り込むように、p型半導体基板1表面に対して垂
直な方向とイオン注入方向からなる角度θを20〜45
度として打ち込む。まず、チャネル幅方向には垂直で、
チャネル長方向にはソース方向に入り込むように傾けて
p型半導体基板1表面に打ち込み(図2(b)の実線の
矢印A1)、つぎにもう一方のドレイン方向に入り込む
ように傾けて打ち込み(図2(b)の破線の矢印A
1′)、所望のイオン注入量を達成する。ここでは、窒
素を用いる。Next, in order to form the insulating regions 4s and 4d, ion implantation A1 is performed by the large-angle ion implantation method using the gate electrode 3 as a mask (FIG. 2B). Here, the angle θ formed by the direction perpendicular to the surface of the p-type semiconductor substrate 1 and the ion implantation direction is 20 to 45 so that the implanted ions largely enter the channel region under the gate insulating film 2.
Drive in as a degree. First, vertical to the channel width direction,
In the channel length direction, the p-type semiconductor substrate 1 is tilted so that it enters the source direction (solid arrow A1 in FIG. 2B), and then tilted so that it enters the other drain direction (fig. 2 (b), dashed arrow A
1 '), achieve the desired ion implantation dose. Here, nitrogen is used.
【0028】その後、LDD領域となる第1のソースお
よびドレイン領域5s,5dを形成するため、ゲート電
極3をマスクとして大傾角イオン注入法によりイオン注
入A2を行う(図2(c))。ここでも、不純物がゲー
ト絶縁膜2下のチャネル領域に大きく入り込むように、
p型半導体基板1表面に対して垂直な方向とイオン注入
方向からなる角度がθを20〜45度として打ち込む。
まず、チャネル幅方向には垂直で、チャネル長方向には
ソース方向に入り込むように傾けてp型半導体基板1表
面に打ち込み(図2(c)の実線の矢印A2)、つぎに
もう一方のドレイン方向に入り込むように傾けて打ち込
み(図2(c)の破線の矢印A2′)、所望のイオン注
入量を達成する。ここではリンを用いる。After that, in order to form the first source and drain regions 5s and 5d to be LDD regions, ion implantation A2 is performed by the large-angle ion implantation method using the gate electrode 3 as a mask (FIG. 2C). In this case as well, the impurities should enter the channel region under the gate insulating film 2 to a large extent.
The angle between the direction perpendicular to the surface of the p-type semiconductor substrate 1 and the ion implantation direction is set to θ of 20 to 45 degrees.
First, it is perpendicular to the channel width direction and is tilted so as to enter the source direction in the channel length direction, and is implanted into the surface of the p-type semiconductor substrate 1 (solid line arrow A2 in FIG. 2C), and then the other drain. The implant is performed by inclining so as to enter the direction (arrow A2 'of the broken line in FIG. 2C), and the desired ion implantation amount is achieved. Here, phosphorus is used.
【0029】この後、CVD−SiO2 膜17を堆積す
る(図2(d))。そして、CVD−SiO2 膜17を
異方性エッチングし、平坦部に形成されたCVD−Si
O2 膜17を除去し、ゲート電極3の周辺部にCVD−
SiO2 膜17によるサイドウォール18を形成する
(図2(e))。つぎに、本来のソースおよびドレイン
領域(n+ 層)6s,6dを形成するために、ゲート電
極3をマスクとして高濃度イオン注入B3(ここではひ
素)を行う(図2(f))。After that, a CVD-SiO 2 film 17 is deposited (FIG. 2 (d)). Then, the CVD-SiO 2 film 17 is anisotropically etched to form the CVD-Si formed on the flat portion.
The O 2 film 17 is removed, and CVD-formed on the periphery of the gate electrode 3.
Sidewalls 18 made of SiO 2 film 17 are formed (FIG. 2E). Next, in order to form the original source and drain regions (n + layers) 6s and 6d, high-concentration ion implantation B3 (arsenic here) is performed using the gate electrode 3 as a mask (FIG. 2 (f)).
【0030】最後に熱処理を行い絶縁性領域4s,4d
を有するnチャネルLDD構造MOS型半導体装置が形
成される。この実施例も上記実施例の同様の効果を有す
る。なお、第2の実施例において、絶縁性領域4s,4
dを形成するためのイオン注入A1のイオンを窒素とし
たが、酸素や注入領域が絶縁性を示す他のイオンでも適
用できることは言うまでもない。また、第2の実施例で
はn型半導体装置に関するものであるが、p型半導体装
置にも適用できることは言うまでもない。Finally, heat treatment is applied to the insulating regions 4s and 4d.
Forming an n-channel LDD structure MOS type semiconductor device. This embodiment also has the same effect as the above embodiment. Incidentally, in the second embodiment, the insulating regions 4s, 4s
Although the ion of the ion implantation A1 for forming d is nitrogen, it is needless to say that oxygen or other ions having an insulating property in the implantation region can be applied. Further, although the second embodiment relates to the n-type semiconductor device, it goes without saying that it can be applied to the p-type semiconductor device.
【0031】また、大傾角イオン注入法として、半導体
基板表面とイオンビームに垂直な面との角度を傾け、半
導体基板をビームスキャン面に対して平面自回転させる
(第1および第2の実施例)ほか、半導体基板表面とイ
オンビームに垂直な面との角度を設け全部でn回のイオ
ン注入における1回ごとの半導体基板の回転角度を約3
60度/nの整数倍とするようにしてもよい。Further, as the large tilt ion implantation method, the semiconductor substrate surface is tilted with respect to a plane perpendicular to the ion beam, and the semiconductor substrate is rotated by itself with respect to the beam scanning plane (first and second embodiments). ) In addition, an angle between the surface of the semiconductor substrate and a plane perpendicular to the ion beam is provided, and the rotation angle of the semiconductor substrate for each n times of ion implantation is about 3 times.
It may be an integral multiple of 60 degrees / n.
【0032】また、上記実施例では、ゲート電極をマス
クとして半導体基板表面を傾けてイオン注入を行い絶縁
性領域を形成する工程と、ゲート電極をマスクとして半
導体基板表面を傾けてイオン注入を行い第2の導電型の
第1のソースおよびドレイン領域を形成する工程とで、
イオン注入角度を異ならせることで、絶縁性領域と第1
のソースおよびドレイン領域の位置を異ならせるように
したが、注入角度が同じで注入エネルギーを異ならせる
ことによっても、絶縁性領域と第1のソースおよびドレ
イン領域の位置を異ならせることが可能である。In the above embodiment, the step of forming an insulating region by tilting the surface of the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask, and the step of tilting the surface of the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask to perform ion implantation. And a step of forming first source and drain regions of the second conductivity type,
By making the ion implantation angle different,
Although the positions of the source and drain regions are made different, the positions of the insulating region and the first source and drain regions can also be made different by making the implantation angles different and the implantation energy different. .
【0033】[0033]
【発明の効果】この発明によれば、大傾角イオン注入法
によって絶縁性領域を形成することにより、ソースおよ
びドレインから広がる空乏層を抑制するための十分な大
きさの絶縁性領域を確保できる。さらに基板濃度を高く
することなくソースおよびドレイン間の短絡を防ぎ、短
チャネル効果を抑制でき、基板バイアス効果を小さく
し、接合容量を少なくすることができる。According to the present invention, by forming the insulating region by the large-angle ion implantation method, the insulating region having a sufficient size for suppressing the depletion layer spreading from the source and the drain can be secured. Further, it is possible to prevent a short circuit between the source and the drain without increasing the substrate concentration, suppress the short channel effect, reduce the substrate bias effect, and reduce the junction capacitance.
【図1】この発明の第1の実施例における半導体装置の
製造方法を示す工程断面図である。FIG. 1 is a process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】この発明の第2の実施例における半導体装置の
製造方法を示す工程断面図である。FIG. 2 is a process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】従来の単一ドレイン構造n型半導体装置の製造
方法を示す工程断面図である。FIG. 3 is a process cross-sectional view showing a method of manufacturing a conventional single drain structure n-type semiconductor device.
【図4】従来のEPS構造p型半導体装置の製造方法を
示す工程断面図である。FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing a conventional EPS structure p-type semiconductor device.
1 半導体基板 2 ゲート絶縁膜 3 ゲート電極 4s,4d 絶縁性領域 5s,6s ソース領域 5d,6d ドレイン領域 17 CVD−SiO2 膜 18 サイドウォール1 semiconductor substrate 2 gate insulating film 3 gate electrode 4s, 4d insulating region 5s, 6s source region 5d, 6d drain region 17 CVD-SiO 2 film 18 sidewall
Claims (3)
体基板の表面に形成されたゲート絶縁膜と、このゲート
絶縁膜の表面に選択的に形成されたゲート電極と、この
ゲート電極の両側の前記半導体基板に選択的に形成され
た第2の導電型のソースおよびドレイン領域と、このソ
ースおよびドレイン領域の間のチャネル領域の両端下部
の前記ソースおよびドレイン領域の底部近傍位置に選択
的に形成された絶縁性領域とを備えた半導体装置。1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a gate insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate, a gate electrode selectively formed on the surface of the gate insulating film, and a gate electrode of the gate electrode. A source and drain region of the second conductivity type selectively formed in the semiconductor substrate on both sides, and a position near the bottom of the source and drain region under both ends of the channel region between the source and drain regions. And an insulating region formed on the semiconductor device.
体装置の活性領域となる部分に形成されたゲート絶縁膜
上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマ
スクとして前記半導体基板表面を傾けてイオン注入を行
い絶縁性領域を形成する工程と、前記ゲート電極をマス
クとしてイオン注入を行い第2の導電型のソースおよび
ドレイン領域を形成する工程と、その後前記絶縁性領域
と前記第2の導電型のソースおよびドレイン領域が形成
された半導体基板を熱処理する工程とを含む半導体装置
の製造方法。2. A step of forming a gate electrode on a gate insulating film formed on a portion of a surface of a first conductivity type semiconductor substrate to be an active region of a semiconductor device, and the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask. Tilting the surface to perform ion implantation to form an insulating region; ion implantation using the gate electrode as a mask to form second conductivity type source and drain regions; and then the insulating region and the And a step of heat-treating the semiconductor substrate having the second conductivity type source and drain regions formed therein.
体装置の活性領域となる部分に形成されたゲート絶縁膜
上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマ
スクとして前記半導体基板表面を傾けてイオン注入を行
い絶縁性領域を形成する工程と、前記ゲート電極をマス
クとして前記半導体基板表面を傾けてイオン注入を行い
第2の導電型の第1のソースおよびドレイン領域を形成
する工程と、前記ゲート電極側面を覆うように絶縁膜を
形成する工程と、前記側面を絶縁膜で覆われたゲート電
極をマスクとしてイオン注入を行い第2の導電型の第2
のソースおよびドレイン領域を形成する工程と、その後
前記絶縁性領域と前記第2の導電型の第1および第2の
ソース・ドレイン領域が形成された半導体基板を熱処理
する工程とを含む半導体装置の製造方法。3. A step of forming a gate electrode on a gate insulating film formed on a portion of a surface of the first conductivity type semiconductor substrate to be an active region of a semiconductor device, and the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask. Inclining the surface to perform ion implantation to form an insulating region, and using the gate electrode as a mask to tilt the surface of the semiconductor substrate to perform ion implantation to form first source and drain regions of the second conductivity type. A step of forming an insulating film so as to cover the side surface of the gate electrode, and performing ion implantation by using the gate electrode whose side surface is covered with the insulating film as a mask,
Of the semiconductor device, and then heat treating the semiconductor substrate on which the insulating region and the first and second source / drain regions of the second conductivity type are formed. Production method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5058723A JPH06275823A (en) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5058723A JPH06275823A (en) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275823A true JPH06275823A (en) | 1994-09-30 |
Family
ID=13092426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5058723A Pending JPH06275823A (en) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06275823A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1039546A1 (en) * | 1999-03-19 | 2000-09-27 | France Telecom | Semiconductor device with reduced leakage current and method of manufacturing it |
| KR100437856B1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-06-30 | 삼성전자주식회사 | MOS Transister and Method of manufacturing semiconductor device comprising the same |
-
1993
- 1993-03-18 JP JP5058723A patent/JPH06275823A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1039546A1 (en) * | 1999-03-19 | 2000-09-27 | France Telecom | Semiconductor device with reduced leakage current and method of manufacturing it |
| KR100437856B1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-06-30 | 삼성전자주식회사 | MOS Transister and Method of manufacturing semiconductor device comprising the same |
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