JP2000077656A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JP2000077656A
JP2000077656A JP10249516A JP24951698A JP2000077656A JP 2000077656 A JP2000077656 A JP 2000077656A JP 10249516 A JP10249516 A JP 10249516A JP 24951698 A JP24951698 A JP 24951698A JP 2000077656 A JP2000077656 A JP 2000077656A
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semiconductor
semiconductor substrate
channel
gate electrode
semiconductor device
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JP10249516A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Abe
雄次 阿部
Yasuki Tokuda
安紀 徳田
Satoshi Yamakawa
聡 山川
Yasutaka Nishioka
康隆 西岡
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device improved in such a manner that element characteristic can be improved by restraining the increase in a junction leakage current and junction capacitance. SOLUTION: In this semiconductor device, a first semiconductor layer 15 and a second semiconductor layer 15 are arranged on both sides of a gate electrode 11 on a semiconductor substrate 1, electrically isolated from the gate electrode 11. A source 17 and a drain 17 whose one ends intrude into the main surface of the semiconductor substrate 1 and are connected with the edge of a channel are formed on the surface layers of the first and second semiconductor layers 15, 15.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、一般に、半導体
装置の製造方法に関するものであり、より特定的には、
高性能化された、メモリやロジックに用いられるトラン
ジスタに関する。この発明は、また、そのようなトラン
ジスタの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device.
The present invention relates to a transistor which is used for memory and logic with high performance. The invention also relates to a method for manufacturing such a transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9〜図13は、従来の文献(Paul J.
Tsang ら、IEEE Trans. Electron Devices, 第ED-29
巻、590 頁(1982))に開示された、従来のNMOSF
ETの製造方法を示す図である。
2. Description of the Related Art FIGS. 9 to 13 show conventional documents (Paul J.
Tsang et al., IEEE Trans. Electron Devices, ED-29
Vol., P. 590 (1982)).
It is a figure showing the manufacturing method of ET.

【0003】図9を参照して、主表面が(100)面で
あるp型シリコン基板1の主表面に、活性領域を他の活
性領域から分離するための素子分離領域2を形成する。
シリコン基板1の上に、パッド酸化膜3を形成する。パ
ッド酸化膜3を通して、シリコン基板1の表面に、p型
不純物であるボロンをイオン注入し、ウェル7とパンチ
スルーストッパ8を形成する。
Referring to FIG. 9, an element isolation region 2 for isolating an active region from other active regions is formed on a main surface of a p-type silicon substrate 1 whose main surface is a (100) plane.
A pad oxide film 3 is formed on a silicon substrate 1. Boron, which is a p-type impurity, is ion-implanted into the surface of the silicon substrate 1 through the pad oxide film 3 to form a well 7 and a punch-through stopper 8.

【0004】図9と図10を参照して、パッド酸化膜3
を除去した後、シリコン基板1の表面にゲート酸化膜9
を形成する。その後、n型ポリシリコン層を堆積し、そ
の後、リソグラフィ技術により、これをパターニング
し、n型ポリシリコンゲート電極11を形成する。
Referring to FIGS. 9 and 10, pad oxide film 3 is formed.
Is removed, a gate oxide film 9 is formed on the surface of the silicon substrate 1.
To form Thereafter, an n-type polysilicon layer is deposited, and thereafter, is patterned by a lithography technique to form an n-type polysilicon gate electrode 11.

【0005】図11を参照して、シリコン基板1の表面
に、n型不純物である砒素あるいはリンを斜め回転イオ
ン注入して、LDD(lightly doped drain )23を形
成する。
[0005] Referring to FIG. 11, arsenic or phosphorus as an n-type impurity is obliquely rotated and ion-implanted into the surface of silicon substrate 1 to form LDD (lightly doped drain) 23.

【0006】図12を参照して、シリコン酸化膜あるい
はシリコン窒化膜などの誘電体で、ゲート電極11の側
壁にサイドウォールスペーサ19を形成する。
Referring to FIG. 12, a side wall spacer 19 is formed on the side wall of gate electrode 11 with a dielectric such as a silicon oxide film or a silicon nitride film.

【0007】図13を参照して、n型不純物である砒素
をシリコン基板1の主表面に注入し、その後、熱アニー
ルを行なうことにより、n+ ソース・ドレイン20を形
成する。これによって、素子の主要部分が完成する。
Referring to FIG. 13, arsenic, which is an n-type impurity, is implanted into the main surface of silicon substrate 1, and thereafter, thermal annealing is performed to form n + source / drain 20. Thereby, the main part of the device is completed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来のNMOSFET
は、以上のように構成されていた。したがって、微細化
するためにパンチスルー耐性を向上させようとすると、
図13を参照して、基板全面に導入されているパンチス
ルーストッパ8の不純物濃度を濃くする必要がある。こ
のパンチスルーストッパ8は、LDD23およびソース
・ドレイン20からチャネル方向への空乏層の延びを抑
えるため、LDD23およびソース・ドレイン20を覆
うように形成されている。そのため、パンチスルースト
ッパ8の不純物濃度を濃くすると、ソース・ドレイン下
のp型不純物濃度が濃くなり、接合リーク電流や接合容
量が増大し、素子特性が劣化するという問題点があっ
た。
SUMMARY OF THE INVENTION Conventional NMOSFET
Was configured as described above. Therefore, when trying to improve the punch-through resistance for miniaturization,
Referring to FIG. 13, it is necessary to increase the impurity concentration of punch-through stopper 8 introduced over the entire surface of the substrate. The punch-through stopper 8 is formed so as to cover the LDD 23 and the source / drain 20 in order to suppress the depletion layer from extending from the LDD 23 and the source / drain 20 in the channel direction. Therefore, when the impurity concentration of the punch-through stopper 8 is increased, the p-type impurity concentration under the source / drain is increased, so that the junction leakage current and the junction capacitance are increased, and there is a problem that the element characteristics are deteriorated.

【0009】それゆえに、この発明の目的は、接合リー
ク電流や接合容量の増大を抑制し、素子特性を向上させ
ることができるように改良された半導体装置を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an improved semiconductor device capable of suppressing an increase in junction leak current and junction capacitance and improving element characteristics.

【0010】この発明の他の目的は、そのような半導体
装置の製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing such a semiconductor device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る半導体装
置は、半導体基板の主表面近傍にチャネルを有し、該チ
ャネルの両端にソース領域とドレイン領域が接続されて
いる半導体装置に係る。当該半導体装置は、半導体基板
を備える。上記半導体基板の上に、ゲート酸化膜を介在
させてゲート電極が設けられている。上記半導体基板の
上であって、かつ上記ゲート電極の両側に、それぞれ上
記ゲート電極と電気的に分離して、第1の半導体層と第
2の半導体層が設けられている。上記第1の半導体層の
表層に、その一端が上記半導体基板の主表面中にもぐり
込み、上記チャネルの一方のエッジに接続されるソース
領域が設けられている。上記第2の半導体層の表層に、
その一端が上記半導体基板の主表面中にもぐり込み、上
記チャネルの他方のエッジに接続されるドレイン領域が
設けられている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a channel near a main surface of a semiconductor substrate, and a source region and a drain region connected to both ends of the channel. The semiconductor device includes a semiconductor substrate. A gate electrode is provided on the semiconductor substrate with a gate oxide film interposed. A first semiconductor layer and a second semiconductor layer are provided on the semiconductor substrate and on both sides of the gate electrode so as to be electrically separated from the gate electrode. In the surface layer of the first semiconductor layer, a source region is provided, one end of which penetrates into the main surface of the semiconductor substrate and is connected to one edge of the channel. On the surface of the second semiconductor layer,
One end extends into the main surface of the semiconductor substrate, and a drain region connected to the other edge of the channel is provided.

【0012】請求項2に係る方法は、半導体基板の主表
面近傍にチャネルを有し、該チャネルの両端にソース領
域とドレイン領域が接続されている半導体装置の製造方
法に係る。半導体基板の上にゲート電極を形成する。上
記ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成す
る。上記半導体基板の上であって、上記ゲート電極の両
側に、それぞれ、第1の半導体層と第2の半導体層を選
択的に成長させる。上記半導体基板の主表面および上記
第1および第2の半導体層の表層に不純物イオンを注入
し、それによって、上記第1の半導体層の表層に設けら
れ、その一端が上記半導体基板の主表面にもぐり込み、
上記チャネルの一方のエッジに接続されるソース領域
と、上記第2の半導体層の表層に設けられ、その一端が
前記半導体基板の主表面中にもぐり込み、上記チャネル
の他方のエッジに接続されるドレイン領域と、を形成す
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a channel near a main surface of a semiconductor substrate and having a source region and a drain region connected to both ends of the channel. A gate electrode is formed on a semiconductor substrate. A sidewall spacer is formed on a side wall of the gate electrode. A first semiconductor layer and a second semiconductor layer are selectively grown on the semiconductor substrate and on both sides of the gate electrode, respectively. Impurity ions are implanted into the main surface of the semiconductor substrate and the surface layers of the first and second semiconductor layers, whereby impurity ions are provided on the surface layer of the first semiconductor layer, and one end of the impurity is provided on the main surface of the semiconductor substrate. Digging in,
A source region connected to one edge of the channel, and a source region provided on a surface of the second semiconductor layer, one end of which penetrates into a main surface of the semiconductor substrate and is connected to the other edge of the channel; And a drain region.

【0013】請求項3に係る半導体装置の製造方法にお
いては、上記サイドウォールスペーサの幅を20nm以
下にし、上記不純物イオンの注入エネルギーを、不純物
の深さ方向の射影飛程度が、上記第1および第2の半導
体層の、上記サイドウォールスペーサと接触する部分の
膜厚以上であって、かつ該膜厚に20nmを加えた値以
下になるように選んでいる。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the width of the side wall spacer is set to 20 nm or less, and the implantation energy of the impurity ions is reduced by the first and second degrees. The thickness is selected to be equal to or greater than the thickness of the portion of the second semiconductor layer in contact with the sidewall spacer and equal to or less than a value obtained by adding 20 nm to the thickness.

【0014】請求項4に半導体装置の製造方法において
は、上記第1および第2の半導体層の選択的成長方法
は、超高真空の化学的気相成長法により行なわれる。
According to a fourth aspect of the present invention, the method for selectively growing the first and second semiconductor layers is performed by an ultrahigh vacuum chemical vapor deposition method.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】実施の形態1 実施の形態1では、NMOSFETとPMOSFETと
からなるCMOSについて説明する。
Embodiment 1 In Embodiment 1, a CMOS comprising an NMOSFET and a PMOSFET will be described.

【0017】図1を参照して、(100)面のp型シリ
コン基板1に素子分離領域2を形成する。シリコン基板
1の表面にパッド酸化膜3を形成する。
Referring to FIG. 1, an element isolation region 2 is formed on a (100) plane p-type silicon substrate 1. A pad oxide film 3 is formed on the surface of a silicon substrate 1.

【0018】図示しないが、PMOS領域をマスクし
て、n型不純物であるリンあるいは砒素をイオン注入
し、n型のウェル4とパンチスルーストッパ5を形成す
る。その後、レジスト6を、PMOS領域に形成し、N
MOS領域に、p型不純物であるボロンをイオン注入
し、p型のウェル7とパンチスルーストッパ8を形成す
る。その後、パッド酸化膜3を除去する。
Although not shown, phosphorus or arsenic as an n-type impurity is ion-implanted by masking the PMOS region to form an n-type well 4 and a punch-through stopper 5. Thereafter, a resist 6 is formed in the PMOS region,
Boron, which is a p-type impurity, is ion-implanted into the MOS region to form a p-type well 7 and a punch-through stopper 8. After that, the pad oxide film 3 is removed.

【0019】図2を参照して、シリコン基板1の表面
に、ゲート酸化膜9を形成し、p型ポリシリコンゲート
電極10およびn型ポリシリコンゲート電極11、金属
層12、シリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜13を
堆積する。その後、図示しないが、リソグラフィにより
ゲートパターンを有するレジストを形成して、それをマ
スクに、酸化膜13をエッチングし、さらにその酸化膜
13をマスクに金属層12、ポリシリコンゲート電極1
0,11をエッチングする。ここで、p型ポリシリコン
ゲート電極10およびn型ポリシリコンゲート電極11
は、ノンドープのポリシリコンを堆積後、これにイオン
注入などで不純物を導入することで形成される。
Referring to FIG. 2, a gate oxide film 9 is formed on the surface of silicon substrate 1, and p-type polysilicon gate electrode 10 and n-type polysilicon gate electrode 11, metal layer 12, silicon oxide film or silicon A nitride film 13 is deposited. Thereafter, although not shown, a resist having a gate pattern is formed by lithography, the oxide film 13 is etched using the resist as a mask, and the metal layer 12 and the polysilicon gate electrode 1 are further etched using the oxide film 13 as a mask.
Etch 0,11. Here, p-type polysilicon gate electrode 10 and n-type polysilicon gate electrode 11
Is formed by depositing non-doped polysilicon and then introducing impurities into it by ion implantation or the like.

【0020】図3を参照して、シリコン酸化膜あるいは
シリコン窒化膜などで、ゲート電極10,11の側壁
に、薄い(3〜20nm程度)サイドウォールスペーサ
14を形成する。このとき、ゲート電極10,11の真
下にあるゲート酸化膜以外の、ゲート酸化膜は除去され
る。その後、シリコン面が出ているソース・ドレインと
なる領域に、超高真空の化学的気相成長装置(UHV−
CVD)等により、選択的に、n型の選択エピタキシャ
ル層(以下、半導体層という)15を、20nm以上程
度、成長させる。
Referring to FIG. 3, thin (about 3 to 20 nm) side wall spacers 14 are formed on the side walls of gate electrodes 10 and 11 with a silicon oxide film or a silicon nitride film. At this time, the gate oxide film other than the gate oxide film immediately below the gate electrodes 10 and 11 is removed. After that, in the source / drain regions where the silicon surface is exposed, an ultra-high vacuum chemical vapor deposition apparatus (UHV-
An n-type selective epitaxial layer (hereinafter, referred to as a semiconductor layer) 15 is selectively grown to a thickness of about 20 nm or more by CVD or the like.

【0021】ここで、H. Hada ら、IEEE IDEM, 665頁
(1995)や Y. Nakaharaら、IEEE Symposium on VLSI T
echnology Digest of Technical Papers, 174 頁(199
6)などに開示されているように、成長条件を適当に制
御することで、等方的な成長や(111)や(311)
等のファセット面が出る成長をさせることができ、断面
形状が、図のような台形の半導体層を成長させることが
できる。
Here, H. Hada et al., IEEE IDEM, p. 665 (1995), and Y. Nakahara et al., IEEE Symposium on VLSI T
echnology Digest of Technical Papers, p. 174 (199
As disclosed in 6) and the like, by appropriately controlling the growth conditions, isotropic growth, (111) and (311) can be achieved.
And the like, and a semiconductor layer having a trapezoidal cross section as shown in the figure can be grown.

【0022】図4は、図3におけるA部分の拡大図であ
る。ここで、図4を参照して、半導体層15の、サイド
ウォールスペーサ14に接している部分の膜厚をtとす
る。
FIG. 4 is an enlarged view of a portion A in FIG. Here, referring to FIG. 4, the thickness of a portion of semiconductor layer 15 in contact with sidewall spacer 14 is represented by t.

【0023】図5を参照して、PMOS領域をレジスト
16で覆って、n型不純物であるリンあるいは砒素を斜
め回転イオン注入することにより、n型ソース・ドレイ
ン17の形成を行なう。ここで、イオン注入のエネルギ
ーを、不純物の深さ方向の射影飛程度(Rp)が、t>
Rp>t+20nmになるように設定する。注入角度
は、半導体層15の形状等によってその最適値は異なる
が、0度〜45度程度が望ましい。
Referring to FIG. 5, an n-type source / drain 17 is formed by obliquely rotating ion implantation of phosphorus or arsenic, which is an n-type impurity, by covering the PMOS region with a resist 16. Here, the energy of the ion implantation is determined by the degree of projection flight (Rp) in the depth direction of the impurity, t>
It is set so that Rp> t + 20 nm. The optimum value of the implantation angle varies depending on the shape of the semiconductor layer 15 and the like, but is preferably about 0 to 45 degrees.

【0024】同様に、図6を参照して、PMOS領域
に、p型不純物であるボロンあるいはフッ化ボロンを斜
め回転イオン注入することで、p型ソース・ドレイン1
8の形成を行なう。その後、熱アニールすることで、素
子の主要部分が完成する。
Similarly, referring to FIG. 6, the p-type source / drain 1 is formed by obliquely rotating ion implantation of boron or boron fluoride as a p-type impurity into the PMOS region.
8 is formed. Thereafter, the main part of the element is completed by thermal annealing.

【0025】実施の形態1に係るCMOSによれば、ソ
ース・ドレイン17,18がチャネルエッジ近傍で、シ
リコン基板1中に形成されている。しかし、ソース・ド
レイン17,18の他の部分は、基板面より上に形成さ
れている。パンチスルーを有効に抑制するように、チャ
ネルエッジ近傍のソース・ドレイン17,18はパンチ
スルーストッパ5,8に接しているが、ソース・ドレイ
ン17,18の他の部分は、パンチスルーストッパ層
5,8から離れて形成されている。そのため、微細化す
るために、パンチスルーストッパ5,8の不純物濃度を
濃くしても、接合リーク電流や接合容量の増大は抑制さ
れ、素子特性を向上させることができる。
According to the CMOS of the first embodiment, the source / drain 17 and 18 are formed in the silicon substrate 1 near the channel edge. However, other portions of the source / drain 17 and 18 are formed above the substrate surface. In order to effectively suppress punch-through, the source / drain 17 and 18 near the channel edge are in contact with the punch-through stoppers 5 and 8, but the other portions of the source / drain 17 and 18 are , 8 apart from each other. Therefore, even if the impurity concentration of the punch-through stoppers 5 and 8 is increased for miniaturization, increase in junction leak current and junction capacitance is suppressed, and element characteristics can be improved.

【0026】なお、図6を参照して、ソース・ドレイン
17,18が半導体層15の表層部に形成されている
が、もっと深く形成されても、シリコン基板1のチャネ
ルエッジ近傍のソース・ドレイン(基板中に埋込まれた
部分)より、浅く形成されている限り、接合リーク電流
や接合容量の増大を、十分に抑制することができる。
Referring to FIG. 6, source / drain 17 and 18 are formed in the surface layer portion of semiconductor layer 15. However, even if they are formed deeper, source / drain near the channel edge of silicon substrate 1 is formed. As long as it is formed shallower than (a portion embedded in the substrate), an increase in junction leak current and junction capacitance can be sufficiently suppressed.

【0027】実施の形態2 実施の形態1では、半導体層15の表層に形成された不
純物拡散層17,18をソース・ドレインとして用いて
いたが、パンチスルー抑制のためには、ソース・ドレイ
ン層17,18をあまり深く形成できない。そのため、
寄生抵抗の上昇による素子特性の劣化が懸念される。
Second Embodiment In the first embodiment, the impurity diffusion layers 17 and 18 formed on the surface of the semiconductor layer 15 are used as the source and the drain. 17 and 18 cannot be formed too deeply. for that reason,
There is a concern that device characteristics may be degraded due to an increase in parasitic resistance.

【0028】そこで、実施の形態2では、図7に示すよ
うに、サイドウォールスペーサ14と半導体層15との
境界部に第2のサイドウォールスペーサ19を形成し、
レジスト16を適宜用いて、NMOS領域にはn型不純
物20を注入し、PMOS領域にはp型不純物21をイ
オン注入する。さらに、図8を参照して、セルフアライ
ン的に、半導体層15の表面が出ている領域にのみ、シ
リサイド層22を形成する(サリサイド)。これによっ
て、寄生抵抗の少ないソース・ドレインを形成すること
ができる。
Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 7, a second side wall spacer 19 is formed at the boundary between the side wall spacer 14 and the semiconductor layer 15.
Using the resist 16 as appropriate, an n-type impurity 20 is implanted into the NMOS region and a p-type impurity 21 is ion-implanted into the PMOS region. Further, referring to FIG. 8, silicide layer 22 is formed in a self-aligned manner only in a region where the surface of semiconductor layer 15 is exposed (salicide). As a result, a source / drain with a small parasitic resistance can be formed.

【0029】実施の形態3 実施の形態1,2では、NMOSFETにはn型ポリシ
リコンを、PMOSFETにはp型ポリシリコンをゲー
ト電極とした、デュアルゲートCMOSについて説明し
たが、この発明はこれに限られるものでなく、本発明を
NMOS、PMOSともにn型ポリシリコンをゲート電
極としたシングルゲートCMOS(PMOSが埋込チャ
ネル型となる)などに適用しても同様の効果がある。
Third Embodiment In the first and second embodiments, a dual-gate CMOS in which n-type polysilicon is used for an NMOSFET and p-type polysilicon is used for a PMOSFET as a gate electrode has been described. The present invention is not limited to this, and the same effects can be obtained by applying the present invention to a single-gate CMOS in which both NMOS and PMOS have n-type polysilicon as gate electrodes (the PMOS becomes a buried channel type).

【0030】また、実施の形態1,2では、ソース・ド
レインとなる領域に選択的に半導体層を成長させていた
が、これに限らず、シリコン面が出ている領域に選択的
に堆積させることができる材料であれば、金属でもよ
い。その場合、ソース・ドレインはシリコン基板中まで
形成しておく方が望ましい。なお、金属を堆積させれ
ば、ソース・ドレインの抵抗が減少するため、素子特性
も向上する。
Further, in the first and second embodiments, the semiconductor layer is selectively grown in the region serving as the source / drain. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor layer is selectively deposited in the region where the silicon surface is exposed. Any material that can be used may be metal. In that case, it is desirable that the source / drain is formed even in the silicon substrate. If a metal is deposited, the resistance of the source / drain is reduced, so that the element characteristics are also improved.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ソー
ス・ドレインがチャネルエッジ近傍ではシリコン基板中
に形成されているが、チャネルエッジ近傍以外では基板
面より上に位置する。また、パンチスルーを有効に抑制
するようにチャネルエッジ近傍のソース・ドレインは、
パンチスルーストッパに接しているが、それ以外の領域
では離れている。そのため、微細化するために、パンチ
スルーストッパの不純物濃度を濃くしても、接合リーク
電流や接合容量の増大を抑制し、素子特性を向上させる
ことができる。さらに、その製造方法として、ソース・
ドレイン部に半導体層を形成し、イオン注入したので、
自己整合的にソース・ドレインの不純物プロファイルを
チャネルエッジのみ深くすることができ、工程数の増大
を抑えることができる。
As described above, according to the present invention, the source / drain is formed in the silicon substrate near the channel edge, but is located above the substrate surface except near the channel edge. Also, the source / drain near the channel edge should be
It is in contact with the punch-through stopper, but is apart in other areas. Therefore, even if the impurity concentration of the punch-through stopper is increased for miniaturization, it is possible to suppress an increase in junction leakage current and junction capacitance, and to improve element characteristics. Furthermore, as a method of manufacturing,
Since a semiconductor layer was formed on the drain part and ion-implanted,
The impurity profile of the source / drain can be made deeper only at the channel edge in a self-aligned manner, and an increase in the number of steps can be suppressed.

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

【図1】 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の
順序の第1の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device in a first step in a sequence of a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の
順序の第2の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a second step in the order of the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment;

【図3】 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の
順序の第3の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a third step in the order of the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment;

【図4】 図3におけるA部分の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a portion A in FIG.

【図5】 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の
順序の第4の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of the semiconductor device in a fourth step in the order of the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment;

【図6】 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の
順序の第5の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of the semiconductor device in a fifth step in the order of the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment;

【図7】 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の
順序の第1の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a first step in the sequence of the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment.

【図8】 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の
順序の第2の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a second step in the sequence of the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment.

【図9】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第1の
工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor device in a first step in a sequence of a conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【図10】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第2
の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 10 shows a second example of the sequence of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.
13 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a step of FIG.

【図11】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第3
の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 11 shows a third example of a sequence of a conventional method of manufacturing a semiconductor device.
13 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a step of FIG.

【図12】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第4
の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 12 shows a fourth example of the order of the conventional method of manufacturing a semiconductor device.
13 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a step of FIG.

【図13】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第5
の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 13 shows a fifth example of the sequence of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.
13 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a step of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板、9 ゲート酸化膜、10,11 ゲ
ート電極、15 半導体層、17,18 ソース・ドレ
イン。
1 Silicon substrate, 9 Gate oxide film, 10, 11 Gate electrode, 15 Semiconductor layer, 17, 18 Source / drain.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山川 聡 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 西岡 康隆 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5F040 DA10 DA12 DA18 DB03 DC01 EC01 EC07 EC12 EF01 EH02 EH08 EM00 FA03 FA05 FA07 FA16 FA17 FA18 FA19 FC06 FC13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Satoshi Yamakawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasutaka Nishioka 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F term in Ryo Denki Co., Ltd. (reference) 5F040 DA10 DA12 DA18 DB03 DC01 EC01 EC07 EC12 EF01 EH02 EH08 EM00 FA03 FA05 FA07 FA16 FA17 FA18 FA19 FC06 FC13

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主表面近傍にチャネルを有
し、該チャネルの両端にソース領域とドレイン領域が接
続されている半導体装置であって、 半導体基板と、 前記半導体基板の上にゲート酸化膜を介在させて設けら
れたゲート電極と、 前記半導体基板の上であって、かつ前記ゲート電極の両
側に、それぞれ前記ゲート電極と電気的に分離して設け
られた第1の半導体層と第2の半導体層と、 前記第1の半導体層の表層に設けられ、その一端が前記
半導体基板の主表面中にもぐり込み、前記チャネルの一
方のエッジに接続されるソース領域と、 前記第2の半導体層の表層に設けられ、その一端が前記
半導体基板の主表面中にもぐり込み、前記チャネルの他
方のエッジに接続されるドレイン領域と、を備えた半導
体装置。
1. A semiconductor device having a channel near a main surface of a semiconductor substrate and having a source region and a drain region connected to both ends of the channel, comprising: a semiconductor substrate; and a gate oxide on the semiconductor substrate. A gate electrode provided with a film interposed therebetween; and a first semiconductor layer provided on the semiconductor substrate and on both sides of the gate electrode so as to be electrically separated from the gate electrode. A second semiconductor layer, a source region provided on a surface layer of the first semiconductor layer, one end of which extends into a main surface of the semiconductor substrate and is connected to one edge of the channel; A semiconductor device provided on a surface layer of a semiconductor layer, one end of which penetrates into a main surface of the semiconductor substrate and is connected to the other edge of the channel;
【請求項2】 半導体基板の主表面近傍にチャネルを有
し、該チャネルの両端にソース領域とドレイン領域が接
続されている半導体装置の製造方法であって、 半導体基板の上にゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成
する工程と、 前記半導体基板の上であって、前記ゲート電極の両側
に、それぞれ、第1の半導体層と第2の半導体層を選択
的に成長させる工程と、 前記半導体基板の主表面および前記第1および第2の半
導体層の表層に不純物イオンを注入し、それによって、
前記第1の半導体層の表層に設けられ、その一端が前記
半導体基板の主表面にもぐり込み、前記チャネルの一方
のエッジに接続されるソース領域と、前記第2の半導体
層の表層に設けられ、その一端が前記半導体基板の主表
面中にもぐり込み、前記チャネルの他方のエッジに接続
されるドレイン領域と、を形成する工程と、を備えた半
導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device having a channel near a main surface of a semiconductor substrate and having a source region and a drain region connected to both ends of the channel, wherein a gate electrode is formed on the semiconductor substrate. Forming a sidewall spacer on the side wall of the gate electrode; and selecting a first semiconductor layer and a second semiconductor layer on the semiconductor substrate and on both sides of the gate electrode, respectively. Implanting impurity ions into the main surface of the semiconductor substrate and the surface layers of the first and second semiconductor layers, whereby
A source region provided at a surface layer of the first semiconductor layer, one end of which extends into a main surface of the semiconductor substrate and is connected to one edge of the channel; and a source region provided at a surface layer of the second semiconductor layer. Forming one end thereof into the main surface of the semiconductor substrate to form a drain region connected to the other edge of the channel.
【請求項3】 前記サイドウォールスペーサの幅を20
nm以下にし、 前記不純物イオンの注入エネルギーを、不純物の深さ方
向の射影飛程度が、前記第1および第2の半導体層の、
前記サイドウォールスペーサと接触する部分の膜厚以上
であって、かつ該膜厚に20nmを加えた値以下になる
ように選ぶことを特徴とする、請求項2に記載の半導体
装置の製造方法。
3. The width of the sidewall spacer is set to 20.
nm or less, and the implantation energy of the impurity ions is adjusted so that the projection degree in the depth direction of the impurity is less than that of the first and second semiconductor layers.
3. The method according to claim 2, wherein the thickness is selected to be equal to or greater than a thickness of a portion in contact with the sidewall spacer and equal to or less than a value obtained by adding 20 nm to the thickness.
【請求項4】 前記第1および第2の半導体層の選択的
成長方法は、超高真空の化学的気相成長法により行なう
ことを特徴とする、請求項2または3に記載の半導体装
置の製造方法。
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the method for selectively growing the first and second semiconductor layers is performed by an ultrahigh vacuum chemical vapor deposition method. Production method.
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