JP2000164857A - Manufacture for semiconductor device - Google Patents

Manufacture for semiconductor device

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JP2000164857A
JP2000164857A JP10333033A JP33303398A JP2000164857A JP 2000164857 A JP2000164857 A JP 2000164857A JP 10333033 A JP10333033 A JP 10333033A JP 33303398 A JP33303398 A JP 33303398A JP 2000164857 A JP2000164857 A JP 2000164857A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
semiconductor device
semiconductor
manufacturing
substrate
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Withdrawn
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JP10333033A
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Japanese (ja)
Inventor
Taisuke Furukawa
泰助 古川
Takumi Nakahata
匠 中畑
Shigemitsu Maruno
茂光 丸野
Satoshi Yamakawa
聡 山川
Yasutaka Nishioka
康隆 西岡
Yasuki Tokuda
安紀 徳田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To clean a surface of a silicon substrate at lower temperatures than usual and enhance characteristic in a silicon layer which has been epitaxially grown, by a method wherein ions are implanted on a main surface of a semiconductor substrate to anneal the semiconductor substrate and a semiconductor thin film is epitaxially grown on the surface. SOLUTION: Nitrogen ions are implanted on a surface of a silicon substrate. At this time, impurity elements, etc., forming a damage layer are kicked out. Annealing is performed in a vacuum at 900 deg.C for about 10 min. At this time, a damage layer existing on the surface of the silicon substrate is removed. An epitaxial silicon layer 36 is grown only on a surface of a source/drain region 9 by a selective epitaxial growth. Arsenic is implanted in the epitaxial silicon layer 36. A titanium thin film is formed on the epitaxial silicon layer 36, a high-temperature heat treatment is made, and the epitaxial silicon layer 36 is reacted with titanium to form a titanium silicide layer.

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、
熱処理の温度を低温化することができるように改良され
た半導体装置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 method of manufacturing a semiconductor device improved so that the temperature of heat treatment can be lowered.

【0002】[0002]

【従来の技術】選択エピタキシャル成長を用いた、従来
の電界効果トランジスタの製造方法について、説明す
る。
2. Description of the Related Art A conventional method for manufacturing a field effect transistor using selective epitaxial growth will be described.

【0003】図21を参照して、シリコン基板1の主表
面上に、トレンチ分離法により、素子分離絶縁膜2を形
成する。素子分離絶縁膜2を形成することによって、シ
リコン基板1の表面には、MOSトランジスタ等を形成
するための複数の活性領域が形成される。
Referring to FIG. 21, an element isolation insulating film 2 is formed on a main surface of a silicon substrate 1 by a trench isolation method. By forming the element isolation insulating film 2, a plurality of active regions for forming MOS transistors and the like are formed on the surface of the silicon substrate 1.

【0004】図22を参照して、熱酸化法により、シリ
コン基板1の上に、ゲート絶縁膜3を形成する。次に、
ポリシリコン膜4とシリコン酸化膜5を堆積し、これら
を、所定の形状を有するフォトレジストをマスクに用
い、異方性エッチングを施し、ゲート電極部6を形成す
る。
Referring to FIG. 22, a gate insulating film 3 is formed on a silicon substrate 1 by a thermal oxidation method. next,
A polysilicon film 4 and a silicon oxide film 5 are deposited, and these are subjected to anisotropic etching using a photoresist having a predetermined shape as a mask to form a gate electrode portion 6.

【0005】図23を参照して、シリコン基板1の表面
に、イオン注入を行なうことにより、n- ソース/ドレ
イン領域7を形成する。ゲート電極部6の側壁に、サイ
ドウォールスペーサ8を形成する。次いで、イオン注入
法により、n+ ソース/ドレイン領域9を形成する。こ
れによって、ソース電極部10およびドレイン電極部1
1が形成される。
Referring to FIG. 23, n - source / drain regions 7 are formed on the surface of silicon substrate 1 by ion implantation. A side wall spacer 8 is formed on a side wall of the gate electrode portion 6. Next, n + source / drain regions 9 are formed by ion implantation. Thereby, the source electrode portion 10 and the drain electrode portion 1
1 is formed.

【0006】図24を参照して、化学気相蒸着法等によ
り、ソース電極部10およびドレイン電極部11の上に
のみ、エピタキシャルシリコン層12を形成する。エピ
タキシャルシリコン層12中に、イオン注入法により、
不純物の導入を行なう。
Referring to FIG. 24, an epitaxial silicon layer 12 is formed only on source electrode portion 10 and drain electrode portion 11 by a chemical vapor deposition method or the like. In the epitaxial silicon layer 12, by ion implantation,
Impurities are introduced.

【0007】図25を参照して、スパッタ法により、た
とえば、チタンのような金属薄膜13を、シリコン基板
1の上に形成する。高温の熱処理を行ない、エピタキシ
ャルシリコン層12と金属薄膜13とを反応させて、シ
リサイド層14を形成する。未反応の金属薄膜13は、
たとえば硫酸と過酸化水素の混合溶液などにより、除去
される。サイドウォールスペーサ8の上には、エピタキ
シャルシリコン層12が形成されていないため、シリサ
イド層14は、サイドウォールスペーサ8上には形成さ
れない。そのため、ゲート電極部6とソース電極部10
およびドレイン電極部11の間は、それぞれ、電気的に
絶縁される。
Referring to FIG. 25, a metal thin film 13 such as titanium is formed on silicon substrate 1 by sputtering. A high-temperature heat treatment is performed to react the epitaxial silicon layer 12 and the metal thin film 13 to form a silicide layer 14. The unreacted metal thin film 13 is
For example, it is removed by a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. Since the epitaxial silicon layer 12 is not formed on the side wall spacer 8, the silicide layer 14 is not formed on the side wall spacer 8. Therefore, the gate electrode portion 6 and the source electrode portion 10
The drain electrode portion 11 is electrically insulated from each other.

【0008】図26を参照して、シリコン基板1の上
に、化学気相蒸着法等により、層間絶縁膜15を形成す
る。層間絶縁膜15中に、シリサイド層14の表面の一
部を露出させるためのコンタクトホール16を形成す
る。
Referring to FIG. 26, an interlayer insulating film 15 is formed on a silicon substrate 1 by a chemical vapor deposition method or the like. A contact hole 16 for exposing a part of the surface of the silicide layer 14 is formed in the interlayer insulating film 15.

【0009】図27を参照して、コンタクトホール16
中に、タングステンプラグ25を埋込む。次いで、タン
グステンプラグ25に接続されるアルミニウム配線26
を形成することにより、ゲート電極6とソース電極18
とドレイン電極19を備えた電界効果トランジスタが構
成される。図示しないが、さらに層間絶縁膜を形成し、
その上に金属配線等を形成することによって、半導体装
置が完成する。
Referring to FIG. 27, contact hole 16
A tungsten plug 25 is embedded therein. Next, aluminum wiring 26 connected to tungsten plug 25
Forming the gate electrode 6 and the source electrode 18
And a field effect transistor having a drain electrode 19. Although not shown, an interlayer insulating film is further formed,
A semiconductor device is completed by forming a metal wiring or the like thereon.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述した選択エピタキ
シャル成長を用いた、従来の電界効果トランジスタの製
造方法においては、以下に述べるような問題があった。
The conventional method for manufacturing a field-effect transistor using the above-mentioned selective epitaxial growth has the following problems.

【0011】従来の電界効果トランジスタの製造方法に
おいては、図23に示すような、n + ソース/ドレイン
領域9の上にのみ、エピタキシャルシリコン層12を形
成する工程がある。このとき、通常の半導体製造プロセ
スを経ることによって、シリコン基板1の表面には、図
28に示すような、不純物元素の付着やシリコンと不純
物元素との反応、あるいは、表面近傍のシリコン結晶の
乱れ等からなる、いわゆるダメージ層21が形成され
る。このダメージ層21は、エピタキシャルシリコン層
の成長を阻害し、その特性を劣化させることが知られて
いる。そのため、エピタキシャル成長を促進し、成長す
るエピタキシャルシリコン層の特性を向上させるため、
エピタキシャル成長の直前に、シリコン基板1の表面の
ダメージ層21を除去するための清浄工程が必要であっ
た。
The conventional method for manufacturing a field effect transistor
In this case, as shown in FIG. +Source / drain
The epitaxial silicon layer 12 is formed only on the region 9.
There is a step to perform. At this time, the normal semiconductor manufacturing process
Through the surface, the surface of the silicon substrate 1
Attachment of impurity elements and contamination with silicon as shown in 28
Reaction with an impurity element or silicon crystal near the surface
A so-called damage layer 21 composed of disorder or the like is formed.
You. This damaged layer 21 is an epitaxial silicon layer
Is known to inhibit the growth of and degrade its properties
I have. Therefore, epitaxial growth is promoted and
In order to improve the characteristics of the epitaxial silicon layer,
Immediately before the epitaxial growth, the surface of the silicon substrate 1
A cleaning step for removing the damaged layer 21 is required.
Was.

【0012】たとえば、高真空に保ったチャンバの中
で、シリコンウエハを加熱するフラッシング処理(クリ
ーニングのためのアニール)によって、図29に示すよ
うに、シリコン基板1の表面を清浄化する方法が知られ
ている。この方法では、シリコン基板1の加熱温度をよ
り高温化すること、または、シリコン基板1の加熱時間
を長時間にすることにより、シリコン基板1の表面をよ
り清浄にすることができる。しかしながら、浅い接合を
用いた電界効果トランジスタに対してこの方法を用いた
場合、電界効果トランジスタのソース/ドレインに注入
された不純物が、フラッシングを行なっている間に、熱
拡散し、浅い接合が形成できなくなるという問題点があ
った。
For example, there is known a method of cleaning the surface of a silicon substrate 1 by a flushing process (annealing for cleaning) for heating a silicon wafer in a chamber maintained at a high vacuum, as shown in FIG. Have been. In this method, the surface of the silicon substrate 1 can be further cleaned by increasing the heating temperature of the silicon substrate 1 or increasing the heating time of the silicon substrate 1. However, when this method is used for a field-effect transistor using a shallow junction, impurities implanted in the source / drain of the field-effect transistor thermally diffuse during flashing, and a shallow junction is formed. There was a problem that it became impossible.

【0013】また、たとえば、図30に示すように、フ
ッ素系のガスを用いたプラズマエッチングにより、シリ
コン基板1の表面を等方的にエッチングする、ケミカル
ドライエッチ処理によって、シリコン基板1の表面を清
浄化する方法が知られている。この方法では、シリコン
基板1の表面をより深くエッチングすることにより、シ
リコン基板1の表面をより清浄にすることができる。
Further, as shown in FIG. 30, for example, the surface of the silicon substrate 1 is isotropically etched by plasma etching using a fluorine-based gas. Methods for cleaning are known. In this method, the surface of the silicon substrate 1 can be further cleaned by etching the surface of the silicon substrate 1 deeper.

【0014】しかし、浅い接合を用いた電界効果トラン
ジスタに対して、この方法を用いた場合、電界効果トラ
ンジスタのソース/ドレイン領域を削ってしまうことに
なり、トランジスタの内部抵抗が増加するなどの特性劣
化が発生するという問題点があった。
However, when this method is used for a field-effect transistor using a shallow junction, the source / drain region of the field-effect transistor is cut off, and characteristics such as an increase in the internal resistance of the transistor are obtained. There is a problem that deterioration occurs.

【0015】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、通常のフラッシングを行
なった場合よりも低温で、シリコン基板表面を清浄化
し、それによって、エピタキシャル成長したシリコン層
の特性を向上させることができるように改良された、半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has been made to clean the surface of a silicon substrate at a lower temperature than in the case where normal flashing is performed. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which is improved so that the characteristics of the semiconductor device can be improved.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る半導体装
置の製造方法においては、まず半導体基板を準備する。
上記半導体基板の主表面にイオンを注入する。上記半導
体基板をアニールする。上記半導体基板の表面に半導体
薄膜をエピタキシャル成長させる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, first, a semiconductor substrate is prepared.
Ions are implanted into the main surface of the semiconductor substrate. The semiconductor substrate is annealed. A semiconductor thin film is epitaxially grown on the surface of the semiconductor substrate.

【0017】この発明によれば、イオン注入工程と半導
体薄膜を成長させる工程の間に、プラズマを用いたエッ
チングが行なわれない。この方法によれば、イオン注入
により、半導体基板の表面のダメージ層が除去され、半
導体薄膜の成長が促進され、また良好な膜質をもった半
導体薄膜が形成される。その結果、電気的な信頼性に優
れた半導体装置を得ることができる。
According to the present invention, no etching using plasma is performed between the ion implantation step and the step of growing the semiconductor thin film. According to this method, the damaged layer on the surface of the semiconductor substrate is removed by ion implantation, the growth of the semiconductor thin film is promoted, and a semiconductor thin film having good film quality is formed. As a result, a semiconductor device having excellent electrical reliability can be obtained.

【0018】請求項2に係る半導体装置の製造方法にお
いては、上記アニールを、真空中または不活性ガス雰囲
気中で、1100℃以下で行なわれる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the annealing is performed at 1100 ° C. or less in a vacuum or an inert gas atmosphere.

【0019】請求項3に係る半導体装置の製造方法にお
いては、上記アニールを850℃以下で行なわれる。
According to a third aspect of the present invention, the annealing is performed at 850 ° C. or lower.

【0020】この発明によれば、従来900℃でフラッ
シング処理を行なっていたところを、850℃以下のア
ニールで、ダメージ層を除去する。したがって、浅い接
合を用いた電界効果トランジスタに対してこの方法を用
いた場合、電界効果トランジスタのソース/ドレインに
注入された不純物が熱拡散しない。その結果、浅い接合
を形成できる。
According to the present invention, the damaged layer is removed by annealing at 850 ° C. or less, instead of the conventional flashing at 900 ° C. Therefore, when this method is used for a field-effect transistor using a shallow junction, impurities implanted in the source / drain of the field-effect transistor do not thermally diffuse. As a result, a shallow junction can be formed.

【0021】また、この方法によれば、イオン注入によ
り、半導体基板の表面のダメージ層が除去され、半導体
薄膜の成長が促進され、また良好な膜質をもった半導体
薄膜が形成される。さらに、アニール工程を組合わせる
ことにより、表面をより清浄にすることができる。その
結果、電気的な信頼性に優れた半導体装置を得ることが
できる。
According to this method, the damaged layer on the surface of the semiconductor substrate is removed by ion implantation, the growth of the semiconductor thin film is promoted, and a semiconductor thin film having good film quality is formed. Furthermore, the surface can be further cleaned by combining the annealing step. As a result, a semiconductor device having excellent electrical reliability can be obtained.

【0022】特に、本発明は、上記半導体薄膜成長工程
が、固相エピタキシャル成長または気相選択エピタキシ
ャル成長によって行なう場合に、その効果が顕著であ
る。
In particular, the effect of the present invention is remarkable when the semiconductor thin film growth step is performed by solid phase epitaxial growth or vapor phase selective epitaxial growth.

【0023】この方法によれば、半導体薄膜成長工程と
して、固相エピタキシャル成長または気相選択エピタキ
シャル成長を用いている。エピタキシャル成長では半導
体薄膜の成長の開始の際に、特に、半導体基板とエピタ
キシャル成長する膜との間の界面の影響を強く受ける。
このため、半導体薄膜の成長を促進し、良好な膜質をも
った半導体薄膜を形成するためには、基板の清浄化が重
要である。従来は、基板のフラッシング温度を高温化す
るか、あるいは、フラッシング時間を長くするか、ある
は、ケミカルドライエッチ処理を行なう時間を長くする
ことにより、基板を高度に清浄化していた。
According to this method, solid phase epitaxial growth or vapor phase selective epitaxial growth is used as a semiconductor thin film growth step. In the epitaxial growth, when the growth of the semiconductor thin film is started, the influence of the interface between the semiconductor substrate and the film to be epitaxially grown is particularly strong.
Therefore, in order to promote the growth of the semiconductor thin film and to form a semiconductor thin film having good film quality, it is important to clean the substrate. Conventionally, the substrate has been highly purified by increasing the flushing temperature of the substrate, increasing the flushing time, or increasing the time for performing the chemical dry etching process.

【0024】本発明によれば、基板を清浄化する際に、
フラッシング処理を行なう必要がなく、またフラッシン
グ処理を行なう場合においても、フラッシング処理の時
間を延ばすことなく、あるいは、フラッシングの温度を
高温化することなく行なうことが可能となる。
According to the present invention, when cleaning a substrate,
It is not necessary to perform the flushing process, and even when the flushing process is performed, the flushing process can be performed without extending the time of the flushing process or without increasing the temperature of the flushing process.

【0025】また、本発明によれば、ケミカルドライエ
ッチ処理を行なわずに、あるいは、ケミカルドライエッ
チ処理を行なう時間を長くすることなく、基板の清浄化
が可能である。
Further, according to the present invention, the substrate can be cleaned without performing the chemical dry etch process or without increasing the time for performing the chemical dry etch process.

【0026】以上により、上記発明が解決しようとする
課題の項で説明したとおり、浅い接合を用いた電界効果
トランジスタ等において、良好なエピタキシャル膜を得
ることができる。
As described above, a favorable epitaxial film can be obtained in a field-effect transistor or the like using a shallow junction, as described in the section of the problem to be solved by the present invention.

【0027】請求項4に係る半導体装置の製造方法にお
いては、上記エピタキシャル成長を選択エピタキシャル
成長によって行なう。
According to a fourth aspect of the present invention, the epitaxial growth is performed by selective epitaxial growth.

【0028】請求項5に係る半導体装置の製造方法にお
いては、上記半導体基板をアニールする工程および上記
半導体薄膜を形成する工程は、真空度を1×10-10
1×10-1Torrにできる真空室と、該真空室内の中
央に基板を保持する基板保持手段と、上記基板の一方の
面に輻射熱を与える加熱手段と、上記基板の他方の面に
反応ガスを供給する反応ガス供給手段とを備える薄膜製
造装置を準備して行なう。上記基板保持手段に半導体基
板を保持させる。上記加熱手段で上記半導体基板をアニ
ールする。上記半導体基板の上記他方の面に、上記反応
ガス供給手段より上記反応ガスを供給し、半導体薄膜を
エピタキシャル成長する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to a fifth aspect, the step of annealing the semiconductor substrate and the step of forming the semiconductor thin film are performed at a degree of vacuum of 1 × 10 -10 to
A vacuum chamber at 1 × 10 −1 Torr, substrate holding means for holding a substrate in the center of the vacuum chamber, heating means for applying radiant heat to one surface of the substrate, and reactive gas on the other surface of the substrate And a reaction gas supply means for supplying the gas. The semiconductor substrate is held by the substrate holding means. The semiconductor substrate is annealed by the heating means. The reaction gas is supplied from the reaction gas supply means to the other surface of the semiconductor substrate to epitaxially grow a semiconductor thin film.

【0029】上述の製造装置は、良好な半導体薄膜を堆
積することができる装置であり、イオン注入による清浄
化工程との組合せにより、より良好な膜特性を持つもの
が得られる。
The above-described manufacturing apparatus is an apparatus capable of depositing a good semiconductor thin film, and a combination with a cleaning step by ion implantation can obtain a film having better film characteristics.

【0030】請求項6に係る半導体装置の製造方法にお
いては、上記イオン注入は、ホウ素、アルミニウム、カ
リウム、インジウム等の3族元素を含むイオンを注入す
ることによって行なう。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, the ion implantation is performed by implanting ions containing a Group 3 element such as boron, aluminum, potassium, and indium.

【0031】この発明によれば、ダメージ層を除去する
と同時に、半導体基板の表面にp型の領域を設けること
ができ、工程の削減を行なうことにより、半導体装置の
製造コストを低減できる。
According to the present invention, the p-type region can be provided on the surface of the semiconductor substrate at the same time as the removal of the damaged layer, and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced by reducing the number of steps.

【0032】請求項7に係る半導体装置の製造方法にお
いては、上記イオン注入は、炭素、ケイ素またはゲルマ
ニウム等の4族元素を含んだイオンを注入することによ
って行なう。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, the ion implantation is performed by implanting ions containing a Group 4 element such as carbon, silicon or germanium.

【0033】この発明によれば、たとえば、CMOSデ
バイスのように、同一半導体基板の上にてn型およびp
型の半導体領域を設けている場合、4族元素を用いるこ
とにより、n型領域あるいはp型領域に対して、レジス
ト等によってマスクをかけずに、イオン注入による清浄
化を行なっても、表面のドーピングの様子を変化させる
ことがない。このことにより、工程の削減が可能とな
り、半導体装置の製造コストを低減できる。
According to the present invention, for example, n-type and p-type are formed on the same semiconductor substrate, such as a CMOS device.
In the case where a semiconductor region of a type is provided, by using a Group 4 element, the surface of the n-type region or the p-type region can be cleaned by ion implantation without masking with a resist or the like. The state of doping is not changed. Thus, the number of steps can be reduced, and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

【0034】請求項8に係る半導体装置の製造方法にお
いては、上記イオン注入は、窒素、リン、砒素、アンチ
モン等の5族元素を含むイオンを注入することによって
行なう。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the ion implantation is performed by implanting ions containing a group V element such as nitrogen, phosphorus, arsenic, and antimony.

【0035】この発明によれば、ダメージ層を除去する
と同時に、半導体基板の表面にn型の領域を設けること
ができ、工程の削減が可能となり、半導体装置の製造コ
ストを低減できる。
According to the present invention, an n-type region can be provided on the surface of the semiconductor substrate at the same time when the damaged layer is removed, so that the number of steps can be reduced and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

【0036】請求項9に係る半導体装置の製造方法にお
いては、上記イオン注入は、フッ素、塩素、臭素、ヨウ
素等の7族元素を含むイオンを注入することによって行
なう。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect, the ion implantation is performed by implanting ions containing a Group 7 element such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine.

【0037】7族元素は、シリコンのエッチングの効果
があることが知られているが、この発明によれば、この
ようなガスをシリコン表面に非常に浅く注入することに
より、シリコン表面をエッチングすることによって、清
浄化することができる。
It is known that the group 7 element has an effect of etching silicon. According to the present invention, the silicon surface is etched by injecting such a gas into the silicon surface very shallowly. Thereby, it can be cleaned.

【0038】請求項10に係る半導体装置の製造方法に
おいては、上記イオン注入は、ヘリウム、ネオン、アル
ゴン、クリプトン等の8族元素をイオン注入することに
よって行なう。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the tenth aspect, the ion implantation is performed by implanting a Group VIII element such as helium, neon, argon, and krypton.

【0039】この発明によれば、たとえば、CMOSデ
バイスのように、同一半導体基板の上に、n型およびp
型の半導体領域を設けている場合、8族元素を用いるこ
とにより、n型領域あるいはp型領域に対してレジスト
等によってマスクをかけずに、イオン注入による清浄化
を行なっても、表面のドーピングの様子を変化させるこ
とがない。このことにより、工程の削減が可能となり、
半導体装置の製造コストを低減できる。
According to the present invention, for example, an n-type and a p-type are formed on the same semiconductor substrate such as a CMOS device.
In the case where a semiconductor region of a type is provided, the use of a Group VIII element allows doping of the surface even if cleaning is performed by ion implantation without masking the n-type region or the p-type region with a resist or the like. Is not changed. This makes it possible to reduce the number of processes,
The manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

【0040】請求項11に係る半導体装置の製造方法に
おいては、上記半導体基板の表面に半導体薄膜を形成し
た後、該半導体薄膜を含む上記半導体基板の表面中に、
素子分離領域を形成する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, after forming a semiconductor thin film on the surface of the semiconductor substrate, the surface of the semiconductor substrate including the semiconductor thin film is
An element isolation region is formed.

【0041】本発明によれば、シリコン表面にエピタキ
シャル成長を行なう前の表面の清浄化を、より低温で行
なうことができる。このため、エピタキシャル成長装置
をより低温プロセス用に設計できるため、装置を安価に
作製することが可能となる。
According to the present invention, the surface can be cleaned at a lower temperature before the epitaxial growth is performed on the silicon surface. For this reason, since the epitaxial growth apparatus can be designed for a lower temperature process, the apparatus can be manufactured at low cost.

【0042】請求項12に係る半導体装置の製造方法に
おいては、まず 半導体基板を準備する。上記半導体基
板の主表面中に、素子領域を他の素子領域から分離する
素子分離領域を形成する。上記半導体基板の主表面にイ
オン注入する。上記半導体基板をアニールする。上記素
子領域の上に半導体薄膜をエピタキシャル成長する。
In a method of manufacturing a semiconductor device according to a twelfth aspect, first, a semiconductor substrate is prepared. An element isolation region for isolating an element region from another element region is formed in the main surface of the semiconductor substrate. Ions are implanted into the main surface of the semiconductor substrate. The semiconductor substrate is annealed. A semiconductor thin film is epitaxially grown on the element region.

【0043】本発明によれば、イオン注入工程と半導体
薄膜を成長させる工程との間には、プラズマを用いたエ
ッチングの工程を含まない。
According to the present invention, an etching step using plasma is not included between the ion implantation step and the step of growing a semiconductor thin film.

【0044】本発明によれば、素子形成領域に良好な半
導体薄膜を形成することにより、浅く急峻なドーピング
プロファイルを形成することができる。このことによ
り、より高性能な半導体デバイスの形成が可能となる。
According to the present invention, a shallow and steep doping profile can be formed by forming a good semiconductor thin film in an element formation region. This makes it possible to form a higher performance semiconductor device.

【0045】請求項13に係る半導体装置の製造方法に
おいては、まず半導体基板を準備する。上記半導体基板
の主表面中に、素子領域を他の素子領域から分離する素
子分離領域を形成する。上記素子領域にゲート電極を形
成する。上記半導体基板の主表面中にイオン注入する。
上記半導体基板をアニールする。上記半導体基板の主表
面中であって、上記ゲート電極の両側にソース/ドレイ
ン領域を形成する。上記ソース/ドレイン領域の上に半
導体薄膜をエピタキシャル成長させる。
In a method of manufacturing a semiconductor device according to a thirteenth aspect, first, a semiconductor substrate is prepared. An element isolation region for isolating an element region from another element region is formed in the main surface of the semiconductor substrate. A gate electrode is formed in the element region. Ions are implanted into the main surface of the semiconductor substrate.
The semiconductor substrate is annealed. Source / drain regions are formed in the main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. A semiconductor thin film is epitaxially grown on the source / drain regions.

【0046】この発明によれば、イオン注入工程と半導
体薄膜を成長させる工程の間には、プラズマを用いたエ
ッチングの工程は含まれない。
According to the present invention, the step of etching using plasma is not included between the ion implantation step and the step of growing the semiconductor thin film.

【0047】本発明によれば、ソース/ドレイン領域に
持ち上げた形のトランジスタを形成する場合に、サーマ
ルバジェットを低減することができる。このことによ
り、浅い接合を有する電界効果トランジスタに対してソ
ース/ドレイン領域の持ち上げを行なうことができ、よ
り高精度な半導体デバイスの形成が可能となる。
According to the present invention, the thermal budget can be reduced when forming a transistor in the form of an elevated source / drain region. As a result, the source / drain region can be raised for a field effect transistor having a shallow junction, and a more accurate semiconductor device can be formed.

【0048】請求項14に係る半導体装置の製造方法に
おいては、まず半導体基板を準備する。上記半導体基板
の主表面中に、素子領域を他の素子領域から分離するた
めの素子分離領域を形成する。上記半導体基板の上にゲ
ート電極を形成する。上記素子領域中であって、上記ゲ
ート電極の両側に、LDD構造のソース/ドレイン領域
の低濃度部分を形成する。上記ゲート電極の両側にサイ
ドウォールスペーサを形成する。上記ゲート電極の両側
に、LDD構造のソース/ドレイン領域の高濃度部分を
形成する。上記ゲート電極を覆うように、上記半導体基
板の表面に層間絶縁膜を形成する。上記層間絶縁膜中
に、上記ソース/ドレイン領域の表面の一部を露出させ
るためのコンタクトホールを形成する。上記コンタクト
ホールの底面にイオン注入する。上記半導体基板をアニ
ールする。上記コンタクトホールの底面に、半導体薄膜
をエピタキシャル延長する。
In a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourteenth aspect, first, a semiconductor substrate is prepared. An element isolation region for isolating an element region from another element region is formed in the main surface of the semiconductor substrate. A gate electrode is formed on the semiconductor substrate. A low-concentration portion of a source / drain region having an LDD structure is formed in the element region and on both sides of the gate electrode. Sidewall spacers are formed on both sides of the gate electrode. On both sides of the gate electrode, a high concentration portion of the source / drain region having the LDD structure is formed. An interlayer insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate so as to cover the gate electrode. A contact hole for exposing a part of the surface of the source / drain region is formed in the interlayer insulating film. Ions are implanted into the bottom of the contact hole. The semiconductor substrate is annealed. A semiconductor thin film is epitaxially extended on the bottom of the contact hole.

【0049】この発明によれば、コンタクトホールの中
に良好な半導体薄膜を形成することができ、コンタクト
抵抗を低減することができ、ひいては、より高速動作が
できる半導体素子を形成することができる。
According to the present invention, a good semiconductor thin film can be formed in a contact hole, a contact resistance can be reduced, and a semiconductor element which can operate at higher speed can be formed.

【0050】[0050]

【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.

【0051】実施の形態1 まず、図21〜図23に示す従来の工程と同じ処理が行
なわれる。
Embodiment 1 First, the same processing as the conventional process shown in FIGS. 21 to 23 is performed.

【0052】このようにして形成されたシリコン基板1
の表面には、図1を参照して、サイドウォールを形成す
るためのエッチングなどによって形成されたダメージ層
21が存在する。
The silicon substrate 1 thus formed
Referring to FIG. 1, there is a damaged layer 21 formed by etching or the like for forming a sidewall.

【0053】図2を参照して、シリコン基板1の表面に
窒素イオンを注入する。このとき、注入エネルギーは、
2〜500KeVである。このとき、ダメージ層21を
形成している不純物元素等がたたき出される。次に、真
空中で900℃で(好ましくは850℃以下で)、10
分程度のアニールを施す。このとき、シリコン基板1の
表面に存在していたダメージ層21が除去される。
Referring to FIG. 2, nitrogen ions are implanted into the surface of silicon substrate 1. At this time, the injection energy is
2 to 500 KeV. At this time, impurity elements and the like forming the damaged layer 21 are knocked out. Next, at 900 ° C. (preferably at 850 ° C. or less) in a vacuum, 10
Anneal for about a minute. At this time, the damaged layer 21 existing on the surface of the silicon substrate 1 is removed.

【0054】図3を参照して、選択エピタキシャル成長
により、ソース/ドレイン領域9の表面にのみ、エピタ
キシャルシリコン層36を成長させる。次に、このエピ
タキシャルシリコン層36に砒素を注入する。
Referring to FIG. 3, epitaxial silicon layer 36 is grown only on the surface of source / drain region 9 by selective epitaxial growth. Next, arsenic is implanted into the epitaxial silicon layer 36.

【0055】以下、図25に示す従来の工程と同様の工
程を経由して、スパッタ法等により、チタンの薄膜をエ
ピタキシャルシリコン層36の上に形成し、高温の熱処
理を行ない、エピタキシャルシリコン層36とチタンを
反応させてチタンシリサイド層を形成する。未反応のチ
タンは、硫酸と過酸化水素の混合溶液により除去する。
Thereafter, through a process similar to the conventional process shown in FIG. 25, a titanium thin film is formed on the epitaxial silicon layer 36 by sputtering or the like, and a high-temperature heat treatment is performed. And titanium react to form a titanium silicide layer. Unreacted titanium is removed by a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide.

【0056】さらに、従来の図26に示すように、化学
気相蒸着法等により、層間絶縁膜15をシリコン基板1
の上に形成する。その後、層間絶縁膜15中に、コンタ
クトホール16を形成する。以下、通常のタングステン
プラグを形成するフローを経た後、配線のアルミニウム
を形成する。これをエッチングすることで、ゲート電極
6とソース電極18とドレイン電極19を備えたMOS
型トランジスタが形成される。さらに、図示しないが、
層間絶縁膜を介在させて、金属配線等を形成すると、半
導体装置が完成する。
Further, as shown in FIG. 26, the interlayer insulating film 15 is formed on the silicon substrate 1 by a chemical vapor deposition method or the like.
On top of. After that, a contact hole 16 is formed in the interlayer insulating film 15. Hereinafter, after the flow of forming a normal tungsten plug, aluminum for the wiring is formed. By etching this, a MOS having a gate electrode 6, a source electrode 18, and a drain electrode 19 is formed.
A type transistor is formed. Further, although not shown,
When a metal wiring or the like is formed with an interlayer insulating film interposed, a semiconductor device is completed.

【0057】実施の形態1に係る半導体装置の製造方法
においては、選択エピタキシャル成長を行なう前に行な
う熱処理の温度を、通常よりも低温化して処理すること
ができる。このため、浅い接合を用いたMOS型トラン
ジスタを形成することができる。また、浅い接合を用い
たトランジスタに対して、サリサイドプロセスを適用し
て、より厚いシリサイド層をソース/ドレイン領域の上
に形成することが可能となり、MOS型トランジスタの
内部抵抗を下げることができ、ひいてはMOS型トラン
ジスタの動作速度を向上させることができる。
In the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, the temperature of the heat treatment performed before the selective epitaxial growth can be performed at a lower temperature than usual. For this reason, a MOS transistor using a shallow junction can be formed. In addition, a thicker silicide layer can be formed on the source / drain regions by applying a salicide process to a transistor using a shallow junction, and the internal resistance of a MOS transistor can be reduced. As a result, the operation speed of the MOS transistor can be improved.

【0058】実施の形態2 実施の形態2では、イオン注入するイオンとして、砒素
イオンを用いることが、実施の形態1と異なる。工程
は、実施の形態1と同じであるので、図1から図3を用
いて、実施の形態2について説明する。
Embodiment 2 Embodiment 2 differs from Embodiment 1 in that arsenic ions are used as ions to be implanted. Since the steps are the same as those of the first embodiment, the second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0059】図1を参照して、シリコン基板1の表面に
は、サイドウォール8を形成するためのエッチング等に
よって形成されたダメージ層21が存在する。
Referring to FIG. 1, a damage layer 21 formed by etching or the like for forming sidewall 8 exists on the surface of silicon substrate 1.

【0060】図2を参照して、シリコン基板1の表面に
砒素イオンを注入する。このとき、注入エネルギーは、
2〜500KeV程度である。次に、真空中で900℃
(好ましくは850℃以下)で10分程度のアニールを
施す。これによって、シリコン基板1の表面のダメージ
層21が除去される。
Referring to FIG. 2, arsenic ions are implanted into the surface of silicon substrate 1. At this time, the injection energy is
It is about 2 to 500 KeV. Next, 900 ° C in vacuum
(Preferably 850 ° C. or lower) is performed for about 10 minutes. Thereby, the damaged layer 21 on the surface of the silicon substrate 1 is removed.

【0061】図3を参照して、選択エピタキシャル成長
により、ソース/ドレイン領域9の表面にのみ、エピタ
キシャルシリコン層36を成長させる。以下、実施の形
態1で説明したのと同様のプロセスを経て、半導体装置
が完成する。
Referring to FIG. 3, an epitaxial silicon layer 36 is grown only on the surface of source / drain region 9 by selective epitaxial growth. Hereinafter, a semiconductor device is completed through a process similar to that described in the first embodiment.

【0062】実施の形態2に係る半導体装置の製造方法
においては、選択エピタキシャル成長を行なう前に行な
う熱処理の温度を、通常よりも低温化して処理すること
ができる。このため、浅い接合を用いたMOS型トラン
ジスタに対して、選択エピタキシャル成長を適用するこ
とができる。このことにより、浅い接合を用いたトラン
ジスタに対して、サリサイドプロセスを適用して、より
厚いシリサイド層をソース/ドレイン領域9の上に形成
することが可能となる。ひいてはMOS型トランジスタ
の内部抵抗を下げることができ、MOS型トランジスタ
の動作速度を向上させることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, the temperature of the heat treatment performed before the selective epitaxial growth can be performed at a lower temperature than usual. Therefore, selective epitaxial growth can be applied to a MOS transistor using a shallow junction. This makes it possible to form a thicker silicide layer on the source / drain region 9 by applying a salicide process to a transistor using a shallow junction. As a result, the internal resistance of the MOS transistor can be reduced, and the operating speed of the MOS transistor can be improved.

【0063】また、ダメージ層の除去を行なうイオン注
入で用いるイオン種に、p型不純物である砒素を用いる
ことにより、ダメージ層の除去と不純物の導入を同時に
行なうことができる。なお、この効果は、同じくp型不
純物であるリン等を含むイオン種を用いた場合でも得ら
れる。
Further, by using arsenic, which is a p-type impurity, as the ion species used in the ion implantation for removing the damaged layer, the removal of the damaged layer and the introduction of the impurity can be performed simultaneously. This effect can be obtained even when an ionic species containing phosphorus or the like, which is also a p-type impurity, is used.

【0064】実施の形態3 実施の形態3では、イオン注入のイオン種としてBF2
を用いる点において、実施の形態1と異なる。処理工程
は、実施の形態1と同じであるので、図1から図3まで
を用いて、実施の形態3に係る半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
Embodiment 3 In Embodiment 3, BF 2 is used as an ion species for ion implantation.
Is different from the first embodiment in that Since the processing steps are the same as those of the first embodiment, a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.

【0065】図1を参照して、シリコン基板1の表面に
は、サイドウォールを形成するためのエッチングによっ
て生じたダメージ層21が存在する。
Referring to FIG. 1, on the surface of silicon substrate 1, there is a damaged layer 21 generated by etching for forming a sidewall.

【0066】図2を参照して、シリコン基板1の表面に
BF2 イオンを注入する。このとき、注入エネルギー
は、2〜500KeV程度である。次に、真空中で90
0℃(好ましくは850℃以下)、10分程度のアニー
ルを施す。このとき、シリコン基板1の表面のダメージ
層21が除去される。
Referring to FIG. 2, BF 2 ions are implanted into the surface of silicon substrate 1. At this time, the implantation energy is about 2 to 500 KeV. Next, in a vacuum at 90
Anneal at 0 ° C. (preferably 850 ° C. or less) for about 10 minutes. At this time, the damaged layer 21 on the surface of the silicon substrate 1 is removed.

【0067】次に、図3を参照して、選択エピタキシャ
ル成長により、ソース/ドレイン領域9の表面にのみ、
エピタキシャルシリコン層36を成長させる。以下、実
施の形態1で説明したのと同様のプロセスを経て、半導
体装置が完成する。
Next, referring to FIG. 3, only the surface of source / drain region 9 is selectively grown by epitaxial growth.
An epitaxial silicon layer 36 is grown. Hereinafter, a semiconductor device is completed through a process similar to that described in the first embodiment.

【0068】実施の形態3に係る半導体装置の製造方法
においては、選択エピタキシャル成長を行なう前に行な
う熱処理の温度を、通常よりも低温化して行なうことが
できる。このため、浅い接合を用いたMOS型トランジ
スタに対して、選択エピタキシャル成長を適用すること
ができる。このことにより、浅い接合を用いたトランジ
スタに対して、サリサイドプロセスを適用して、より厚
いシリサイド層をソース/ドレイン領域の上に形成する
ことが可能となり、MOS型トランジスタの内部抵抗を
下げることができる。ひいては、MOS型トランジスタ
の動作速度を向上させることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment, the temperature of the heat treatment performed before the selective epitaxial growth can be performed at a lower temperature than usual. Therefore, selective epitaxial growth can be applied to a MOS transistor using a shallow junction. This makes it possible to form a thicker silicide layer on the source / drain regions by applying a salicide process to a transistor using a shallow junction, thereby lowering the internal resistance of a MOS transistor. it can. As a result, the operation speed of the MOS transistor can be improved.

【0069】また、ダメージ層の除去を行なうイオン注
入で用いるイオン種に、n型不純物であるボロンを含む
イオン種を用いることにより、ダメージ層の除去と不純
物の導入を同時に行なうことができる。なお、この効果
は、同じくn型不純物であるアルミ等を含むイオン種を
用いた場合でも得られる。
Further, by using an ion species containing boron, which is an n-type impurity, as the ion species used for ion implantation for removing the damaged layer, the removal of the damaged layer and the introduction of the impurity can be performed simultaneously. This effect can be obtained even when an ionic species containing aluminum or the like, which is also an n-type impurity, is used.

【0070】実施の形態4 実施の形態4では、イオン注入のイオン種としてシリコ
ンイオンを用いる。製造プロセスは、実施の形態1で説
明した図1から図3と同じである。
Embodiment 4 In Embodiment 4, silicon ions are used as ion species for ion implantation. The manufacturing process is the same as in FIGS. 1 to 3 described in the first embodiment.

【0071】図1を参照して、シリコン基板1の表面に
は、サイドウォールを形成するためのエッチング等によ
って形成されたダメージ層21が存在する。
Referring to FIG. 1, on the surface of silicon substrate 1, there is a damaged layer 21 formed by etching or the like for forming a sidewall.

【0072】図2を参照して、シリコン基板1の表面に
シリコンイオンを注入する。注入エネルギーは、2〜5
00KeVである。次に、真空中で900℃(好ましく
は850℃以下)、10分程度のアニールを施す。これ
によって、シリコン基板1の表面のダメージ層21が除
去される。
Referring to FIG. 2, silicon ions are implanted into the surface of silicon substrate 1. The injection energy is 2-5
00 KeV. Next, annealing is performed in a vacuum at 900 ° C. (preferably 850 ° C. or less) for about 10 minutes. Thereby, the damaged layer 21 on the surface of the silicon substrate 1 is removed.

【0073】図3を参照して、選択エピタキシャル成長
により、ソース/ドレイン領域の表面にのみ、エピタキ
シャルシリコン層36を成長させる。以下、実施の形態
1で説明したのと同様のプロセスを経て、半導体装置が
完成する。
Referring to FIG. 3, an epitaxial silicon layer 36 is grown only on the surfaces of the source / drain regions by selective epitaxial growth. Hereinafter, a semiconductor device is completed through a process similar to that described in the first embodiment.

【0074】実施の形態4に係る半導体装置の製造方法
においては、選択エピタキシャル成長を行なう前に行な
う熱処理の温度を、通常よりも低温化して行なうことが
できる。このため、浅い接合を用いたMOS型トランジ
スタに対して、選択エピタキシャル成長を適用すること
ができる。このことにより、浅い接合を用いたトランジ
スタに対して、サリサイドプロセスを適用して、より厚
いシリサイド層をソース/ドレイン領域9の上に形成す
ることが可能となり、MOS型トランジスタの内部抵抗
を下げることにより、MOS型トランジスタの動作速度
を向上させることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment, the temperature of the heat treatment performed before the selective epitaxial growth can be performed at a lower temperature than usual. Therefore, selective epitaxial growth can be applied to a MOS transistor using a shallow junction. This makes it possible to form a thicker silicide layer on the source / drain regions 9 by applying a salicide process to a transistor using a shallow junction, thereby lowering the internal resistance of the MOS transistor. Thereby, the operation speed of the MOS transistor can be improved.

【0075】また、ダメージ層の除去を行なうイオン注
入で用いるイオン種に、シリコンを用いることにより、
イオン注入エネルギーを、トランジスタの不純物元素の
分布を変化させることなく、自由に選択することができ
る。同様の効果は、炭素あるいはゲルマニウムを含むイ
オン種の注入によっても得ることができる。
Further, by using silicon as an ion species used in ion implantation for removing a damaged layer,
The ion implantation energy can be freely selected without changing the distribution of impurity elements in the transistor. A similar effect can be obtained by implanting ion species containing carbon or germanium.

【0076】実施の形態5 実施の形態5では、注入するイオン種として、ヘリウム
イオンを用いる。製造プロセスは、実施の形態1と説明
した図1から図3と同じである。
Embodiment 5 In Embodiment 5, helium ions are used as the ion species to be implanted. The manufacturing process is the same as FIGS. 1 to 3 described in the first embodiment.

【0077】図1を参照して、シリコン基板1の表面に
は、サイドウォールを形成するときのエッチングによっ
て形成されたダメージ層21が存在する。
Referring to FIG. 1, on the surface of silicon substrate 1, there is a damaged layer 21 formed by etching when forming a sidewall.

【0078】図2を参照して、シリコン基板1の表面に
ヘリウムイオンを注入する。このとき、注入エネルギー
は、2〜500KeV程度である。次に、真空中で90
0℃(好ましくは、850℃以下)、10分程度のアニ
ールを施す。このとき、シリコン基板1の表面のダメー
ジ層21が除去される。
Referring to FIG. 2, helium ions are implanted into the surface of silicon substrate 1. At this time, the implantation energy is about 2 to 500 KeV. Next, in a vacuum at 90
Anneal at 0 ° C. (preferably 850 ° C. or less) for about 10 minutes. At this time, the damaged layer 21 on the surface of the silicon substrate 1 is removed.

【0079】図3を参照して、選択エピタキシャル成長
により、ソース/ドレイン領域9の表面にのみエピタキ
シャルシリコン層36を成長させる。以下、実施の形態
1で説明したのと同様のプロセスを経て、半導体装置が
完成する。
Referring to FIG. 3, epitaxial silicon layer 36 is grown only on the surface of source / drain region 9 by selective epitaxial growth. Hereinafter, a semiconductor device is completed through a process similar to that described in the first embodiment.

【0080】実施の形態5に係る半導体装置の製造方法
においては、選択エピタキシャル成長を行なう前に行な
う熱処理の温度を、通常より低温化することができる。
このため、浅い接合を用いたMOS型トランジスタに対
して、選択エピタキシャル成長を適用することができ
る。このことにより、浅い接合を用いたトランジスタに
対して、サリサイドプロセスを適用して、より厚いシリ
サイド層をソース/ドレイン領域の上に形成することが
可能となり、MOS型トランジスタの内部抵抗を下げる
ことにより、MOS型トランジスタの動作速度を向上さ
せることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment, the temperature of the heat treatment performed before the selective epitaxial growth can be made lower than usual.
Therefore, selective epitaxial growth can be applied to a MOS transistor using a shallow junction. This makes it possible to form a thicker silicide layer on the source / drain regions by applying a salicide process to a transistor using a shallow junction, thereby lowering the internal resistance of the MOS transistor. In addition, the operation speed of the MOS transistor can be improved.

【0081】また、ダメージ層の除去を行なうイオン注
入で用いるイオン種に、ヘリウムイオンを用いることに
より、イオン注入エネルギーを、トランジスタの不純物
元素の分布を変化させることなく、自由に選択すること
ができる。同様の効果は、アルゴンあるいはネオン等の
他の希ガスイオンの注入によっても得ることができる。
Further, by using helium ions as the ion species used in the ion implantation for removing the damaged layer, the ion implantation energy can be freely selected without changing the distribution of impurity elements in the transistor. . Similar effects can be obtained by implanting other rare gas ions such as argon or neon.

【0082】実施の形態6 実施の形態6では、イオン種としてフッ素イオンを用い
る。
Embodiment 6 In Embodiment 6, fluorine ions are used as ion species.

【0083】製造プロセスは、実施の形態1で説明した
図1から図3までと同じである。図1を参照して、シリ
コン基板1の表面にはサイドウォールのエッチングなど
によって形成されたダメージ層21が存在する。
The manufacturing process is the same as in FIGS. 1 to 3 described in the first embodiment. Referring to FIG. 1, a damage layer 21 formed by etching a sidewall or the like is present on the surface of silicon substrate 1.

【0084】図2を参照して、シリコン基板1の表面に
フッ素イオンを注入する。このとき、注入エネルギー
は、2〜500KeV程度である。次に、真空中で90
0℃、10分程度のアニールを施す。このとき、シリコ
ン基板1の表面のダメージ層21が除去される。
Referring to FIG. 2, fluorine ions are implanted into the surface of silicon substrate 1. At this time, the implantation energy is about 2 to 500 KeV. Next, in a vacuum at 90
Anneal at 0 ° C. for about 10 minutes. At this time, the damaged layer 21 on the surface of the silicon substrate 1 is removed.

【0085】次に、図3を参照して、選択エピタキシャ
ル成長により、ソース/ドレイン領域の表面にのみエピ
タキシャルシリコン層36を成長させる。以下、実施の
形態1で説明したのと同様のプロセスを経て、半導体装
置が完成する。
Next, referring to FIG. 3, an epitaxial silicon layer 36 is grown only on the surface of the source / drain regions by selective epitaxial growth. Hereinafter, a semiconductor device is completed through a process similar to that described in the first embodiment.

【0086】実施の形態6に係る半導体装置の製造方法
においては、選択エピタキシャル成長を行なう前に行な
う熱処理の温度を、通常よりも低温化することができ
る。このため、浅い接合を用いたMOS型トランジスタ
に対して、選択エピタキシャル成長を適用することがで
きる。このことにより、浅い接合を用いたトランジスタ
に対して、サリサイドプロセスを適用して、より厚いシ
リサイド層をソース/ドレイン領域の上に形成すること
が可能となり、MOS型トランジスタの内部抵抗を下げ
ることにより、MOS型トランジスタの動作速度を向上
させることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment, the temperature of the heat treatment performed before the selective epitaxial growth can be made lower than usual. Therefore, selective epitaxial growth can be applied to a MOS transistor using a shallow junction. This makes it possible to form a thicker silicide layer on the source / drain regions by applying a salicide process to a transistor using a shallow junction, thereby lowering the internal resistance of the MOS transistor. In addition, the operation speed of the MOS transistor can be improved.

【0087】また、ダメージ層の除去を行なうイオン注
入で用いるイオン種に、フッ素イオンを用いることによ
り、フッ素のシリコン基板のエッチング作用により、よ
り効果的にダメージ層の除去を行なうことができる。同
様の効果は、BF2 やCF4のようなフッ素を含む他の
イオン種、あるいは、塩素、臭素、ヨウ素等を含むイオ
ン種などによっても得ることができる。
Further, by using fluorine ions as ion species used in ion implantation for removing a damaged layer, the damaged layer can be more effectively removed by an etching effect of fluorine on a silicon substrate. The same effect can be obtained by other ionic species including fluorine, such as BF 2 and CF 4 , or ionic species including chlorine, bromine, iodine and the like.

【0088】実施の形態7 図4〜図7を用いて、実施の形態7に係る半導体装置の
製造方法について説明する。
Seventh Embodiment A method for manufacturing a semiconductor device according to a seventh embodiment will be described with reference to FIGS.

【0089】図4を参照して、シリコン基板1の表面に
は、表面研磨や自然酸化膜などに起因するダメージ層2
1が形成されている。シリコン基板1に対して、BF2
をイオン注入する。イオン注入量は1×1013/cm2
から1×1018/cm2 程度にする。また、注入エネル
ギーは、1KeVから1MeV程度にする。その後、真
空中または不活性ガス中で、700〜1100℃程度の
アニールを行なう。すると、図5を参照して、ダメージ
層21が除去される。
Referring to FIG. 4, on the surface of silicon substrate 1, damaged layer 2 caused by surface polishing, natural oxide film, or the like is formed.
1 is formed. BF 2 for silicon substrate 1
Is ion-implanted. The ion implantation amount is 1 × 10 13 / cm 2
To about 1 × 10 18 / cm 2 . Further, the implantation energy is set to about 1 KeV to 1 MeV. Thereafter, annealing is performed at about 700 to 1100 ° C. in a vacuum or an inert gas. Then, referring to FIG. 5, damaged layer 21 is removed.

【0090】図6を参照して、シリコン基板1の表面
に、エピタキシャルシリコン層36の堆積を行なう。
Referring to FIG. 6, an epitaxial silicon layer 36 is deposited on the surface of silicon substrate 1.

【0091】その後、図7を参照して、シリコン基板1
の表面に素子分離領域2を形成する。
Then, referring to FIG. 7, silicon substrate 1
Is formed on the surface of the device.

【0092】実施の形態7に係る半導体装置の製造方法
によれば、シリコン基板1に直接エピタキシャルシリコ
ン層36を成長させることにより、素子を形成する領域
のシリコン結晶の品質を向上させることができ、ひいて
は、その上に形成する半導体装置の性能を向上させるこ
とができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh embodiment, by growing epitaxial silicon layer 36 directly on silicon substrate 1, it is possible to improve the quality of silicon crystal in a region where an element is formed, Consequently, the performance of the semiconductor device formed thereon can be improved.

【0093】また、シリコン基板1に予め不純物を導入
しておくか、あるいはエピタキシャルシリコン層36を
形成するときと同時に不純物を導入しながら堆積するこ
とによって、不純物のプロファイルを急峻に形成するこ
とができる。さらに、上述した半導体装置の製造方法に
おいては、そのエピタキシャルシリコン層36の結晶性
をより向上することができ、なおかつシリコン基板1の
熱履歴を少なくすることができる。このことは、より急
峻な不純物のプロファイルを形成することができ、トラ
ンジスタの性能を向上させることができる。
Further, by introducing impurities into the silicon substrate 1 in advance, or by depositing while introducing the impurities simultaneously with the formation of the epitaxial silicon layer 36, the profile of the impurities can be formed steeply. . Further, in the method of manufacturing a semiconductor device described above, the crystallinity of the epitaxial silicon layer 36 can be further improved, and the thermal history of the silicon substrate 1 can be reduced. This makes it possible to form a steeper impurity profile and improve the performance of the transistor.

【0094】実施の形態8 図8〜図10は、実施の形態8に係る半導体装置の製造
方法を示す半導体装置の断面図である。
Eighth Embodiment FIGS. 8 to 10 are sectional views of a semiconductor device showing a method of manufacturing a semiconductor device according to an eighth embodiment.

【0095】図8を参照して、シリコン基板1の表面に
素子分離領域22を形成する。このとき、素子分離領域
22の形成されていない素子形成領域の表面近傍には、
エッチングプロセスに起因するダメージ層21が存在す
る。次に、素子形成領域の表面に、窒素イオンを注入
し、続いて真空中で、700〜1100℃程度のアニー
ルを行なう。このとき、図9を参照して、素子形成領域
表面付近のダメージ層は除去される。
Referring to FIG. 8, an element isolation region 22 is formed on the surface of silicon substrate 1. At this time, in the vicinity of the surface of the element formation region where the element isolation region 22 is not formed,
There is a damaged layer 21 caused by the etching process. Next, nitrogen ions are implanted into the surface of the element formation region, and then annealing is performed at about 700 to 1100 ° C. in a vacuum. At this time, referring to FIG. 9, the damaged layer near the surface of the element formation region is removed.

【0096】次に、図10を参照して、エピタキシャル
シリコン層36の堆積を行なう。以下、従来と同様の工
程を経て、エピタキシャルシリコン層36の表面に、M
OS型トランジスタを形成する。
Next, referring to FIG. 10, an epitaxial silicon layer 36 is deposited. Thereafter, through the same steps as in the prior art, the surface of the epitaxial silicon
An OS transistor is formed.

【0097】実施の形態8に係る半導体装置の製造方法
によれば、シリコン基板1の素子形成領域にエピタキシ
ャルシリコン層36を成長させることにより、素子分離
領域のシリコン結晶の品質を向上させることができ、ひ
いてはその上に形成する半導体装置の性能を向上させる
ことができる。
According to the method of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment, the quality of silicon crystal in the element isolation region can be improved by growing epitaxial silicon layer 36 in the element formation region of silicon substrate 1. Thus, the performance of the semiconductor device formed thereon can be improved.

【0098】さらに、素子分離酸化膜2のエッジ部分の
落ち込みによる影響を除くことができる。さらに、本実
施の形態に係る半導体装置の製造方法においては、その
選択エピタキシャルシリコン層36の結晶性をより向上
させることができ、なおかつ、シリコン基板1の熱履歴
を少なくすることができる。ひいては、より信頼性の高
いトランジスタを形成することができる。
Further, it is possible to eliminate the influence of the fall of the edge portion of the element isolation oxide film 2. Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the crystallinity of the selective epitaxial silicon layer 36 can be further improved, and the thermal history of the silicon substrate 1 can be reduced. As a result, a more reliable transistor can be formed.

【0099】実施の形態9 まず、図21〜図22に示す、従来の工程が行なわれ
る。
Ninth Embodiment First, conventional steps shown in FIGS. 21 to 22 are performed.

【0100】図11を参照して、ゲート電極6の両側に
位置するゲート酸化膜をプラズマエッチング等で除去す
る。このとき、シリコン基板1の表面には、ダメージ層
21が形成される。次に、砒素のイオン注入を行なう。
注入エネルギーは、1〜100KeV程度である。次
に、真空中で、700〜1100℃程度のアニールを行
なう。
Referring to FIG. 11, gate oxide films located on both sides of gate electrode 6 are removed by plasma etching or the like. At this time, a damage layer 21 is formed on the surface of the silicon substrate 1. Next, arsenic ion implantation is performed.
The implantation energy is about 1 to 100 KeV. Next, annealing at about 700 to 1100 ° C. is performed in a vacuum.

【0101】これにより、図12を参照して、シリコン
基板1の表面のダメージ層が除去される。次いで、シリ
コン基板の主表面中であって、ゲート電極6の両側に、
ソース/ドレインの低濃度部分7を形成する。次いで、
図13を参照して、シリコン基板1の表面に、シリコン
の選択エピタキシャル成長を行ない、エピタキシャルシ
リコン層36を形成する。
Thus, referring to FIG. 12, the damaged layer on the surface of silicon substrate 1 is removed. Next, in the main surface of the silicon substrate, on both sides of the gate electrode 6,
A source / drain low concentration portion 7 is formed. Then
Referring to FIG. 13, selective epitaxial growth of silicon is performed on the surface of silicon substrate 1 to form epitaxial silicon layer 36.

【0102】図14を参照して、ゲート電極6の側壁
に、サイドウォールスペーサ8を形成し、ソース/ドレ
イン領域の高濃度部分9を形成し、その後、従来のプロ
セスを経て、トランジスタを完成させる。
Referring to FIG. 14, a sidewall spacer 8 is formed on the side wall of gate electrode 6, a high-concentration portion 9 of the source / drain region is formed, and then a transistor is completed through a conventional process. .

【0103】実施の形態9に係る半導体装置の製造方法
においては、選択エピタキシャル成長を行なう前に行な
う熱処理の温度を、通常よりも低温化することができ
る。このため、浅い接合を用いたMOS型トランジスタ
に対して、選択エピタキシャル成長を適用することがで
きる。このことにより、浅い接合を用いたトランジスタ
に対して、サリサイドプロセスを適用して、より厚いシ
リサイド層をソース/ドレイン領域上に形成することが
可能となり、MOS型トランジスタの内部抵抗を下げる
ことにより、MOS型トランジスタの動作速度を向上さ
せることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the ninth embodiment, the temperature of the heat treatment performed before the selective epitaxial growth can be made lower than usual. Therefore, selective epitaxial growth can be applied to a MOS transistor using a shallow junction. This makes it possible to form a thicker silicide layer on the source / drain regions by applying a salicide process to a transistor using a shallow junction, thereby lowering the internal resistance of a MOS transistor. The operation speed of the MOS transistor can be improved.

【0104】実施の形態10 まず、従来の図21〜図23に示すまでの工程が行なわ
れる。
Embodiment 10 First, the conventional steps shown in FIGS. 21 to 23 are performed.

【0105】図15と図16を参照して、シリコン基板
1の上に、層間絶縁膜15を、化学気相蒸着法等により
形成する。層間絶縁膜15中に、ソース/ドレイン領域
の表面の一部を露出させるためのコンタクトホール16
を形成する。このとき、コンタクトホール16の底面
に、エッチングに伴うダメージ層21が形成される。
Referring to FIGS. 15 and 16, an interlayer insulating film 15 is formed on silicon substrate 1 by a chemical vapor deposition method or the like. A contact hole 16 for exposing a part of the surface of the source / drain region in interlayer insulating film 15
To form At this time, a damage layer 21 due to the etching is formed on the bottom surface of the contact hole 16.

【0106】図17を参照して、コンタクトホール16
の内部に、砒素イオンを注入する。さらに、窒素雰囲気
で、アニールを行なう。このとき、シリコン基板1の表
面のダメージ層が除去される。
Referring to FIG. 17, contact hole 16 is formed.
Arsenic ions are implanted into the inside of the substrate. Further, annealing is performed in a nitrogen atmosphere. At this time, the damaged layer on the surface of the silicon substrate 1 is removed.

【0107】図18を参照して、コンタクトホール16
の底面に、シリコンを選択エピタキシャル成長させ、エ
ピタキシャルシリコン層36を成長させる。次に、タン
グステンプラグ25を形成し、アルミニウム配線26を
形成することで、ゲート電極6とソース電極18とドレ
イン電極19を備えた電界効果トランジスタが形成され
る。さらに、図示しないが、層間絶縁膜を形成し、層間
絶縁膜を介在させて金属配線等を形成すると、半導体装
置が完成する。
Referring to FIG. 18, contact hole 16
Is selectively epitaxially grown on the bottom surface of the substrate to grow an epitaxial silicon layer. Next, by forming a tungsten plug 25 and an aluminum wiring 26, a field effect transistor including the gate electrode 6, the source electrode 18, and the drain electrode 19 is formed. Further, although not shown, an interlayer insulating film is formed, and a metal wiring or the like is formed with the interlayer insulating film interposed, whereby a semiconductor device is completed.

【0108】実施の形態10に係る半導体装置の製造方
法においては、選択エピタキシャル成長を行なう前に行
なう熱処理の温度を、通常よりも低温化することができ
る。このため、浅い接合を用いたMOS型トランジスタ
に対して、選択エピタキシャル成長を適用することがで
きる。このことにより、コンタクト抵抗を下げることが
可能となり、MOS型トランジスタの内部抵抗を下げる
ことにより、MOS型トランジスタの動作速度を向上さ
せることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the tenth embodiment, the temperature of the heat treatment performed before the selective epitaxial growth can be made lower than usual. Therefore, selective epitaxial growth can be applied to a MOS transistor using a shallow junction. Thus, the contact resistance can be reduced, and the operating speed of the MOS transistor can be improved by lowering the internal resistance of the MOS transistor.

【0109】実施の形態11 図19は、実施の形態11に係る半導体製造方法に用い
る製造装置の概念図である。図19を参照して、薄膜製
造装置は、真空度を1×10-10 〜1×10-1Torr
になし得る成膜室29と、成膜室29内の略中央にシリ
コン基板30を保持する基板サセプタ31と、保持され
た基板30の一面に輻射熱を与える基板ヒータ32と、
基板のために反応ガスを供給するガス導入口33とを備
える。この薄膜製造装置を用いて、清浄化した半導体基
板の表面に対して、上記実施の形態1から10に示すよ
うな、半導体装置の製造方法を実現した場合、アニール
による清浄化が、より効果的に行なうことができるた
め、熱処理のより一層の低温化が可能となる。
Eleventh Embodiment FIG. 19 is a conceptual diagram of a manufacturing apparatus used in a semiconductor manufacturing method according to an eleventh embodiment. Referring to FIG. 19, the thin film manufacturing apparatus sets the degree of vacuum to 1 × 10 -10 to 1 × 10 -1 Torr.
A film forming chamber 29, a substrate susceptor 31 for holding a silicon substrate 30 substantially at the center of the film forming chamber 29, a substrate heater 32 for applying radiant heat to one surface of the held substrate 30,
A gas inlet 33 for supplying a reaction gas for the substrate; When a method of manufacturing a semiconductor device as described in Embodiment Modes 1 to 10 above is realized on a cleaned surface of a semiconductor substrate using this thin film manufacturing apparatus, cleaning by annealing is more effective. Therefore, the temperature of the heat treatment can be further reduced.

【0110】また、この薄膜製造装置は、図20に示す
ように組み込まれ得る。薄膜の製造を行なう成膜室29
と、別に、アニールを行なうアニール室34が、異なる
真空室で構成され、これらが、その間を真空中で搬送で
きる真空搬送装置35で接続されている。さらに、搬入
用のロードロック37と搬出用のロードロック38が真
空搬送装置35に接続されている。このような装置を用
いると、半導体装置を高スループットで製造することが
できる。
This thin film manufacturing apparatus can be incorporated as shown in FIG. A film forming chamber 29 for manufacturing a thin film
Separately, an annealing chamber 34 for performing annealing is constituted by different vacuum chambers, and these are connected by a vacuum transfer device 35 which can transfer the vacuum chamber therebetween. Further, a load lock 37 for carrying in and a load lock 38 for carrying out are connected to the vacuum transfer device 35. With such an apparatus, a semiconductor device can be manufactured with high throughput.

【0111】[0111]

【発明の効果】請求項1に係る半導体装置の製造方法に
よれば、イオン注入により、半導体基板の表面のダメー
ジ層が除去され、半導体薄膜の成長が促進され、また良
好な膜質をもった半導体薄膜が形成される。その結果、
電気的な信頼性に優れた半導体装置を得ることができ
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a damaged layer on the surface of a semiconductor substrate is removed by ion implantation, the growth of a semiconductor thin film is promoted, and a semiconductor having good film quality is obtained. A thin film is formed. as a result,
A semiconductor device with excellent electrical reliability can be obtained.

【0112】請求項2および3に係る半導体装置の製造
方法によれば、低温のアニールで、ダメージ層を除去す
る。したがって、浅い接合を用いた電界効果トランジス
タに対してこの方法を用いた場合、電界効果トランジス
タのソース/ドレインに注入された不純物が熱拡散しな
い。その結果、浅い接合を形成できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to claims 2 and 3, the damaged layer is removed by annealing at a low temperature. Therefore, when this method is used for a field-effect transistor using a shallow junction, impurities implanted in the source / drain of the field-effect transistor do not thermally diffuse. As a result, a shallow junction can be formed.

【0113】請求項4に係る半導体装置の製造方法によ
れば、良好な膜質を持った半導体薄膜を、選択的にエピ
タキシャル成長させることができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect, a semiconductor thin film having good film quality can be selectively epitaxially grown.

【0114】請求項5に係る半導体装置の製造方法によ
れば、より良好な膜特性を持つものが得られる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect, a device having better film characteristics can be obtained.

【0115】請求項6に係る半導体装置の製造方法によ
れば、ダメージ層を除去すると同時に、半導体基板の表
面にp型の領域を設けることができ、工程の削減を行な
うことにより、半導体装置の製造コストを低減できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, a p-type region can be provided on the surface of the semiconductor substrate at the same time as the damaged layer is removed. Manufacturing costs can be reduced.

【0116】請求項7に係る半導体装置の製造方法によ
れば、n型領域あるいはp型領域に対して、レジスト等
によってマスクをかけずに、イオン注入による清浄化を
行なうため、表面のドーピングの様子を変化させること
がない。その結果、工程の削減が可能となり、半導体装
置の製造コストを低減できる。
According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the n-type region or the p-type region is cleaned by ion implantation without masking with a resist or the like. There is no change in appearance. As a result, the number of steps can be reduced, and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

【0117】請求項8に係る半導体装置の製造方法によ
れば、ダメージ層を除去すると同時に、半導体基板の表
面にn型の領域を設けることができ、工程の削減が可能
となり、半導体装置の製造コストを低減できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the eighth aspect, the n-type region can be provided on the surface of the semiconductor substrate at the same time as the removal of the damaged layer, and the number of steps can be reduced. Cost can be reduced.

【0118】請求項9に係る半導体装置の製造方法によ
れば、シリコン表面を軽くエッチングすることによっ
て、基板の表面を清浄化することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect, the surface of the substrate can be cleaned by lightly etching the silicon surface.

【0119】請求項10に係る半導体装置の製造方法に
よれば、n型領域あるいはp型領域に対してレジスト等
によってマスクをかけずに、イオン注入による清浄化を
行なっても、表面のドーピングの様子を変化させること
がない。その結果、工程の削減が可能となり、半導体装
置の製造コストを低減できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the tenth aspect, even if the n-type region or the p-type region is cleaned by ion implantation without masking with a resist or the like, the doping of the surface can be prevented. There is no change in appearance. As a result, the number of steps can be reduced, and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

【0120】請求項11に係る半導体装置の製造方法に
よれば、シリコン表面にエピタキシャル成長を行なう前
の表面の清浄化を、より低温で行なうことができる。こ
のため、エピタキシャル成長装置をより低温プロセス用
に設計できるため、装置を安価に作製することが可能と
なる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the eleventh aspect, the surface can be cleaned at a lower temperature before epitaxial growth is performed on the silicon surface. For this reason, since the epitaxial growth apparatus can be designed for a lower temperature process, the apparatus can be manufactured at low cost.

【0121】請求項12に係る半導体装置の製造方法に
よれば、素子形成領域に良好な半導体薄膜を形成するこ
とにより、浅く急峻なドーピングプロファイルを形成す
ることができる。このことにより、より高性能な半導体
デバイスの形成が可能となる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the twelfth aspect, a shallow and steep doping profile can be formed by forming a good semiconductor thin film in the element formation region. This makes it possible to form a higher performance semiconductor device.

【0122】請求項13に係る半導体装置の製造方法に
よれば、浅い接合を有する電界効果トランジスタに対し
てソース/ドレイン領域の持ち上げを行なうことがで
き、より高精度な半導体デバイスの形成が可能となる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the thirteenth aspect, the source / drain regions can be raised for a field effect transistor having a shallow junction, and a more accurate semiconductor device can be formed. Become.

【0123】請求項14に係る半導体装置の製造方法に
よれば、コンタクトホールの中に良好な半導体薄膜を形
成することができ、コンタクト抵抗を低減することがで
き、ひいては、より高速動作ができる半導体素子を形成
することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourteenth aspect, a good semiconductor thin film can be formed in the contact hole, the contact resistance can be reduced, and the semiconductor can be operated at higher speed. An element can be formed.

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

【図1】 本発明の実施の形態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 of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態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 sequence of the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態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 sequence of the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態7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. 4 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 seventh embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態7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. 5 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 seventh embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態7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. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor device in a third step in the sequence of a method of manufacturing a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態7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. 7 is a cross-sectional view of a semiconductor device in a fourth step in the sequence of the method for manufacturing a semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態8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. 8 is a sectional view of a semiconductor device in a first step in a sequence of a method of manufacturing a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態8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. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor device in a second step in the sequence of the method for manufacturing a semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態8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. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device in a third step in the sequence of the method for manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施の形態9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. 11 is a sectional view of a semiconductor device in a first step in a sequence of a method of manufacturing a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention;

【図12】 本発明の実施の形態9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. 12 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 ninth embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の実施の形態9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. 13 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 ninth embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の実施の形態9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. 14 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a fourth step in the sequence of the method for manufacturing the semiconductor device according to the ninth embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の実施の形態10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. 15 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 tenth embodiment of the present invention.

【図16】 本発明の実施の形態10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. 16 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 tenth embodiment of the present invention.

【図17】 本発明の実施の形態10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. 17 is a sectional view of the semiconductor device in a third step in the sequence of the method for manufacturing the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention.

【図18】 本発明の実施の形態10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. 18 is a sectional view of the semiconductor device in a fourth step in the sequence of the method for manufacturing the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention.

【図19】 本発明の実施の形態11における、半導体
製造方法に用いる製造装置の概念図である。
FIG. 19 is a conceptual diagram of a manufacturing apparatus used for a semiconductor manufacturing method according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図20】 本発明の実施の形態11における、半導体
製造方法に用いる製造装置の全体の構成を示す平面図で
ある。
FIG. 20 is a plan view showing an overall configuration of a manufacturing apparatus used in a semiconductor manufacturing method according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図21】 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. 21 shows a first 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22】 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. 22 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23】 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. 23 shows a third example of the order of the conventional semiconductor device manufacturing method;
13 is a cross-sectional view of the semiconductor device in a step of FIG.

【図24】 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. 24 is a fourth view 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25】 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. 25 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.

【図26】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第6
の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 26 is a sixth view illustrating 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27】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第7
の工程における半導体装置の断面図である。
FIG. 27 is a seventh view 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28】 従来の半導体装置の製造方法の問題点を示
す、半導体装置の断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing a problem of a conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【図29】 従来の半導体装置の製造方法の問題点を解
決するための方法を示す半導体装置の断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing a method for solving a problem of a conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【図30】 従来の半導体装置の製造方法の問題点を解
決する他の例を示す半導体装置の断面図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing another example for solving the problem of the conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板、36 半導体薄膜。 1. Silicon substrate, 36 semiconductor thin film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸野 茂光 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 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 (72)発明者 徳田 安紀 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) 4M104 BB01 BB18 BB25 CC01 DD22 DD37 FF21 FF22 HH20 5F040 DA10 DA13 DC01 EC07 EF02 EH02 EH08 EK01 FA03 FB02 FC06 FC15 FC19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shigemitsu Maruno 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Yamakawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo 3 Within Rishi Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasutaka Nishioka 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sanbishi Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yuki Tokuda 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric F term (reference) 4M104 BB01 BB18 BB25 CC01 DD22 DD37 FF21 FF22 HH20 5F040 DA10 DA13 DC01 EC07 EF02 EH02 EH08 EK01 FA03 FB02 FC06 FC15 FC19

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板を準備する工程と、 前記半導体基板の主表面にイオンを注入する工程と、 前記半導体基板をアニールする工程と、 前記半導体基板の表面に半導体薄膜をエピタキシャル成
長させる工程と、を備えた半導体装置の製造方法。
A step of preparing a semiconductor substrate; a step of implanting ions into a main surface of the semiconductor substrate; a step of annealing the semiconductor substrate; and a step of epitaxially growing a semiconductor thin film on the surface of the semiconductor substrate; A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
【請求項2】 前記アニールを、真空中または不活性ガ
ス雰囲気中で、1100℃以下で行なう、請求項1に記
載の半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the annealing is performed in a vacuum or an inert gas atmosphere at 1100 ° C. or lower.
【請求項3】 前記アニールを850℃以下で行なう、
請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the annealing is performed at 850 ° C. or less.
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
【請求項4】 前記エピタキシャル成長は、選択エピタ
キシャル成長を含む、請求項1に記載の半導体装置の製
造方法。
4. The method according to claim 1, wherein said epitaxial growth includes selective epitaxial growth.
【請求項5】 前記半導体基板をアニールする工程およ
び前記半導体薄膜を形成する工程は、 真空度を1×10-10 〜1×10-1Torrにできる真
空室と、該真空室内の中央に基板を保持する基板保持手
段と、前記基板の一方の面に輻射熱を与える加熱手段
と、前記基板の他方の面に反応ガスを供給する反応ガス
供給手段とを備える薄膜製造装置を準備する工程と、 前記基板保持手段に半導体基板を保持させる工程と、 前記加熱手段で前記半導体基板をアニールする工程と、 前記半導体基板の前記他方の面に、前記反応ガス供給手
段より前記反応ガスを供給し、前記半導体薄膜をエピタ
キシャル成長させる工程と、を含む、請求項1に記載の
半導体装置の製造方法。
5. The step of annealing the semiconductor substrate and the step of forming the semiconductor thin film include a vacuum chamber having a degree of vacuum of 1 × 10 -10 to 1 × 10 -1 Torr, and a substrate in the center of the vacuum chamber. A step of preparing a thin-film manufacturing apparatus comprising: a substrate holding unit for holding the substrate; a heating unit for applying radiant heat to one surface of the substrate; Holding the semiconductor substrate on the substrate holding means, annealing the semiconductor substrate with the heating means, supplying the reaction gas from the reaction gas supply means to the other surface of the semiconductor substrate, 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of epitaxially growing a semiconductor thin film.
【請求項6】 前記イオン注入は、ホウ素、アルミニウ
ム、カリウム、インジウム等の3族元素を含むイオン
を、注入することによって行なう、請求項1に記載の半
導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said ion implantation is performed by implanting ions containing a Group 3 element such as boron, aluminum, potassium, and indium.
【請求項7】 前記イオン注入は、炭素、ケイ素または
ゲルマニウム等の4族元素を含んだイオンを注入するこ
とによって行なう、請求項1に記載の半導体装置の製造
方法。
7. The method according to claim 1, wherein the ion implantation is performed by implanting ions containing a Group 4 element such as carbon, silicon or germanium.
【請求項8】 前記イオン注入は、窒素、リン、砒素、
アンチモン等の5族元素を含むイオンを注入することに
よって行なう、請求項1に記載の半導体装置の製造方
法。
8. The method according to claim 1, wherein the ion implantation includes nitrogen, phosphorus, arsenic,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is performed by implanting ions containing a group V element such as antimony.
【請求項9】 前記イオン注入は、フッ素、塩素、臭
素、ヨウ素等の7族元素を含むイオンを注入することに
よって行なう、請求項1に記載の半導体装置の製造方
法。
9. The method according to claim 1, wherein the ion implantation is performed by implanting ions containing a Group 7 element such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine.
【請求項10】 前記イオン注入は、ヘリウム、ネオ
ン、アルゴン、クリプトン等の8族元素をイオン注入す
ることによって行なう、請求項1に記載の半導体装置の
製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said ion implantation is performed by ion implantation of a Group 8 element such as helium, neon, argon, and krypton.
【請求項11】 前記半導体基板の表面に半導体薄膜を
形成した後、該半導体薄膜を含む前記半導体基板の表面
中に素子分離領域を形成する工程を備える、請求項1に
記載の半導体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising, after forming a semiconductor thin film on the surface of the semiconductor substrate, forming an element isolation region in the surface of the semiconductor substrate including the semiconductor thin film. Method.
【請求項12】 半導体基板を準備する工程と、 前記半導体基板の主表面中に、素子領域を他の素子領域
から分離する素子分離領域を形成する工程と、 前記半導体基板の主表面にイオン注入する工程と、 前記半導体基板をアニールする工程と、 前記素子領域の上に半導体薄膜をエピタキシャル成長さ
せる工程と、を備えた半導体装置の製造方法。
12. A step of preparing a semiconductor substrate; a step of forming, in a main surface of the semiconductor substrate, an element isolation region for separating an element region from another element region; and implanting ions into the main surface of the semiconductor substrate. A step of annealing the semiconductor substrate; and a step of epitaxially growing a semiconductor thin film on the element region.
【請求項13】 半導体基板を準備する工程と、 前記半導体基板の主表面中に、素子領域を他の素子領域
から分離する素子分離領域を形成する工程と、 前記素子領域にゲート電極を形成する工程と、 前記半導体基板の主表面中にイオン注入する工程と、 前記半導体基板をアニールする工程と、 前記半導体基板の主表面中であって、前記ゲート電極の
両側にソース/ドレイン領域を形成する工程と、 前記ソース/ドレイン領域の上に半導体薄膜をエピタキ
シャル成長させる工程と、を備えた半導体装置の製造方
法。
13. A step of preparing a semiconductor substrate; a step of forming an element isolation region in a main surface of the semiconductor substrate, which isolates an element region from another element region; and forming a gate electrode in the element region. A step of implanting ions into a main surface of the semiconductor substrate; a step of annealing the semiconductor substrate; and forming source / drain regions in the main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of: epitaxially growing a semiconductor thin film on the source / drain regions.
【請求項14】 半導体基板を準備する工程と、 前記半導体基板の主表面中に、素子領域を他の素子領域
から分離するための素子分離領域を形成する工程と、 前記半導体基板の上にゲート電極を形成する工程と、 前記素子領域中であって、前記ゲート電極の両側に、L
DD構造のソース/ドレイン領域の低濃度部分を形成す
る工程と、 前記ゲート電極の両側にサイドウォールスペーサを形成
する工程と、 前記ゲート電極の両側に、LDD構造のソース/ドレイ
ン領域の高濃度部分を形成する工程と、 前記ゲート電極を覆うように、前記半導体基板の表面に
層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜中に前記ソース/ドレイン領域の表面の
一部を露出させるためのコンタクトホールを形成する工
程と、 前記コンタクトホールの底面にイオン注入する工程と、 前記半導体基板をアニールする工程と、 前記コンタクトホールの底面に、半導体薄膜をエピタキ
シャル成長させる工程と、を備えた半導体装置の製造方
法。
14. A step of preparing a semiconductor substrate; a step of forming an element isolation region in a main surface of the semiconductor substrate for isolating an element region from another element region; and forming a gate on the semiconductor substrate. Forming an electrode; L in the element region on both sides of the gate electrode;
Forming a low concentration portion of the source / drain region of the DD structure; forming sidewall spacers on both sides of the gate electrode; and forming a high concentration portion of the source / drain region of the LDD structure on both sides of the gate electrode. Forming an interlayer insulating film on the surface of the semiconductor substrate so as to cover the gate electrode; and exposing a part of the surface of the source / drain region in the interlayer insulating film. Forming a contact hole; implanting ions into the bottom surface of the contact hole; annealing the semiconductor substrate; and epitaxially growing a semiconductor thin film on the bottom surface of the contact hole. Production method.
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