JP2001053017A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2001053017A
JP2001053017A JP11223431A JP22343199A JP2001053017A JP 2001053017 A JP2001053017 A JP 2001053017A JP 11223431 A JP11223431 A JP 11223431A JP 22343199 A JP22343199 A JP 22343199A JP 2001053017 A JP2001053017 A JP 2001053017A
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germanium
mixed crystal
layer
crystal semiconductor
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俊 内野
Akihiro Miyauchi
昭浩 宮内
Takeo Shiba
健夫 芝
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having a source and drain diffusion layer of a shallow junction and low resistance which can increase a large current driving capability and suppress a short channel effect at the same time, and also provide a method for manufacturing the device. SOLUTION: A mixed crystal compound semiconductor layer 2 of silicon and germanium is formed on a semiconductor substrate 10. Then, impurities are added by ion implantation into the mixed crystal compound semiconductor layer in a density of 1020/cm3 or above. Next, a heat treatment is conducted to form a diffusion layer 5 of low resistance and a shallow junction by solid phase diffusion from the mixed crystal compound semiconductor layer 4 containing the impurities. Thereafter, the mixed crystal compound semiconductor layer 4 containing the impurities is removed by an etchant to leave only the diffusion layer 5. This process is applied to the formation of a source and a drain region to manufacture a MOS transistor.

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】本発明は、浅接合を有するM
OSトランジスタまたはバイポーラトランジスタを含む
半導体装置、あるいはキャパシターを含む半導体装置、
およびそれらの製造方法に関するものであり、特に、ロ
ジックシステムLSI、DRAM/CMOS混載システ
ムLSI、フラッシュ/CMOS混載システムLSIに
用いられる半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
A semiconductor device including an OS transistor or a bipolar transistor, or a semiconductor device including a capacitor;
More particularly, the present invention relates to a semiconductor device used for a logic system LSI, a DRAM / CMOS mixed system LSI, and a flash / CMOS mixed system LSI.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSトランジスタの高速化,高集積化
は、スケーリング則に沿った微細化によって達成されて
きた。しかし、デバイス微細化に伴って短チャネル効果
などデバイス特性を劣化させる諸現象が顕在化してき
た。短チャネル効果は浅接合形成によって改善できる
が、その手法の一つとして半導体の選択エピタキシャル
成長技術を用いてソースおよびドレイン接合面を持ち上
げた積み上げソース・ドレイン構造が考案されている。
2. Description of the Related Art High speed and high integration of MOS transistors have been achieved by miniaturization in accordance with the scaling rule. However, with the miniaturization of devices, various phenomena that degrade device characteristics such as a short channel effect have become apparent. The short channel effect can be improved by forming a shallow junction. As one of the techniques, a stacked source / drain structure in which the source and drain junction surfaces are raised using a selective epitaxial growth technique of a semiconductor has been devised.

【0003】例えば、国際電子デバイス会議(199
2)予稿集第885頁から第888頁(IEDM Technical
Digest, pp. 885-888(1992))には、積み上げソース・
ドレイン構造でソース及びドレインの拡散深さ(xj)
を浅くすることによって、短チャネル効果とホットキャ
リア効果が改善されたことが報告されている。しかし、
現在の選択エピタキシャル成長技術では積み上げ層の膜
厚にばらつきがあるため、xjを制御するのは困難であ
り、トランジスタ特性にばらつきが生じるという問題が
ある。また、ゲート電極がゲート側壁の絶縁膜を介して
積み上げソース・ドレイン層と接するためゲート容量が
増加するという問題がある。
[0003] For example, the International Electronic Device Conference (199)
2) Proceedings, pages 885 to 888 (IEDM Technical
Digest, pp. 885-888 (1992))
Diffusion depth of source and drain in drain structure (xj)
It has been reported that the shallowness of the metal layer improves the short channel effect and the hot carrier effect. But,
In the current selective epitaxial growth technique, since the thickness of the stacked layers varies, it is difficult to control xj, and there is a problem that the transistor characteristics vary. In addition, the gate electrode is stacked via the insulating film on the gate side wall and comes into contact with the source / drain layer, so that there is a problem that the gate capacitance increases.

【0004】上述の問題を解決する方法として、特開平
8−213605号に以下のような浅接合形成方法が開
示されている。
As a method for solving the above-mentioned problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-213605 discloses a method for forming a shallow junction as described below.

【0005】シリコン基板上にボロンを含んだシリコン
・ゲルマニウム層を形成し、熱処理によってシリコン・
ゲルマニウム層中のボロンを固相拡散させ、浅接合ソー
ス・ドレインを形成する。その後、ボロンを含んだシリ
コン・ゲルマニウム層をフッ酸と硝酸の混合液で除去す
る。
A silicon germanium layer containing boron is formed on a silicon substrate, and the silicon
Solid phase diffusion of boron in the germanium layer is performed to form a shallow junction source / drain. After that, the silicon-germanium layer containing boron is removed with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid.

【0006】しかしながら、上述した特開平8−213
605号に記載された半導体装置の製造方法では、浅い
拡散層が形成できるものの、ボロンを含んだシリコン・
ゲルマニウム層からの固相拡散で拡散層を形成するため
n型拡散層を形成することができないため、CMOSト
ランジスタの形成が困難になる。また、不純物を含んだ
シリコン・ゲルマニウム層をフッ酸と硝酸の混合液で除
去する際、高濃度に不純物を含んだ多結晶シリコンゲー
ト電極とエッチング選択比がとれないという問題があ
る。
However, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-213
In the method of manufacturing a semiconductor device described in Japanese Patent No. 605, although a shallow diffusion layer can be formed, silicon
Since a diffusion layer is formed by solid-phase diffusion from a germanium layer, an n-type diffusion layer cannot be formed, which makes it difficult to form a CMOS transistor. Further, when the silicon-germanium layer containing impurities is removed with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, there is a problem that an etching selectivity cannot be obtained with a polycrystalline silicon gate electrode containing impurities at a high concentration.

【0007】他の従来技術として、特開平9−1621
74号には以下のような浅接合形成方法が開示されてい
る。
Another prior art is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-1621.
No. 74 discloses the following shallow junction forming method.

【0008】図3(b)は、上記公報に開示された製造方
法により製造された半導体装置の断面図である。 最初
に、半導体基板10上にゲート酸化膜7を介してゲート
電極8およびシリコン窒化膜側壁19を形成する。次
に、全面にシリコン・ゲルマニウム層を形成し、BF2
イオンを打ち込む。次に、シリコン・ゲルマニウム層を
エッチバックすることによってボロンを含んだシリコン
・ゲルマニウム層の側壁51を形成し、更にBF2イオ
ンを打ち込んだ後、熱処理によって浅い拡散層5と深い
拡散層12を形成する。
FIG. 3B is a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by the manufacturing method disclosed in the above publication. First, a gate electrode 8 and a silicon nitride film side wall 19 are formed on a semiconductor substrate 10 with a gate oxide film 7 interposed therebetween. Next, a silicon-germanium layer is formed on the entire surface, and BF2
Ion is implanted. Next, the silicon germanium layer is etched back to form a side wall 51 of the silicon germanium layer containing boron, and after implanting BF2 ions, a shallow diffusion layer 5 and a deep diffusion layer 12 are formed by heat treatment. .

【0009】上述した特開平9−162174号に記載
された半導体装置の製造方法は、ゲート電極側壁にシリ
コン窒化膜側壁19を介してシリコン・ゲルマニウム層
が存在するためゲート容量が増加するという問題があ
る。また、図3(b)に示すようにシリコン窒化膜側壁1
9が存在するため、ゲート電極直下の横方向拡散距離d
Lが小さくなり、電流駆動能カが低下するという問題が
ある。さらに、CMOSトランジスタの形成に関しては
何ら言及されていないものであった。
The method of manufacturing a semiconductor device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-162174 has a problem that the gate capacitance increases due to the presence of the silicon germanium layer on the side wall of the gate electrode via the silicon nitride film side wall 19. is there. Also, as shown in FIG.
9, the lateral diffusion distance d just below the gate electrode
There is a problem that L becomes small and the current driving capability decreases. Furthermore, there is no mention of the formation of a CMOS transistor.

【0010】さらに他の従来技術として、特開平3−1
01220号には以下のような浅接合形成方法が開示さ
れている。
[0010] Still another prior art is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-1.
No. 01220 discloses the following shallow junction forming method.

【0011】シリコン基板上に多結晶のGeまたはSi
とGeの混晶の薄膜を形成し、ボロンをイオン打込みし
た後に加熱することにより内部ベース層を形成し、次い
で、リンをイオン打込みした後に加熱することによりエ
ミッタ層を形成し、濃硫酸,硝酸等によって多結晶のG
eまたはSiとGeの混晶の薄膜を除去する。
Polycrystalline Ge or Si on a silicon substrate
A thin film of a mixed crystal of Ge and Ge is formed, and after ion implantation of boron, an internal base layer is formed by heating and then an emitter layer is formed by ion implantation of phosphorus to form an emitter layer. Polycrystalline G
e or a thin film of a mixed crystal of Si and Ge is removed.

【0012】しかしながら、上記公報では濃硫酸,硝酸
等に多結晶のGeまたはSiとGeの混晶の薄膜を単結
晶Si基板に対して選択的に除去できると記載されてい
るが、濃硫酸,硝酸では高濃度不純物ドープ・シリコン
やシリコン酸化膜との選択比が取れないことが判明し
た。また、MOSトランジスタの形成に関しては何ら言
及されていないものであった。
However, the above-mentioned publication discloses that a thin film of polycrystalline Ge or a mixed crystal of Si and Ge can be selectively removed from a single crystal Si substrate in concentrated sulfuric acid, nitric acid or the like. It has been found that nitric acid cannot achieve a high selectivity with highly doped silicon or silicon oxide. Further, there is no mention of the formation of a MOS transistor.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】図3(a)〜(c)にソー
ス・ドレイン拡散層の接合形成技術による違いを示す。
図3(a)は従来のイオン打ち込みを用いて浅接合5を形
成した半導体装置の断面図である。イオン打ち込みで3
0nm以下の浅接合を形成した場合、不純物の活性化率
が低下し、ソース・ドレイン拡散層が高抵抗化するため
電流駆動能力が低下するという問題がある。更に、イオ
ン打ち込みでは横方向の拡散距離がドーピング深さと比
べ小さくなるため、30nm以下の浅接合を形成すると
ゲート電極直下の横方向拡散距離dLが10nm以下と
小さくなり、電流駆動能力が低下するという問題があ
る。
FIGS. 3 (a) to 3 (c) show the differences between the techniques for forming the junction of the source / drain diffusion layers.
FIG. 3A is a cross-sectional view of a semiconductor device in which a shallow junction 5 is formed using conventional ion implantation. 3 by ion implantation
When a shallow junction of 0 nm or less is formed, there is a problem in that the activation rate of impurities is reduced, and the resistance of the source / drain diffusion layer is increased, so that the current driving capability is reduced. Furthermore, in ion implantation, the lateral diffusion distance is smaller than the doping depth. Therefore, when a shallow junction of 30 nm or less is formed, the lateral diffusion distance dL immediately below the gate electrode is reduced to 10 nm or less, and the current driving capability is reduced. There's a problem.

【0014】図3(b)は上述の特開平9−162174
号に開示された製造方法によって製造された半導体装置
の断面図である。上述の様に、図3(b)はゲート電極側
壁にシリコン窒化膜側壁19を介してボロンを含んだシ
リコン・ゲルマニウム層51が存在するためゲート容量
が増加し、回路性能を劣化させるという問題がある。更
に、シリコン窒化膜側壁19が存在するため、ゲート電
極直下の横方向拡散距離dLが小さくなり、電流駆動能
力が低下するという問題がある。
FIG. 3B is a view showing the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-162174.
3 is a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by the manufacturing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-26095. As described above, FIG. 3B shows a problem that the gate capacitance increases due to the presence of the silicon-germanium layer 51 containing boron on the gate electrode side wall via the silicon nitride film side wall 19, thereby deteriorating the circuit performance. is there. Furthermore, since the silicon nitride film side wall 19 exists, the lateral diffusion distance dL immediately below the gate electrode becomes small, and there is a problem that the current driving capability is reduced.

【0015】本発明の目的は、上記各問題を解決し、浅
接合で低抵抗のソース・ドレイン拡散層を有し、大電流
駆動能力と短チャネル効果の抑制を同時に達成できる半
導体装置およびその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to provide a semiconductor device having a shallow junction and a low-resistance source / drain diffusion layer, capable of simultaneously achieving a large current driving capability and a suppression of a short channel effect, and its manufacture. It is to provide a method.

【0016】本発明の他の目的は、浅接合で低抵抗のソ
ース・ドレイン拡散層を備えたCMOSトランジスタを
有する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 of manufacturing a semiconductor device having a CMOS transistor provided with a source / drain diffusion layer having a low resistance and a shallow junction.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的は、図1に示す
ように半導体基板1上に形成されたシリコンとゲルマニ
ウムの混晶半導体2にイオン打ち込みを用いて高濃度に
不純物をドープし、次に熱処理で、この不純物をドープ
したシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層4からの固
相拡散で浅接合拡散層5を形成した後、アンモニアと過
酸化水素水と水の混合液(図2)で該不純物をドープした
シリコンとゲルマニウムの混晶半導体層4を除去するこ
とで形成した低抵抗でかつ浅接合の拡散層5を有した半
導体装置により達成される。
The object of the present invention is to dope impurities into a mixed crystal semiconductor 2 of silicon and germanium formed on a semiconductor substrate 1 at a high concentration by ion implantation as shown in FIG. After forming a shallow junction diffusion layer 5 by solid phase diffusion from a mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium doped with this impurity by a heat treatment, a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide and water (FIG. 2) is used. This is achieved by a semiconductor device having a low resistance and shallow junction diffusion layer 5 formed by removing the mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium doped with the impurity.

【0018】上記半導体の製造方法では、拡散層5が固
相拡散により等方的に形成されるので、横方向拡散距離
と拡散層深さが等しく、図3(c)に示すようにゲート電
極直下の横方向拡散距離dLが従来のイオン打ち込みと
比べ犬きくなり、高電流駆動能力が得られる。
In the above-described semiconductor manufacturing method, since the diffusion layer 5 is isotropically formed by solid-phase diffusion, the lateral diffusion distance and the diffusion layer depth are equal, and as shown in FIG. The lateral diffusion distance dL immediately below is smaller than that of the conventional ion implantation, and high current driving capability can be obtained.

【0019】上記他の目的は、シリコンとゲルマニウム
の混晶半導体層4へのイオン打ち込みの際にn型不純物
とp型不純物とをホトマスクを用いて打ち分けることに
より、CMOSトランジスタの浅接合ソース及びドレイ
ンを形成することにより達成される。
Another object of the present invention is to implant n-type impurities and p-type impurities separately using a photomask when ion-implanting into a mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium, so that the shallow junction source and the This is achieved by forming a drain.

【0020】本発明によれば、固相拡散源となるシリコ
ンとゲルマニウムの混晶半導体層4中の不純物の熱拡散
速度がシリコン中と比較して約100倍速いので、シリ
コンとゲルマニウムの混晶半導体層4の膜厚にばらつき
があってもシリコン中に均一な深さを持つ拡散層を製造
することができる。
According to the present invention, the thermal diffusion rate of impurities in the silicon-germanium mixed crystal semiconductor layer 4 serving as a solid-phase diffusion source is about 100 times faster than that in silicon. Even if the thickness of the semiconductor layer 4 varies, a diffusion layer having a uniform depth in silicon can be manufactured.

【0021】また、シリコンとゲルマニウムの混晶半導
体層4をアモルファスまたは多結晶で形成した場合、チ
ャネリング無しにイオン打ち込みで、不純物をドーピン
グすることができるので、更に浅い接合層を形成するこ
とができる。
Further, when the mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium is formed of amorphous or polycrystalline, impurities can be doped by ion implantation without channeling, so that a shallower junction layer can be formed. .

【0022】また、アンモニアと過酸化水素水と水の混
合液で不純物をドープしたシリコンとゲルマニウムの混
晶半導体層4を除去するので、高濃度不純物ドープ・シ
リコンやシリコン酸化膜をエッチングすることなくと高
選択比を持って除去できる。
Further, since the mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium doped with impurities is removed by a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide water and water, the silicon and the silicon oxide film doped with high concentration impurities are not etched. With high selectivity.

【0023】また、シリコンとゲルマニウムの混晶半導
体層4を選択的に成長させることにより、1回のイオン
打ち込みで、浅い接合と深い接合を同時に形成すること
ができる。この深い拡散層は高耐圧半導体装置に用いる
ことができる。
Further, by selectively growing the mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium, a shallow junction and a deep junction can be simultaneously formed by one ion implantation. This deep diffusion layer can be used for a high breakdown voltage semiconductor device.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、 図面を用いて本発明の実
施例を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0025】本発明の実施例1を図1(a)〜(d)の工程
断面図を用いて説明する。先ず図1(a)に示すように、
半導体基板1上にシリコンとゲルマニウムの混晶半導体
層2を形成する。このシリコンとゲルマニウムの混晶半
導体層2は単結晶、多結晶、非晶質のいずれでも形成可
能で、図2に示すように、シリコン層とのエッチング選
択比が得られるようにゲルマニウム組成比xを20%<
x<100%になるように形成する。次に図1(b)に示
すように、不純物イオン3をシリコンとゲルマニウムの
混晶半導体層2に打ち込み、1020個/cm3以上の不
純物をドープしたシリコンとゲルマニウムの混晶半導体
層4を形成する。次に、図1(c)に示すように、ランプ
加熱装置を用いて窒素雰囲気中で900℃、30秒の熱
処理を行うことにより、第2導電型のシリコンとゲルマ
ニウムの混晶半導体層4からの固相拡散で低抵抗でかつ
浅接合の第2導電型の拡散層5を形成する。この熱処理
はゲルマニウムの融点が937℃、シリコンの融点が1
415℃であることから、シリコンとゲルマニウムの混
晶半導体層4表面からの不純物の外方拡散を防ぐために
1000℃以下であることが望ましい。そして、図1
(d)に示すようにアンモニアと過酸化水素水と水の混合
液で該第2導電型のシリコンとゲルマニウムの混晶半導
体層4を除去し、第2導電型の拡散層5のみを形成す
る。
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (d). First, as shown in FIG.
A mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium is formed on a semiconductor substrate 1. The mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium can be formed of any of single crystal, polycrystal, and amorphous. As shown in FIG. 2, a germanium composition ratio x is selected so that an etching selectivity with the silicon layer can be obtained. 20% <
It is formed so that x <100%. Next, as shown in FIG. 1B, impurity ions 3 are implanted into the mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium, and the mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium doped with an impurity of 10 20 / cm 3 or more is formed. Form. Next, as shown in FIG. 1C, a heat treatment is performed at 900 ° C. for 30 seconds in a nitrogen atmosphere using a lamp heating device, so that the mixed-crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium of the second conductivity type is formed. To form a diffusion layer 5 of a second conductivity type having a low resistance and a shallow junction. In this heat treatment, the melting point of germanium is 937 ° C. and the melting point of silicon is 1
Since the temperature is 415 ° C., the temperature is desirably 1000 ° C. or less in order to prevent outward diffusion of impurities from the surface of the mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium. And FIG.
As shown in (d), the mixed semiconductor layer 4 of silicon and germanium of the second conductivity type is removed with a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide water and water, and only the diffusion layer 5 of the second conductivity type is formed. .

【0026】図4(a)〜(d)は、本発明の実施例2の製
造工程例を示す断面図である。実施例2は絶縁膜層6で
形成した開口部に浅接合層5を形成した例である。
FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views showing an example of a manufacturing process according to the second embodiment of the present invention. Example 2 is an example in which a shallow junction layer 5 is formed in an opening formed by an insulating film layer 6.

【0027】実施例2を製造工程に従って説明する。先
ず、図4(a)に示すように、半導体基板1上に周知の方
法により開口部を有する第1の絶縁膜層6を形成する。
次に、シリコンとゲルマニウムの混晶半導体層2を半導
体基板1上の全面に形成する。このシリコンとゲルマニ
ウムの混晶半導体層2は絶縁膜層6上では多結晶または
非晶質で形成される。次に図4(b)に示すように、不純
物イオン3をシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層2
に打ち込み、1020個/cm3以上の第2導電型不純物
をドープした第2導電型のシリコンとゲルマニウムの混
晶半導体層4を形成する。次に、図4(c)に示すよう
に、熱処理で、第2導電型のシリコンとゲルマニウムの
混晶半導体層4からの固相拡散で第2導電型のシリコン
層5を形成する。シリコンとゲルマニウムの混晶半導体
層4中の不純物の熱拡散速度はシリコン中と比べ約10
0倍速いので、開口部縁のシリコンとゲルマニウムの混
晶半導体層4の膜厚が厚い領域においても不純物は均一
にドープされる。そして、図4(d)に示すようにアンモ
ニアと過酸化水素水と水の混合液で該第2導電型のシリ
コンとゲルマニウムの混晶半導体層4を除去し、低抵抗
でかつ浅接合の第2導電型の拡散層5を残した。
Example 2 will be described according to the manufacturing process. First, as shown in FIG. 4A, a first insulating film layer 6 having an opening is formed on a semiconductor substrate 1 by a known method.
Next, a mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1. The mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium is formed on the insulating film layer 6 as polycrystal or amorphous. Next, as shown in FIG. 4B, the impurity ions 3 are converted into a mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium.
To form a mixed-conductivity semiconductor layer 4 of silicon and germanium of the second conductivity type doped with 10 20 / cm 3 or more impurities of the second conductivity type. Next, as shown in FIG. 4C, a silicon layer 5 of the second conductivity type is formed by solid phase diffusion from the mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium of the second conductivity type by heat treatment. The thermal diffusion rate of impurities in the mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium is about 10 times that in silicon.
Since it is 0 times faster, the impurity is uniformly doped even in a region where the thickness of the mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium at the edge of the opening is large. Then, as shown in FIG. 4 (d), the mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium of the second conductivity type is removed with a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide water and water, and a low resistance and shallow junction The two-conductive type diffusion layer 5 was left.

【0028】図5(a)〜(e)は、本発明の実施例3のM
OSトランジスタを有する半導体装置の製造方法の工程
例を示す断面図である。
FIGS. 5 (a) to 5 (e) show M of Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of a process in a method for manufacturing a semiconductor device having an OS transistor.

【0029】図5(a)において、10は半導体基板で、
例えばn型にドーピングしてある。まず、該半導体基板
10上に周知の方法により素子分離用の第1の絶縁膜層
6、ゲート絶縁膜用の第2の絶縁膜層7、該第2の絶縁
膜層上に配置されたp型多結晶シリコン・ゲート電極
8、該ゲート電極上に形成された第3の絶縁膜層9を形
成する。
In FIG. 5A, reference numeral 10 denotes a semiconductor substrate.
For example, it is doped into n-type. First, a first insulating film layer 6 for element isolation, a second insulating film layer 7 for a gate insulating film, and ap disposed on the second insulating film layer are formed on the semiconductor substrate 10 by a known method. Forming a polycrystalline silicon gate electrode 8 and a third insulating film layer 9 formed on the gate electrode.

【0030】次に、図5(b)に示すように、シリコンと
ゲルマニウムの混晶半導体層2を半導体基板10上全面
に形成する。次に、図5(c)に示すように、イオン打ち
込みを用いてp型不純物を1020個/cm3以上ドープ
したシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層を形成し、
熱処理によってp型のシリコンとゲルマニウムの混晶半
導体層4を形成すると同時に、 該p型のシリコンとゲ
ルマニウムの混晶半導体層4からの固相拡散でp型のソ
ースとドレイン5を形成する。次に、図5(d)に示すよ
うにアンモニアと過酸化水素水と水の混合液で該p型の
シリコンとゲルマニウムの混晶半導体層4を除去する。
そして、周知の方法によりゲート電極側壁に第4の絶縁
膜層11を形成した後、イオン打ち込みを用いて深いソ
ースとドレイン12を形成し、図5(e)に示すMOSト
ランジスタを形成した。本実施例により、低抵抗でかつ
浅いソースとドレイン5を形成し、単チャネル効果の抑
制と高電流駆動能力を実現したMOSトランジスタを形
成した。
Next, as shown in FIG. 5B, a mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10. Next, as shown in FIG. 5C, a mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium doped with p-type impurities of 10 20 / cm 3 or more is formed by ion implantation.
Simultaneously with the formation of the p-type silicon-germanium mixed crystal semiconductor layer 4 by the heat treatment, the p-type source and drain 5 are formed by solid-phase diffusion from the p-type silicon-germanium mixed crystal semiconductor layer 4. Next, as shown in FIG. 5D, the p-type mixed crystal semiconductor layer 4 of silicon and germanium is removed with a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide solution and water.
Then, after forming the fourth insulating film layer 11 on the side wall of the gate electrode by a well-known method, the deep source and the drain 12 were formed by ion implantation to form the MOS transistor shown in FIG. According to this embodiment, a low-resistance and shallow source and drain 5 are formed, and a MOS transistor that realizes the suppression of the single-channel effect and the high current driving capability is formed.

【0031】図6(a)〜(e)は、本発明の実施例4のC
MOSトランジスタを有する半導体装置の製造方法の工
程例を示す断面図である。図6(a)において、13は第
2導電型のウェルで、例えばp型にドーピングされてい
る。14はn型ウェル、15はn型多結晶シリコン・ゲ
ート電極を示す。まず、半導体基板10上に周知の方法
によりp型ウェル13、n型ウェル14、素子分離用の
第1の絶縁膜層6、ゲート絶縁膜用の第2の絶縁膜層7
を形成する。次に、図6(a)に示すように、p型ウェル
13上に配置されたn型多結晶シリコン・ゲート電極1
5、n型ウェル14上に配置されたp型多結晶シリコン
・ゲート電極8を形成する。次に、図6(b)に示すよう
に、シリコンとゲルマニウムの混晶半導体層2を半導体
基板10上全面に形成する。次に、図6(c)に示すよう
に、イオン打ち込みでホトレジストをマスクとして打ち
分けることによりn型不純物をドープしたシリコンとゲ
ルマニウムの混晶半導体層16とp型不純物をドープし
たシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層17をそれぞ
れ形成する。次に、図6(d)に示すように、熱処理によ
って、n型のシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層1
6とp型のシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層17
からの固相拡散でn型の浅いソースとドレイン18とp
型の浅いソースとドレイン5をそれぞれ形成し、 アン
モニアと過酸化水素水と水の混合液で該シリコンとゲル
マニウムの混晶半導体層を除去する。そして、周知の方
法によりゲート電極側壁に第4の絶縁膜層11を形成し
た後、イオン打ち込みを用いてn型の深いソースとドレ
イン21とp型の深いソースとドレイン12を形成す
る。そして、図6(e)に示すようにゲート電極とソース
及びドレインをシリサイドしてCMOSトランジスタを
形成した。このシリサイド層52には、例えばTiSi
2やCoSi2を用いることができる。本実施例により
低抵抗でかつ浅接合のソースとドレイン有したCMOS
トランジスタを形成することができた。
FIGS. 6A to 6E show C of Example 4 of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process example of a method for manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor. In FIG. 6A, a well 13 of the second conductivity type is doped with, for example, p-type. Reference numeral 14 denotes an n-type well, and 15 denotes an n-type polycrystalline silicon gate electrode. First, a p-type well 13, an n-type well 14, a first insulating film layer 6 for element isolation, and a second insulating film layer 7 for a gate insulating film are formed on a semiconductor substrate 10 by a known method.
To form Next, as shown in FIG. 6A, the n-type polysilicon gate electrode 1 disposed on the p-type well 13 is formed.
5. A p-type polycrystalline silicon gate electrode 8 disposed on the n-type well 14 is formed. Next, as shown in FIG. 6B, a mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10. Next, as shown in FIG. 6C, a mixed crystal semiconductor layer 16 of silicon and germanium doped with an n-type impurity and a silicon-germanium mixture of silicon and germanium doped with a p-type impurity are separately formed by ion implantation using a photoresist as a mask. The mixed crystal semiconductor layers 17 are respectively formed. Next, as shown in FIG. 6D, an n-type mixed crystal semiconductor layer 1 of silicon and germanium is formed by heat treatment.
6 and p-type mixed crystal semiconductor layer 17 of silicon and germanium
N-type shallow source / drain 18 and p
The shallow source and drain 5 are formed, and the mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium is removed with a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide and water. Then, after forming the fourth insulating film layer 11 on the side wall of the gate electrode by a known method, an n-type deep source and drain 21 and a p-type deep source and drain 12 are formed by ion implantation. Then, as shown in FIG. 6E, the gate electrode and the source and drain were silicidated to form a CMOS transistor. The silicide layer 52 has, for example, TiSi
2 or CoSi2 can be used. CMOS with low resistance and shallow junction source and drain according to this embodiment
A transistor could be formed.

【0032】図7(a)〜(e)は、本発明の実施例5のM
OSトランジスタを有する半導体装置の製造方法の工程
例を示す断面図である。実施例5はゲート長を細線化し
てもゲー卜抵抗増加を防ぐことができるポリメタルゲー
ト構造のMOSトランジスタに本発明を適用した例であ
る。
FIGS. 7 (a) to 7 (e) show M of Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of a process in a method for manufacturing a semiconductor device having an OS transistor. Embodiment 5 is an example in which the present invention is applied to a MOS transistor having a polymetal gate structure which can prevent an increase in gate resistance even if the gate length is reduced.

【0033】まず、図7(a)に示すように、n型半導体
基板10上に周知の方法により素子分離用の第1の絶縁
膜層6、ゲート絶縁膜用の第2の絶縁膜層7、該第2の
絶縁膜層上に配置されたp型多結晶シリコン・ゲート電
極層8、該p型多結晶シリコン・ゲート電極上に形成さ
れた金属電極層19、該ゲート電極上に形成された第3
の絶縁膜層9を形成する。該金属電極層19は、たとえ
ばタングステンあるいはタングステンとタングステン・
ナイトライドの積層膜を用いる。次に、図7(b)に示す
ように、ゲート電極の側壁に膜厚10nm程度の絶縁膜
20を形成する。該絶縁膜20の形成に際しては、該n
型半導体基板10上全面に絶縁膜を堆積した後、異方性
ドライエッチングを用いて形成する方法、あるいは半導
体基板10上全面を酸化した後、異方性ドライエッチン
グを用いて形成する方法のどちらの製造工程を用いても
構わない。次に、半導体基板10上全面にシリコンとゲ
ルマニウムの混晶半導体層2を形成する。次に、図7
(c)に示すように、イオン打ち込みを用いてp型不純物
を1020個/cm3以上ドープしたシリコンとゲルマニ
ウムの混晶半導体層4を形成する。次に、熱処理でp型
のシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層4からの固相
拡散で拡散深さdのp型のソースとドレイン5を形成す
る。電流駆動能力の低下を防ぐためには、この熱処理
で、拡散深さdをゲート電極側壁の絶縁膜の厚さtよりも
大きくする必要がある。次に、図7(d)に示すようにア
ンモニアと過酸化水素水と水の混合液で該p型のシリコ
ンとゲルマニウムの混晶半導体層4を除去する。そし
て、図7(e)に示すように周知の方法によりゲート電極
側壁に第4の絶縁膜層11を形成した後、イオン打ち込
みを用いてp型の深いソースとドレイン12を形成す
る。本実施例により低抵抗でかつ浅いソースとドレイン
5とポリメタルゲートを有するMOSトランジスタを形
成することができた。
First, as shown in FIG. 7A, a first insulating film layer 6 for element isolation and a second insulating film layer 7 for a gate insulating film are formed on an n-type semiconductor substrate 10 by a known method. A p-type polycrystalline silicon gate electrode layer 8 disposed on the second insulating film layer, a metal electrode layer 19 formed on the p-type polycrystalline silicon gate electrode, and formed on the gate electrode. Third
Is formed. The metal electrode layer 19 is made of, for example, tungsten or tungsten and tungsten.
A nitride laminated film is used. Next, as shown in FIG. 7B, an insulating film 20 having a thickness of about 10 nm is formed on the side wall of the gate electrode. When forming the insulating film 20, the n
A method in which an insulating film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 10 and then formed using anisotropic dry etching, or a method in which the entire surface of the semiconductor substrate 10 is oxidized and then formed using anisotropic dry etching. May be used. Next, a mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10. Next, FIG.
As shown in FIG. 1C, a silicon-germanium mixed crystal semiconductor layer 4 doped with p-type impurities of 10 20 / cm 3 or more is formed by ion implantation. Next, a p-type source and a drain 5 having a diffusion depth d are formed by solid-phase diffusion from the mixed crystal semiconductor layer 4 of p-type silicon and germanium by heat treatment. In order to prevent a decrease in current driving capability, the diffusion depth d needs to be larger than the thickness t of the insulating film on the side wall of the gate electrode by this heat treatment. Next, as shown in FIG. 7D, the mixed crystal semiconductor layer 4 of p-type silicon and germanium is removed with a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide solution and water. Then, as shown in FIG. 7E, a fourth insulating film layer 11 is formed on the side wall of the gate electrode by a known method, and then a deep p-type source and drain 12 are formed by ion implantation. According to this embodiment, a MOS transistor having a low resistance and a shallow source and drain 5 and a polymetal gate could be formed.

【0034】図8(a)〜(e)は、本発明の実施例6のC
MOSトランジスタを有する半導体装置の製造方法の工
程例を示す断面図である。実施例6はポリメタルゲート
構造のCMOSトランジスタに本発明を適用した例であ
る。
FIGS. 8A to 8E show C of Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process example of a method for manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor. Embodiment 6 is an example in which the present invention is applied to a CMOS transistor having a polymetal gate structure.

【0035】実施例4と同様にウェルを形成した後、図
8(a)に示すように、p型ウェル13上に第2の絶縁膜
層7を介したn型多結晶シリコン・ゲート電極層15と
金属層19と第3の絶縁膜層9、n型ウェル14上に第
2の絶縁膜層7を介したp型多結晶シリコン・ゲート電
極8と全属層19と第3の絶縁膜層9を形成する。次
に、ゲート電極の側壁に絶縁膜20を形成した後、図8
(b)に示すように、シリコンとゲルマニウムの混晶半導
体層2を半導体基板10上全面に形成する。次に、図8
(c)に示すように、イオン打ち込みを用いてホトレジス
トをマスクとして打ち分けるより、n型不純物をドープ
したシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層16とp型
不純物をドープしたシリコンとゲルマニウムの混晶半導
体層17をそれぞれ形成する。次に、熱処理によって、
n型のシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層16とp
型のシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層17からの
固相拡散でn型の浅いソースとドレイン18とp型の浅
いソースとドレイン5をそれぞれ形成し、アンモニアと
過酸化水素水と水の混合液で該シリコンとゲルマニウム
の混晶半導体層を除去する。そして、周知の方法により
ゲート電極側壁に第4の絶縁膜層11を形成した後、イ
オン打ち込みを用いて、n型の深いソースとドレイン2
1とp型の深いソースとドレイン12を形成し、図8
(e)に示すようなCMOS型トランジスタを形成した。
本実施例により、ポリメタルゲートと低抵抗でかつ浅接
合のソースとドレイン有したCMOSトランジスタを形
成することができた。
After forming a well in the same manner as in the fourth embodiment, as shown in FIG. 8A, an n-type polysilicon gate electrode layer is formed on the p-type well 13 with the second insulating film layer 7 interposed therebetween. 15, a metal layer 19, a third insulating film layer 9, a p-type polycrystalline silicon gate electrode 8 on the n-type well 14 with a second insulating film layer 7 interposed therebetween, a general-purpose layer 19, and a third insulating film The layer 9 is formed. Next, after forming an insulating film 20 on the side wall of the gate electrode, FIG.
As shown in (b), a mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10. Next, FIG.
As shown in FIG. 1C, a mixed crystal semiconductor layer 16 of silicon and germanium doped with an n-type impurity and a mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium doped with a p-type impurity are separately formed by ion implantation using a photoresist as a mask. Each of the layers 17 is formed. Next, by heat treatment
n-type mixed crystal semiconductor layer 16 of silicon and germanium and p
N-type shallow source / drain 18 and p-type shallow source / drain 5 are formed by solid phase diffusion from mixed crystal semiconductor layer 17 of silicon and germanium, respectively, and a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide water and water Then, the mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium is removed. Then, after forming the fourth insulating film layer 11 on the side wall of the gate electrode by a well-known method, the n-type deep source and drain 2 are formed by ion implantation.
1 and p-type deep source and drain 12 are formed, and FIG.
A CMOS transistor as shown in FIG.
According to this embodiment, a CMOS transistor having a polymetal gate and a source and a drain having a low resistance and a shallow junction can be formed.

【0036】図9に本発明の実施例7によるMOSトラ
ンジスタの断面図を示す。図9において、5はゲルマニ
ウムを含む浅いソースおよびドレイン領域で接合深さd
1は30nm以下であり、11はゲート電極の側壁に形
成されたゲルマニウムを含まない第4の絶縁膜層であ
る。
FIG. 9 is a sectional view of a MOS transistor according to a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 9, 5 is a shallow source and drain region containing germanium and has a junction depth d.
1 is 30 nm or less, and 11 is a fourth insulating film layer not containing germanium formed on the side wall of the gate electrode.

【0037】本実施例では、ソース及びドレイン領域5
の浅接合化により短チャネル効果を抑制し、ソースおよ
びドレイン領域にゲルマニウムを導入することで高移動
度化し、ソースおよびドレイン領域の抵抗を下げること
により高電流駆動能力を得た。
In this embodiment, the source and drain regions 5
The short channel effect was suppressed by the shallow junction, and the mobility was increased by introducing germanium into the source and drain regions, and the high current driving capability was obtained by reducing the resistance of the source and drain regions.

【0038】シリコンとゲルマニウムの混晶半導体にお
ける不純物の固溶限は、シリコン中のゲルマニウムの組
成比の増加と供に増えることが知られている。これは、
シリコンにゲルマニウムを混入したことで結晶構造にス
トレスが生じ、不純物が混入しやすくなったためであ
る。このストレスはシリコン中に炭素、酸素を導入する
ことでも生じるため、浅いソースおよびドレイン層5を
ゲルマニウム、炭素、酸素のいずれかの元素を含むシリ
コン層で形成することも可能である。
It is known that the solid solubility limit of impurities in a mixed crystal semiconductor of silicon and germanium increases with an increase in the composition ratio of germanium in silicon. this is,
This is because the incorporation of germanium into silicon causes stress in the crystal structure, which makes it easier for impurities to enter. Since this stress is also generated by introducing carbon and oxygen into silicon, the shallow source and drain layers 5 can be formed of a silicon layer containing any of germanium, carbon, and oxygen.

【0039】図10に本発明の実施例8によるCMOS
トランジスタの断面図を示す。実施例8は実施例7のM
OSトランジスタをCMOSトランジスタに適用した例
である。実施例8において、5および18はゲルマニウ
ムを含む浅いソースおよびドレイン領域で接合深さd1
は30nm以下であり、11はゲート電極の側壁に形成
されたゲルマニウムを含まない第4の絶縁膜層である。
FIG. 10 shows a CMOS according to an eighth embodiment of the present invention.
1 shows a cross-sectional view of a transistor. Example 8 corresponds to M of Example 7
This is an example in which an OS transistor is applied to a CMOS transistor. In Example 8, 5 and 18 are shallow source and drain regions containing germanium and have a junction depth d1.
Is a fourth insulating film layer formed on the side wall of the gate electrode and containing no germanium.

【0040】図11に本発明の実施例9によるMOSト
ランジスタの断面図を示す。 実施例9は、高耐圧と低
耐圧のMOSトランジスタを同一半導体基板上に形成し
た半導体装置である。 図11において、深いソースお
よびドレイン領域22は高耐圧MOSトランジスタを形
成するためのもので、ゲルマニウムを含む浅いソースお
よびドレイン領域5は低耐圧かつ高性能なMOSトラン
ジスタを形成するためのものである。高耐圧MOSトラ
ンジスタ用ソースおよびドレイン領域22の製造方法
は、実施例3のMOSトランジスタの製造方法におい
て、選択成長技術を用いてソースおよびドレイン領域2
2を形成する領域上にシリコンとゲルマニウムの混晶半
導体層が形成されないようにするためにシリコン酸化膜
を覆い、浅いソースおよびドレイン領域5を形成する領
域上にはシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層を形成
することにより実現できる。
FIG. 11 is a sectional view of a MOS transistor according to the ninth embodiment of the present invention. The ninth embodiment is a semiconductor device in which high-voltage and low-voltage MOS transistors are formed on the same semiconductor substrate. In FIG. 11, deep source and drain regions 22 are for forming a high withstand voltage MOS transistor, and shallow source and drain regions 5 containing germanium are for forming a low withstand voltage and high performance MOS transistor. The method of manufacturing the source and drain regions 22 for the high breakdown voltage MOS transistor is the same as the method of manufacturing the MOS transistor of the third embodiment except that the source and drain regions 2 are formed by using the selective growth technique.
2 is covered with a silicon oxide film so as not to form a silicon-germanium mixed crystal semiconductor layer on a region where silicon and germanium mixed silicon semiconductor layers are formed on a region where shallow source and drain regions 5 are formed. Can be realized.

【0041】図12(a)〜(c)は、本発明の実施例10
のキャパシター有する半導体装置の製造方法の工程例を
示す断面図である。まず、図12(a)に示すように半導
体基板1上に絶縁膜層23、第一導電型の多結晶シリコ
ン層24を順次形成し、次に、第一導電型の島状のシリ
コンとゲルマニウムの混晶半導体層25形成する。この
島状のシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層25は直
径約50nmで、シリコンとゲルマニウムの混晶半導体
は結晶成長する際に大きな異方性を持つことから、多結
晶シリコン層上では容易に形成できる。
FIGS. 12A to 12C show Embodiment 10 of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a step example of the method for manufacturing a semiconductor device having the capacitor of FIG. First, as shown in FIG. 12A, an insulating film layer 23 and a first-conductivity-type polycrystalline silicon layer 24 are sequentially formed on the semiconductor substrate 1, and then island-like silicon and germanium of the first-conductivity type are formed. Is formed. The island-shaped mixed crystal semiconductor layer 25 of silicon and germanium has a diameter of about 50 nm, and the mixed crystal semiconductor of silicon and germanium has a large anisotropy during crystal growth, so that it can be easily formed on the polycrystalline silicon layer. it can.

【0042】次に、図12(b)に示すように次に第一導
電型の島状のシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層2
5をマスクとしてヒドラジン溶液を用い選択的に第一導
電型の多結晶シリコン層をエッチングする。多結晶シリ
コンとシリコン・ゲルマニウムは図2に示すようにシリ
コン中のゲルマニウムの組成比を変化させるより、エッ
チングの選択比を変えることができる。そして、図12
(c)に示すように半導体基板1上の全面に絶縁膜26、
第一導電型の多結晶シリコン層27を順次形成し、キャ
パシター有する半導体装置を形成した。本発明により半
導体基板の表面積が増加し、単位面積当たりの容量を増
やしたキャパシターを実現した。
Next, as shown in FIG. 12B, the island-shaped mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium of the first conductivity type is next formed.
5 is used as a mask to selectively etch the first conductivity type polycrystalline silicon layer using a hydrazine solution. As shown in FIG. 2, polycrystalline silicon and silicon germanium can change the etching selectivity rather than changing the composition ratio of germanium in silicon. And FIG.
As shown in (c), an insulating film 26 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1.
A first conductivity type polycrystalline silicon layer 27 was sequentially formed to form a semiconductor device having a capacitor. According to the present invention, a capacitor having an increased surface area of a semiconductor substrate and an increased capacitance per unit area has been realized.

【0043】図13(a)〜(f)は、本発明の実施例11
のバイポーラトランジスタを有する半導体装置の製造方
法の工程例を示す断面図である。図13(a)において、
1は半導体基板で、例えばn型にドーピングしてある。
まず、図13(a)に示すように該半導体基板1上に周知
の方法により素子分離用の第1の絶縁膜層6、p型多結
晶シリコン層28、該p型多結晶シリコン上に配置され
た絶縁膜層29を順次形成する。次に、べース形成領域
の該絶縁膜層29と該p型多結晶シリコン層28をドラ
イエッチングを用いて除去することによりべース領域形
成用の窓30を開口する。次に、図13(b)に示すよう
に、ランプ加熱装置を用いて窒素雰囲気中で900℃、
30秒の熱処理を行うことにより、該p型多結晶シリコ
ン層28からの固相拡散で外部べース領域31を形成し
た後、シリコンとゲルマニウムの混晶半導体層2を形成
する。次に、図13(c)に示すように、シリコンとゲル
マニウムの混晶半導体層にイオン打ち込みでボロンを導
入し、ランプ加熱装置を用いて窒素雰囲気中で900
℃、30秒の熱処理を行うことにより、 p型のシリコ
ンとゲルマニウムの混晶半導体層32からの固相拡散で
浅接合のp型のべース層33を形成する。次に、図13
(d)に示すようにアンモニアと過酸化水素水と水の混合
液で該p型のシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層3
2を除去する。次に、図13(e)に示すように、絶縁膜
層34を形成した後、周知の方法により該開口部内の側
壁に絶縁膜層35を形成する。そして、図13(f)に示
すようにn型多結晶シリコン層36を形成した後、ラン
プ加熱装置を用いて窒素雰囲気中で1000℃、10秒
の熱処理を行うことによりn型多結晶シリコン層36か
らの固相拡散でn型のエミッタ領域37を形成した。本
実施例により、低抵抗でかつ薄層のべース層33が形成
され、高速動作バイポーラトランジスタを実現した。本
実施例では、バイポーラトランジスタのみを形成した
が、MOSトランジスタを同一基板上に形成することに
よりBiCMOS・LSIを形成することも可能であ
る。
FIGS. 13A to 13F show Embodiment 11 of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a step example of the method for manufacturing a semiconductor device having the bipolar transistor shown in FIG. In FIG. 13A,
Reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate, which is, for example, n-type doped.
First, as shown in FIG. 13A, a first insulating film layer 6 for element isolation, a p-type polysilicon layer 28, and a p-type polysilicon layer are disposed on the semiconductor substrate 1 by a known method. The formed insulating film layer 29 is sequentially formed. Next, the insulating film layer 29 and the p-type polycrystalline silicon layer 28 in the base formation region are removed by dry etching to open a base region formation window 30. Next, as shown in FIG. 13B, at 900 ° C. in a nitrogen atmosphere using a lamp heating device.
After performing the heat treatment for 30 seconds to form the external base region 31 by solid-phase diffusion from the p-type polycrystalline silicon layer 28, the mixed crystal semiconductor layer 2 of silicon and germanium is formed. Next, as shown in FIG. 13 (c), boron is introduced into the mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium by ion implantation, and 900 is used in a nitrogen atmosphere using a lamp heating device.
By performing heat treatment at 30 ° C. for 30 seconds, a shallow junction p-type base layer 33 is formed by solid-phase diffusion from the p-type mixed crystal semiconductor layer 32 of silicon and germanium. Next, FIG.
As shown in (d), the mixed crystal semiconductor layer 3 of p-type silicon and germanium is formed by a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide and water.
Remove 2. Next, as shown in FIG. 13E, after forming the insulating film layer 34, the insulating film layer 35 is formed on the side wall in the opening by a known method. Then, after forming an n-type polycrystalline silicon layer 36 as shown in FIG. 13 (f), a heat treatment is performed at 1000 ° C. for 10 seconds in a nitrogen atmosphere using a lamp heating device to thereby form the n-type polycrystalline silicon layer. An n-type emitter region 37 was formed by solid-phase diffusion from. According to this embodiment, a low-resistance and thin base layer 33 is formed, and a high-speed bipolar transistor is realized. In this embodiment, only a bipolar transistor is formed. However, a BiCMOS LSI can be formed by forming a MOS transistor on the same substrate.

【0044】図14(a)〜(d)は、本発明の実施例12
のメタルゲートMOSトランジスタを有する半導体装置
の製造方法の工程例を示す断面図である。図14(a)に
おいて、38はシリコンとゲルマニウムの混晶半導体で
形成したゲート電極であり、まず、周知の方法により浅
いソースおよびドレイン39を有するMOSトランジス
タを形成する。次に、絶縁膜層40を堆積した後、CM
P(Chemical Mechanical Polishing)を用い、図14
(b)に示すようにゲート電極38が該絶縁膜層40中に
現われるように平坦化する。次に、シリコンとゲルマニ
ウムの混晶半導体層38を図14(c)に示すようにアン
モニアと過酸化水素水と水の混合液で除去し、ゲート電
極形成用開口部41を形成する。そして、図14(d)に
示すように、該開口部に金属、例えばタングステンある
いはタングステンとタングステンナイトライドの積層膜
を充填してメタルゲート電極42を形成し、メタルゲー
トMOSトランジスタを形成した。
FIGS. 14A to 14D show Embodiment 12 of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a process example of the method for manufacturing the semiconductor device having the metal gate MOS transistor of FIG. In FIG. 14A, reference numeral 38 denotes a gate electrode formed of a mixed crystal semiconductor of silicon and germanium. First, a MOS transistor having a shallow source and drain 39 is formed by a known method. Next, after depositing the insulating film layer 40, the CM
Using P (Chemical Mechanical Polishing), FIG.
The gate electrode 38 is planarized so as to appear in the insulating film layer 40 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 14C, the mixed crystal semiconductor layer 38 of silicon and germanium is removed with a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide solution, and water to form an opening 41 for forming a gate electrode. Then, as shown in FIG. 14D, a metal gate electrode 42 was formed by filling the opening with a metal, for example, tungsten or a laminated film of tungsten and tungsten nitride, thereby forming a metal gate MOS transistor.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、イオン打ち込みを用い
てシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層に不純物をド
ーピングできるので所望の領域に所望の導電型の低抵抗
でかつ浅い拡散層を形成することができた。また、本発
明によって、MOSトランジスタのソース及びドレイン
領域を低抵抗でかつ浅い拡散層に形成し、短チャネル効
果を抑制すると同時に高電流駆動能力を得ることができ
た。 更に、固相拡散源となるシリコンとゲルマニウム
の混晶半導体層をソース及びドレイン領域形成後、アン
モニアと過酸化水素水と水の混合液で選択的に除去する
ことにより、ゲート容量を増加させることなく浅接合を
形成することができた。
According to the present invention, since a mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium can be doped with impurities by ion implantation, a low-resistance and shallow diffusion layer of a desired conductivity type can be formed in a desired region. Was completed. Further, according to the present invention, the source and drain regions of the MOS transistor are formed in a low-resistance and shallow diffusion layer, so that a short-channel effect can be suppressed and a high current driving capability can be obtained. Further, after forming a source and drain region of a mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium serving as a solid-phase diffusion source, the gate capacity is increased by selectively removing the mixed solution with a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide and water. And a shallow junction could be formed.

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

【図1】本発明の第1実施例の半導体装置の製造方法の
各工程順に説明するための図で、(a)〜(d)は各工程の
断面図である。
FIGS. 1A to 1D are views for explaining the steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention in order of steps, and FIGS.

【図2】シリコンとゲルマニウムの混晶半導体のアンモ
ニアと過酸化水素水と水の混合液(2:1:5)および
ヒドラジン溶液に対するエッチング速度を示す実験デー
タの線図。
FIG. 2 is a diagram of experimental data showing etching rates of a mixed crystal semiconductor of silicon and germanium with respect to a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide and water (2: 1: 5) and a hydrazine solution.

【図3】従来例と本発明のMOSトランジスタの違いを
説明するための断面図で、(a)および(b) は従来例、
(c)は本発明の半導体装置の断面図である。
3A and 3B are cross-sectional views for explaining a difference between a conventional example and a MOS transistor according to the present invention.
(c) is a sectional view of the semiconductor device of the present invention.

【図4】本発明の第2実施例の半導体装置の製造方法の
各工程順に説明するための図で、(a)〜(d)は各工程の
断面図である。
FIGS. 4A to 4D are views for explaining the steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention in order of steps, and FIGS.

【図5】本発明の第3実施例の半導体装置の製造方法の
各工程順に説明するための図で、(a)〜(e)は各工程の
断面図である。
FIGS. 5A to 5E are views for explaining the steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention in order of steps, and FIGS.

【図6】本発明の第4実施例の半導体装置の製造方法の
各工程順に説明するための図で、(a)〜(e)は各工程の
断面図である。
FIGS. 6A to 6E are views for explaining the steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention in order of steps, and FIGS.

【図7】本発明の第5実施例の半導体装置の製造方法の
各工程順に説明するための図で、(a)〜(e)は各工程の
断面図である。
FIGS. 7A to 7E are views for explaining each step of a method of manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention, and FIGS. 7A to 7E are cross-sectional views of each step;

【図8】本発明の第6実施例の半導体装置の製造方法の
各工程順に説明するための図で、(a)〜(e)は各工程の
断面図である。
FIGS. 8A to 8E are cross-sectional views illustrating the steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention. FIGS.

【図9】本発明の第7実施例の半導体装置を示す断面
図。
FIG. 9 is a sectional view showing a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第8実施例の半導体装置を示す断面
図。
FIG. 10 is a sectional view showing a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第9実施例の半導体装置を示す断面
図。
FIG. 11 is a sectional view showing a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第10実施例の半導体装置の製造方
法の各工程順に説明するための図で、(a)〜(c)は各工
程の断面図である。
FIGS. 12A to 12C are views for explaining each step of a method of manufacturing a semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention, and FIGS. 12A to 12C are cross-sectional views of each step;

【図13】本発明の第11実施例の半導体装置の製造方
法の各工程順に説明するための図で、(a)〜(f)は各工
程の断面図である。
FIGS. 13A to 13F are views for explaining each step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention, and FIGS. 13A to 13F are cross-sectional views of each step;

【図14】本発明の第12実施例の半導体装置の製造方
法の各工程順に説明するための図で、(a)〜(e)は各工
程の断面図である。
FIGS. 14A to 14E are views for explaining each step of a method of manufacturing a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention, in which FIGS.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板、2…シリコンとゲルマニウムの混晶半
導体層、3…不純物イオン、4…不純物をドープしたシ
リコンとゲルマニウムの混晶半導体層、5…ゲルマニウ
ム、炭素、 酸素のいずれかの元素を含む第2導電型の
拡散層、6…第1の絶縁膜層、7…第2の絶縁膜層、8
…該第2の絶縁膜層上に配置された第2導電型の多結晶
シリコン・ゲート電極、9…該ゲート電極上に形成され
た第3の絶縁膜層、10…半導体基板、11…ゲート電
極側壁の第4の絶縁膜層、12…第2導電型の深いソー
スおよびドレイン、13…第2導電型のウェル、14…
第1導電型のウェル、15…第1導電型の多結晶シリコ
ン・ゲート電極、16…第1導電型の不純物をドープし
たシリコンとゲルマニウムの混晶半導体層、17…第2
導電型の不純物をドープしたシリコンとゲルマニウムの
混晶半導体層、18…第1導電型の浅いソースとドレイ
ン、19…多結晶シリコン・ゲート電極上に形成された
金属電極層、20…ゲート電極側壁の絶縁膜、21…第
1導電型の深いソースおよびドレイン、22…高耐圧M
OSトランジスタ用のソースおよびドレイン、23…絶
縁膜層、24…第一導電型の多結晶シリコン層、25…
第一導電型の島状のシリコンとゲルマニウムの混晶半導
体層、26…絶縁膜、27…第一導電型の多結晶シリコ
ン層、28…第2導電型の多結晶シリコン層、29…絶
縁膜層、30…べース領域形成用の開口部、31…第2
導電型の外部べース領域、32…第2導電型のシリコン
とゲルマニウムの混晶半導体層、33…第2導電型のべ
ース領域、34…絶縁膜層、35…該開口部内側壁の絶
縁膜層、36…第1導電型の多結晶シリコン・エミッタ
電極、37…第1導電型のエミッタ領域、38…シリコ
ンとゲルマニウムの混晶半導体で形成したゲート電極、
39…第2導電型の浅いソースおよびドレイン、40…
絶縁膜層、41…ゲート電極形成用の開口部、42…メ
タルゲート電極、51…ボロンを含んだシリコン・ゲル
マニウム層、52…シリサイド層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium, 3 ... Impurity ion, 4 ... Mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium doped with impurities, 5 ... Contains any element of germanium, carbon, and oxygen Diffusion layer of second conductivity type, 6: first insulating film layer, 7: second insulating film layer, 8
... a second conductivity type polycrystalline silicon gate electrode disposed on the second insulating film layer, 9 ... a third insulating film layer formed on the gate electrode, 10 ... semiconductor substrate, 11 ... gate Fourth insulating film layer on electrode side wall, 12 deep source and drain of second conductivity type, 13 well of second conductivity type, 14
A first conductivity type well, 15 a first conductivity type polycrystalline silicon gate electrode, 16 a mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium doped with a first conductivity type impurity, 17 a second
A mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium doped with a conductive impurity, 18: a shallow source and drain of a first conductive type, 19: a metal electrode layer formed on a polycrystalline silicon gate electrode, 20: a gate electrode side wall Insulating film, 21: deep source and drain of the first conductivity type, 22: high breakdown voltage M
Source and drain for OS transistor, 23 ... insulating film layer, 24 ... polycrystalline silicon layer of first conductivity type, 25 ...
First conductive type island-shaped mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium, 26: insulating film, 27: first conductive type polycrystalline silicon layer, 28: second conductive type polycrystalline silicon layer, 29: insulating film Layer, 30: opening for forming base region, 31: second
A conductive type outer base region, 32: a mixed crystal semiconductor layer of silicon and germanium of a second conductive type; 33, a second conductive type base region; 34, an insulating film layer; 35, inner wall of the opening An insulating film layer of 36, a polycrystalline silicon emitter electrode of the first conductivity type; 37, an emitter region of the first conductivity type; 38, a gate electrode formed of a mixed crystal semiconductor of silicon and germanium;
39... Shallow source and drain of second conductivity type, 40.
Insulating film layer, 41: opening for forming a gate electrode, 42: metal gate electrode, 51: silicon-germanium layer containing boron, 52: silicide layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/73 H01L 29/78 301S 29/78 301P 21/336 29/92 (72)発明者 芝 健夫 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5F003 AP00 BB09 BJ15 BJ18 BM01 BP05 BP06 BP21 BP31 BP42 5F040 DA01 DA05 DA10 DA18 DB03 DB07 DB09 EC01 EC07 EC08 EC12 EC13 EF02 EH02 FA04 FA15 FB02 FC05 FC11 FC19 5F048 AA00 AA08 AB01 AB03 AC03 AC05 AC07 AC10 BA01 BB06 BB07 BB08 BB09 BB12 BC06 BE03 BF06 DA23 DB01 DB06──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 29/73 H01L 29/78 301S 29/78 301P 21/336 29/92 (72) Inventor Takeo Shiba Tokyo 1-280 Higashi-Koigakubo, Tokyo-Kokubunji-shi F term in Hitachi Central Research Laboratory, Inc. 5F003 AP00 BB09 BJ15 BJ18 BM01 BP05 BP06 BP21 BP31 BP42 5F040 DA01 DA05 DA10 DA18 DB03 DB07 DB09 EC01 EC07 EC08 EC12 EC13 EF02 EH02 FA04 FA05 FC11 FC19 5F048 AA00 AA08 AB01 AB03 AC03 AC05 AC07 AC10 BA01 BB06 BB07 BB08 BB09 BB12 BC06 BE03 BF06 DA23 DB01 DB06

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板表面上にシリコンとゲルマニウ
ムの混晶半導体を堆積する工程と、上記シリコンとゲル
マニウムの混晶半導体にキャリアとなる所定の不純物イ
オンを打ち込む工程と、熱処理を施して固相拡散源の上
記シリコンとゲルマニウムの混晶半導体からの熱拡散で
上記半導体基板表面に拡散層を形成する工程と、上記シ
リコンとゲルマニウムの混晶半導体をアンモニアと過酸
化水素水と水の混合液で除去する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of depositing a mixed crystal semiconductor of silicon and germanium on the surface of a semiconductor substrate; a step of implanting predetermined impurity ions serving as carriers into the mixed crystal semiconductor of silicon and germanium; A step of forming a diffusion layer on the surface of the semiconductor substrate by thermal diffusion from the silicon and germanium mixed crystal semiconductor of the diffusion source, and mixing the silicon and germanium mixed crystal semiconductor with a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide water and water Removing the semiconductor device.
【請求項2】第1導電型を有する半導体基板表面上にゲ
ート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、シリ
コンとゲルマニウムの混晶半導体を堆積する工程と、上
記シリコンとゲルマニウムの混晶半導体に前記第1の導
電型とは逆の第2導電型の不純物をイオン打ち込みする
工程と、上記シリコンとゲルマニウムの混晶半導体から
の固相拡散によって上記ゲート電極の両側の上記半導体
基板表面に第2導電型の浅い拡散層を形成する工程と、
上記シリコンとゲルマニウムの混晶半導体を除去する工
程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a gate electrode on a surface of a semiconductor substrate having a first conductivity type via a gate insulating film; a step of depositing a mixed crystal semiconductor of silicon and germanium; a mixed crystal of silicon and germanium; A step of ion-implanting an impurity of a second conductivity type opposite to the first conductivity type into the semiconductor, and solid phase diffusion from the mixed crystal semiconductor of silicon and germanium to the surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. Forming a shallow diffusion layer of the second conductivity type;
Removing the mixed crystal semiconductor of silicon and germanium.
【請求項3】nMOSとpMOSとを有する半導体装置
の製造方法であって、 半導体基板表面上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を
形成する工程と、シリコンとゲルマニウムの混晶半導体
を堆積する工程と、ホトレジストをマスクとして打ち分
けて、 nMOSとpMOSのそれぞれの形成領域の上
記シリコンとゲルマニウムの混晶半導体に、対応する導
電型の不純物をイオン打ち込みする工程と、上記シリコ
ンとゲルマニウムの混晶半導体からの固体拡散によって
上記ゲート電極の両側の上記半導体基板表面に浅い拡散
層を形成する工程と、上記シリコンとゲルマニウムの混
晶半導体を除去する工程とを有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device having an nMOS and a pMOS, comprising: forming a gate electrode on a surface of a semiconductor substrate via a gate insulating film; and depositing a mixed crystal semiconductor of silicon and germanium. And ion-implanting a corresponding conductivity type impurity into the silicon-germanium mixed crystal semiconductor in each of the nMOS and pMOS formation regions by using a photoresist as a mask, and the silicon-germanium mixed crystal semiconductor. Forming a shallow diffusion layer on the surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode by solid diffusion from the substrate, and removing the mixed crystal semiconductor of silicon and germanium. .
【請求項4】前記ゲート電極がポリメタル構造で形成さ
れ、前記ゲート電極形成工程と前記堆積工程との間に、
前記ゲート電極の両側面に絶縁膜を形成する工程を有
し、前記イオン打ち込み工程において、前記浅い拡散層
の深さを前記絶縁膜の膜厚よりも大きくすることを特徴
とする請求項2又は3に記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the gate electrode is formed in a polymetal structure, and between the gate electrode forming step and the depositing step.
3. The method according to claim 2, further comprising the step of forming an insulating film on both side surfaces of the gate electrode, wherein in the ion implantation step, the depth of the shallow diffusion layer is larger than the thickness of the insulating film. 4. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 3.
【請求項5】前記除去工程において、アンモニアと過酸
化水素水と水の混合液を用いることを特徴とする請求項
2乃至4に記載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 2, wherein a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide and water is used in said removing step.
【請求項6】さらに、上記ゲート電極の両側面に側壁絶
縁膜を形成する工程と、イオン打ち込みを用いて第2導
電型の深い拡散層を形成する工程とを有することを特徴
とする請求項2乃至5に記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, further comprising the steps of: forming a side wall insulating film on both side surfaces of said gate electrode; and forming a second conductive type deep diffusion layer by ion implantation. 6. The method for manufacturing a semiconductor device according to 2 to 5.
【請求項7】上記シリコンとゲルマニウムの混晶半導体
を、非晶質または多結晶で形成すること特徴とする請求
項1乃至6に記載の半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the mixed crystal semiconductor of silicon and germanium is formed of amorphous or polycrystalline.
【請求項8】前記イオン打ち込み工程において、1020
個/cm3以上の不純物をドープすることを特徴とする
請求項1乃至7に記載の半導体装置の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein in said ion implantation step, 10 20
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity is doped at a rate of not less than an impurity / cm 3 .
【請求項9】MOSトランジスタを有する半導体装置で
あって、上記MOSトランジスタが、ゲルマニウム,炭
素,酸素のいずれかを高濃度に含む浅いソース及びドレ
イン領域と、ゲルマニウムを含まないゲート電極側壁の
サイドウォールとを有することを特徴とする半導体装
置。
9. A semiconductor device having a MOS transistor, wherein the MOS transistor has shallow source and drain regions containing germanium, carbon, or oxygen at a high concentration, and sidewalls of a gate electrode side wall containing no germanium. And a semiconductor device comprising:
【請求項10】前記浅いソース及びドレイン領域の拡散
深さが、30nm以下であることを特徴とする請求項9
に記載の半導体装置。
10. The shallow source and drain region has a diffusion depth of 30 nm or less.
3. The semiconductor device according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003174159A (en) * 2001-12-03 2003-06-20 Hynix Semiconductor Inc Manufacturing method for semiconductor device
KR101155097B1 (en) 2005-08-24 2012-06-11 삼성전자주식회사 Fabricating method for semiconductor device and semiconductor device fabricated by the same
KR20140063644A (en) * 2011-07-27 2014-05-27 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Methods of forming a metal silicide region in an integrated circuit

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8569158B2 (en) 2011-03-31 2013-10-29 Tokyo Electron Limited Method for forming ultra-shallow doping regions by solid phase diffusion
US8580664B2 (en) 2011-03-31 2013-11-12 Tokyo Electron Limited Method for forming ultra-shallow boron doping regions by solid phase diffusion
US9899224B2 (en) 2015-03-03 2018-02-20 Tokyo Electron Limited Method of controlling solid phase diffusion of boron dopants to form ultra-shallow doping regions
CN115849297A (en) * 2022-12-27 2023-03-28 上海铭锟半导体有限公司 Preparation method of MEMS cavity

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3125789B2 (en) * 1989-09-14 2001-01-22 株式会社日立製作所 Method for manufacturing semiconductor device
JPH04208528A (en) * 1990-12-03 1992-07-30 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
US5281552A (en) * 1993-02-23 1994-01-25 At&T Bell Laboratories MOS fabrication process, including deposition of a boron-doped diffusion source layer
US5571744A (en) * 1993-08-27 1996-11-05 National Semiconductor Corporation Defect free CMOS process
JPH08213605A (en) * 1995-02-06 1996-08-20 Oki Electric Ind Co Ltd Method of manufacturing mos transistor
JP2743894B2 (en) * 1995-12-13 1998-04-22 日本電気株式会社 Method for manufacturing semiconductor device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003174159A (en) * 2001-12-03 2003-06-20 Hynix Semiconductor Inc Manufacturing method for semiconductor device
JP4590151B2 (en) * 2001-12-03 2010-12-01 株式会社ハイニックスセミコンダクター Manufacturing method of semiconductor device
KR101155097B1 (en) 2005-08-24 2012-06-11 삼성전자주식회사 Fabricating method for semiconductor device and semiconductor device fabricated by the same
KR20140063644A (en) * 2011-07-27 2014-05-27 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Methods of forming a metal silicide region in an integrated circuit
KR102030676B1 (en) * 2011-07-27 2019-10-10 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Methods of forming a metal silicide region in an integrated circuit

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Publication number Publication date
WO2001011668A1 (en) 2001-02-15

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