JP2001077361A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法

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JP2001077361A
JP2001077361A JP25398699A JP25398699A JP2001077361A JP 2001077361 A JP2001077361 A JP 2001077361A JP 25398699 A JP25398699 A JP 25398699A JP 25398699 A JP25398699 A JP 25398699A JP 2001077361 A JP2001077361 A JP 2001077361A
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semiconductor
semiconductor substrate
integrated circuit
circuit device
region
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JP25398699A
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English (en)
Inventor
Masabumi Miyamoto
正文 宮本
Yusuke Nonaka
裕介 野中
Shinichiro Mitani
真一郎 三谷
Yasunobu Yanagisawa
泰伸 柳沢
Tomohiro Saito
朋広 斉藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソース、ドレイン領域の接合容量を低減する
ことにより、高速なデバイス動作を可能とする。 【解決手段】 p型の半導体基板1にn型不純物を斜め
イオン打ち込みにより導入し、一対のn型の低濃度半導
体領域3の下に実効的な不純物濃度が低いp型のカウン
タードープ層8を形成することによって、ソース、ドレ
イン領域の接合容量を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造技術に関し、特に、MISFET(Me
tal Insulator Semiconductor Field Effect Transisto
r )に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置の高集積化に伴った
MISFETの微細化が進むにつれてMISFETの短
チャネル効果は顕著となり、ソースを構成する半導体領
域(ソース領域)とドレインを構成する半導体領域(ド
レイン領域)との間の耐圧低下およびソース、ドレイン
領域と半導体基板との間の接合容量の増加などが問題と
なっている。
【0003】そこで、不純物濃度が相対的に低い第1の
半導体領域(低濃度半導体領域)と不純物濃度が相対的
に高い第2の半導体領域(高濃度半導体領域)とから構
成されるLDD(Lightly Doped Drain )構造のソー
ス、ドレインが採用され、さらに、ソース、ドレイン領
域の下に、ソース、ドレイン領域を構成する不純物とは
反対の導電型の不純物からなるポケット領域を形成する
ことにより、ソース領域とドレイン領域との間の耐圧を
向上し、また、ソース、ドレイン領域を構成する上記高
濃度半導体領域の下に半導体基板と反対の導電型の不純
物を導入し、半導体基板と比して不純物濃度が相対的に
低いカウンタードープ層を形成することにより、ソー
ス、ドレイン領域と半導体基板との間の接合容量を低減
している。
【0004】なお、ポケット領域およびカウンタードー
プ層を備えたMISFETについては、アイ・イー・イ
ー・イー・トランザクション・エレクトロン・デバイシ
ィズ(IEEE Trans. Electron Devices, 0.3-μm Mixed
Analog/Digital CMOS Technology for Low-Voltage Ope
ration vol. ED-41, pp.1837〜1843, 1994)などに記載
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が検討したところによると、ゲート長が0. 14μm
以下のMISFETでは、ポケット領域がソース、ドレ
イン領域を構成する高濃度半導体領域の深さよりも浅く
なり、ソース、ドレイン領域を構成する低濃度半導体領
域とポケット領域との接合容量が増加して、回路動作速
度が低下するという問題が生ずることが明かとなった。
【0006】本発明の目的は、ソース、ドレイン領域の
接合容量を低減することにより、高速なデバイス動作を
可能とすることのできる技術を提供することにある。
【0007】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。すなわち、 (1)本発明の半導体集積回路装置は、半導体基板上に
低濃度半導体領域と高濃度半導体領域とからなる一対の
半導体領域によって構成されたソース、ドレインを備え
たMISFETを有しており、前記半導体基板と反対の
導電型の不純物を斜めイオン打ち込みで導入することに
より、前記半導体基板と同一の導電型を示し、不純物濃
度が相対的に低いカウンタードープ層が前記低濃度半導
体領域の下部に接して設けられているものである。
【0009】(2)本発明の半導体集積回路装置は、半
導体基板上に一対の半導体領域によって構成されたソー
ス、ドレインを備えたMISFETを有しており、前記
半導体基板と反対の導電型の不純物を斜めイオン打ち込
みで導入することにより、前記半導体基板と同一の導電
型を示し、不純物濃度が相対的に低いカウンタードープ
層が前記半導体領域の下部に接して設けられているもの
である。
【0010】(3)本発明の半導体集積回路装置は、前
記(1)または(2)のMISFETにおいて、前記半
導体基板は、支持基板上に埋め込み絶縁膜を介して形成
されたシリコン層とするものである。
【0011】(4)本発明の半導体集積回路装置は、前
記(1)、(2)または(3)のMISFETにおい
て、ソース、ドレインを構成する前記一対の半導体領域
の間に、ソース、ドレインを構成する前記一対の半導体
領域と反対の導電型の不純物を導入してなる一対のポケ
ット領域、ソース、ドレインを構成する前記一対の半導
体領域と反対の導電型の不純物を導入してなる埋め込み
層、または前記ポケット領域および前記埋め込み層の両
者が形成されているものである。
【0012】(5)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、半導体基板上に低濃度半導体領域と高濃度半導
体領域とからなる一対の半導体領域によって構成された
ソース、ドレインを備えたMISFETを形成する際、
ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成した
後、前記半導体基板と反対の導電型の不純物を、前記半
導体基板の法線方向に対して第1の角度を有し、かつ少
なくとも2方向からイオン打ち込みで導入することによ
り、前記半導体基板と同一の導電型を示し、不純物濃度
が相対的に低いカウンタードープ層を前記低濃度半導体
領域の下部に接して形成する工程を有するものである。
【0013】(6)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、半導体基板上に低濃度半導体領域と高濃度半導
体領域とからなる一対の半導体領域によって構成された
ソース、ドレインを備えたMISFETを形成する際、
ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成した
後、前記半導体基板と反対の導電型の不純物を、前記半
導体基板の法線方向に対して第1の角度を有し、かつ少
なくとも2方向からイオン打ち込みで導入し、続いて前
記半導体基板と反対の導電型の不純物を、前記半導体基
板の法線方向に対して第2の角度を有し、かつ少なくと
も2方向からイオン打ち込みで導入することにより、前
記半導体基板と同一の導電型を示し、不純物濃度が相対
的に低いカウンタードープ層を前記低濃度半導体領域の
下部に接して形成する工程を有するものである。
【0014】(7)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、半導体基板上に低濃度半導体領域と高濃度半導
体領域とからなる一対の半導体領域によって構成された
ソース、ドレインを備えたMISFETを形成する際、
ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成した
後、前記半導体基板と反対の導電型の不純物を、前記半
導体基板の法線方向とほぼ同じ角度でイオン打ち込みで
導入し、続いて前記半導体基板と反対の導電型の不純物
を、前記半導体基板の法線方向に対して第1の角度を有
し、かつ少なくとも2方向からイオン打ち込みで導入す
ることにより、前記半導体基板と同一の導電型を示し、
不純物濃度が相対的に低いカウンタードープ層を前記低
濃度半導体領域の下部に接して設ける工程を有するもの
である。
【0015】(8)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、半導体基板上に一対の半導体領域によって構成
されたソース、ドレインを備えたMISFETを形成す
る際、ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形
成した後、前記半導体基板と反対の導電型の不純物を、
前記半導体基板の法線方向に対して第1の角度を有し、
かつ少なくとも2方向からイオン打ち込みで導入するこ
とにより、前記半導体基板と同一の導電型を示し、不純
物濃度が相対的に低いカウンタードープ層を前記半導体
領域の下部に接して形成する工程を有するものである。
【0016】(9)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記(5)、(6)、(7)または(8)のM
ISFETの製造方法において、前記第1の角度を約2
5度とするものである。
【0017】(10)本発明の半導体集積回路装置の製
造方法は、前記(5)、(6)、(7)または(8)の
MISFETの製造方法において、前記カウンタードー
プ層を形成するために導入される不純物は、MISFE
Tのゲート電極の延在方向に対して約45度の角度で4
方向からイオン打ち込みされるものである。
【0018】上記した手段によれば、斜めイオン打ち込
みにより、ソース、ドレインの一部を構成する高濃度半
導体領域下の半導体基板のみでなく、ソース、ドレイン
の他の一部を構成する低濃度半導体領域下の半導体基板
に、実効的な不純物濃度が低いカウンタードープ層が形
成されて、ソース、ドレイン領域の接合容量を低減する
ことができる。また、MISFETのゲート電極下への
横方向侵入距離は斜めイオン打ち込みの角度で調整する
ことが可能であり、短チャネル特性に影響しない範囲で
ソース、ドレイン領域の接合容量を低減することができ
る。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【0020】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて同一機能を有するものは同一の符号を付し、その
繰り返しの説明は省略する。
【0021】(実施の形態1)図1は、本発明の一実施
の形態であるnチャネル型MISFETQ1 を示す半導
体基板の要部断面図である。
【0022】nチャネル型MISFETQ1 は、p型の
半導体基板1に形成された素子分離領域2に囲まれた活
性領域に形成され、この半導体基板1の表面には、相対
的に不純物濃度が低い一対のn型の低濃度半導体領域3
および相対的に不純物濃度が高い一対のn型の高濃度半
導体領域4によってソース、ドレインは構成されてい
る。
【0023】一対の低濃度半導体領域3の間の半導体基
板1の表面には、図示はしないが、しきい値電圧制御層
が形成されている。このしきい値電圧制御層の上には酸
化シリコン膜でゲート絶縁膜5が構成され、さらに、そ
の上にはn型の多結晶シリコン膜でゲート電極6が構成
されている。このゲート電極6の側壁にはサイドウォー
ルスペーサ7が形成されている。
【0024】一対の低濃度半導体領域3および一対の高
濃度半導体領域4の下には、一対のp型のカウンタード
ープ層8が、これらと接して形成されており、上記一対
のカウンタードープ層8の間の半導体基板1には、短チ
ャネル効果を抑制することのできる一対のポケット領域
9と、さらにこの一対のp型のポケット領域9との間に
p型の埋め込み層10とが形成されている。上記カウン
タードープ層8は半導体基板1にn型の不純物を導入す
ることで形成され、カウンタードープ層8の実効的な不
純物濃度(p型不純物濃度−n型不純物濃度)は、半導
体基板1、ポケット領域9および埋め込み層10の不純
物濃度よりも相対的に低くなっている。
【0025】さらに、ゲート電極6の上層には層間絶縁
膜11が形成されている。この層間絶縁膜11には、一
対の高濃度半導体領域4に達するコンタクトホール12
が開孔している。なお、図示はしないが、上記層間絶縁
膜11には、ゲート電極6に達するコンタクトホールが
開孔している。上記コンタクトホール12に埋め込まれ
たプラグ13を介在して、配線層14が一対の高濃度半
導体領域4に接続されている。
【0026】本発明の一実施の形態であるnチャネル型
MISFETQ1 の製造方法を図2〜図6を用いて説明
する。
【0027】まず、図2に示すように、例えばp型の単
結晶シリコンからなる半導体基板1を用意する。次に、
半導体基板1に素子分離溝2aを形成し、この素子分離
溝2aに絶縁膜2bを埋め込むことによって素子分離領
域2を形成する。
【0028】次に、図3に示すように、半導体基板1に
p型の埋め込み層10を形成した後、半導体基板1に熱
酸化処理を施して、半導体基板1の表面にゲート絶縁膜
5を形成し、次いで半導体基板1上に化学的気相成長
(Chemical Vapor Deposition;CVD)法でリン
(P)を添加した多結晶シリコン膜(図示せず)を堆積
する。その後、この多結晶シリコン膜をレジストパター
ンをマスクとしてエッチングし、多結晶シリコン膜から
構成されるゲート電極6を形成する。
【0029】次に、図4(a)に示すように、ゲート電
極6をマスクとして半導体基板1にn型不純物15、例
えば砒素(As)をイオン打ち込みで注入して、低濃度
半導体領域3を形成し、続いて同図(b)、(c)に示
すように、p型不純物16、例えばボロン(B)をイオ
ン打ち込みで注入して、ポケット領域9を形成する。上
記n型不純物15は、半導体基板1の法線方向とほぼ同
一角度からイオン打ち込みされるが、上記p型不純物1
6は、半導体基板1の法線方向に対して約25度の角度
(チルト角度;θ1 )で、かつゲート電極6の延在方向
に対して約45度の角度(ツイスト角;θ2 )で4方向
から注入される。
【0030】次に、図5に示すように、半導体基板1上
に絶縁膜を堆積した後、この絶縁膜をRIE(Reactive
Ion Etching)法で異方性エッチングして、ゲート電極
6の側壁にサイドウォールスペーサ7を形成する。
【0031】この後、図6(a)に示すように、ゲート
電極6およびサイドウォールスペーサ7をマスクとして
半導体基板1にn型不純物17、例えばAsをイオン打
ち込みで注入し、高濃度半導体領域4を形成する。上記
n型不純物17は、半導体基板1の法線方向とほぼ同一
角度からイオン打ち込みされる。
【0032】続いて、同図(b)、(c)に示すよう
に、ゲート電極6およびサイドウォールスペーサ7をマ
スクとして半導体基板1にn型不純物18、例えばPを
半導体基板1の法線方向とほぼ同一角度からのイオン打
ち込みで注入し、さらにn型不純物19、例えばPをチ
ルド角θ1 が約25度で、かつツイスト角θ2 が約45
度の4方向からの斜めイオン打ち込みで注入することに
より、低濃度半導体領域3および高濃度半導体領域4の
下の領域に、実効的なp型不純物領域が低減されたカウ
ンタードープ層8を形成する。ここで、上記n型不純物
18の不純物濃度が高濃度半導体領域4に接する前記埋
め込み層10の不純物濃度とほぼ同じとなるように、n
型不純物18のドーズ量は設定される。また、上記n型
不純物19は、例えばエネルギー45keV、ドーズ量
5×1012cm-2の条件でイオン打ち込みされる。
【0033】斜め打ち込みによって注入された上記n型
不純物19によって、このカウンタードープ層8は高濃
度半導体領域4下のみでなく低濃度半導体領域3下に
も、これらと接して形成される。従って、高濃度半導体
領域4と半導体基板1との接合容量を低減するだけでな
く、低濃度半導体領域3とポケット領域9との接触面積
を低減できて、低濃度半導体領域3とポケット領域9と
の接合容量を低減することができる。なお、上記n型不
純物19の斜め打ち込みは必ずしも4回行う必要はな
く、低濃度半導体領域3の下部に接してカウンタードー
プ層8が形成できれば、上記n型不純物19は2方向か
らの打ち込みでもよい。
【0034】次に、半導体基板1上に層間絶縁膜11を
堆積し、この層間絶縁膜11をレジストパターンをマス
クとしてエッチングし、コンタクトホール12を開孔す
る。次いで、層間絶縁膜11の上層に金属膜を堆積し、
例えば化学的機械研磨(Chemical Mechanical Polishin
g ;CMP)法で金属膜の表面を平坦化することによっ
てコンタクトホール12の内部に金属膜を埋め込みプラ
グ13を形成した後、層間絶縁膜11の上層に堆積した
金属膜をエッチングして配線層14を形成することによ
り、前記図1に示したnチャネル型MISFETQ1
ほぼ完成する。
【0035】このように、本実施の形態1によれば、斜
めイオン打ち込みにより、低濃度半導体領域3の下に実
効的な不純物濃度が低いp型のカウンタードープ層8が
形成されるので、低濃度半導体領域3の接合容量を低減
することができる。また、サイドウォールスペーサ7の
スペーサ端からのチャネル方向への横方向侵入距離は斜
めイオン打ち込みの角度で調整することが可能であり、
短チャネル特性に影響しない範囲で低濃度半導体領域3
と半導体基板1との間の接合容量を低減することができ
る。
【0036】(実施の形態2)図7は、本発明の他の実
施の形態であるnチャネル型MISFETQ2 を示す半
導体基板の要部断面図である。
【0037】本実施の形態2のnチャネル型MISFE
TQ2 は、前記実施の形態1のnチャネル型MISFE
TQ1 において、p型の埋め込み層10が設けられてい
ない構造である。
【0038】前記実施の形態1に記載したと同様に、一
対のn型の低濃度半導体領域3および一対のn型の高濃
度半導体領域4の下には、一対のp型のカウンタードー
プ層8が、これらと接して形成されており、斜めイオン
打ち込みによるカウンタードープ層8の形成によって低
濃度半導体領域3の接合容量を低減することができる。
【0039】前記実施の形態1の製造方法では、埋め込
み層10の実効的な不純物濃度を低減するために半導体
基板1へp型不純物18がイオン打ち込みされたが、本
実施の形態2では、埋め込み層10を設けていないの
で、上記p型不純物18のイオン打ち込みは行わなくて
もよい。
【0040】(実施の形態3)図8は、本発明の他の実
施の形態であるnチャネル型MISFETQ3 を示す半
導体基板の要部断面図である。
【0041】本実施の形態3のnチャネル型MISFE
TQ3 は、前記実施の形態1のnチャネルMISFET
1 において、p型のポケット領域9が設けられていな
い構造である。
【0042】前記実施の形態1に記載したと同様に、一
対のn型の低濃度半導体領域3および一対のn型の高濃
度半導体領域4の下には、一対のp型のカウンタードー
プ層8が、これらと接して形成されており、斜めイオン
打ち込みによるカウンタードープ層8の形成によって低
濃度半導体領域3の接合容量を低減することができる。
【0043】前記実施の形態1の製造方法では、埋め込
み層10の実効的な不純物濃度を低減するために半導体
基板1へp型不純物18がイオン打ち込みされたが、p
型不純物19の斜めイオン打ち込みのみで、高濃度半導
体領域4の接合容量を小さくできる場合は、上記p型不
純物18のイオン打ち込みは行わなくてもよい。
【0044】(実施の形態4)図9は、本発明の他の実
施の形態であるnチャネル型MISFETQ4 の製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
【0045】前記実施の形態1に記載したと同様に、一
対のn型の低濃度半導体領域3および一対のn型の高濃
度半導体領域4の下には、一対のp型のカウンタードー
プ層8が、これらと接して形成されているが、図9
(a)に示すチルト角θ1aの斜めイオン打ち込みによる
n型不純物19aと、図9(b)に示すチルト角θ1b
斜めイオン打ち込みによるn型不純物19bの2回のn
型不純物の導入によってカウンタードープ層8を形成し
ている。
【0046】このように、チルト角の異なる斜めイオン
打ち込みを複数回行うことにより、例えば複雑な不純物
濃度を有するいかなる半導体基板1においても、接合容
量を低減することのできる最適な不純物濃度を有するカ
ウンタードープ層8を形成することができる。
【0047】(実施の形態5)図10は、本発明の他の
実施の形態であるCMOS(Complementary Metal Oxid
e Semiconductor )FETQ5 を示す半導体基板の要部
断面図である。図10において、Q5nはnチャネル型M
ISFET、Q5pはpチャネル型MISFETである。
【0048】nチャネル型MISFETQ5nは、前記実
施の形態1のnチャネル型MISFETQ1 とほぼ同様
であるが、p型の半導体基板1に形成されたp型ウエル
20に形成されている。
【0049】一方、pチャネル型MISFETQ5pは、
半導体基板1に形成された素子分離領域2に囲まれた活
性領域に形成され、活性領域にはn型ウエル21が形成
されている。このn型ウエル21の表面には、相対的に
不純物濃度の低い一対のp型の低濃度半導体領域22お
よび相対的に不純物濃度の高い一対のp型の高濃度半導
体領域23によってソース、ドレインは構成されてい
る。
【0050】一対の低濃度半導体領域22の間のn型ウ
エル21の表面には、図示はしないが、しきい値電圧制
御層が形成されている。このしきい値電圧制御層の上に
は酸化シリコン膜でゲート絶縁膜5が構成され、さら
に、その上にはn型の多結晶シリコン膜でゲート電極6
が構成されている。このゲート電極6の側壁にはサイド
ウォールスペーサ7が形成されている。
【0051】一対の低濃度半導体領域22および一対の
高濃度半導体領域23の下には、一対のn型のカウンタ
ードープ層24が、これらと接して形成されており、上
記一対のカウンタードープ層24の間のn型ウエル21
には、短チャネル効果を抑制することのできる一対のn
型のポケット領域25と、さらにこの一対のポケット領
域25との間にn型の埋め込み層26とが形成されてい
る。上記カウンタードープ層24はn型ウエル21にp
型の不純物を導入することで形成され、カウンタードー
プ層24の実効的な不純物濃度はn型ウエル21、ポケ
ット領域25または埋め込み層26の不純物濃度よりも
相対的に低くなっている。
【0052】本発明の一実施の形態であるCMOSFE
TQ5 の製造方法を図11〜図13を用いて説明する。
【0053】まず、図11に示すように、例えばp型の
単結晶シリコンからなる半導体基板1を用意する。次
に、半導体基板1に素子分離溝2aを形成し、この素子
分離溝2aに絶縁膜2bを埋め込むことによって素子分
離領域2を形成する。次いで、半導体基板1のnチャネ
ル型MISFETQ5nを形成する領域にp型ウエル20
を形成するためのBをイオン打ち込みで注入し、pチャ
ネル型MISFETQ5pを形成する領域にn型ウエル2
1を形成するためのPをイオン打ち込みで注入する。
【0054】次に、p型ウエル20にnチャネル型MI
SFETQ5nの短チャネル効果を抑制するためのp型の
埋め込み層10を形成し、n型ウエル21にpチャネル
型MISFETQ5pの短チャネル効果を抑制するための
n型の埋め込み層26を形成する。この後、半導体基板
1に熱酸化処理を施して、半導体基板1の表面にゲート
絶縁膜5を形成する。
【0055】次いで、半導体基板1上にCVD法でPを
添加した多結晶シリコン膜(図示せず)を堆積した後、
この多結晶シリコン膜をレジストパターンをマスクとし
てエッチングし、多結晶シリコン膜から構成されるゲー
ト電極6を形成する。
【0056】次に、図12(a)に示すように、n型ウ
エル21上をレジスト膜27で覆った後、ゲート電極6
をマスクとしてp型ウエル20にn型不純物15、例え
ばAsをイオン打ち込みで注入して、低濃度半導体領域
3を形成し、続いてp型不純物16、例えばBをイオン
打ち込みで注入して、ポケット領域9を形成する。上記
n型不純物15は、半導体基板1の法線方向とほぼ同一
角度からイオン打ち込みされるが、上記p型不純物16
は、例えばチルト角約25度で、かつツイスト角約45
度で4方向から注入される。
【0057】次に、図12(b)に示すように、p型ウ
エル20上をレジスト膜28で覆った後、ゲート電極6
をマスクとしてn型ウエル21にp型不純物29、例え
ばフッ化ボロン(BF2 )をイオン打ち込みで注入し
て、低濃度半導体領域22を形成し、続いてn型不純物
30、例えばPをイオン打ち込みで注入して、ポケット
領域25を形成する。上記p型不純物29は、半導体基
板1の法線方向とほぼ同一角度からイオン打ち込みされ
るが、上記n型不純物30は、例えばチルト角約25度
で、かつツイスト角約45度で4方向から注入される。
【0058】次に、図13(a)に示すように、ゲート
電極6の側壁にサイドウォールスペーサ7を形成した
後、n型ウエル21上をレジスト膜31で覆い、次いで
ゲート電極6およびサイドウォールスペーサ7をマスク
としてp型ウエル20にn型不純物17、例えばAsを
イオン打ち込みで注入し、高濃度半導体領域4を形成す
る。上記n型不純物17は、半導体基板1の法線方向と
ほぼ同一角度からイオン打ち込みされる。
【0059】続いて、ゲート電極6およびサイドウォー
ルスペーサ7をマスクとしてp型ウエル20にn型不純
物19、例えばPをチルド角が約25度で、かつツイス
ト角が約45度の4方向からの斜めイオン打ち込みで注
入してカウンタードープ層8を形成する。
【0060】斜め打ち込みによって注入された上記n型
不純物19によって、このカウンタードープ層8は低濃
度半導体領域3の下にも、これと接して形成されるの
で、低濃度半導体領域3の接合容量を低減することがで
きる。
【0061】次に、同図(b)に示すように、p型ウエ
ル20をレジスト膜32で覆った後、ゲート電極6およ
びサイドウォールスペーサ7をマスクとしてn型ウエル
21にp型不純物33、例えばBF2 をイオン打ち込み
で注入し、高濃度半導体領域23を形成する。上記p型
不純物33は、半導体基板1の法線方向とほぼ同一角度
からイオン打ち込みされる。
【0062】続いて、ゲート電極6およびサイドウォー
ルスペーサ7をマスクとしてn型ウエル21にp型不純
物34、例えばBをチルド角が約25度で、かつツイス
ト角が約45度の4方向からの斜めイオン打ち込みで注
入してカウンタードープ層24を形成する。
【0063】斜め打ち込みによって注入された上記p型
不純物34によって、このカウンタードープ層24は低
濃度半導体領域22の下にも、これと接して形成される
ので、低濃度半導体領域22の接合容量を低減すること
ができる。
【0064】このように、本実施の形態5によれば、斜
めイオン打ち込みにより、nチャネル型MISFETQ
5nのソース、ドレインの一部を構成する低濃度半導体領
域3の下、およびpチャネル型MISFETQ5pのソー
ス、ドレインの一部を構成する低濃度半導体領域22の
下に、実効的な不純物濃度が低いp型のカウンタードー
プ層8およびn型のカウンタードープ層24がそれぞれ
形成されて、接合容量を低減することができる。
【0065】(実施の形態6)図14は、本発明の他の
実施の形態であるnチャネル型MISFETQ6 を示す
半導体基板の要部断面図である。
【0066】nチャネル型MISFETQ6 は、SOI
(Silicon On Insulator)基板上に、前記実施の形態2
に記載したnチャネル型MISFETQ2 と同様のMI
SFETを形成したものである。
【0067】SOI基板は、支持基板35に埋め込み絶
縁膜36を介して薄膜シリコン層37が形成されてお
り、nチャネル型MISFETQ6 は上記薄膜シリコン
層37に形成されている。SOI基板上に設けられたn
チャネル型MISFETQ6 は、高濃度半導体領域4ぼ
空乏層の伸びが埋め込み絶縁膜36によって制限される
ため、高濃度半導体領域4の接合容量は小さく抑えるこ
とができる。さらに、本実施の形態6を適用すること
で、斜めイオン打ち込みにより、低濃度半導体領域3の
下に実効的な不純物濃度が低いp型のカウンタードープ
層8が形成されるので、低濃度半導体領域3の接合容量
を低減することができる。
【0068】(実施の形態7)図15は、本発明の他の
実施の形態であるCMOSFETQ7 を示す半導体基板
の要部断面図である。図15において、Q7nはnチャネ
ル型MISFET、Q7pはpチャネル型MISFETで
ある。
【0069】CMOSFETQ7 は、SOI基板上に、
前記実施の形態5に記載したCMOSFETQ5 と同様
のCMOSFETを形成したものであり、斜めイオン打
ち込みによるカウンタードープ層8の形成によって、n
チャネル型MISFETQ7nのソース、ドレインの一部
を構成する低濃度半導体領域3の下、およびpチャネル
型MISFETQ7pのソース、ドレインの一部を構成す
る低濃度半導体領域22の下に、実効的な不純物濃度が
低いp型のカウンタードープ領域8およびn型のカウン
タードープ層24がそれぞれ形成されて、接合容量を低
減することができる。なお、本実施の形態7では、薄膜
シリコン層37に設けられるp型ウエル20およびn型
ウエル21のそれぞれの不純物濃度を高くすることが可
能であることから、p型の埋め込み層10およびn型の
埋め込み層26は必ずしも設ける必要はない。
【0070】(実施の形態8)図16は、本発明の他の
実施の形態である高周波横型MISFETQ8 を示す半
導体基板の要部断面図であり、高周波横型MISFET
8 は、例えば通信用の出力トランジスタに用いられ
る。
【0071】本実施の形態8の高周波横型MISFET
8 は、p型の高濃度埋め込み層38が形成された半導
体基板1に、低濃度のn型のLDD層39およびn型の
高濃度半導体領域4とからなるドレインと、n型の高濃
度半導体領域4とからなるソースとを有しており、さら
に、LDD層39および高濃度半導体領域4の下方に、
前記実施の形態1に記載したと同様なp型のカウンター
ドープ層8が、これらと接して形成されている。
【0072】従来技術では、レジストパターンをマスク
としたイオン打ち込みによって、ゲート電極6下のチャ
ネルからドレインの一部を構成する高濃度半導体領域4
にかけて高濃度埋め込み層は形成される。これに対し
て、本実施の形態8では、半導体基板1全面にイオン打
ち込みによって高濃度埋め込み層38を形成した後に、
LDD層39および高濃度半導体領域4が形成され、さ
らにゲート電極6とサイドウォールスペーサ7とをマス
クとした斜めイオン打ち込みによりカウンタードープ層
8を形成するので、従来技術と比べてリソグラフィ工程
を減らすことができる。
【0073】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
【0074】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0075】本発明によれば、斜めイオン打ち込みによ
るカウンタードープ層の形成によって、短チャネル特性
に影響しない範囲で、ソース、ドレイン領域の接合容量
を低減することができるので、高速なデバイス動作を可
能とすることのできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1であるnチャネル型MI
SFETを示す半導体基板の要部断面図である。
【図2】本発明の実施の形態1であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図3】本発明の実施の形態1であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図4】本発明の実施の形態1であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板であり、(a)お
よび(b)は半導体基板の要部断面図、(c)は半導体
基板の要部平面図である。
【図5】本発明の実施の形態1であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図6】本発明の実施の形態1であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板であり、(a)お
よび(b)は半導体基板の要部断面図、(c)は半導体
基板の要部平面図である。
【図7】本発明の実施の形態2であるnチャネル型MI
SFETを示す半導体基板の要部断面図である。
【図8】本発明の実施の形態3であるnチャネル型MI
SFETを示す半導体基板の要部断面図である。
【図9】本発明の実施の形態4であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図10】本発明の実施の形態5であるCMOSFET
を示す半導体基板の要部断面図である。
【図11】本発明の実施の形態5であるCMOSFET
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図12】本発明の実施の形態5であるCMOSFET
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図13】本発明の実施の形態5であるCMOSFET
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図14】本発明の実施の形態6であるnチャネル型M
ISFETを示す半導体基板の要部断面図である。
【図15】本発明の実施の形態7であるCMOSFET
を示す半導体基板の要部断面図である。
【図16】本発明の実施の形態8である高周波横型MI
SFETを示す半導体基板の要部断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 素子分離領域 2a 素子分離溝 2b 絶縁膜 3 低濃度半導体領域 4 高濃度半導体領域 5 ゲート絶縁膜 6 ゲート電極 7 サイドウォールスペーサ 8 カウンタードープ層 9 ポケット領域 10 埋め込み層 11 層間絶縁膜 12 コンタクトホール 13 プラグ 14 配線層 15 n型不純物 16 p型不純物 17 n型不純物 18 n型不純物 19 n型不純物 19a n型不純物 19b n型不純物 20 p型ウエル 21 n型ウエル 22 低濃度半導体領域 23 高濃度半導体領域 24 カウンタードープ層 25 ポケット領域 26 埋め込み層 27 レジスト膜 28 レジスト膜 29 p型不純物 30 n型不純物 31 レジスト膜 32 レジスト膜 33 p型不純物 34 p型不純物 35 支持基板 36 埋め込み絶縁膜 37 薄膜シリコン層 38 高濃度埋め込み層 39 LDD層 Q1 nチャネル型MISFET Q2 nチャネル型MISFET Q3 nチャネル型MISFET Q4 nチャネル型MISFET Q5 CMOSFET Q5n nチャネル型MISFET Q5p pチャネル型MISFET Q6 nチャネル型MISFET Q7 CMOSFET Q7n nチャネル型MISFET Q7p pチャネル型MISFET Q8 高周波横型MISFET θ1 チルト角 θ1a チルト角 θ1b チルト角 θ2 ツイスト角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三谷 真一郎 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 柳沢 泰伸 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 斉藤 朋広 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 5F040 DA01 DA12 DB03 DC01 EC07 EF02 EF18 EK05 EM01 EM02 EM03 FA03 FA19 FB02 FB04 FC00 FC13 5F048 AA08 AC03 BA01 BA12 BA16 BC05 BC06 BE02 BE03 BG14 5F110 AA02 BB04 CC02 DD05 DD13 EE09 EE45 GG02 GG35 HJ01 HJ06 HJ13 HM15 NN62

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に不純物濃度が相対的に低
    い第1の半導体領域と不純物濃度が相対的に高い第2の
    半導体領域とからなる一対の半導体領域によって構成さ
    れたソース、ドレインを備えたMISトランジスタを有
    する半導体集積回路装置であって、前記半導体基板と反
    対の導電型の不純物を斜めイオン打ち込みで導入するこ
    とにより、前記半導体基板と同一の導電型を示し、不純
    物濃度が相対的に低いカウンタードープ層が前記第1の
    半導体領域の下部に接して設けられていることを特徴と
    する半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に一対の半導体領域によっ
    て構成されたソース、ドレインを備えたMISトランジ
    スタを有する半導体集積回路装置であって、前記半導体
    基板と反対の導電型の不純物を斜めイオン打ち込みで導
    入することにより、前記半導体基板と同一の導電型を示
    し、不純物濃度が相対的に低いカウンタードープ層が前
    記半導体領域の下部に接して設けられていることを特徴
    とする半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
    装置において、前記半導体基板は、支持基板上に埋め込
    み絶縁膜を介して形成されたシリコン層であることを特
    徴とする半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3記載の半導体集積
    回路装置において、ソース、ドレインを構成する前記一
    対の半導体領域の間に、ソース、ドレインを構成する前
    記一対の半導体領域と反対の導電型の不純物を導入して
    なる一対のポケット領域、ソース、ドレインを構成する
    前記一対の半導体領域と反対の導電型の不純物を導入し
    てなる埋め込み層、または前記ポケット領域および前記
    埋め込み層の両者が形成されていることを特徴とする半
    導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 半導体基板上に不純物濃度が相対的に低
    い第1の半導体領域と不純物濃度が相対的に高い第2の
    半導体領域とからなる一対の半導体領域によって構成さ
    れたソース、ドレインを備えたMISトランジスタを形
    成する半導体集積回路装置の製造方法であって、ゲート
    電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成した後、前
    記半導体基板と反対の導電型の不純物を、前記半導体基
    板の法線方向に対して第1の角度を有し、かつ少なくと
    も2方向からイオン打ち込みで導入することにより、前
    記半導体基板と同一の導電型を示し、不純物濃度が相対
    的に低いカウンタードープ層を前記第1の半導体領域の
    下部に接して形成する工程を有することを特徴とする半
    導体集積回路装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 半導体基板上に不純物濃度が相対的に低
    い第1の半導体領域と不純物濃度が相対的に高い第2の
    半導体領域とからなる一対の半導体領域によって構成さ
    れたソース、ドレインを備えたMISトランジスタを形
    成する半導体集積回路装置の製造方法であって、ゲート
    電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成した後、前
    記半導体基板と反対の導電型の不純物を、前記半導体基
    板の法線方向に対して第1の角度を有し、かつ少なくと
    も2方向からイオン打ち込みで導入し、続いて前記半導
    体基板と反対の導電型の不純物を、前記半導体基板の法
    線方向に対して第2の角度を有し、かつ少なくとも2方
    向からイオン打ち込みで導入することにより、前記半導
    体基板と同一の導電型を示し、不純物濃度が相対的に低
    いカウンタードープ層を前記第1の半導体領域の下部に
    接して形成する工程を有することを特徴とする半導体集
    積回路装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 半導体基板上に不純物濃度が相対的に低
    い第1の半導体領域と不純物濃度が相対的に高い第2の
    半導体領域とからなる一対の半導体領域によって構成さ
    れたソース、ドレインを備えたMISトランジスタを形
    成する半導体集積回路装置の製造方法であって、ゲート
    電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成した後、前
    記半導体基板と反対の導電型の不純物を、前記半導体基
    板の法線方向とほぼ同じ角度でイオン打ち込みで導入
    し、続いて前記半導体基板と反対の導電型の不純物を、
    前記半導体基板の法線方向に対して第1の角度を有し、
    かつ少なくとも2方向からイオン打ち込みで導入するこ
    とにより、前記半導体基板と同一の導電型を示し、不純
    物濃度が相対的に低いカウンタードープ層を前記第1の
    半導体領域の下部に接して形成する工程を有することを
    特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 半導体基板上に一対の半導体領域によっ
    て構成されたソース、ドレインを備えたMISトランジ
    スタを形成する半導体集積回路装置の製造方法であっ
    て、ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成
    した後、前記半導体基板と反対の導電型の不純物を、前
    記半導体基板の法線方向に対して第1の角度を有し、か
    つ少なくとも2方向からイオン打ち込みで導入すること
    により、前記半導体基板と同一の導電型を示し、不純物
    濃度が相対的に低いカウンタードープ層を前記半導体領
    域の下部に接して形成する工程を有することを特徴とす
    る半導体集積回路装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項5〜8のいずれか1項に記載の半
    導体集積回路装置の製造方法において、前記第1の角度
    は、約25度であることを特徴とする半導体集積回路装
    置の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項5〜8のいずれか1項に記載の
    半導体集積回路装置の製造方法において、前記カウンタ
    ードープ層を形成するために導入される不純物は、MI
    Sトランジスタのゲート電極の延在方向に対して約45
    度の角度で4方向からイオン打ち込みされることを特徴
    とする半導体集積回路装置の製造方法。
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