JP2001156293A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor device

Info

Publication number
JP2001156293A
JP2001156293A JP2000279305A JP2000279305A JP2001156293A JP 2001156293 A JP2001156293 A JP 2001156293A JP 2000279305 A JP2000279305 A JP 2000279305A JP 2000279305 A JP2000279305 A JP 2000279305A JP 2001156293 A JP2001156293 A JP 2001156293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffusion layer
impurity diffusion
gate electrode
impurity
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000279305A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3574613B2 (en
Inventor
Yasushi Noda
泰史 野田
Hiroyuki Umimoto
博之 海本
Shinji Odanaka
紳二 小田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP2000279305A priority Critical patent/JP3574613B2/en
Publication of JP2001156293A publication Critical patent/JP2001156293A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3574613B2 publication Critical patent/JP3574613B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shallow the junction of an extension high-concentartion impurity diffusion layer, preventing a dislocation loop defect layer from being formed in an extension high-concentration impurity diffusion layer and a pocket im purity diffusion layer. SOLUTION: A P-type impurity diffusion layer 103 is formed on the surface of a semiconductor substrate 100, and then a gate electrode 102 is formed on the semiconductor substrate 100 through the intermediary of a gate insulating film 101. Indium ions are implanted using the gate electrode 102 as a mask for the formation of an amorphous layer, and arsenic ions are implanted using the gate electrode 102 as a mask. The semiconductor substrate 100 is thermally treated at 400 to 550 deg.C to turn the amorphous layer to a crystal layer, and then arsenic ions are implanted using the gate electrode 102 and a side wall 107 as a mask. Indium ions and arsenic ions which are implanted are activated, by which an extension high-concentration impurity diffusion layer 105 possessed of a shallow junction, a pocket impurity diffusion layer 106, and a high- concentration impurity diffusion layer 104 possessed of a deep junction are formed.

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、半導体集積回路の
超高集積化を実現できる微細な構造を持っていると共
に、高速で且つ低消費電力で動作可能なMIS型半導体
装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a MIS type semiconductor device having a fine structure capable of realizing ultra-high integration of a semiconductor integrated circuit and operating at high speed and with low power consumption.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の超高集積化に伴って、
MIS型トランジスタの微細化が要請されており、その
実現のためには浅い接合を有するMIS型トランジスタ
が求められている。
2. Description of the Related Art With the ultra-high integration of semiconductor integrated circuits,
There is a demand for miniaturization of the MIS transistor, and a MIS transistor having a shallow junction is required for the realization thereof.

【0003】図10は、浅い接合を有する従来のMIS
型トランジスタの断面構造を示しており、p型の半導体
基板1の上にはゲート絶縁膜2を介してゲート電極3が
形成されている。半導体基板1の表面部におけるゲート
電極3の両側つまりソース又はドレインとなる領域に
は、n型の不純物例えばヒ素が拡散されてなり深い接合
を持つ高濃度不純物拡散層5、該高濃度不純物拡散層5
の内側に位置し、n型の不純物例えばヒ素が拡散されて
なり高濃度不純物拡散層5よりも浅い接合を持つエクス
テンション高濃度不純物拡散層6、及び該エクステンシ
ョン高濃度不純物拡散層6の下側に位置し、p型の不純
物例えばボロンが拡散されてなるポケット不純物拡散層
7がそれぞれ形成されている。また、ゲート電極3の側
面には絶縁膜からなるサイドウォール8が形成されてい
る。
FIG. 10 shows a conventional MIS having a shallow junction.
1 shows a cross-sectional structure of a type transistor, in which a gate electrode 3 is formed on a p-type semiconductor substrate 1 with a gate insulating film 2 interposed therebetween. On both sides of the gate electrode 3 in the surface portion of the semiconductor substrate 1, that is, in a region serving as a source or a drain, an n-type impurity such as arsenic is diffused and a high-concentration impurity diffusion layer 5 having a deep junction, 5
, An n-type impurity such as arsenic is diffused and has a junction shallower than the high-concentration impurity diffusion layer 5, and an extension high-concentration impurity diffusion layer 6 below the extension high-concentration impurity diffusion layer 6. Positioned pocket impurity diffusion layers 7 are formed by diffusing p-type impurities, for example, boron. Further, a sidewall 8 made of an insulating film is formed on a side surface of the gate electrode 3.

【0004】以下、図11(a)〜(e)を参照しなが
ら、従来のMIS型トランジスタの製造方法について説
明する。
Hereinafter, a method for manufacturing a conventional MIS transistor will be described with reference to FIGS. 11 (a) to 11 (e).

【0005】まず、図11(a)に示すように、p型の
半導体基板1の上にゲート絶縁膜2を介してポリシリコ
ンからなるゲート電極3を形成する。
First, as shown in FIG. 11A, a gate electrode 3 made of polysilicon is formed on a p-type semiconductor substrate 1 with a gate insulating film 2 interposed therebetween.

【0006】次に、ゲート電極3をマスクとして、n型
不純物であるヒ素及びp型不純物であるボロンを順次イ
オン注入して、図11(b)に示すように、n型の高濃
度不純物層6A及びp型のイオン注入層7Aをそれぞれ
形成する。
Next, using the gate electrode 3 as a mask, arsenic as an n-type impurity and boron as a p-type impurity are sequentially ion-implanted, and as shown in FIG. 6A and a p-type ion implantation layer 7A are formed respectively.

【0007】次に、半導体基板1の上に全面に亘ってシ
リコン窒化膜を700℃程度の温度で堆積した後、該シ
リコン窒化膜に対して異方性エッチングを行なって、図
11(c)に示すように、ゲート電極3の側面にサイド
ウォール8を形成する。
Next, after depositing a silicon nitride film over the entire surface of the semiconductor substrate 1 at a temperature of about 700 ° C., the silicon nitride film is subjected to anisotropic etching to obtain a structure shown in FIG. As shown in FIG. 5, a sidewall 8 is formed on the side surface of the gate electrode 3.

【0008】次に、ゲート電極2及びサイドウォール8
をマスクとしてn型の不純物であるヒ素をイオン注入し
た後、900℃〜1000℃程度の温度下で10秒間程
度の熱処理を行なって、図11(d)に示すように、深
い接合を持つn型の高濃度不純物拡散層5、該高濃度不
純物拡散層5の内側に位置し該高濃度不純物拡散層5よ
りも浅い接合を持つn型のエクステンション高濃度不純
物拡散層6、及び該エクステンション高濃度不純物拡散
層6の下側に位置するp型のポケット不純物拡散層7を
それぞれ形成する。
Next, the gate electrode 2 and the side wall 8
As a mask, arsenic, which is an n-type impurity, is ion-implanted, and a heat treatment is performed at a temperature of about 900 ° C. to 1000 ° C. for about 10 seconds to form an n-type impurity having a deep junction as shown in FIG. -Type high-concentration impurity diffusion layer 5, an n-type extension high-concentration impurity diffusion layer 6 located inside the high-concentration impurity diffusion layer 5 and having a junction shallower than the high-concentration impurity diffusion layer 5, and the extension high-concentration impurity diffusion layer 6. A p-type pocket impurity diffusion layer 7 located below the impurity diffusion layer 6 is formed.

【0009】次に、スパッタリング法により、半導体基
板1の上に、10nm程度の膜厚を有するコバルト膜及
び20nm程度の膜厚を有する窒化チタン膜を順次堆積
した後、550℃程度の温度下で10秒間程度の熱処理
を行ない、その後、窒化チタン膜と未反応のコバルト膜
を、硫酸と過酸化水素と水との混合液で選択的にエッチ
ングして除去する。次に、800℃程度の温度下で10
秒間程度の熱処理を行なって、図11(e)に示すよう
に、ゲート電極3の表面部及び高濃度不純物拡散層5の
表面部に、30nm程度の膜厚を有するコバルトシリサ
イド層9を自己整合的に形成する。
Next, a cobalt film having a thickness of about 10 nm and a titanium nitride film having a thickness of about 20 nm are sequentially deposited on the semiconductor substrate 1 by a sputtering method. A heat treatment is performed for about 10 seconds, and thereafter, the titanium nitride film and the unreacted cobalt film are selectively etched and removed with a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide, and water. Next, at a temperature of about 800 ° C., 10
A heat treatment is performed for about a second, and a cobalt silicide layer 9 having a thickness of about 30 nm is self-aligned on the surface of the gate electrode 3 and the surface of the high-concentration impurity diffusion layer 5 as shown in FIG. It is formed.

【0010】従来のMIS型トランジスタの製造方法に
おいては、MIS型トランジスタの駆動力を向上させる
ために、エクステンション高濃度不純物拡散層6となる
n型のイオン注入層6Aを構成するヒ素イオンの注入エ
ネルギーを低くして、エクステンション高濃度不純物拡
散層6の接合を浅くしようとしている。また、この場
合、ソース領域とドレイン領域との寄生抵抗を小さくす
るために、ヒ素イオンの注入ドーズ量を大きくする傾向
にある。
In the conventional method of manufacturing a MIS transistor, the arsenic ion implantation energy constituting the n-type ion implantation layer 6A serving as the extension high-concentration impurity diffusion layer 6 is improved in order to improve the driving power of the MIS transistor. To make the junction of the extension high-concentration impurity diffusion layer 6 shallow. Further, in this case, the implantation dose of arsenic ions tends to be increased in order to reduce the parasitic resistance between the source region and the drain region.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところが、ヒ素イオン
を高い注入ドーズ量で且つ低い注入エネルギーでイオン
注入してn型のイオン注入層6Aを形成すると、サイド
ウォール8を形成する際の低温の熱処理プロセスすなわ
ち700℃程度の比較的低温の熱処理によって、n型の
イオン注入層6Aの不純物であるヒ素の過渡増速拡散
(TED)が起こってしまい、設計通りの浅い接合を持
つエクステンション高濃度不純物拡散層6を形成するこ
とができなくなるという問題がある。ここで、過渡増速
拡散とは、格子間に過剰に存在する点欠陥と注入された
不純物とが相互作用して拡散するため、不純物がその熱
平衡状態の拡散係数以上に拡散してしまう現象のことを
いう。
However, when arsenic ions are implanted with a high implantation dose and a low implantation energy to form an n-type ion implantation layer 6A, a low-temperature heat treatment for forming the sidewalls 8 is performed. The process, that is, the heat treatment at a relatively low temperature of about 700 ° C. causes transient enhanced diffusion (TED) of arsenic, which is an impurity of the n-type ion-implanted layer 6A, and the extension high-concentration impurity diffusion having a shallow junction as designed. There is a problem that the layer 6 cannot be formed. Here, the transient enhanced diffusion is a phenomenon in which an excessively present point defect between lattices and an implanted impurity interact with each other and diffuse, so that the impurity is diffused beyond a diffusion coefficient in a thermal equilibrium state. That means.

【0012】図12は、エクステンション高濃度不純物
拡散層6及びポケット不純物拡散層7を構成する不純物
の深さ方向(図10のA−A’線に沿う方向)のプロフ
ァイルを示している。図12から分かるように、エクス
テンション高濃度不純物拡散層6を構成するヒ素の深さ
方向の分布は、熱処理時の過度増速拡散の影響で深く拡
散している。ポケット不純物拡散層7を構成するボロン
も、過度増速拡散の影響を大きく受けて深く拡散し、分
布の急峻さを失っている。この図12からも分かるよう
に、従来の方法では、浅く且つ急峻で短チャネル特性に
優れた、エクステンション高濃度不純物拡散層6及びポ
ケット不純物拡散層7を目標通りに形成することは困難
である。
FIG. 12 shows the profile of the impurities constituting the extension high-concentration impurity diffusion layer 6 and the pocket impurity diffusion layer 7 in the depth direction (along the line AA 'in FIG. 10). As can be seen from FIG. 12, the distribution of arsenic in the extension high-concentration impurity diffusion layer 6 in the depth direction is deeply diffused due to the excessively accelerated diffusion during the heat treatment. The boron constituting the pocket impurity diffusion layer 7 is also deeply diffused under the influence of the excessively accelerated diffusion, and loses the sharpness of the distribution. As can be seen from FIG. 12, it is difficult to form the extension high-concentration impurity diffusion layer 6 and the pocket impurity diffusion layer 7 which are shallow, steep, and have excellent short-channel characteristics by the conventional method.

【0013】前記に鑑み、本発明は、エクステンション
高濃度不純物拡散層の接合を浅くして、リーク電流の増
大を抑制できる半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which the junction of an extension high-concentration impurity diffusion layer is made shallow and an increase in leak current can be suppressed.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る第1の半導体装置の製造方法は、半導
体領域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、半導体領域にゲート電極をマスクとして質量の
大きい重イオンを注入して、半導体領域中にアモルファ
ス層を形成する工程と、半導体領域にゲート電極をマス
クとして、第1の不純物をイオン注入する工程と、半導
体領域に対して400℃〜550℃の温度の第1の熱処
理を施して、アモルファス層をクリスタル層に回復させ
る工程と、半導体領域に対して第2の熱処理を行なうこ
とにより、第1の不純物が拡散されてなり浅い接合を持
つ第1導電型のエクステンション高濃度不純物拡散層、
及びエクステンション高濃度不純物拡散層の下側に位置
し重イオンが拡散されてなる第2導電型のポケット不純
物拡散層をそれぞれ形成する工程とを備えている。
In order to achieve the above object, a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming a gate electrode on a semiconductor region via a gate insulating film; Implanting heavy ions having a large mass into the region using the gate electrode as a mask to form an amorphous layer in the semiconductor region; implanting a first impurity into the semiconductor region using the gate electrode as a mask; Performing a first heat treatment at a temperature of 400 ° C. to 550 ° C. on the region to restore the amorphous layer to a crystal layer; and performing a second heat treatment on the semiconductor region to reduce the first impurity. A first conductivity type extension high-concentration impurity diffusion layer having a shallow junction that is diffused,
And forming a second-conductivity-type pocket impurity diffusion layer which is located below the extension high-concentration impurity diffusion layer and in which heavy ions are diffused.

【0015】第1の半導体装置の製造方法によると、ポ
ケット不純物拡散層を構成する質量の大きい重イオンを
注入して、半導体領域にアモルファス層を形成した後、
第1の不純物をイオン注入するため、該第1の不純物が
チャネリングを起こすことを防止できる。このため、エ
クステンション高濃度不純物拡散層の接合を浅くするこ
とができるので、トランジスタの駆動力を低減すること
なく微細化を図ることができる。
According to the first method of manufacturing a semiconductor device, heavy ions forming a pocket impurity diffusion layer are implanted with a large mass to form an amorphous layer in a semiconductor region.
Since the first impurity is ion-implanted, channeling of the first impurity can be prevented. Therefore, the junction of the extension high-concentration impurity diffusion layer can be made shallow, so that miniaturization can be achieved without reducing the driving force of the transistor.

【0016】また、ポケット不純物拡散層を構成する重
イオン及びエクステンション高濃度不純物層を構成する
第1の不純物をイオン注入した後に、400〜550℃
の温度の熱処理を施して、半導体領域の結晶性を回復
し、その後、第1の不純物及び重イオンを活性化して、
エクステンション高濃度不純物拡散層及びポケット不純
物拡散層を形成するため、エクステンション高濃度不純
物拡散層及びポケット不純物拡散層には、アモルファス
・クリスタル界面ひいては転位ループ欠陥層が形成され
ない。このため、不純物原子が転位ループ欠陥層に捕獲
されて偏析する事態を回避できるので、転位ループ欠陥
層に起因するリーク電流を低減することができる。
After ion implantation of heavy ions forming the pocket impurity diffusion layer and first impurities forming the extension high-concentration impurity layer, the ion implantation is performed at 400 to 550 ° C.
Heat treatment at a temperature of to recover the crystallinity of the semiconductor region, and then activate the first impurity and heavy ions,
Since the extension high-concentration impurity diffusion layer and the pocket impurity diffusion layer are formed, no amorphous-crystal interface and dislocation loop defect layer are formed on the extension high-concentration impurity diffusion layer and the pocket impurity diffusion layer. For this reason, it is possible to avoid a situation in which impurity atoms are trapped and segregated by the dislocation loop defect layer, so that a leak current due to the dislocation loop defect layer can be reduced.

【0017】本発明に係る第2の半導体装置の製造方法
は、半導体領域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、半導体領域にゲート電極をマスクとし
て質量の大きい重イオンをアモルファス層が形成されな
い注入ドーズ量でイオン注入した後、半導体領域に対し
て高温で短時間の第1の熱処理を行なう工程を複数回繰
り返し行なう工程と、半導体領域にゲート電極をマスク
として第1の不純物をイオン注入する工程と、半導体領
域に対して第2の熱処理を行なうことにより、第1の不
純物が拡散されてなり浅い接合を持つ第1導電型のエク
ステンション高濃度不純物拡散層、及びエクステンショ
ン高濃度不純物拡散層の下側に位置し重イオンが拡散さ
れてなる第2導電型のポケット不純物拡散層をそれぞれ
形成する工程とを備えている。
According to a second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a gate electrode on a semiconductor region via a gate insulating film and a step of forming heavy ions with a large mass in the semiconductor region using the gate electrode as a mask are performed. Performing a first heat treatment at a high temperature for a short time on the semiconductor region a plurality of times after ion implantation at an implantation dose at which a layer is not formed, and a first impurity in the semiconductor region using the gate electrode as a mask. And a second heat treatment performed on the semiconductor region to diffuse the first impurity, thereby forming a first conductivity type extension high-concentration impurity diffusion layer having a shallow junction, and an extension high-concentration impurity. Forming pocket impurity diffusion layers of the second conductivity type located below the impurity diffusion layers and in which heavy ions are diffused. Eteiru.

【0018】第2の半導体装置の製造方法によると、ポ
ケット不純物拡散層を構成する質量の大きい重イオンを
アモルファス層が形成されない程度の注入ドーズ量に分
割してイオン注入するため、半導体領域にはアモルファ
ス層が形成されないので、アモルファス・クリスタル界
面ひいては転位ループ欠陥層は形成されない。このた
め、不純物原子が転位ループ欠陥層に捕獲されて偏析す
る事態を回避できるので、転位ループ欠陥層に起因する
リーク電流を低減することができる。このように、転位
ループ欠陥層が形成されないため、リーク電流が低減
し、これによって、重イオンを用いた、接合深さの浅い
且つ接合リーク電流の少ない半導体装置を製造すること
ができる。
According to the second method of manufacturing a semiconductor device, heavy ions constituting the pocket impurity diffusion layer are implanted by dividing the heavy ions having a large mass into an implantation dose that does not form an amorphous layer. Since no amorphous layer is formed, no amorphous crystal interface and thus no dislocation loop defect layer are formed. For this reason, it is possible to avoid a situation in which impurity atoms are trapped and segregated by the dislocation loop defect layer, so that a leak current due to the dislocation loop defect layer can be reduced. As described above, since the dislocation loop defect layer is not formed, the leakage current is reduced, whereby a semiconductor device using heavy ions with a small junction depth and a small junction leakage current can be manufactured.

【0019】また、重イオンを注入する度毎の注入ドー
ズ量は低くなるが、重イオンの注入は複数回行なわれる
ので、ポケット不純物拡散層の不純物濃度が低下するこ
とはない。
Although the implantation dose is reduced every time heavy ions are implanted, since the heavy ions are implanted a plurality of times, the impurity concentration of the pocket impurity diffusion layer does not decrease.

【0020】また、重イオンの注入毎に、高温で短時間
の急速熱処理を施すため、重イオンの注入によって半導
体領域の結晶が受けるダメージは、蓄積されることなく
その都度回復するので、リーク電流を一層低減すること
ができる。
Further, since a rapid thermal treatment at a high temperature for a short time is performed every time heavy ions are implanted, damage to the crystal of the semiconductor region due to heavy ion implantation is recovered each time without being accumulated. Can be further reduced.

【0021】本発明に係る第3の半導体装置の製造方法
は、半導体領域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、半導体領域にゲート電極をマスクとし
て質量の大きい重イオンを注入して、半導体領域中にア
モルファス層を形成する工程と、半導体領域にゲート電
極をマスクとして、第1の不純物をイオン注入する工程
と、半導体領域に対してゲート電極をマスクとしてIV
族の元素をイオン注入して、アモルファス層の位置を基
板深さ方向に押し下げる工程と、半導体領域に対して第
2の熱処理を行なうことにより、第1の不純物が拡散さ
れてなり浅い接合を持つ第1導電型のエクステンション
高濃度不純物拡散層、及びエクステンション高濃度不純
物拡散層の下側に位置し重イオンが拡散されてなる第2
導電型のポケット不純物拡散層をそれぞれ形成する工程
とを備えている。
According to a third method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a gate electrode is formed on a semiconductor region via a gate insulating film, and heavy ions having a large mass are implanted into the semiconductor region using the gate electrode as a mask. Forming an amorphous layer in the semiconductor region; implanting a first impurity in the semiconductor region using the gate electrode as a mask; and implanting an IV in the semiconductor region using the gate electrode as a mask.
Ion implantation of an element of group III to depress the position of the amorphous layer in the depth direction of the substrate, and by performing a second heat treatment on the semiconductor region, the first impurity is diffused to form a shallow junction. A first conductivity type extension high-concentration impurity diffusion layer, and a second high-concentration impurity diffusion layer located below the extension high-concentration impurity diffusion layer, in which heavy ions are diffused.
Forming a conductive type pocket impurity diffusion layer.

【0022】第3の半導体装置の製造方法によると、ポ
ケット不純物拡散層を構成する質量の大きい重イオンを
イオン注入して半導体領域中にアモルファス層を形成し
た後、第1の不純物をイオン注入するため、第1の不純
物がチャネリングする事態を防止することができる。こ
のため、エクステンション高濃度不純物拡散層の接合を
浅くすることができるので、トランジスタの駆動力を低
減することなく微細化を図ることができる。
According to the third method of manufacturing a semiconductor device, a heavy ion constituting a pocket impurity diffusion layer is ion-implanted to form an amorphous layer in a semiconductor region, and then a first impurity is ion-implanted. Therefore, a situation in which the first impurity is channeled can be prevented. Therefore, the junction of the extension high-concentration impurity diffusion layer can be made shallow, so that miniaturization can be achieved without reducing the driving force of the transistor.

【0023】また、ポケット不純物拡散層を構成する重
イオン及びエクステンション高濃度不純物拡散層を構成
する第1の不純物をイオン注入した後に、IV族の元素
をイオン注入して、アモルファス層の位置を基板深さ方
向に押し下げ、その後、第1の不純物及び重イオンを活
性化して、エクステンション高濃度不純物拡散層及びポ
ケット不純物拡散層を形成するため、エクステンション
高濃度不純物拡散層及びポケット不純物拡散層には、ア
モルファス・クリスタル界面ひいては転位ループ欠陥層
も形成されない。このため、不純物原子が転位ループ欠
陥層に偏析する事態を回避できるので、リーク電流を低
減することができる。
After the heavy ions forming the pocket impurity diffusion layers and the first impurities forming the extension high-concentration impurity diffusion layers are ion-implanted, a group IV element is ion-implanted to position the amorphous layer on the substrate. Push down in the depth direction, and then activate the first impurity and heavy ions to form an extension high concentration impurity diffusion layer and a pocket impurity diffusion layer. No interface between the amorphous crystal and the dislocation loop defect layer is formed. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the impurity atoms segregate in the dislocation loop defect layer, and thus it is possible to reduce the leak current.

【0024】本発明に係る第4の半導体装置の製造方法
は、半導体領域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、半導体領域にゲート電極をマスクとし
て質量の大きい重イオンをアモルファス層が形成されな
い注入ドーズ量でイオン注入した後、半導体領域に対し
て高温で短時間の熱処理を行なう工程を複数回繰り返し
行なうことにより、重イオンが拡散されてなる第1導電
型のエクステンション高濃度不純物拡散層を形成する工
程と、ゲート電極の側面にサイドウォールを形成した
後、半導体領域にゲート電極及びサイドウォールをマス
クとして不純物をイオン注入する工程と、不純物を活性
化することにより、エクステンション高濃度不純物拡散
層の外側に位置し、不純物が拡散されてなり深い接合を
持つ第1導電型の高濃度不純物拡散層を形成する工程と
を備えている。
A fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of forming a gate electrode on a semiconductor region via a gate insulating film; After performing ion implantation at an implantation dose at which a layer is not formed, and performing a heat treatment at a high temperature for a short time on the semiconductor region a plurality of times, the first conductive type extension high concentration in which heavy ions are diffused. A step of forming an impurity diffusion layer, a step of forming a sidewall on the side surface of the gate electrode, and a step of ion-implanting an impurity into the semiconductor region using the gate electrode and the sidewall as a mask, and activating the impurity to increase the extension height. The first conductivity type, which is located outside the impurity diffusion layer and has a deep junction where impurities are diffused and has a deep junction. And a step of forming a degree impurity diffusion layer.

【0025】第4の半導体装置の製造方法によると、エ
クステンション高濃度不純物拡散層を構成する質量の大
きい重イオンをアモルファス層が形成されない注入ドー
ズ量でイオン注入するため、半導体領域にはアモルファ
ス層が形成されないので、アモルファス層・クリスタル
界面ひいては転位ループ欠陥層波形征されない。このた
め、重イオンが転位ループ欠陥層に捕獲されて偏析する
事態を回避できるので、リーク電流を低減することがで
きる。このように、転位ループ欠陥層が形成されないた
め、リーク電流が低減し、これによって、重イオンを用
いた、接合深さの浅い且つ接合リーク電流の少ない半導
体装置を製造することができる。
According to the fourth method for manufacturing a semiconductor device, heavy ions constituting the extension high-concentration impurity diffusion layer are ion-implanted at an implantation dose such that an amorphous layer is not formed. Since it is not formed, the amorphous layer-crystal interface and thus the dislocation loop defect layer waveform are not affected. For this reason, it is possible to avoid a situation in which the heavy ions are captured by the dislocation loop defect layer and segregated, so that the leak current can be reduced. As described above, since the dislocation loop defect layer is not formed, the leakage current is reduced, whereby a semiconductor device using heavy ions with a small junction depth and a small junction leakage current can be manufactured.

【0026】また、重イオンを注入する度毎の注入ドー
ズ量は低くなるが、重イオンの注入は複数回行なわれる
ので、ポケット不純物拡散層の不純物濃度が低下するこ
とはない。
Although the implantation dose is reduced each time heavy ions are implanted, since the heavy ions are implanted a plurality of times, the impurity concentration of the pocket impurity diffusion layer does not decrease.

【0027】また、重イオンの注入毎に、高温で短時間
の急速熱処理を施すため、重イオンの注入によって半導
体領域の結晶が受けるダメージは、蓄積されることなく
その都度回復するので、リーク電流を一層低減すること
ができる。
Further, since a rapid thermal treatment at a high temperature for a short time is performed every time heavy ions are implanted, damage to the crystal of the semiconductor region due to heavy ion implantation is recovered each time without being accumulated. Can be further reduced.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の第1の実施形態に係るMIS型トランジスタの製造方
法について、図1(a)〜(c)及び図2(a)〜
(c)を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, a method for manufacturing a MIS transistor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c) and 2 (a) to 2 (a) to 2 (a).
This will be described with reference to FIG.

【0029】まず、図1(a)に示すように、p型シリ
コンからなる半導体基板100にp型の不純物例えばイ
ンジウムイオンを、200keVの注入エネルギー及び
1×1012/cm2 程度の注入ドーズ量でイオン注入す
る。イオン注入の直後に、半導体基板100を100℃
/秒の昇温レートで950〜1050℃の高温まで昇温
し、該温度で1〜10秒間程度の短時間保持する第1回
目の熱処理(高速熱処理:RTA)を行なうことによ
り、半導体基板100の表面部にチャネル領域となるp
型の不純物拡散層103を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a p-type impurity such as indium ion is implanted into a semiconductor substrate 100 made of p-type silicon at an implantation energy of 200 keV and an implantation dose of about 1 × 10 12 / cm 2. Ion implantation. Immediately after the ion implantation, the semiconductor substrate 100 is heated to 100 ° C.
The first heat treatment (high-speed heat treatment: RTA) in which the temperature is raised to a high temperature of 950 to 1050 ° C. at a rate of 950 / sec and held at this temperature for a short time of about 1 to 10 seconds, is performed. Becomes a channel region on the surface of
A type impurity diffusion layer 103 is formed.

【0030】次に、図1(b)に示すように、半導体基
板100の上に、2.5nm程度の膜厚を持つゲート絶
縁膜101を介して、250nm程度の膜厚を持つポリ
シリコン膜又はポリメタルからなるゲート電極102を
形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a polysilicon film having a thickness of about 250 nm is formed on a semiconductor substrate 100 via a gate insulating film 101 having a thickness of about 2.5 nm. Alternatively, the gate electrode 102 made of polymetal is formed.

【0031】次に、半導体基板100にゲート電極10
2をマスクにして、p型の不純物例えばインジウムイオ
ンを15keVの注入エネルギー及び1×1014/cm
2 程度の注入ドーズ量でイオン注入する。このインジウ
ムイオンの注入は、ポケット不純物層を形成するための
ものであるが、インジウムイオンのような質量の大きい
重イオンの注入により、半導体基板100中にアモルフ
ァス層が形成される。その後、n型の不純物例えばヒ素
イオンを10keVの注入エネルギー及び5×1014
cm2 程度の注入ドーズ量でイオン注入する。このヒ素
イオンの注入はエクステンション高濃度不純物層を形成
するためのものである。
Next, the gate electrode 10 is formed on the semiconductor substrate 100.
2 as a mask, a p-type impurity such as indium ion is implanted at an implantation energy of 15 keV and 1 × 10 14 / cm
Ion implantation is performed at an implantation dose of about 2 . This implantation of indium ions is for forming a pocket impurity layer, but an amorphous layer is formed in the semiconductor substrate 100 by implantation of heavy ions having a large mass such as indium ions. Thereafter, an implantation energy of 10keV impurity such as arsenic ions of an n-type and 5 × 10 14 /
Ion implantation is performed at an implantation dose of about cm 2 . This implantation of arsenic ions is for forming an extension high concentration impurity layer.

【0032】このようにして、図1(c)に示すよう
に、半導体基板100のソース領域又はドレインとなる
領域に、ヒ素イオンがドープされてなり浅い接合を持つ
n型のエクステンション高濃度不純物層105A及び該
エクステンション高濃度不純物層105Aの下側に位置
しインジウムイオンがドープされてなるp型のポケット
不純物層106Aを形成する。ここで、エクステンショ
ン高濃度不純物層105A又はポケット不純物層106
Aと称し、不純物拡散層と称しないのは、これらの不純
物層には、まだ熱処理が施されていないからである。
In this manner, as shown in FIG. 1C, an n-type extension high-concentration impurity layer having a shallow junction doped with arsenic ions is formed in a region serving as a source region or a drain of the semiconductor substrate 100. A p-type pocket impurity layer 106A doped with indium ions is formed below 105A and the extension high concentration impurity layer 105A. Here, the extension high concentration impurity layer 105A or the pocket impurity layer 106
The reason why it is referred to as A and not as an impurity diffusion layer is that these impurity layers have not been subjected to a heat treatment yet.

【0033】次に、半導体基板100に対して400〜
550℃の極低温の第2回目の熱処理を施して半導体基
板100中に形成されているアモルファス層をクリスタ
ル層に変化させた後(半導体基板100の結晶性を回復
させた後)、100℃/秒程度の昇温レートで950〜
1050℃の高温まで昇温し、該温度で1〜10秒間程
度の短時間保持する第3回目の熱処理(RTA)を行な
うことにより、図2(a)に示すように、半導体基板1
00のソース及びドレインとなる領域に、ヒ素イオンが
拡散されてなり浅い接合を持つn型のエクステンション
高濃度不純物拡散層105(エクステンション高濃度不
純物層105Aに熱処理が施されることにより形成)及
び該エクステンション高濃度不純物拡散層105の下側
に位置しインジウムイオンが拡散されてなるp型のポケ
ット不純物拡散層106(ポケット不純物層106Aに
熱処理が施されることにより形成)を形成する。
Next, with respect to the semiconductor substrate 100,
After the second heat treatment at an extremely low temperature of 550 ° C. is performed to change the amorphous layer formed in the semiconductor substrate 100 into a crystal layer (after recovering the crystallinity of the semiconductor substrate 100), the heat treatment is performed at 100 ° C. / 950-
By performing a third heat treatment (RTA) by raising the temperature to a high temperature of 1050 ° C. and holding the temperature for a short time of about 1 to 10 seconds, as shown in FIG.
The n-type extension high-concentration impurity diffusion layer 105 (formed by subjecting the extension high-concentration impurity layer 105A to a heat treatment) and having a shallow junction formed by diffusing arsenic ions into regions serving as source and drain A p-type pocket impurity diffusion layer 106 (formed by subjecting the pocket impurity layer 106A to heat treatment) is formed below the extension high-concentration impurity diffusion layer 105 and in which indium ions are diffused.

【0034】次に、半導体基板100の上に全面に亘っ
て例えば50nmの膜厚を持つシリコン窒化膜を堆積し
た後、該シリコン窒化膜に対して異方性エッチングを行
なうことにより、図2(b)に示すように、ゲート電極
102の側面にサイドウォール107を形成する。尚、
シリコン窒化膜に代えてシリコン酸化膜からなるサイド
ウォール107を形成してもよい。
Next, after depositing a silicon nitride film having a thickness of, for example, 50 nm over the entire surface of the semiconductor substrate 100, the silicon nitride film is subjected to anisotropic etching to obtain a structure shown in FIG. As shown in b), a sidewall 107 is formed on the side surface of the gate electrode 102. still,
A sidewall 107 made of a silicon oxide film may be formed instead of the silicon nitride film.

【0035】次に、半導体基板100にゲート電極10
2及びサイドウォール107をマスクとして、n型の不
純物例えばヒ素イオンを、30keVの注入エネルギー
及び3×1015/cm2 程度の注入ドーズ量でイオン注
入した後、100〜150℃/秒の昇温レートで950
〜1050℃の高温まで昇温し、該温度で1〜10秒間
程度の短時間保持する第4回目の熱処理(RTA)を行
なうことにより、半導体基板100のソース領域及びド
レイン領域に、ヒ素イオンが拡散されてなり深い接合を
持つn型の高濃度不純物拡散層104を形成する。
Next, the gate electrode 10 is formed on the semiconductor substrate 100.
After implanting an n-type impurity, for example, arsenic ion with an implantation energy of 30 keV and an implantation dose of about 3 × 10 15 / cm 2 by using the mask 2 and the sidewall 107 as a mask, the temperature is raised to 100 to 150 ° C./sec. 950 at the rate
By performing a fourth heat treatment (RTA) of raising the temperature to a high temperature of 501050 ° C. and holding the temperature for a short time of about 1 to 10 seconds, arsenic ions are formed in the source region and the drain region of the semiconductor substrate 100. An n-type high-concentration impurity diffusion layer 104 having a diffused and deep junction is formed.

【0036】第1の実施形態によると、ポケット不純物
拡散層106を形成するためのインジウムイオンを1×
1014/cm2 程度の注入ドーズ量でイオン注入して、
半導体基板100中にアモルファス層を形成した後、ヒ
素イオンを注入するため、該ヒ素イオンがチャネリング
により、基板の深さ方向に大きく入り込む事態を防止で
きる。
According to the first embodiment, indium ions for forming the pocket impurity diffusion layer 106 are 1 ×
Ion implantation at an implantation dose of about 10 14 / cm 2 ,
Since arsenic ions are implanted after the formation of the amorphous layer in the semiconductor substrate 100, it is possible to prevent the arsenic ions from largely entering the depth direction of the substrate due to channeling.

【0037】また、第1の実施形態によると、ポケット
不純物拡散層106を形成するために、質量数が大きい
重イオンであるインジウムイオンを用いると共に、ポケ
ット不純物拡散層106を形成するためのイオン注入を
エクステンション高濃度不純物拡散層105を形成する
ためのイオン注入の前に行なうため、ポケット不純物拡
散層106を形成するためのイオン注入が、半導体基板
100を予め非晶質化する効果(プリアモルファス化効
果)を含むことになる。よって、チャネリングを防止す
るプリアモルファス化のためのイオン注入を別途に行な
う必要はない。
According to the first embodiment, in order to form the pocket impurity diffusion layer 106, indium ions, which are heavy ions having a large mass number, are used, and ion implantation for forming the pocket impurity diffusion layer 106 is performed. Is performed before the ion implantation for forming the extension high-concentration impurity diffusion layer 105, the ion implantation for forming the pocket impurity diffusion layer 106 has the effect of preliminarily amorphizing the semiconductor substrate 100 (pre-amorphization). Effect). Therefore, it is not necessary to separately perform ion implantation for pre-amorphization for preventing channeling.

【0038】また、重イオンのイオン注入によるプリア
モルファス化効果により、エクステンション高濃度不純
物層105A、ひいてはエクステンション高濃度不純物
拡散層105の接合を浅くすることができる。
The junction between the extension high-concentration impurity layer 105A and the extension high-concentration impurity diffusion layer 105 can be made shallower by the pre-amorphization effect by ion implantation of heavy ions.

【0039】インジウムのイオン注入によりアモルファ
ス層を形成できる注入ドーズ量としては、5×1013
cm2 以上であるので、この注入ドーズ量以上のインジ
ウムをイオン注入することにより、ポケット不純物拡散
層106を形成するためのイオン注入をアモルファス層
を形成する工程と兼ねることができる。
The implantation dose at which an amorphous layer can be formed by indium ion implantation is 5 × 10 13 /
Since it is not less than cm 2 , the ion implantation for forming the pocket impurity diffusion layer 106 can also serve as the step of forming the amorphous layer by ion-implanting indium having the implantation dose or more.

【0040】また、インジウムイオン及びヒ素イオンの
注入後に極低温の第2回目の熱処理を施して、半導体基
板100の結晶性を回復してから、第3回目の熱処理
(RTA)を施して、エクステンション高濃度不純物拡
散層105及びポケット不純物拡散層106を形成する
ため、ポケット不純物層106Aを形成するためのイオ
ン注入の直後に形成されたアモルファス・クリスタル界
面に形成される転位ループ欠陥層が抑制される。転位ル
ープ欠陥層の形成が抑制されることにより、不純物原子
が転位ループ欠陥層に捕獲されて析出してしまうことを
抑制することができる。また、転位ループ欠陥層の形成
を抑制することは、転位ループに起因する接合リーク電
流を抑制することができることになるので、接合深さの
浅い且つ接合リーク電流の少ない半導体装置を製造する
ことができる。
After the implantation of indium ions and arsenic ions, a second heat treatment at an extremely low temperature is performed to restore the crystallinity of the semiconductor substrate 100, and then a third heat treatment (RTA) is performed to extend the semiconductor substrate 100. Since the high-concentration impurity diffusion layer 105 and the pocket impurity diffusion layer 106 are formed, the dislocation loop defect layer formed at the amorphous crystal interface formed immediately after the ion implantation for forming the pocket impurity layer 106A is suppressed. . By suppressing the formation of the dislocation loop defect layer, it is possible to suppress the impurity atoms from being captured and precipitated by the dislocation loop defect layer. In addition, suppressing the formation of a dislocation loop defect layer can suppress a junction leak current caused by a dislocation loop. Therefore, a semiconductor device with a small junction depth and a small junction leakage current can be manufactured. it can.

【0041】また、エクステンション高濃度不純物拡散
層105及びポケット不純物拡散層106を形成するた
めに、極低温の熱処理の後に、第3回目の熱処理を高速
・急速で行なうことにより、極低温熱処理で不十分であ
った活性化を高めることができる。高温・急速の熱処理
を施すことにより、不純物イオンの過度増速拡散を抑制
し、接合深さを浅く保つと共に活性化を高めようとして
いるが、高ドーズ量のインジウムイオンの注入の直後
に、この高温・急速の熱処理を加えると、転位ループ欠
陥層の形成が促進されると共にインジウムの転位ループ
欠陥層への析出が増加してしまう。そこで、第1の実施
形態のように、極低温の第2回目の熱処理に続いて、高
温・急速の第3回目の熱処理を行なうことにより、転位
ループ欠陥層の形成及びインジウムの転位ループ欠陥層
への析出を抑制しながら、インジウム又は他の不純物か
らなる拡散層の活性化を高めることが可能になる。
Further, in order to form the extension high-concentration impurity diffusion layer 105 and the pocket impurity diffusion layer 106, the third heat treatment is performed at high speed and rapidly after the heat treatment at a very low temperature. Sufficient activation can be increased. By performing high-temperature and rapid heat treatment, excessively accelerated diffusion of impurity ions is suppressed, the junction depth is kept small, and the activation is enhanced.However, immediately after the implantation of a high dose of indium ions, When a high-temperature and rapid heat treatment is applied, formation of a dislocation loop defect layer is promoted and precipitation of indium on the dislocation loop defect layer increases. Thus, as in the first embodiment, the second heat treatment at a very low temperature is followed by the third heat treatment at a high temperature and a rapid temperature, thereby forming a dislocation loop defect layer and an indium dislocation loop defect layer. It is possible to enhance the activation of the diffusion layer made of indium or other impurities while suppressing the precipitation of the diffusion layer.

【0042】また、半導体基板100に質量の大きい重
イオンであるインジウムイオンを注入して、チャネル領
域となるp型の不純物拡散層103を形成するため、チ
ャネル領域における基板表面に最も近い領域においては
不純物濃度が低いためキャリア濃度の移動度が低下しな
いと共に、チャネル領域における基板の表面から少し深
い領域においては急峻な不純物濃度が得られるので、ト
ランジスタの駆動力を低減することなくトランジスタの
微細化を図ることができる。
In addition, indium ions, which are heavy ions having a large mass, are implanted into the semiconductor substrate 100 to form the p-type impurity diffusion layer 103 serving as a channel region. Since the impurity concentration is low, the mobility of the carrier concentration does not decrease, and a steep impurity concentration can be obtained in a region slightly deeper than the surface of the substrate in the channel region, so that the transistor can be miniaturized without reducing the driving force of the transistor. Can be planned.

【0043】また、質量の大きいインジウムイオンを注
入した直後に熱処理(RTA)を行なってp型の不純物
拡散層103を形成するため、インジウムイオンの注入
によって半導体基板100の結晶が受けるダメージを速
やかに回復することができる。
Further, since heat treatment (RTA) is performed immediately after the implantation of indium ions having a large mass to form the p-type impurity diffusion layer 103, damage to the crystal of the semiconductor substrate 100 caused by the implantation of indium ions is promptly reduced. You can recover.

【0044】尚、第1の実施形態においては、チャネル
領域となるp型の不純物拡散層103にはインジウムイ
オンを注入したが、これに代えて、ボロンイオン又はボ
ロンイオンとインジウムイオンとの両方をイオン注入し
てもよい。
In the first embodiment, indium ions are implanted into the p-type impurity diffusion layer 103 serving as a channel region. Instead, boron ions or both boron ions and indium ions are implanted. Ion implantation may be performed.

【0045】また、ポケット不純物拡散層106の形成
にインジウムイオンを用いたが、これに代えて、インジ
ウムよりも質量数が大きい同じ3B族の元素のイオンを
用いてもよい。
Although indium ions are used for forming the pocket impurity diffusion layer 106, ions of the same group 3B element having a larger mass number than indium may be used instead.

【0046】また、第3回目の熱処理(図2(a)に示
す工程)を省略してもよい。この場合には、第4回目の
熱処理(図2(c)に示す工程)により、n型のエクス
テンション高濃度不純物拡散層105、p型のポケット
不純物拡散層106及び高濃度不純物拡散層104が同
時に形成される。
Further, the third heat treatment (the step shown in FIG. 2A) may be omitted. In this case, the n-type extension high-concentration impurity diffusion layer 105, the p-type pocket impurity diffusion layer 106, and the high-concentration impurity diffusion layer 104 are simultaneously formed by the fourth heat treatment (step shown in FIG. 2C). It is formed.

【0047】また、第1の実施形態は、nチャネルMI
S型トランジスタであったが、これに代えて、pチャネ
ルMIS型トランジスタでもよい。pチャネルMIS型
トランジスタの場合には、ポケット不純物拡散層106
には不純物イオンとして、アンチモンイオン、又はビス
マスイオン等のようにアンチモンイオンよりも重い5B
族の元素のイオンを用いることができる。
In the first embodiment, the n-channel MI
Although the transistor is an S-type transistor, a p-channel MIS transistor may be used instead. In the case of a p-channel MIS transistor, the pocket impurity diffusion layer 106
5B which is heavier than antimony ion such as antimony ion or bismuth ion as impurity ion
Group element ions can be used.

【0048】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係るMIS型トランジスタの製造方法につい
て、図3(a)〜(c)及び図4(a)〜(c)を参照
しながら説明する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a method for manufacturing a MIS transistor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (c) and 4 (a) to 4 (c). It will be described with reference to FIG.

【0049】まず、図3(a)に示すように、p型の半
導体基板200にp型の不純物例えばインジウムイオン
を、200keVの注入エネルギー及び1×1012/c
2程度の注入ドーズ量でイオン注入する。イオン注入
の直後に、半導体基板200を100℃/秒の昇温レー
トで950〜1050℃の高温まで昇温し、該温度で1
〜10秒間程度の短時間保持する第1回目の熱処理(R
TA)を行なうことにより、半導体基板200の表面部
にチャネル領域となるp型の不純物拡散層203を形成
する。
First, as shown in FIG. 3A, a p-type impurity such as indium ion is implanted into a p-type semiconductor substrate 200 at an implantation energy of 200 keV and at 1 × 10 12 / c.
Ion implantation is performed at an implantation dose of about m 2 . Immediately after the ion implantation, the temperature of the semiconductor substrate 200 is increased to a high temperature of 950 to 1050 ° C. at a rate of 100 ° C./sec.
The first heat treatment (R
By performing TA), a p-type impurity diffusion layer 203 serving as a channel region is formed on the surface of the semiconductor substrate 200.

【0050】次に、図3(b)に示すように、半導体基
板200の上に、2.5nm程度の膜厚を持つゲート絶
縁膜201を介して、250nm程度の膜厚を持つポリ
シリコン膜又はポリメタルからなるゲート電極202を
形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a polysilicon film having a thickness of about 250 nm is formed on the semiconductor substrate 200 via a gate insulating film 201 having a thickness of about 2.5 nm. Alternatively, a gate electrode 202 made of polymetal is formed.

【0051】次に、半導体基板200にゲート電極20
2をマスクにして、p型の不純物例えばインジウムイオ
ンを15keVの注入エネルギー及び1×1013/cm
2 以下の注入ドーズ量でイオン注入した後、半導体基板
200を100℃/秒の昇温レートで950〜1050
℃の高温まで昇温し、該温度下で1〜10秒間程度の短
時間保持する第2回目の熱処理(RTA)を行なう。こ
のイオン注入工程及び熱処理工程を例えば合計8回繰り
返すことにより、図3(c)に示すように、半導体基板
200の表面部におけるソース領域及びドレイン領域
に、インジウムイオンが拡散されてなるポケット不純物
拡散層206を形成する。
Next, the gate electrode 20 is formed on the semiconductor substrate 200.
2 as a mask, a p-type impurity such as indium ion is implanted at an implantation energy of 15 keV and 1 × 10 13 / cm
After ion implantation at an implantation dose of 2 or less, the semiconductor substrate 200 is heated at a rate of 100 ° C./sec.
A second heat treatment (RTA) is performed in which the temperature is raised to a high temperature of ° C and the temperature is kept for a short time of about 1 to 10 seconds at the temperature. By repeating the ion implantation step and the heat treatment step, for example, a total of eight times, pocket impurity diffusion in which indium ions are diffused into the source region and the drain region on the surface of the semiconductor substrate 200 as shown in FIG. A layer 206 is formed.

【0052】尚、イオン注入工程及び熱処理工程を繰り
返す回数は8回でなくてもよいが、インジウムイオンの
注入によりアモルファス層が形成されない程度に少量に
分割された注入ドーズ量のイオン注入を複数回に分けて
行なって、所定の不純物濃度が得られるようにする必要
がある。また、複数のイオン注入の各直後に高温短時間
の熱処理を施す必要がある。また、便宜上、ここでは、
複数回例えば合計8回の熱処理をまとめて第2回目の熱
処理と称する。
Although the number of times of repeating the ion implantation step and the heat treatment step is not limited to eight, the ion implantation with the implantation dose divided so as to be small enough not to form an amorphous layer by indium ion implantation is performed plural times. In order to obtain a predetermined impurity concentration. Further, it is necessary to perform high-temperature and short-time heat treatment immediately after each of the plurality of ion implantations. Also, for convenience,
A plurality of heat treatments, for example, a total of eight heat treatments are collectively referred to as a second heat treatment.

【0053】次に、半導体基板200にゲート電極20
2をマスクにして、n型の不純物例えばヒ素イオンを1
0keVの注入エネルギー及び5×1014/cm2 程度
の注入ドーズ量でイオン注入した後、半導体基板200
を100℃/秒の昇温レートで950〜1050℃の高
温まで昇温し、該温度下で1〜10秒間程度の短時間保
持する第3回目の熱処理(RTA)を行なって、図4
(a)に示すように、ポケット不純物拡散層206の表
面部に、ヒ素イオンが拡散されてなり浅い接合を持つエ
クステンション高濃度不純物拡散層205を形成する。
Next, the gate electrode 20 is formed on the semiconductor substrate 200.
2 as a mask, n-type impurities such as arsenic ions
After ion implantation at an implantation energy of 0 keV and an implantation dose of about 5 × 10 14 / cm 2 , the semiconductor substrate 200
Was heated to a high temperature of 950 to 1050 ° C. at a heating rate of 100 ° C./second, and a third heat treatment (RTA) was performed at this temperature for a short period of time of about 1 to 10 seconds to obtain FIG.
As shown in (a), an extension high concentration impurity diffusion layer 205 having a shallow junction formed by arsenic ions being diffused is formed on the surface of the pocket impurity diffusion layer 206.

【0054】次に、半導体基板200の上に全面に亘っ
て例えば50nmの膜厚を持つシリコン窒化膜を堆積し
た後、該シリコン窒化膜に対して異方性エッチングを行
なうことにより、図4(b)に示すように、ゲート電極
202の側面にサイドウォール207を形成する。尚、
シリコン窒化膜に代えてシリコン酸化膜からなるサイド
ウォール207を形成してもよい。
Next, after depositing a silicon nitride film having a thickness of, for example, 50 nm over the entire surface of the semiconductor substrate 200, the silicon nitride film is subjected to anisotropic etching to obtain a structure shown in FIG. As shown in b), a sidewall 207 is formed on the side surface of the gate electrode 202. still,
A sidewall 207 made of a silicon oxide film may be formed instead of the silicon nitride film.

【0055】次に、半導体基板200にゲート電極20
2及びサイドウォール207をマスクとして、n型の不
純物例えばヒ素イオンを、30keVの注入エネルギー
及び3×1015/cm2 程度の注入ドーズ量でイオン注
入した後、100℃/秒の昇温レートで950〜105
0℃の高温まで昇温し、該温度下で1〜10秒間程度の
短時間保持する第4回目の熱処理(RTA)を行なうこ
とにより、半導体基板200のソース領域及びドレイン
領域に、ヒ素イオンが拡散されてなり深い接合を持つn
型の高濃度不純物拡散層204を形成する。
Next, the gate electrode 20 is formed on the semiconductor substrate 200.
After implanting an n-type impurity, for example, arsenic ion with an implantation energy of 30 keV and an implantation dose of about 3 × 10 15 / cm 2 using the mask 2 and the sidewall 207 as a mask, the temperature is increased at a rate of 100 ° C./sec. 950-105
By raising the temperature to a high temperature of 0 ° C. and performing a fourth heat treatment (RTA) at the temperature for a short period of time of about 1 to 10 seconds, arsenic ions are formed in the source region and the drain region of the semiconductor substrate 200. N diffused and have a deep junction
A high-concentration impurity diffusion layer 204 is formed.

【0056】第2の実施形態によると、インジウムイオ
ンの注入工程は、所定の注入ドーズ量が1×1013/c
2 以下の注入ドーズ量に分割された低ドーズ量のイオ
ン注入を複数回に分けて行なうため、半導体基板200
にはアモルファス層が形成されないので、アモルファス
・クリスタル界面は形成されない。また、アモルファス
・クリスタル界面付近に形成される転位ループ欠陥層も
形成されないので、不純物原子が転位ループ欠陥層に捕
獲されて偏析する事態を回避することができる。また、
転位ループ欠陥層が形成されないため、リーク電流が低
減し、これによって、重イオンを用いた、接合深さの浅
い、且つ接合リーク電流の少ない半導体装置を製造する
ことができる。
According to the second embodiment, in the step of implanting indium ions, the predetermined implantation dose is 1 × 10 13 / c.
Since the low dose ion implantation divided into the implantation dose of m 2 or less is performed in a plurality of times, the semiconductor substrate 200
Since no amorphous layer is formed on the substrate, no amorphous-crystal interface is formed. In addition, since a dislocation loop defect layer formed near the amorphous-crystal interface is not formed, a situation in which impurity atoms are captured by the dislocation loop defect layer and segregated can be avoided. Also,
Since a dislocation loop defect layer is not formed, a leakage current is reduced, whereby a semiconductor device using heavy ions with a small junction depth and a small junction leakage current can be manufactured.

【0057】また、インジウムイオンを分割された低ド
ーズ量でイオン注入する毎に急速熱処理を施すため、イ
ンジウムイオンの注入により半導体基板200の結晶が
受けるダメージをその都度回復することができる。従っ
て、所定のドーズ量を分割して複数回に分けて行なうイ
オン注入の度毎に注入ダメージが累積されて、半導体基
板200がアモルファス化してしまうことを防止するこ
とができる。また、イオン注入毎にダメージを回復させ
るため、クリスタル層(アモルファス化されていない
層)に含まれる結晶欠陥自体も低減されているので、リ
ーク電流を一層低減することができる。
Since a rapid thermal treatment is performed every time indium ions are implanted at a divided low dose, damage to the crystal of the semiconductor substrate 200 due to indium ion implantation can be recovered each time. Therefore, it is possible to prevent the semiconductor substrate 200 from becoming amorphous by accumulating implantation damage every time ion implantation is performed by dividing a predetermined dose amount into a plurality of times. In addition, since the damage is recovered every ion implantation, the crystal defects included in the crystal layer (the layer that is not made amorphous) are also reduced, so that the leak current can be further reduced.

【0058】また、半導体基板200に質量の大きいイ
ンジウムイオンを注入して、チャネル領域となるp型の
不純物拡散層203を形成するため、チャネル領域にお
ける基板表面に最も近い領域においては不純物濃度が低
いためキャリアの移動度が低下しないと共に、チャネル
領域における基板の表面から少し深い領域においては急
峻な不純物濃度が得られるので、トランジスタの駆動力
を低減することなくトランジスタの微細化を図ることが
できる。
Since a large amount of indium ions are implanted into the semiconductor substrate 200 to form the p-type impurity diffusion layer 203 serving as a channel region, the impurity concentration is low in a region of the channel region closest to the substrate surface. Therefore, the mobility of carriers does not decrease, and a sharp impurity concentration can be obtained in a region slightly deeper than the surface of the substrate in the channel region, so that the transistor can be miniaturized without reducing the driving force of the transistor.

【0059】また、質量の大きいインジウムイオンを注
入した直後に熱処理(RTA)を行なってp型の不純物
拡散層203を形成するため、インジウムイオンの注入
に起因して半導体基板200の結晶が受けるダメージを
回復することができる。
Since heat treatment (RTA) is performed immediately after the implantation of indium ions having a large mass to form the p-type impurity diffusion layer 203, damage to the crystal of the semiconductor substrate 200 due to the implantation of indium ions is caused. Can be recovered.

【0060】尚、第2の実施形態においては、チャネル
領域となる不純物拡散層203にはインジウムイオンを
注入したが、これに代えて、ボロンイオン又はボロンイ
オンとインジウムイオンとの両方をイオン注入してもよ
い。
In the second embodiment, indium ions are implanted into the impurity diffusion layer 203 serving as a channel region. Instead, boron ions or both boron ions and indium ions are implanted. You may.

【0061】また、第3回目の熱処理(図4(a)に示
す工程)を省略してもよい。この場合には、第4回目の
熱処理(図4(c)に示す工程)により、n型のエクス
テンション高濃度不純物拡散層205及び高濃度不純物
拡散層204が同時に形成される。
Further, the third heat treatment (step shown in FIG. 4A) may be omitted. In this case, the n-type extension high concentration impurity diffusion layer 205 and the high concentration impurity diffusion layer 204 are simultaneously formed by the fourth heat treatment (step shown in FIG. 4C).

【0062】また、ポケット不純物拡散層206には、
不純物イオンとして、インジウムを用いたが、これに代
えて、インジウムよりも質量数の大きい同じ3B族の元
素のイオンを用いてもよい。
The pocket impurity diffusion layer 206 has
Although indium was used as the impurity ions, ions of the same group 3B element having a larger mass number than indium may be used instead.

【0063】また、第2の実施形態は、nチャネルMI
S型トランジスタであったが、これに代えて、pチャネ
ルMIS型トランジスタでもよい。pチャネルMIS型
トランジスタの場合には、ポケット不純物拡散層206
には不純物イオンとして、アンチモンイオンを注入する
ことが好ましい。
In the second embodiment, the n-channel MI
Although the transistor is an S-type transistor, a p-channel MIS transistor may be used instead. In the case of a p-channel MIS transistor, the pocket impurity diffusion layer 206
It is preferable to implant antimony ions as impurity ions.

【0064】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態に係るMIS型トランジスタの製造方法につい
て、図5(a)〜(d)及び図6(a)〜(c)を参照
しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a method of manufacturing a MIS transistor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (d) and FIGS. 6 (a) to 6 (c). It will be described with reference to FIG.

【0065】まず、図5(a)に示すように、p型シリ
コンからなる半導体基板300にp型の不純物例えばイ
ンジウムイオンを、200keVの注入エネルギー及び
1×1012/cm2 程度の注入ドーズ量でイオン注入す
る。イオン注入の直後に、半導体基板300を100℃
/秒の昇温レートで950〜1050℃の高温まで昇温
し、該温度下で1〜10秒間程度の短時間保持する第1
回目の熱処理(RTA)を行なうことにより、半導体基
板300の表面部にチャネル領域となるp型の不純物拡
散層303を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, a p-type impurity such as indium ion is implanted into a semiconductor substrate 300 made of p-type silicon at an implantation energy of 200 keV and an implantation dose of about 1 × 10 12 / cm 2. Ion implantation. Immediately after the ion implantation, the semiconductor substrate 300 is heated to 100 ° C.
The temperature is raised to a high temperature of 950 to 1050 ° C. at a temperature rising rate of 950 ° C./sec, and the temperature is kept at this temperature for a short time of about 1 to 10 seconds.
By performing the second heat treatment (RTA), a p-type impurity diffusion layer 303 serving as a channel region is formed on the surface of semiconductor substrate 300.

【0066】次に、図5(b)に示すように、半導体基
板300の上に、2.5nm程度の膜厚を持つゲート絶
縁膜301を介して、250nm程度の膜厚を持つポリ
シリコン膜又はポリメタルからなるゲート電極302を
形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a polysilicon film having a thickness of about 250 nm is formed on the semiconductor substrate 300 via a gate insulating film 301 having a thickness of about 2.5 nm. Alternatively, a gate electrode 302 made of polymetal is formed.

【0067】次に、半導体基板300にゲート電極30
2をマスクにして、p型の不純物例えばインジウムイオ
ンを15keVの注入エネルギー及び1×1014/cm
2 程度(1×1016/cm2 以下)の注入ドーズ量でイ
オン注入して、半導体基板300中にアモルファス層を
形成した後、半導体基板300にゲート電極302をマ
スクにして、n型の不純物例えばヒ素イオンを10ke
Vの注入エネルギー及び5×1014/cm2 程度の注入
ドーズ量でイオン注入して、図5(c)に示すように、
半導体基板300のソース及びドレインとなる領域に、
ヒ素イオンがドープされてなり浅い接合を持つn型のエ
クステンション高濃度不純物層305A及び該エクステ
ンション高濃度不純物層405Aの下側に位置しインジ
ウムイオンがドープされてなるp型のポケット不純物層
306Aを形成する。
Next, the gate electrode 30 is formed on the semiconductor substrate 300.
2 as a mask, a p-type impurity such as indium ion is implanted at an implantation energy of 15 keV and 1 × 10 14 / cm
Ion implantation is performed at an implantation dose of about 2 (1 × 10 16 / cm 2 or less) to form an amorphous layer in the semiconductor substrate 300, and then an n-type impurity is formed on the semiconductor substrate 300 using the gate electrode 302 as a mask. For example, 10 ke of arsenic ion
As shown in FIG. 5C, ions are implanted at an implantation energy of V and an implantation dose of about 5 × 10 14 / cm 2 .
In regions that become the source and the drain of the semiconductor substrate 300,
An n-type extension high-concentration impurity layer 305A doped with arsenic ions and having a shallow junction and a p-type pocket impurity layer 306A which is located below the extension high-concentration impurity layer 405A and doped with indium ions are formed. I do.

【0068】次に、図5(d)に示す工程においては、
ゲルマニウムイオンを150keVの注入エネルギー及
び1×1016/cm2 程度の注入ドーズ量でイオン注入
する。このようにすると、半導体基板300中に形成さ
れているアモルファス層は基板深さ方向に押し下げられ
るので、図7において白抜きの矢印で示すように、アモ
ルファス・クリスタル界面は、アモルファス・クリスタ
ル界面(1) の位置からアモルファス・クリスタル界面
(2) の位置までつまり基板深さ方向に移動する。アモル
ファス・クリスタル界面(2) の位置は、その後に形成さ
れる高濃度不純物拡散層304と基板との接合位置の近
傍に形成される空乏層よりも深い位置まで基板の深さ方
向に押し下げられている。これにより、アモルファス・
クリスタル界面に転位ループ欠陥層が形成されても、転
位ループ欠陥層はソース・ドレインとなる高濃度不純物
拡散層304とは無関係の位置にあるため、ソース・ド
レインとなる高濃度不純物拡散層304から基板に流れ
るリーク電流は増大しない。
Next, in the step shown in FIG.
Germanium ions are implanted at an implantation energy of 150 keV and an implantation dose of about 1 × 10 16 / cm 2 . By doing so, the amorphous layer formed in the semiconductor substrate 300 is pushed down in the depth direction of the substrate, so that the amorphous crystal interface is replaced with the amorphous crystal interface (1) as shown by a white arrow in FIG. ) Position to the amorphous-crystal interface
It moves to the position (2), that is, in the substrate depth direction. The position of the amorphous-crystal interface (2) is pushed down in the depth direction of the substrate to a position deeper than a depletion layer formed near the junction between the high-concentration impurity diffusion layer 304 formed later and the substrate. I have. As a result, amorphous
Even if a dislocation loop defect layer is formed at the crystal interface, the dislocation loop defect layer is located at a position unrelated to the high-concentration impurity diffusion layer 304 serving as a source / drain. The leakage current flowing through the substrate does not increase.

【0069】次に、半導体基板300を100℃/秒程
度の昇温レートで950〜1050℃の高温まで昇温
し、該温度下で1〜10秒間程度の短時間保持する第2
回目の熱処理(RTA)を行なうことにより、図6
(a)に示すように、半導体基板300のソース領域及
びドレイン領域に、浅い接合を持つn型のエクステンシ
ョン高濃度不純物拡散層305及び該エクステンション
高濃度不純物拡散層305の下側に位置するp型のポケ
ット不純物拡散層306を形成する。
Next, the temperature of the semiconductor substrate 300 is raised to a high temperature of 950 to 1050 ° C. at a rate of about 100 ° C./second, and the semiconductor substrate 300 is kept at that temperature for a short time of about 1 to 10 seconds.
By performing the second heat treatment (RTA), FIG.
As shown in (a), an n-type extension high-concentration impurity diffusion layer 305 having a shallow junction and a p-type extension layer 305 located below the extension high-concentration impurity diffusion layer 305 are formed in the source region and the drain region of the semiconductor substrate 300. Is formed.

【0070】次に、半導体基板300の上に全面に亘っ
て例えば50nmの膜厚を持つシリコン窒化膜を堆積し
た後、該シリコン窒化膜に対して異方性エッチングを行
なうことにより、図6(b)に示すように、ゲート電極
302の側面にサイドウォール307を形成する。尚、
シリコン窒化膜に代えてシリコン酸化膜からなるサイド
ウォール307を形成してもよい。
Next, after depositing a silicon nitride film having a thickness of, for example, 50 nm over the entire surface of the semiconductor substrate 300, the silicon nitride film is subjected to anisotropic etching to obtain a structure shown in FIG. As shown in b), a sidewall 307 is formed on the side surface of the gate electrode 302. still,
Instead of the silicon nitride film, a sidewall 307 made of a silicon oxide film may be formed.

【0071】次に、ゲート電極302及びサイドウォー
ル307をマスクとして、n型の不純物例えばヒ素イオ
ンを、30keVの注入エネルギー及び3×1015/c
2程度の注入ドーズ量でイオン注入した後、100℃
/秒の昇温レートで950〜1050℃の高温まで昇温
し、該温度下で1〜10秒間程度の短時間保持する第3
回目の熱処理(RTA)を行なうことにより、半導体基
板300のソース領域及びドレイン領域に深い接合を持
つn型の高濃度不純物拡散層304を形成する。
Next, using the gate electrode 302 and the side wall 307 as a mask, an n-type impurity such as arsenic ion is implanted at an implantation energy of 30 keV and 3 × 10 15 / c.
After ion implantation at an implantation dose of about m 2 ,
The temperature is raised to a high temperature of 950 to 1050 ° C. at a heating rate of / sec, and the temperature is kept for a short time of about 1 to 10 seconds at the third temperature.
By performing the second heat treatment (RTA), an n-type high-concentration impurity diffusion layer 304 having a deep junction in the source region and the drain region of the semiconductor substrate 300 is formed.

【0072】第3の実施形態によると、ポケット不純物
拡散層306を形成するためのインジウムイオンを1×
1014/cm2 程度の注入ドーズ量でイオン注入して、
半導体基板300中にアモルファス層を形成した後、ヒ
素イオンを注入するため、該ヒ素イオンがチャネリング
する事態を防止することができる。第3の実施形態にお
いては、ポケット不純物拡散層306を形成するため
に、質量数の大きなインジウムイオンを用い、半導体基
板300を予め非晶質化する効果(アモルファス化効
果)を含む。よって、プリアモルファス化のための注入
工程を別途行なう必要はない。
According to the third embodiment, indium ions for forming the pocket impurity diffusion layer 306 are 1 ×
Ion implantation at an implantation dose of about 10 14 / cm 2 ,
Since arsenic ions are implanted after the formation of the amorphous layer in the semiconductor substrate 300, channeling of the arsenic ions can be prevented. In the third embodiment, in order to form the pocket impurity diffusion layer 306, an effect of using a large mass number of indium ions to previously amorphize the semiconductor substrate 300 (amorphization effect) is included. Therefore, there is no need to separately perform an implantation step for pre-amorphization.

【0073】また、ポケット不純物拡散層306を形成
するための重イオンの注入に伴うプリアモルファス化効
果により、エクステンション高濃度不純物層105Aひ
いてはエクステンション高濃度不純物拡散層105の接
合を浅くすることができる。
Further, the junction of the extension high-concentration impurity layer 105A and, consequently, the extension high-concentration impurity diffusion layer 105 can be made shallower by the preamorphization effect accompanying the heavy ion implantation for forming the pocket impurity diffusion layer 306.

【0074】尚、インジウムのイオン注入によりアモル
ファス層を形成できる注入ドーズ量としては、5×10
13/cm2 以上(1×1016/cm2 以下)であればよ
い。
The implantation dose for forming an amorphous layer by indium ion implantation is 5 × 10
13 / cm 2 or more (1 × 10 16 / cm 2 or less) may be used.

【0075】また、インジウムイオン及びヒ素イオンの
注入後に、ゲルマニウムをイオン注入して、半導体基板
300中に形成されているアモルファス層を基板深さ方
向に押し下げてから、第2回目の熱処理(RTA)を施
して、エクステンション高濃度不純物拡散層305及び
ポケット不純物拡散層306を形成するため、アモルフ
ァス・クリスタル界面が、トランジスタに電気的な影響
を与える領域から離れた状態で熱処理を加えることがで
きる。このため、アモルファス・クリスタル界面の存在
下で、急速熱処理を加えても、転位ループ欠陥層は接合
付近から離れた位置に形成されるため、リーク電流は抑
制される。また、転位ループ欠陥層は、インジウムの高
濃度領域から深く離れた位置に存在するので、インジウ
ムイオンが転位ループ欠陥層に析出する事態も抑制され
る。
After the implantation of indium ions and arsenic ions, germanium ions are implanted to push down the amorphous layer formed in the semiconductor substrate 300 in the depth direction of the substrate, and then a second heat treatment (RTA) is performed. Is performed to form the extension high-concentration impurity diffusion layer 305 and the pocket impurity diffusion layer 306, heat treatment can be performed in a state where the interface between the amorphous crystal and the transistor has an electrical influence on the transistor. For this reason, even if rapid heat treatment is performed in the presence of the amorphous-crystal interface, the dislocation loop defect layer is formed at a position away from the vicinity of the junction, so that the leakage current is suppressed. Further, since the dislocation loop defect layer exists at a position deeply distant from the high indium concentration region, the situation where indium ions are deposited on the dislocation loop defect layer is also suppressed.

【0076】尚、半導体基板300中に形成されている
アモルファス層を基板深さ方向に押し下げるためのイオ
ンとしては、ゲルマニウムイオンに代えて、シリコンイ
オン等のIV族の元素のイオンを用いてもよい。シリコ
ンイオンを用いる場合には、120keVの注入エネル
ギー及び1×1016/cm2 程度の注入ドーズ量でイオ
ン注入することが好ましい。
It should be noted that as ions for pushing down the amorphous layer formed in the semiconductor substrate 300 in the depth direction of the substrate, ions of a group IV element such as silicon ions may be used instead of germanium ions. . When silicon ions are used, it is preferable to perform ion implantation at an implantation energy of 120 keV and an implantation dose of about 1 × 10 16 / cm 2 .

【0077】このように、IV族の元素をイオン注入す
ると、ドーパントが電気的に中性であるから、半導体基
板300がp型又はn型になってソース領域又はドレイ
ン領域が悪影響を受ける事態を回避できる。
As described above, when the group IV element is ion-implanted, the semiconductor substrate 300 becomes p-type or n-type and the source region or the drain region is adversely affected because the dopant is electrically neutral. Can be avoided.

【0078】また、第3の実施形態によると、エクステ
ンション高濃度不純物拡散層305及びポケット不純物
拡散層306を形成するための第2回目の熱処理は急速
熱処理であるため、ヒ素イオン及びインジウムイオンの
活性化率を高めることができると共に、ヒ素イオンの過
渡増速拡散を防止できるのでエクステンション高濃度不
純物拡散層305の接合を浅くすることができる。
According to the third embodiment, the second heat treatment for forming the extension high-concentration impurity diffusion layer 305 and the pocket impurity diffusion layer 306 is a rapid heat treatment, so that the activity of arsenic ions and indium ions is reduced. Since the rate of conversion can be increased and the transient accelerated diffusion of arsenic ions can be prevented, the junction of the extension high-concentration impurity diffusion layer 305 can be made shallower.

【0079】また、半導体基板300に質量の大きいイ
ンジウムイオンを注入して、チャネル領域となるp型の
不純物拡散層303を形成するため、チャネル領域にお
ける基板表面に最も近い領域においては不純物濃度が低
いためキャリアの移動度が低下しないと共に、チャネル
領域における基板の表面から少し深い領域においては急
峻な不純物濃度が得られるので、トランジスタの駆動力
を低減することなくトランジスタの微細化を図ることが
できる。
Since a large amount of indium ions are implanted into the semiconductor substrate 300 to form the p-type impurity diffusion layer 303 serving as a channel region, the impurity concentration is low in a region of the channel region closest to the substrate surface. Therefore, the mobility of carriers does not decrease, and a sharp impurity concentration can be obtained in a region slightly deeper than the surface of the substrate in the channel region, so that the transistor can be miniaturized without reducing the driving force of the transistor.

【0080】また、質量の大きいインジウムイオンを注
入した直後に熱処理(RTA)を行なってp型の不純物
拡散層303を形成するため、インジウムイオンの注入
に起因して半導体基板300の結晶が受けるダメージを
回復することができる。
Since the heat treatment (RTA) is performed immediately after the implantation of indium ions having a large mass to form the p-type impurity diffusion layer 303, damage to the crystal of the semiconductor substrate 300 due to the implantation of the indium ions. Can be recovered.

【0081】尚、第3の実施形態においては、チャネル
領域となるp型の不純物拡散層303にはインジウムイ
オンを注入したが、これに代えて、ボロンイオン又はボ
ロンイオンとインジウムイオンとの両方をイオン注入し
てもよい。
In the third embodiment, indium ions are implanted into the p-type impurity diffusion layer 303 serving as a channel region. Instead, boron ions or both boron ions and indium ions are implanted. Ion implantation may be performed.

【0082】また、ポケット不純物拡散層306には、
不純物イオンとして、インジウムを用いたが、これに代
えて、インジウムよりも質量数の大きい同じ3B族の元
素のイオンを用いてもよい。
The pocket impurity diffusion layer 306 has
Although indium was used as the impurity ions, ions of the same group 3B element having a larger mass number than indium may be used instead.

【0083】また、第2回目の熱処理(図6(a)に示
す工程)を省略してもよい。この場合には、第3回目の
熱処理(図6(c)に示す工程)により、n型のエクス
テンション高濃度不純物拡散層305、p型のポケット
不純物拡散層306及び高濃度不純物拡散層304が同
時に形成される。
Further, the second heat treatment (the step shown in FIG. 6A) may be omitted. In this case, the n-type extension high-concentration impurity diffusion layer 305, the p-type pocket impurity diffusion layer 306, and the high-concentration impurity diffusion layer 304 are simultaneously formed by the third heat treatment (step shown in FIG. 6C). It is formed.

【0084】また、第3の実施形態は、nチャネルMI
S型トランジスタであったが、これに代えて、pチャネ
ルMIS型トランジスタでもよい。pチャネルMIS型
トランジスタの場合には、ポケット不純物拡散層306
には不純物イオンとして、アンチモンイオン、又はアン
チモンイオンよりも質量数が大きい5B族の元素のイオ
ンを用いることができる。
In the third embodiment, the n-channel MI
Although the transistor is an S-type transistor, a p-channel MIS transistor may be used instead. In the case of a p-channel MIS transistor, the pocket impurity diffusion layer 306
As the impurity ions, antimony ions or ions of a 5B group element having a larger mass number than antimony ions can be used.

【0085】(第4の実施形態)以下、本発明の第4の
実施形態に係るMIS型トランジスタの製造方法につい
て、図8(a)〜(c)及び図9(a)、(b)を参照
しながら説明する。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, a method of manufacturing a MIS transistor according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A to 8C and FIGS. 9A and 9B. It will be described with reference to FIG.

【0086】まず、図8(a)に示すように、p型の半
導体基板400にn型の不純物例えばヒ素イオンを、1
30keVの注入エネルギー及び1×1012/cm2
度の注入ドーズ量でイオン注入した後、n型のウエル領
域400aを形成するために、例えばリンイオンを、2
60keVの注入エネルギー及び4×1012/cm2
注入ドーズ量と、540keVの注入エネルギー及び1
×1013/cm2 の注入ドーズ量とでイオン注入する。
First, as shown in FIG. 8A, an n-type impurity such as arsenic ion
After ion implantation at an implantation energy of 30 keV and an implantation dose of about 1 × 10 12 / cm 2 , for example, phosphorus ions are implanted to form an n-type well region 400a.
An implantation energy of 60 keV, an implantation dose of 4 × 10 12 / cm 2 , an implantation energy of 540 keV and 1
Ion implantation is performed at an implantation dose of × 10 13 / cm 2 .

【0087】イオン注入の直後に、半導体基板400を
100℃/秒の昇温レートで950〜1050℃の高温
まで昇温し、該温度下で1〜10秒間程度の短時間保持
して第1回目の熱処理(RTA)を行なうことにより、
半導体基板400の表面部にチャネル領域となるn型の
不純物拡散層408及びをn型のウエル領域400aを
形成する。
Immediately after the ion implantation, the temperature of the semiconductor substrate 400 is raised to a high temperature of 950 to 1050 ° C. at a rate of 100 ° C./second, and the semiconductor substrate 400 is kept at the temperature for a short period of time of about 1 to 10 seconds for By performing the second heat treatment (RTA),
An n-type impurity diffusion layer 408 serving as a channel region and an n-type well region 400a are formed on the surface of the semiconductor substrate 400.

【0088】次に、図8(b)に示すように、半導体基
板400の上に、2.5nm程度の膜厚を持つゲート絶
縁膜401を介して、250nm程度の膜厚を持つポリ
シリコン膜又はポリメタルからなるゲート電極402を
形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, a polysilicon film having a thickness of about 250 nm is formed on a semiconductor substrate 400 via a gate insulating film 401 having a thickness of about 2.5 nm. Alternatively, a gate electrode 402 made of polymetal is formed.

【0089】次に、半導体基板400にゲート電極40
2をマスクにして、p型の不純物例えばインジウムイオ
ンを5keVの注入エネルギー及び1×1013/cm2
程度の注入ドーズ量でイオン注入した後、100℃/秒
程度の昇温レートで950〜1050℃の高温まで昇温
し、該温度下で1〜10秒間程度の短時間保持する第2
回目の熱処理(RTA)を行なう。このイオン注入工程
及び熱処理工程を例えば合計20回繰り返すことによ
り、図8(c)に示すように、半導体基板400の表面
部におけるソース領域及びドレイン領域に、インジウム
イオンが拡散されてなり浅い接合を持つp型のエクステ
ンション高濃度不純物拡散層409を形成する。
Next, the gate electrode 40 is formed on the semiconductor substrate 400.
2 as a mask, a p-type impurity such as indium ion is implanted at an implantation energy of 5 keV and 1 × 10 13 / cm 2.
After ion implantation at an implantation dose of about 100 ° C./sec, the temperature is raised to a high temperature of 950 to 1050 ° C. at a rate of about 100 ° C./sec.
A second heat treatment (RTA) is performed. By repeating the ion implantation step and the heat treatment step, for example, a total of 20 times, as shown in FIG. 8C, indium ions are diffused into the source region and the drain region on the surface of the semiconductor substrate 400 to form a shallow junction. A p-type extension high concentration impurity diffusion layer 409 is formed.

【0090】尚、イオン注入工程及び熱処理工程を繰り
返す回数は20回でなくてもよいが、インジウムイオン
の注入によりアモルファス層が形成されない程度に少量
に分割された注入ドーズ量のイオン注入を複数回に分け
て行なって、所定の不純物濃度が得られるようにする必
要がある。また、複数のイオン注入の各直後に高温短時
間の熱処理を施す必要がある。また、便宜上、ここで
は、複数回例えば合計20回の熱処理をまとめて第2回
目の熱処理と称する。
Although the number of times of repeating the ion implantation step and the heat treatment step is not limited to 20, the ion implantation with the implantation dose divided so small that an amorphous layer is not formed by implantation of indium ions may be performed a plurality of times. In order to obtain a predetermined impurity concentration. Further, it is necessary to perform high-temperature and short-time heat treatment immediately after each of the plurality of ion implantations. For convenience, a plurality of heat treatments, for example, a total of 20 heat treatments are collectively referred to as a second heat treatment.

【0091】次に、半導体基板400の上に全面に亘っ
て例えば50nmの膜厚を持つシリコン窒化膜を堆積し
た後、該シリコン窒化膜に対して異方性エッチングを行
なうことにより、図9(a)に示すように、ゲート電極
402の側面にサイドウォール407を形成する。尚、
シリコン窒化膜に代えてシリコン酸化膜からなるサイド
ウォール407を形成してもよい。
Next, after depositing a silicon nitride film having a thickness of, for example, 50 nm over the entire surface of the semiconductor substrate 400, the silicon nitride film is subjected to anisotropic etching to obtain a structure shown in FIG. As shown in a), a sidewall 407 is formed on the side surface of the gate electrode 402. still,
Instead of the silicon nitride film, a sidewall 407 made of a silicon oxide film may be formed.

【0092】次に、ゲート電極402及びサイドウォー
ル407をマスクとして、p型の不純物例えばボロンイ
オンを、5keVの注入エネルギー及び3×1015/c
2程度の注入ドーズ量でイオン注入した後、100℃
/秒の昇温レートで950〜1050℃の高温まで昇温
し、該温度下で1〜10秒間程度の短時間保持して第3
回目の熱処理(RTA)を行なうことにより、図9
(b)に示すように、半導体基板400のソース領域及
びドレイン領域に深い接合を持つp型の高濃度不純物拡
散層410を形成する。
Next, using the gate electrode 402 and the sidewall 407 as a mask, a p-type impurity such as boron ion is implanted at an implantation energy of 5 keV and 3 × 10 15 / c.
After ion implantation at an implantation dose of about m 2 ,
/ Second at a temperature rising rate of 950 to 1050 ° C.
By performing the second heat treatment (RTA), FIG.
As shown in (b), a p-type high-concentration impurity diffusion layer 410 having a deep junction in the source region and the drain region of the semiconductor substrate 400 is formed.

【0093】第4の実施形態によると、インジウムイオ
ンの注入工程は、所定の注入ドーズ量が1×1013/c
2 以下の注入ドーズ量に分割された低ドーズ量のイオ
ン注入を複数回に分けて行なうため、半導体基板400
にはアモルファス層が形成されないので、エクステンシ
ョン高濃度不純物層409Aには、アモルファス・クリ
スタル界面が形成されない。これにより、5×1013
cm2 よりも大きなドーズ量のインジウムイオンのイオ
ン注入により、アモルファス・クリスタル界面付近に転
位ループ欠陥層が形成されないので、不純物原子が転位
ループ欠陥層に捕獲されて偏析する事態を回避すること
ができる。このようにして、インジウムからなるエクス
テンション高濃度不純物拡散層409を形成することが
できる。
According to the fourth embodiment, in the step of implanting indium ions, the predetermined implantation dose is 1 × 10 13 / c.
Since the low dose ion implantation divided into the implantation dose of m 2 or less is performed in a plurality of times, the semiconductor substrate 400
No amorphous layer is formed on the extension, and no amorphous-crystal interface is formed on the extension high-concentration impurity layer 409A. Thereby, 5 × 10 13 /
Since the dislocation loop defect layer is not formed near the amorphous crystal interface due to the ion implantation of indium ions having a dose larger than cm 2, it is possible to avoid a situation in which impurity atoms are captured by the dislocation loop defect layer and segregated. . Thus, the extension high-concentration impurity diffusion layer 409 made of indium can be formed.

【0094】また、転位ループ欠陥層が形成されないた
め、リーク電流が低減し、これによって、重イオンを用
いた、接合深さの浅い、且つ接合リーク電流の少ない半
導体装置を製造することができる。
In addition, since the dislocation loop defect layer is not formed, the leakage current is reduced, whereby a semiconductor device using heavy ions, having a small junction depth and a small junction leakage current can be manufactured.

【0095】また、インジウムイオンを分割して注入す
る毎に急速熱処理を施すため、インジウムイオンの注入
により半導体基板400の結晶が受けるダメージをその
都度回復することができる。従って、所定のドーズ量を
分割して複数回に分けて行なうイオン注入の度毎に注入
ダメージが累積されて、半導体基板200がアモルファ
ス化してしまうことを防止することができる。また、イ
オン中毎にダメージを回復させるため、クリスタル層
(アモルファス化されていない層)に含まれる結晶欠陥
自体も低減されているので、リーク電流を一層低減する
ことができる。
Further, since the rapid heat treatment is performed each time the indium ions are divided and implanted, damage to the crystal of the semiconductor substrate 400 due to the implantation of indium ions can be recovered each time. Therefore, it is possible to prevent the semiconductor substrate 200 from becoming amorphous by accumulating implantation damage every time ion implantation is performed by dividing a predetermined dose amount into a plurality of times. In addition, since the damage is recovered for each ion, the crystal defects included in the crystal layer (the layer that is not made amorphous) are also reduced, so that the leak current can be further reduced.

【0096】尚、第4の実施形態においては、チャネル
領域となるn型の不純物拡散層403にはヒ素イオンを
注入したが、これに代えて、アンチモンイオンをイオン
注入してもよい。
In the fourth embodiment, arsenic ions are implanted into the n-type impurity diffusion layer 403 serving as a channel region. Alternatively, antimony ions may be implanted.

【0097】また、エクステンション高濃度不純物拡散
層409にはインジウムを用いたが、これに代えて、イ
ンジウムよりも質量数が大きい同じ3B族の元素のイオ
ンを用いてもよい。
Although indium is used for the extension high-concentration impurity diffusion layer 409, ions of the same group 3B element having a larger mass number than indium may be used instead.

【0098】また、第4の実施形態は、pチャネルMI
S型トランジスタであったが、これに代えて、nチャネ
ルMIS型トランジスタでもよい。nチャネルMIS型
トランジスタの場合には、エクステンション高濃度不純
物拡散層409には不純物イオンとして、アンチモンイ
オン、又はアンチモンよりも質量数の大きい5B族のイ
オンを用いてもよい。
In the fourth embodiment, the p-channel MI
Although an S-type transistor, an n-channel MIS-type transistor may be used instead. In the case of an n-channel MIS transistor, antimony ions or ions of a 5B group having a larger mass number than antimony may be used as the impurity ions in the extension high-concentration impurity diffusion layer 409.

【0099】[0099]

【発明の効果】第1の半導体装置の製造方法によると、
第1の不純物がチャネリングを起こす事態を防止できる
ため、エクステンション高濃度不純物拡散層の接合を浅
くすることができるので、トランジスタの駆動力を低減
することなく微細化を図ることができる。
According to the first method for manufacturing a semiconductor device,
Since channeling of the first impurity can be prevented, the junction of the extension high-concentration impurity diffusion layer can be made shallower, so that miniaturization can be achieved without reducing the driving force of the transistor.

【0100】また、半導体領域の結晶性を回復した後
に、第1の不純物及び重イオンを活性化して、エクステ
ンション高濃度不純物拡散層及びポケット不純物拡散層
を形成するため、エクステンション高濃度不純物拡散層
及びポケット不純物拡散層には、アモルファス・クリス
タル界面ひいては転位ループ欠陥層が形成されない。こ
のため、不純物原子が転位ループ欠陥層に捕獲されて偏
析する事態を回避できるので、転位ループ欠陥層に起因
するリーク電流を低減することができる。
After the crystallinity of the semiconductor region is restored, the first impurity and heavy ions are activated to form the extension high concentration impurity diffusion layer and the pocket impurity diffusion layer. No amorphous crystal interface and no dislocation loop defect layer are formed in the pocket impurity diffusion layer. For this reason, it is possible to avoid a situation in which impurity atoms are trapped and segregated in the dislocation loop defect layer, so that a leak current due to the dislocation loop defect layer can be reduced.

【0101】第2の半導体装置の製造方法によると、半
導体領域にアモルファス層が形成されないため、アモル
ファス・クリスタル界面ひいては転位ループ欠陥層も形
成されないので、不純物原子が転位ループ欠陥層に捕獲
されて偏析する事態を回避できる。このため、転位ルー
プ欠陥層に起因するリーク電流を低減することができる
ので、重イオンを用いた、接合深さの浅い且つ接合リー
ク電流の少ない半導体装置を製造することができる。
According to the second method for manufacturing a semiconductor device, since no amorphous layer is formed in the semiconductor region, no amorphous-crystal interface and thus no dislocation loop defect layer are formed. Therefore, impurity atoms are captured by the dislocation loop defect layer and segregated. Can be avoided. For this reason, the leakage current due to the dislocation loop defect layer can be reduced, so that a semiconductor device using heavy ions with a small junction depth and a small junction leakage current can be manufactured.

【0102】また、重イオンの注入毎に、高温で短時間
の急速熱処理を施すため、重イオンの注入によって半導
体領域の結晶が受けるダメージは、蓄積されることなく
その都度回復するので、リーク電流を一層低減すること
ができる。
In addition, since a rapid thermal treatment at a high temperature for a short time is performed every time heavy ions are implanted, damage to the crystal of the semiconductor region caused by heavy ion implantation is recovered each time without being accumulated. Can be further reduced.

【0103】第3の半導体装置の製造方法によると、第
1の不純物がチャネリングする事態を防止することがで
きるため、エクステンション高濃度不純物拡散層の接合
を浅くすることができるので、トランジスタの駆動力を
低減することなく微細化を図ることができる。
According to the third method of manufacturing a semiconductor device, it is possible to prevent channeling of the first impurity, so that the junction of the extension high-concentration impurity diffusion layer can be made shallower, so that the driving force of the transistor can be reduced. Can be achieved without reducing the size.

【0104】また、IV族の元素をイオン注入してアモ
ルファス層の位置を基板深さ方向に押し下げた後、第1
の不純物及び重イオンを活性化して、エクステンション
高濃度不純物拡散層及びポケット不純物拡散層を形成す
るため、エクステンション高濃度不純物拡散層及びポケ
ット不純物拡散層には、アモルファス・クリスタル界面
ひいては転位ループ欠陥層が形成されない。このため、
不純物原子が転位ループ欠陥層に捕獲されて偏析する事
態を回避できるので、転位ループ欠陥層に起因するリー
ク電流を低減することができる。
After the group IV element is ion-implanted to lower the position of the amorphous layer in the depth direction of the substrate, the first
In order to activate the impurities and heavy ions, and to form an extension high-concentration impurity diffusion layer and a pocket impurity diffusion layer, the extension high-concentration impurity diffusion layer and the pocket impurity diffusion layer have an amorphous-crystal interface and a dislocation loop defect layer. Not formed. For this reason,
Since a situation in which impurity atoms are trapped and segregated by the dislocation loop defect layer can be avoided, a leak current caused by the dislocation loop defect layer can be reduced.

【0105】第4の半導体装置の製造方法によると、イ
ンジウムイオンの注入工程は、所定の注入ドーズ量が分
割された低ドーズ量のイオン注入を複数回に分けて行な
うため、半導体領域にはアモルファス層が形成されない
ので、エクステンション高濃度不純物層にはアモルファ
ス・クリスタル界面が形成されない。これにより、アモ
ルファス・クリスタル界面付近に形成される転位ループ
欠陥層も形成されないので、不純物原子が転位ループ欠
陥層に捕獲されて偏析する事態を回避することができ
る。
According to the fourth method for manufacturing a semiconductor device, in the indium ion implantation step, a low-dose ion implantation in which a predetermined implantation dose is divided is performed a plurality of times. Since no layer is formed, no amorphous-crystal interface is formed in the extension high-concentration impurity layer. As a result, a dislocation loop defect layer formed near the amorphous-crystal interface is not formed, so that a situation in which impurity atoms are captured by the dislocation loop defect layer and segregated can be avoided.

【0106】転位ループ欠陥層が形成されないため、リ
ーク電流が低減し、これによって、重イオンを用いた、
接合深さの浅い、且つ接合リーク電流の少ない半導体装
置を製造することができる。
Since the dislocation loop defect layer is not formed, the leakage current is reduced.
A semiconductor device having a small junction depth and a small junction leakage current can be manufactured.

【0107】インジウムイオンを分割して注入する毎に
急速熱処理を施すため、インジウムイオンの注入により
半導体領域が受けるダメージはその都度回復される。従
って、所定の注入ドーズ量が分割されて複数回に分けて
注入される度毎に注入ダメージが累積されて、半導体領
域がアモルファス化してしまうことを防止できる。ま
た、注入毎にダメージを回復させるため、クリスタル層
(アモルファス化されていない層)に含まれる結晶欠陥
自体も低減されるので、リーク電流を一層低減すること
ができる。
Since a rapid heat treatment is performed each time indium ions are divided and implanted, damage to the semiconductor region due to indium ion implantation is recovered each time. Accordingly, it is possible to prevent the semiconductor region from becoming amorphous by accumulating implantation damage each time the predetermined implantation dose is divided and implanted in a plurality of times. In addition, since the damage is recovered every time the implantation is performed, the crystal defects themselves included in the crystal layer (the layer that is not made amorphous) are also reduced, so that the leak current can be further reduced.

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

【図1】(a)〜(c)は本発明の第1実施形態に係る
MIS型トランジスタの製造方法の各工程を示す断面図
である。
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing steps of a method for manufacturing a MIS transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(c)は本発明の第1実施形態に係る
MIS型トランジスタの製造方法の各工程を示す断面図
である。
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a MIS transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】(a)〜(c)は本発明の第2実施形態に係る
MIS型トランジスタの製造方法の各工程を示す断面図
である。
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a MIS transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図4】(a)〜(c)は本発明の第2実施形態に係る
MIS型トランジスタの製造方法の各工程を示す断面図
である。
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a MIS transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(d)は本発明の第3実施形態に係る
MIS型トランジスタの製造方法の各工程を示す断面図
である。
FIGS. 5A to 5D are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a MIS transistor according to a third embodiment of the present invention.

【図6】(a)〜(c)は本発明の第3実施形態に係る
MIS型トランジスタの製造方法の各工程を示す断面図
である。
FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a MIS transistor according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施形態において、半導体領域
中に形成されているアモルファス・クリスタル界面が基
板深さ方向に移動する状態を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a state where an amorphous crystal interface formed in a semiconductor region moves in a substrate depth direction in a third embodiment of the present invention.

【図8】(a)〜(c)は本発明の第4実施形態に係る
MIS型トランジスタの製造方法の各工程を示す断面図
である。
FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a MIS transistor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】(a)、(b)は本発明の第4実施形態に係る
MIS型トランジスタの製造方法の各工程を示す断面図
である。
FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a MIS transistor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】従来のMIS型トランジスタの断面図であ
る。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional MIS transistor.

【図11】(a)〜(e)は従来のMIS型トランジス
タの製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 11A to 11E are cross-sectional views showing steps of a conventional method for manufacturing a MIS transistor.

【図12】従来のMISトランジスタにおいて、基板表
面からの深さと不純物濃度との関係を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a depth from a substrate surface and an impurity concentration in a conventional MIS transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 半導体基板 101 ゲート絶縁膜 102 ゲート電極 103 p型の不純物拡散層 104 n型の高濃度不純物拡散層 105 n型のエクステンション高濃度不純物拡散層 105A n型のエクステンション高濃度不純物層 106 p型のポケット不純物拡散層 106A p型のポケット不純物層 107 サイドウォール 200 半導体基板 201 ゲート絶縁膜 202 ゲート電極 203 p型の不純物拡散層 204 n型の高濃度不純物拡散層 205 n型のエクステンション高濃度不純物拡散層 206 p型のポケット不純物拡散層 207 サイドウォール 300 半導体基板 301 ゲート絶縁膜 302 ゲート電極 303 p型の不純物拡散層 304 n型の高濃度不純物拡散層 305 n型のエクステンション高濃度不純物拡散層 305A n型のエクステンション高濃度不純物層 306 p型のポケット不純物拡散層 306A p型のポケット不純物層 307 サイドウォール 400 半導体基板 401 ゲート絶縁膜 402 ゲート電極 407 サイドウォール 408 n型の不純物拡散層 409 p型のエクステンション高濃度不純物拡散層 410 p型の高濃度不純物拡散層 Reference Signs List 100 semiconductor substrate 101 gate insulating film 102 gate electrode 103 p-type impurity diffusion layer 104 n-type high-concentration impurity diffusion layer 105 n-type extension high-concentration impurity diffusion layer 105A n-type extension high-concentration impurity layer 106 p-type pocket Impurity diffusion layer 106A p-type pocket impurity layer 107 sidewall 200 semiconductor substrate 201 gate insulating film 202 gate electrode 203 p-type impurity diffusion layer 204 n-type high concentration impurity diffusion layer 205 n-type extension high concentration impurity diffusion layer 206 p-type pocket impurity diffusion layer 207 sidewall 300 semiconductor substrate 301 gate insulating film 302 gate electrode 303 p-type impurity diffusion layer 304 n-type high concentration impurity diffusion layer 305 n-type extension high concentration impurity diffusion layer 305 n-type extension high-concentration impurity layer 306 p-type pocket impurity diffusion layer 306A p-type pocket impurity layer 307 sidewall 400 semiconductor substrate 401 gate insulating film 402 gate electrode 407 sidewall 408 n-type impurity diffusion layer 409 p-type Extension high concentration impurity diffusion layer 410 p-type high concentration impurity diffusion layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田中 紳二 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 Fターム(参考) 5F040 DA00 DA13 DC01 EC07 EE05 EF02 EM01 EM02 EM03 FA05 FA07 FB02 FB04 FC11 FC14 FC15  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Shinji Odanaka 1-1, Komachi, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita Electronics Co., Ltd. F-term (reference) 5F040 DA00 DA13 DC01 EC07 EE05 EF02 EM01 EM02 EM03 FA05 FA07 FB02 FB04 FC11 FC14 FC15

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体領域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、 前記半導体領域に前記ゲート電極をマスクとして質量の
大きい重イオンを注入して、前記半導体領域中にアモル
ファス層を形成する工程と、 前記半導体領域に前記ゲート電極をマスクとして、第1
の不純物をイオン注入する工程と、 前記半導体領域に対して400℃〜550℃の温度の第
1の熱処理を施して、前記アモルファス層をクリスタル
層に回復させる工程と、 前記半導体領域に対して第2の熱処理を行なうことによ
り、前記第1の不純物が拡散されてなり浅い接合を持つ
第1導電型のエクステンション高濃度不純物拡散層、及
び前記エクステンション高濃度不純物拡散層の下側に位
置し前記重イオンが拡散されてなる第2導電型のポケッ
ト不純物拡散層をそれぞれ形成する工程とを備えている
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 semiconductor region via a gate insulating film; and implanting heavy ions having a large mass into the semiconductor region using the gate electrode as a mask to form an amorphous layer in the semiconductor region. Forming a first region using the gate electrode as a mask in the semiconductor region.
Ion-implanting an impurity of the following; a step of performing a first heat treatment at a temperature of 400 ° C. to 550 ° C. on the semiconductor region to restore the amorphous layer to a crystal layer; By performing the heat treatment of step 2, the first impurity is diffused to form a first conductivity type extension high-concentration impurity diffusion layer having a shallow junction, and the heavy impurity layer located below the extension high-concentration impurity diffusion layer. Forming a second impurity-type pocket impurity diffusion layer in which ions are diffused, respectively.
【請求項2】 前記ゲート電極の側面にサイドウォール
を形成した後、前記半導体領域に前記ゲート電極及び前
記サイドウォールをマスクとして第2の不純物をイオン
注入する工程と、 前記第2の不純物を活性化することにより、前記エクス
テンション高濃度不純物拡散層の外側に位置し、前記第
2の不純物が拡散されてなり深い接合を持つ第1導電型
の高濃度不純物拡散層を形成する工程とをさらに備えて
いることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製
造方法。
2. A step of forming a sidewall on a side surface of the gate electrode, ion-implanting a second impurity into the semiconductor region using the gate electrode and the sidewall as a mask, and activating the second impurity. Forming a first-conductivity-type high-concentration impurity diffusion layer located outside the extension high-concentration impurity diffusion layer and having a deep junction formed by diffusion of the second impurity. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記重イオンの注入ドーズ量は、5×1
13/cm2 以上であることを特徴とする請求項1に記
載の半導体装置の製造方法。
3. The heavy ion implantation dose is 5 × 1.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the value is 0 13 / cm 2 or more.
【請求項4】 前記第2の熱処理は、100℃/秒以上
の昇温レートで950〜1050℃の温度まで昇温し、
該温度下で1〜10秒間保持する急速熱処理であること
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein in the second heat treatment, the temperature is increased to a temperature of 950 to 1050 ° C. at a rate of 100 ° C./sec or more,
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a rapid heat treatment is performed at the temperature for 1 to 10 seconds.
【請求項5】 半導体領域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、 前記半導体領域に前記ゲート電極をマスクとして質量の
大きい重イオンをアモルファス層が形成されない注入ド
ーズ量でイオン注入した後、前記半導体領域に対して高
温で短時間の第1の熱処理を行なう工程を複数回繰り返
し行なう工程と、 前記半導体領域に前記ゲート電極をマスクとして第1の
不純物をイオン注入する工程と、 前記半導体領域に対して第2の熱処理を行なうことによ
り、前記第1の不純物が拡散されてなり浅い接合を持つ
第1導電型のエクステンション高濃度不純物拡散層、及
び前記エクステンション高濃度不純物拡散層の下側に位
置し前記重イオンが拡散されてなる第2導電型のポケッ
ト不純物拡散層をそれぞれ形成する工程とを備えている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a gate electrode on a semiconductor region via a gate insulating film, and ion-implanting heavy ions having a large mass into the semiconductor region using the gate electrode as a mask at an implantation dose at which an amorphous layer is not formed. Performing a first heat treatment at a high temperature for a short time on the semiconductor region a plurality of times; and implanting a first impurity ion into the semiconductor region using the gate electrode as a mask. By performing a second heat treatment on the semiconductor region, a first conductivity type extension high concentration impurity diffusion layer having a shallow junction formed by diffusion of the first impurity and a first conductivity type extension high concentration impurity diffusion layer are formed. Forming pocket impurity diffusion layers of the second conductivity type, which are located below and in which the heavy ions are diffused. A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】 前記ゲート電極の側面にサイドウォール
を形成した後、前記半導体領域に前記ゲート電極及び前
記サイドウォールをマスクとして第2の不純物をイオン
注入する工程と、 前記第2の不純物を活性化することにより、前記エクス
テンション高濃度不純物拡散層の外側に位置し、前記第
2の不純物が拡散されてなり深い接合を持つ第1導電型
の高濃度不純物拡散層を形成する工程とをさらに備えて
いることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製
造方法。
6. A step of forming a sidewall on a side surface of the gate electrode, ion-implanting a second impurity into the semiconductor region using the gate electrode and the sidewall as a mask, and activating the second impurity. Forming a first-conductivity-type high-concentration impurity diffusion layer located outside the extension high-concentration impurity diffusion layer and having a deep junction formed by diffusion of the second impurity. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein
【請求項7】 前記重イオンの注入ドーズ量は5×10
13/cm2 以下であることを特徴とする請求項5に記載
の半導体装置の製造方法。
7. The implantation dose of the heavy ions is 5 × 10.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, characterized in that 13 / cm 2 or less.
【請求項8】 前記第2の熱処理は、100℃/秒以上
の昇温レートで950〜1050℃の温度まで昇温し、
該温度下で1〜10秒間保持する急速熱処理であること
を特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
8. The second heat treatment, wherein the temperature is raised to a temperature of 950 to 1050 ° C. at a rate of 100 ° C./sec or more,
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the rapid heat treatment is performed at the temperature for 1 to 10 seconds.
【請求項9】 半導体領域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、 前記半導体領域に前記ゲート電極をマスクとして質量の
大きい重イオンを注入して、前記半導体領域中にアモル
ファス層を形成する工程と、 前記半導体領域に前記ゲート電極をマスクとして、第1
の不純物をイオン注入する工程と、 前記半導体領域に対して前記ゲート電極をマスクとして
IV族の元素をイオン注入して、前記アモルファス層の
位置を基板深さ方向に押し下げる工程と、 前記半導体領域に対して第2の熱処理を行なうことによ
り、前記第1の不純物が拡散されてなり浅い接合を持つ
第1導電型のエクステンション高濃度不純物拡散層、及
び前記エクステンション高濃度不純物拡散層の下側に位
置し前記重イオンが拡散されてなる第2導電型のポケッ
ト不純物拡散層をそれぞれ形成する工程とを備えている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A step of forming a gate electrode on a semiconductor region via a gate insulating film; and implanting heavy ions having a large mass into the semiconductor region using the gate electrode as a mask to form an amorphous layer in the semiconductor region. Forming a first region of the semiconductor region using the gate electrode as a mask.
Ion-implanting an impurity of the group; and ion-implanting a group IV element into the semiconductor region using the gate electrode as a mask to depress the position of the amorphous layer in a substrate depth direction. By performing the second heat treatment, the first impurity is diffused, the first conductivity type extension high-concentration impurity diffusion layer having a shallow junction is formed under the first conductivity type, and is located under the extension high-concentration impurity diffusion layer. Forming a second conductivity type pocket impurity diffusion layer in which the heavy ions are diffused, respectively.
【請求項10】 前記ゲート電極の側面にサイドウォー
ルを形成した後、前記半導体領域に前記ゲート電極及び
前記サイドウォールをマスクとして第2の不純物をイオ
ン注入する工程と、 前記第2の不純物を活性化することにより、前記エクス
テンション高濃度不純物拡散層の外側に位置し、前記第
2の不純物が拡散されてなり深い接合を持つ第1導電型
の高濃度不純物拡散層を形成する工程とをさらに備えて
いることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製
造方法。
10. A step of forming a sidewall on a side surface of the gate electrode, ion-implanting a second impurity into the semiconductor region using the gate electrode and the sidewall as a mask, and activating the second impurity. Forming a first-conductivity-type high-concentration impurity diffusion layer located outside the extension high-concentration impurity diffusion layer and having a deep junction formed by diffusion of the second impurity. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein:
【請求項11】 前記重イオンの注入ドーズ量は、5×
1013/cm2 以上であることを特徴とする請求項9に
記載の半導体装置の製造方法。
11. The heavy ion implantation dose is 5 ×
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the concentration is 10 13 / cm 2 or more.
【請求項12】 前記第2の熱処理は、100℃/秒以
上の昇温レートで950〜1050℃の温度まで昇温
し、該温度下で1〜10秒間保持する急速熱処理である
ことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方
法。
12. The second heat treatment is a rapid heat treatment in which the temperature is raised to a temperature of 950 to 1050 ° C. at a rate of 100 ° C./sec or more and held at the temperature for 1 to 10 seconds. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9.
【請求項13】 半導体領域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、 前記半導体領域に前記ゲート電極をマスクとして質量の
大きい重イオンをアモルファス層が形成されない注入ド
ーズ量でイオン注入した後、前記半導体領域に対して高
温で短時間の熱処理を行なう工程を複数回繰り返し行な
うことにより、前記重イオンが拡散されてなる第1導電
型のエクステンション高濃度不純物拡散層を形成する工
程と、 前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成した後、
前記半導体領域に前記ゲート電極及び前記サイドウォー
ルをマスクとして不純物をイオン注入する工程と、 前記不純物を活性化することにより、前記エクステンシ
ョン高濃度不純物拡散層の外側に位置し、前記不純物が
拡散されてなり深い接合を持つ第1導電型の高濃度不純
物拡散層を形成する工程とを備えていることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
13. A step of forming a gate electrode on a semiconductor region via a gate insulating film, and ion-implanting heavy ions with a large mass into the semiconductor region using the gate electrode as a mask at an implantation dose at which an amorphous layer is not formed. Forming a first conductivity type extension high concentration impurity diffusion layer in which the heavy ions are diffused by repeating a step of performing a heat treatment at a high temperature for a short time on the semiconductor region a plurality of times. After forming a sidewall on a side surface of the gate electrode,
A step of ion-implanting an impurity into the semiconductor region using the gate electrode and the sidewall as a mask; and activating the impurity, whereby the impurity is located outside the extension high-concentration impurity diffusion layer, and the impurity is diffused. Forming a first-conductivity-type high-concentration impurity diffusion layer having a relatively deep junction.
【請求項14】 前記重イオンの注入ドーズ量は、5×
1013/cm2 以下であることを特徴とする請求項13
に記載の半導体装置の製造方法。
14. The implantation dose of the heavy ions is 5 ×
14. The density is 10 13 / cm 2 or less.
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
【請求項15】 前記熱処理は、100℃/秒以上の昇
温レートで950〜1050℃の温度まで昇温し、該温
度下で1〜10秒間保持する急速熱処理であることを特
徴とする請求項13に記載の半導体装置の製造方法。
15. The heat treatment is a rapid heat treatment in which the temperature is raised to a temperature of 950 to 1050 ° C. at a rate of 100 ° C./second or more and held at the temperature for 1 to 10 seconds. Item 14. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 13.
JP2000279305A 1999-09-17 2000-09-14 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP3574613B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000279305A JP3574613B2 (en) 1999-09-17 2000-09-14 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11-264136 1999-09-17
JP26413699 1999-09-17
JP2000279305A JP3574613B2 (en) 1999-09-17 2000-09-14 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001156293A true JP2001156293A (en) 2001-06-08
JP3574613B2 JP3574613B2 (en) 2004-10-06

Family

ID=26546370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000279305A Expired - Fee Related JP3574613B2 (en) 1999-09-17 2000-09-14 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3574613B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6696729B2 (en) 2001-12-18 2004-02-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having diffusion regions with different junction depths
JP2004289125A (en) * 2003-03-04 2004-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
US7429771B2 (en) 2004-05-07 2008-09-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device having halo implanting regions

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62200723A (en) * 1986-02-28 1987-09-04 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
JPH03278430A (en) * 1990-03-28 1991-12-10 Kawasaki Steel Corp Manufacture of semiconductor device
JPH0645270A (en) * 1992-07-23 1994-02-18 Kawasaki Steel Corp Method for heat-treating semiconductor substrate
JPH08306915A (en) * 1995-04-28 1996-11-22 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and its manufacture
JPH09148570A (en) * 1995-11-21 1997-06-06 Seiko Epson Corp Manufacture of semiconductor device
JPH09306862A (en) * 1996-05-16 1997-11-28 Hitachi Ltd Manufacturing semiconductor device
JPH1098004A (en) * 1996-09-20 1998-04-14 Hitachi Ltd Semiconductor device and manufacture thereof
JPH1187706A (en) * 1997-09-12 1999-03-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62200723A (en) * 1986-02-28 1987-09-04 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
JPH03278430A (en) * 1990-03-28 1991-12-10 Kawasaki Steel Corp Manufacture of semiconductor device
JPH0645270A (en) * 1992-07-23 1994-02-18 Kawasaki Steel Corp Method for heat-treating semiconductor substrate
JPH08306915A (en) * 1995-04-28 1996-11-22 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and its manufacture
JPH09148570A (en) * 1995-11-21 1997-06-06 Seiko Epson Corp Manufacture of semiconductor device
JPH09306862A (en) * 1996-05-16 1997-11-28 Hitachi Ltd Manufacturing semiconductor device
JPH1098004A (en) * 1996-09-20 1998-04-14 Hitachi Ltd Semiconductor device and manufacture thereof
JPH1187706A (en) * 1997-09-12 1999-03-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6696729B2 (en) 2001-12-18 2004-02-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having diffusion regions with different junction depths
JP2004289125A (en) * 2003-03-04 2004-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
US7429771B2 (en) 2004-05-07 2008-09-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device having halo implanting regions

Also Published As

Publication number Publication date
JP3574613B2 (en) 2004-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7091093B1 (en) Method for fabricating a semiconductor device having a pocket dopant diffused layer
US7118980B2 (en) Solid phase epitaxy recrystallization by laser annealing
US6403433B1 (en) Source/drain doping technique for ultra-thin-body SOI MOS transistors
US6852610B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JPH09135025A (en) Fabrication of semiconductor device
US7141477B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US6734109B2 (en) Method of building a CMOS structure on thin SOI with source/drain electrodes formed by in situ doped selective amorphous silicon
US6399452B1 (en) Method of fabricating transistors with low thermal budget
JP4639040B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US6432802B1 (en) Method for fabricating semiconductor device
US7429771B2 (en) Semiconductor device having halo implanting regions
US6087209A (en) Formation of low resistance, ultra shallow LDD junctions employing a sub-surface, non-amorphous implant
JP3481223B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US6720632B2 (en) Semiconductor device having diffusion layer formed using dopant of large mass number
US6514829B1 (en) Method of fabricating abrupt source/drain junctions
US6743689B1 (en) Method of fabrication SOI devices with accurately defined monocrystalline source/drain extensions
JP3574613B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US6630386B1 (en) CMOS manufacturing process with self-amorphized source/drain junctions and extensions
JP3919462B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7491616B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device including dopant introduction
JPH09306862A (en) Manufacturing semiconductor device
US7348229B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device and semiconductor device obtained with such a method
JP3535805B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH11186188A (en) Fabrication of semiconductor device
JP3426573B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040420

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040601

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040629

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040702

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070709

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080709

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090709

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090709

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100709

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110709

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110709

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120709

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120709

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130709

Year of fee payment: 9

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees