JP2001196585A - Insulated-gate field-effect transistor and manufacturing method therefor - Google Patents

Insulated-gate field-effect transistor and manufacturing method therefor

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JP2001196585A
JP2001196585A JP2000362014A JP2000362014A JP2001196585A JP 2001196585 A JP2001196585 A JP 2001196585A JP 2000362014 A JP2000362014 A JP 2000362014A JP 2000362014 A JP2000362014 A JP 2000362014A JP 2001196585 A JP2001196585 A JP 2001196585A
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semiconductor
gate electrode
sidewall
insulating film
source
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Seizo Kakimoto
誠三 柿本
Toshimasa Matsuoka
俊匡 松岡
Hiroshi Kotaki
浩 小瀧
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Sharp Corp
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulated-gate field-effect transistor, which has source and drain diffused layers on both sides of a gate electrode, is formed in a self- aligned manner and without etching damages, while increase in man-hours is suppressed in a process which is close to a normal process and moreover, can suppress short-channel effects and can reduce parasitic resistance, and to provide a manufacturing method of the transistor. SOLUTION: An insulated-gate transistor, which has a gate electrode provided on a semiconductor substrate via a gate insulating film, is provided with sidewall insulating films provided on both side surfaces of the gate electrode and source and drain diffused layers provided on both sides of the gate electrode, semiconductor sidewalls are respectively provided on the side surfaces of the sidewall insulating films, the semiconductor sidewalls are respectively used as each one part of the source and drain diffused layers and silicide layers are respectively provided on the surfaces of the semiconductor sidewalls.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半導体素子の形成
方法に関する。より詳しくは、絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ(MOSFET)の形成方法に関する。
The present invention relates to a method for forming a semiconductor device. More specifically, the present invention relates to a method for forming an insulated gate field effect transistor (MOSFET).

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体集積回路には、半導体素
子として絶縁ゲート型電界効果トランジスタが含まれる
ことが多い。現在、普及している半導体集積回路では、
素子の微細化に伴って、ゲート長の変動による閾値電圧
のバラツキ, サブスレショルド特性の劣化によるリーク
電流の増加, パンチスルー等の短チャネル効果によるト
ランジスタ特性の劣化が問題となってきている。
2. Description of the Related Art In general, a semiconductor integrated circuit often includes an insulated gate field effect transistor as a semiconductor element. At present, in the popular semiconductor integrated circuits,
Along with the miniaturization of devices, variations in threshold voltage due to variations in gate length, increase in leakage current due to deterioration of subthreshold characteristics, and deterioration of transistor characteristics due to short channel effects such as punch-through have become problems.

【0003】この問題を解決するためにはソース, ドレ
イン接合の浅接合化が有効であることが知られている。
そこで、従来より、浅接合化のために ソースドレイン注入エネルギーの低減 ランプ加熱等の急速熱処理を用いた活性化アニールに
よる拡散の抑制 リセス型積み上げ拡散層構造トランジスタの形成 ポリSiはりつけソースドレイン拡散層構造の形成 局所積み上げソースドレイン構造の形成等の方法が試
みられている。
In order to solve this problem, it is known that a shallow source / drain junction is effective.
Therefore, conventionally, the source / drain injection energy has been reduced to achieve a shallow junction. Suppression of diffusion by activation annealing using rapid heat treatment such as lamp heating. Forming a recessed stacked diffusion layer structure transistor. Poly Si bonding source / drain diffusion layer structure. Formation of Locally stacked source / drain structures and other methods have been attempted.

【0004】例えば、図8は上記を採用して絶縁ゲート
型電界効果トランジスタを作製する工程を示している。
同図(a)に示すように、Si基板81の表面に通常工程に
よりゲート絶縁膜80と、酸化膜マスク85を持つゲー
ト電極82とを形成し、この後、酸化膜の堆積及び異方
性エッチバックを行ってゲート電極82の両側に酸化膜
サイドウォール83,83を形成する。次に、この上に
ポリSi膜86を堆積し、同図(b)に示すように、フォト
リソグラフィーを行って、ゲート電極82の両側の活性
領域(ソースドレインを形成すべき領域)にレジストR
1,R1を設ける。同図(c)に示すように、レジストR
1,R1をマスクとしてエッチングを行って+、上記活
性領域に、はりつけポリSi膜86a,86aを形成す
る。最後に、同図(d)に示すように、基板表面に略垂直
にイオン注入を行い、続いて活性化アニールを行ってソ
ースドレイン拡散層87,87′を形成している。
For example, FIG. 8 shows a process of manufacturing an insulated gate field effect transistor by employing the above.
As shown in FIG. 7A, a gate insulating film 80 and a gate electrode 82 having an oxide film mask 85 are formed on the surface of a Si substrate 81 by a normal process. Etchback is performed to form oxide film sidewalls 83 on both sides of the gate electrode 82. Next, a poly-Si film 86 is deposited thereon, and photolithography is performed to form a resist R in the active regions (regions where source / drain is to be formed) on both sides of the gate electrode 82 as shown in FIG.
1, R1 are provided. As shown in FIG.
1, R1 is used as a mask to perform + etching to form glued poly-Si films 86a and 86a in the active region. Finally, as shown in FIG. 3D, ion implantation is performed substantially perpendicularly to the substrate surface, followed by activation annealing to form source / drain diffusion layers 87 and 87 '.

【0005】また、図9は上記を採用して絶縁ゲート型
電界効果トランジスタを作製する工程を示している。同
図(a)に示すように、Si基板91上に通常工程によりゲ
ート絶縁膜90と、ゲート電極93とを形成し、この
後、酸化を行って、ゲート電極93の両側の活性領域に
酸化膜92,92を形成するとともに、ゲート電極93
の表面および両側面に、それぞれ酸化膜95および9
4,94を形成する。次に、フォトリソグラフィーを行
って、ゲート電極93の両側の活性領域に、ゲート電極
93から離間した状態にレジストR2,R2を設ける。
このレジストR2,R2及びゲート電極表面の酸化膜9
5をマスクとして酸化膜92をエッチングして、ゲート
電極92の両側に開口部Δ,Δ′を形成する。続いて、
同図(b)に示すように、レジストR2,R2を除去した
後、この上にドープドポリSi(図示せず)を全面に堆
積し、上記ドープドポリSiに含まれた不純物を上記開
口部Δ,Δ′を通して熱処理により基板表面に拡散す
る。これにより、ゲート電極93の両側の基板表面に、
電界緩和のための局所浅接合ソースドレイン拡散層9
6,96′を形成する。この後、異方性エッチバックを
行って、ゲート電極93(正確には酸化膜94,94)
の両側に、局所浅接合ソースドレイン拡散層96,9
6′と電気的に接触した局所積み上げ層サイドウォール
97,97を形成する。次に、同図(c)に示すように、
ゲート電極93及び局所積み上げ層サイドウォール9
7,97をマスクとして、基板表面に略垂直に、上記局
所浅接合ソースドレイン拡散層96,96′の深さより
も深く不純物をイオン注入して、上記局所浅接合ソース
ドレイン拡散層96,96′の両側に連なるソースドレ
イン拡散層98,98′を形成する。最後に、同図(d)
に示すように、熱処理を行って、注入した不純物を活性
化している。
FIG. 9 shows a process for fabricating an insulated gate field effect transistor by employing the above. As shown in FIG. 9A, a gate insulating film 90 and a gate electrode 93 are formed on a Si substrate 91 by a normal process, and thereafter, oxidation is performed to oxidize the active regions on both sides of the gate electrode 93. The films 92, 92 are formed, and the gate electrode 93 is formed.
Oxide films 95 and 9 on the surface and both side surfaces of
4, 94 are formed. Next, by performing photolithography, resists R2 and R2 are provided in the active regions on both sides of the gate electrode 93 while being separated from the gate electrode 93.
The resists R2 and R2 and the oxide film 9 on the surface of the gate electrode
By using the mask 5 as a mask, the oxide film 92 is etched to form openings Δ and Δ ′ on both sides of the gate electrode 92. continue,
As shown in FIG. 3B, after removing the resists R2 and R2, doped poly-Si (not shown) is deposited on the entire surface, and impurities contained in the doped poly-Si are removed from the openings Δ and Δ. 'And diffuse to the substrate surface by heat treatment. Thereby, on the substrate surface on both sides of the gate electrode 93,
Local shallow junction source / drain diffusion layer 9 for electric field relaxation
6, 96 '. Thereafter, anisotropic etch-back is performed to form a gate electrode 93 (more precisely, oxide films 94, 94).
, Local shallow junction source / drain diffusion layers 96, 9
Form local stacked layer sidewalls 97, 97 in electrical contact with 6 '. Next, as shown in FIG.
Gate electrode 93 and local stacked layer sidewall 9
Using the masks 7 and 97 as masks, impurities are ion-implanted substantially perpendicularly to the substrate surface and deeper than the depths of the local shallow junction source / drain diffusion layers 96 and 96 'to form the local shallow junction source / drain diffusion layers 96 and 96'. Are formed on both sides of the source / drain diffusion layers 98 and 98 '. Finally, Figure (d)
As shown in (1), the heat treatment is performed to activate the implanted impurities.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、単にソース
ドレイン接合の浅接合化を行うと、短チャネル効果を抑
制することはできるが、拡散層抵抗が増大して、素子の
性能が劣化する。さらに、上記〜の方法によるソースド
レイン接合の浅接合化には次のような問題もある。
By the way, if the source / drain junction is simply made shallow, the short channel effect can be suppressed, but the resistance of the diffusion layer is increased and the performance of the device is degraded. Further, the following problems arise in making the source / drain junction shallower by the above methods (1) and (2).

【0007】まず、上記の方法は、イオン注入エネルギ
ーで制御できるエネルギーに下限があり、しかも、低エ
ネルギーではチャネリング現象による不純物イオンの広
がりが問題となる。このため、拡散層深さは制限され、
所望の浅接合化を行うことができない。
First, in the above method, there is a lower limit to the energy that can be controlled by the ion implantation energy, and at low energies, the problem of spreading of impurity ions due to the channeling phenomenon becomes a problem. This limits the depth of the diffusion layer,
The desired shallow junction cannot be achieved.

【0008】また、上記の方法は、拡散時間の短縮によ
る拡散の抑制には効果があるが、不純物注入にイオン注
入を用いた場合は、上記と同様に、チャネリングの影響
を避けることはできない。このため、拡散層深さは制限
され、所望の浅接合化を行うことができない。
Although the above method is effective in suppressing diffusion by shortening the diffusion time, when ion implantation is used for impurity implantation, the effect of channeling cannot be avoided as in the above case. For this reason, the depth of the diffusion layer is limited, and the desired shallow junction cannot be achieved.

【0009】また、上記のリセス型積み上げ構造による
浅接合化は、チャネル面よりも上層に拡散層を形成し、
この拡散層のうちチャネル領域に存する部分をリセスエ
ッチングにより除去した後、ポリSiを全面に堆積し、
パターニングによりゲート電極を形成するため、チャネ
ル領域及び拡散層部とゲート電極とを自己整合的に形成
することができない。このため、アライメントマージン
による面積の増大、アライメントずれによる特性のバラ
ツキ等が問題となる。また、リセス構造であるがゆえ、
通常プロセスとの相違が大きい。さらに、チャネル部分
のエッチング損傷や活性領域の平坦性の劣化等の問題が
ある。
[0009] Further, the shallow junction by the recess type stacked structure described above forms a diffusion layer above the channel surface,
After removing a portion of the diffusion layer existing in the channel region by recess etching, poly-Si is deposited on the entire surface,
Since the gate electrode is formed by patterning, the channel region and the diffusion layer cannot be formed in a self-aligned manner with the gate electrode. For this reason, problems such as an increase in area due to an alignment margin and variations in characteristics due to misalignment are caused. Also, because of the recessed structure,
The difference from the normal process is large. Further, there are problems such as etching damage of the channel portion and deterioration of flatness of the active region.

【0010】また、上記の方法は、図8に示したよう
に、基板表面よりも上層にはりつけ、ポリSi膜86
a,86aを形成し、該ポリSi膜86a,86aから
の拡散により基板81に不純物を導入してソースドレイ
ン拡散層87,87′を形成するため、イオン注入によ
り形成する場合と異なり、不純物導入時にチャネリング
の影響を受けず、浅接合化に極めて有効である。さら
に、ゲート電極82の形成までは通常プロセスであるか
ら、上記の方法と異なり、リセス構造形成に起因する問
題も発生しない。しかし、ゲート形成後に全面に堆積し
たポリSi膜86を、フォトリソグラフィーを行ってパ
ターニングしているため、ゲート82を微細化した際、
ソースドレインの分離解像限界及びアライメントずれに
より、はりつけポリSi膜86a,86aの形成が困難
になる。しかも、はりつけポリSi膜86a,86aと
ゲート82(及び活性領域)とを自己接合的に形成して
いないため、アライメントずれによる特性のばらつき及
びアライメントマージンの必要性による集積度の劣化等
が問題となる。
In the above method, as shown in FIG. 8, a poly-Si film 86 is attached to a layer above the substrate surface.
a, 86a are formed, and impurities are introduced into the substrate 81 by diffusion from the poly-Si films 86a, 86a to form the source / drain diffusion layers 87, 87 '. Sometimes not affected by channeling, it is extremely effective for shallow junctions. Further, since the process up to the formation of the gate electrode 82 is a normal process, unlike the above method, there is no problem caused by the formation of the recess structure. However, since the poly-Si film 86 deposited on the entire surface after the gate is formed is patterned by performing photolithography, when the gate 82 is miniaturized,
Due to the separation / resolution limit of the source / drain and the misalignment, it is difficult to form the bonding poly-Si films 86a, 86a. In addition, since the bonding poly-Si films 86a and 86a and the gate 82 (and the active region) are not formed in a self-joining manner, variations in characteristics due to misalignment and degradation in integration due to the necessity of an alignment margin pose a problem. Become.

【0011】また、上記の方法は、図9に示したよう
に、基板表面よりも上層からの拡散でチャネル近傍の接
合96,96′を形成しているので、上記の方法と同様
に浅接合形成に有効である。しかも、上記の方法と異な
り、ゲート93に対して自己接合的に局所積み上げ層サ
イドウォール97,97を形成しているので、アライメ
ントずれによる特性ばらつきも発生しない。しかし、図
9(b)に示したように局所積み上げ層サイドウォール9
7,97の厚さ(基板表面に平行な方向の厚さ)を開口
部Δ,Δ′の幅より小さく設定した場合、異方性エッチ
バックによる局所積み上げ層サイドウォール97,97
形成時に、開口部Δ,Δ′を通してオーバーエッチによ
りSi基板91の表面をエッチングしてしまい、エッチ
ング損傷によるリークの発生,接合深さの増大等が問題
となる。また、最悪の場合には、浅接合を完全にエッチ
ングしてしまい、導通不良となる。一方、局所積み上げ
層サイドウォール97,97の厚さを開口部Δ,Δ′の
幅より大きく設定した場合、上記開口部Δ,Δ′の幅は
フォトリソグラフィーに伴うアライメントずれ等を考慮
してある程度広く設定されるため、局所積み上げ層サイ
ドウォール97,97の厚さを選択する自由度が減少す
る(厚くしなければならない)という問題がある。ま
た、浅接合と電気的に接触した局所積み上げ層サイドウ
ォール97,97は素子分離領域上のゲート電極(図示
せず)にも形成される。このため、素子分離領域上のサ
イドウォールを除去してソースドレインの絶縁性を確保
するために、フォトリソグラフィー及びエッチングが別
途必要である。この結果、上記の方法は、開口部Δ,
Δ′形成のためのフォトリソグラフィーと併せて、通常
プロセスに比べて2回のフォトリソグラフィーの増加が
あり、プロセスが複雑化し、コストが増大するという問
題がある。
Further, in the above method, as shown in FIG. 9, the junctions 96 and 96 'near the channel are formed by diffusion from a layer above the substrate surface. Effective for formation. In addition, unlike the above method, since the locally stacked layer sidewalls 97 are formed in a self-joining manner with respect to the gate 93, there is no characteristic variation due to misalignment. However, as shown in FIG.
When the thickness of 7,97 (thickness in the direction parallel to the substrate surface) is set smaller than the width of the openings Δ, Δ ′, the locally stacked layer side walls 97,97 by anisotropic etchback
At the time of formation, the surface of the Si substrate 91 is etched by overetching through the openings Δ and Δ ′, causing problems such as leakage due to etching damage and an increase in junction depth. In the worst case, the shallow junction is completely etched, resulting in poor conduction. On the other hand, when the thickness of the local stacked layer side walls 97, 97 is set to be larger than the width of the openings Δ, Δ ′, the widths of the openings Δ, Δ ′ are determined to some extent in consideration of misalignment due to photolithography. Since the width is set to be wide, there is a problem that the degree of freedom in selecting the thickness of the local stacked layer sidewalls 97, 97 is reduced (must be increased). In addition, the local stacked layer sidewalls 97, 97 that are in electrical contact with the shallow junction are also formed on a gate electrode (not shown) on the element isolation region. For this reason, photolithography and etching are separately required in order to remove the sidewall on the element isolation region and secure the source / drain insulation. As a result, the method described above can be applied to the openings Δ,
In addition to the photolithography for forming Δ ', there is a problem that the photolithography is increased twice as compared with the normal process, which complicates the process and increases the cost.

【0012】そこで、この発明の目的は、ゲート電極の
両側に局所浅接合ソースドレイン拡散層を持つ電界効果
トランジスタを、通常のMOSFETプロセスと相違の
少ないプロセスで、工程数の増加を抑えて、自己整合的
に、かつエッチング損傷なく形成でき、しかも、拡散層
抵抗を増大させずに短チャネル効果を抑制でき、浅接合
化に起因する素子の電流駆動力減少を抑制できる半導体
素子の形成方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a field effect transistor having a local shallow junction source / drain diffusion layer on both sides of a gate electrode by a process having a small difference from a normal MOSFET process while suppressing an increase in the number of steps. Provided is a method of forming a semiconductor device that can be formed in a consistent manner and without etching damage, can suppress a short channel effect without increasing the resistance of a diffusion layer, and can suppress a decrease in current driving force of a device due to a shallow junction. Is to do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、半
導体基板上に、ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート
電極と、前記ゲート電極の両側面に設けられたサイドウ
ォール絶縁膜と、前記ゲート電極の両側にソースドレイ
ン拡散層を有し、前記サイドウォール絶縁膜の側面に半
導体サイドウォールと、前記半導体サイドウォールは、
ソースドレイン拡散層の一部となし、前記半導体サイド
ウォール表面にシリサイド層を有することを特徴として
いる。
In order to achieve the above object, an insulated gate field effect transistor according to the present invention comprises a gate electrode provided on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and both sides of the gate electrode. A sidewall insulating film provided on the surface, a source / drain diffusion layer on both sides of the gate electrode, a semiconductor sidewall on a side surface of the sidewall insulating film, and the semiconductor sidewall,
The semiconductor sidewall is a part of a source / drain diffusion layer, and has a silicide layer on the surface of the semiconductor sidewall.

【0014】また、上記絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタは、前記半導体サイドウォールの両側に、前記ソー
スドレイン拡散層に連なり、より深い接合深さのソース
ドレイン拡散層を有し、前記より深い接合深さのソース
ドレイン拡散層の表面にシリサイド層を有することを特
徴としている。
Further, the insulated gate field effect transistor has a source / drain diffusion layer connected to the source / drain diffusion layer on both sides of the semiconductor sidewall and having a deeper junction depth. Is characterized by having a silicide layer on the surface of the source / drain diffusion layer.

【0015】また、本発明の絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタの製造方法は、半導体基板上に、ゲート絶縁膜
を介して設けられたゲート電極を形成する工程と、前記
ゲート電極の両側面にサイドウォール絶縁膜を形成する
工程と、半導体膜を堆積し、エッチングすることで前記
サイドウォール絶縁膜の側面に半導体サイドウォール膜
を形成する工程と、高融点金属膜を堆積し、熱処理する
ことによって前記半導体サイドウォール膜の表面をシリ
サイド化する工程とを順次行うことを特徴としている。
Further, according to a method of manufacturing an insulated gate field effect transistor of the present invention, a step of forming a gate electrode provided on a semiconductor substrate with a gate insulating film interposed therebetween, and forming sidewalls on both side surfaces of the gate electrode Forming an insulating film, forming a semiconductor film on a side surface of the sidewall insulating film by depositing and etching a semiconductor film, and depositing a high melting point metal film and performing a heat treatment on the semiconductor. And a step of silicidizing the surface of the side wall film.

【0016】また、上記絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタの製造方法は、半導体基板上に、ゲート絶縁膜を介
して設けられたゲート電極を形成する工程と、前記ゲー
ト電極の両側面にサイドウォール絶縁膜を形成する工程
と、半導体膜を堆積し、エッチングすることで前記サイ
ドウォール絶縁膜の側面に半導体サイドウォール膜を形
成する工程と、前記半導体サイドウォールの両側に、ソ
ースドレイン拡散層に連なり、より深い接合深さのソー
スドレイン拡散層を形成する工程と、高融点金属膜を堆
積し、熱処理することによって前記半導体サイドウォー
ル膜及びより深い接合深さのソースドレイン拡散層の表
面をシリサイド化する工程とを順次行うことを特徴とし
ている。
Further, in the method of manufacturing an insulated gate field effect transistor, a step of forming a gate electrode provided on a semiconductor substrate with a gate insulating film interposed therebetween, and a step of forming a sidewall insulating film on both side surfaces of the gate electrode Forming a semiconductor film, depositing and etching a semiconductor film to form a semiconductor sidewall film on the side surface of the sidewall insulating film, and connecting to a source / drain diffusion layer on both sides of the semiconductor sidewall, Forming a source / drain diffusion layer having a deep junction depth; and depositing a refractory metal film and heat-treating the surface of the semiconductor sidewall film and the source / drain diffusion layer having a deeper junction depth. Are sequentially performed.

【0017】なお、高融点金属層とはシリコンの融点よ
りも高い融点を持つ金属層を意味する。例えばTiであ
る。
The high melting point metal layer means a metal layer having a melting point higher than that of silicon. For example, Ti.

【0018】また、本明細書において、急速熱処理と
は、いわゆるラピッド・サーマル・アニール(RTA)
のことであり、電気炉を用いないで急速に行う熱処理を
意味する。例えばランプ加熱による熱処理をいう。
In this specification, rapid heat treatment refers to so-called rapid thermal annealing (RTA).
Means a heat treatment that is performed rapidly without using an electric furnace. For example, it refers to heat treatment by lamp heating.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体素子の形成
方法を実施例により詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for forming a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to examples.

【0020】図1は、本発明の第1の実施例の形成方法
により作製すべき絶縁ゲート型電界効果トランジスタの
断面構造を示している。図1で、P型単結晶Si基板1
の表面は素子分離領域15によって区画され、素子分離
領域15,15で囲まれた領域が活性領域となってい
る。2はゲート絶縁膜、3はゲート電極、4は第1のサ
イドウォール絶縁膜6は保護用絶縁膜、8は半導体サイ
ドウォール、10,10′は局所浅接合ソースドレイン
拡散層、11,11′は深接合ソースドレイン拡散層を
それぞれ示している。局所浅接合ソースドレイン拡散層
10,10′はゲート電極3の両側の活性領域の表面に
設けられている。深接合ソースドレイン拡散層11,1
1′は、上記局所浅接合ソースドレイン拡散層10,1
0′のゲート電極3と反対の側に連なり、上記局所浅接
合ソースドレイン拡散層10,10′の接合深さよりも
深い接合深さを持っている。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of an insulated gate field effect transistor to be manufactured by the forming method according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a P-type single crystal Si substrate 1
Is partitioned by element isolation regions 15, and the region surrounded by the element isolation regions 15, 15 is an active region. 2 is a gate insulating film, 3 is a gate electrode, 4 is a first sidewall insulating film 6, is a protective insulating film, 8 is a semiconductor sidewall, 10, 10 'is a local shallow junction source / drain diffusion layer, 11, 11'. Denotes deep junction source / drain diffusion layers. The local shallow junction source / drain diffusion layers 10 and 10 ′ are provided on the surface of the active region on both sides of the gate electrode 3. Deep junction source / drain diffusion layers 11, 1
1 ′ is the local shallow junction source / drain diffusion layer 10, 1
It has a junction depth that is greater than the junction depth of the local shallow junction source / drain diffusion layers 10 and 10 ′.

【0021】図2は、本発明の第1の実施例としてのN
チャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタの形成工程
を示している。なお、本発明はNチャネルにかぎらずP
チャネルにも同様に適用可能である。次に、図2にした
がって、上記絶縁ゲート型電界効果型トランジスタの形
成工程を説明する。
FIG. 2 shows N as a first embodiment of the present invention.
4 shows a step of forming a channel insulated gate field effect transistor. The present invention is not limited to the N channel,
The same applies to channels. Next, a process of forming the insulated gate field effect transistor will be described with reference to FIG.

【0022】図2(a)に示すように、まず、P型Si基板
1上に通常のMOSFETプロセスによりゲート電極3
形成までの工程を進める。すなわち、Si基板1の表面
に、局所酸化法により素子分離領域15を設けて、素子
分離領域15の間の領域を活性領域として規定する。上
記活性領域にゲート絶縁膜2を形成した後、上記活性領
域の略中央に、層間絶縁膜16と図示しないレジストと
をマスクとして、フォトリソグラフィおよびエッチング
により断面略矩形状のゲート電極3を形成する。ゲート
絶縁膜2はゲート電極3と同一パターンにする。層間絶
縁膜16の材質は例えばSiO2とする。この層間絶縁
膜16を残しておくことにより、次工程以降においてゲ
ート電極3を保護することができる。
As shown in FIG. 2A, first, a gate electrode 3 is formed on a P-type Si substrate 1 by an ordinary MOSFET process.
Advance the process up to formation. That is, an element isolation region 15 is provided on the surface of the Si substrate 1 by a local oxidation method, and a region between the element isolation regions 15 is defined as an active region. After the gate insulating film 2 is formed in the active region, a gate electrode 3 having a substantially rectangular cross section is formed at approximately the center of the active region by photolithography and etching using the interlayer insulating film 16 and a resist (not shown) as a mask. . The gate insulating film 2 has the same pattern as the gate electrode 3. The material of the interlayer insulating film 16 is, for example, SiO 2 . By leaving the interlayer insulating film 16, the gate electrode 3 can be protected in the subsequent steps.

【0023】この後、SiO2等の絶縁膜を厚さ100〜
500Åの範囲で堆積し、エッチバックにより、ゲート
電極3の両側面にSiO2等からなる第1のサイドウォ
ール絶縁膜4,4を形成する。
Thereafter, an insulating film such as SiO 2 is formed to a thickness of 100 to
The first sidewall insulating films 4 and 4 made of SiO 2 or the like are formed on both sides of the gate electrode 3 by etch-back.

【0024】次に、第1のサイドウォール絶縁膜4とは
ウェットエッチング等の等方性エッチングにおいて選択
性のある材質、例えばSi34等を厚さ500〜150
0Åの範囲で堆積し、エッチバックにより、上記第1の
サイドウォール絶縁膜4,4の露出している側面にSi
34等からなる第2のサイドウォール絶縁膜5,5を形
成する。
Next, the first sidewall insulating film 4 is made of a material having a selectivity in isotropic etching such as wet etching, for example, Si 3 N 4 or the like with a thickness of 500 to 150.
The first sidewall insulating films 4 and 4 are deposited on the exposed side surfaces by etching back.
3 to form a second sidewall insulating film 5 and 5 made of N 4 or the like.

【0025】次に、スパッタ、常圧CVD(化学気相成
長)、オゾンTEOS(テトラ・エトキシ・シラン)常
圧CVD等の段差被覆性が良くない堆積法を用いて、第
2のサイドウォール絶縁膜5および半導体膜7(同図
(d))に対してエッチングにおいて選択性のあるSiO2
等からなる保護用絶縁膜6を堆積する。同図(a)に示す
ように、堆積法に起因して、絶縁膜6のうち平坦面を覆
う部分の厚さよりも段差すなわち第2のサイドウォール
絶縁膜5の側面を覆う部分の厚さが薄い状態となる。絶
縁膜6の厚さは平坦面上で200〜2000Åの範囲内
に設定する。
Next, a second side wall insulating film is formed by using a deposition method having poor step coverage such as sputtering, atmospheric pressure CVD (chemical vapor deposition), ozone TEOS (tetraethoxysilane) atmospheric pressure CVD, or the like. The film 5 and the semiconductor film 7 (see FIG.
(d)) SiO 2 that is selective in etching
Then, a protective insulating film 6 is deposited. As shown in FIG. 3A, the thickness of the step, that is, the thickness of the portion covering the side surface of the second sidewall insulating film 5 is larger than the thickness of the portion covering the flat surface of the insulating film 6 due to the deposition method. It becomes a thin state. The thickness of the insulating film 6 is set in the range of 200 to 2000 ° on a flat surface.

【0026】次に、図2(b)に示すように、絶縁膜6に
対してウェットエッチング等の等方性エッチングを行っ
て、第2のサイドウォール絶縁膜5の側面を露出させる
一方、絶縁膜6のうちゲート電極3の表面上および基板
表面上に存する部分を若干の厚さで残すようにする。こ
のようにエッチングできるのは、前工程での堆積法に起
因して、絶縁膜6のうち第2のサイドウォール絶縁膜5
の側面を覆う部分の厚さが平坦面を覆う部分厚さよりも
薄い状態となっているからである。
Next, as shown in FIG. 2B, isotropic etching such as wet etching is performed on the insulating film 6 to expose the side surface of the second sidewall insulating film 5 while the insulating film 6 is insulated. A portion of the film 6 on the surface of the gate electrode 3 and on the surface of the substrate is left with a slight thickness. This etching can be performed because the second sidewall insulating film 5 of the insulating film 6 is formed due to the deposition method in the previous step.
This is because the thickness of the portion covering the side surface is thinner than the thickness of the portion covering the flat surface.

【0027】次に、図2(c)に示すように、第2のサイ
ドウォール絶縁膜5を第1のサイドウォール絶縁膜4お
よび平坦部に残っている絶縁膜6に対して選択的なリン
酸ボイル等のエッチングにより除去して、第1のサイド
ウォール絶縁膜4の両側に基板表面を露出させる開口部
δ,δを形成する。なお、このとき、開口部δ,δを通
して基板表面がエッチングされることはない。
Next, as shown in FIG. 2C, the second sidewall insulating film 5 is selectively phosphorized with respect to the first sidewall insulating film 4 and the insulating film 6 remaining on the flat portion. Openings δ, δ for exposing the substrate surface are formed on both sides of the first sidewall insulating film 4 by removing the acid boil or the like by etching. At this time, the substrate surface is not etched through the openings δ, δ.

【0028】次に、図2(d)に示すように、LPCVD
等の段差被覆性が良好な堆積法を用いて、半導体膜7を
略均一な厚さで、かつ、開口部δ,δを埋める状態に堆
積する。この例では、半導体膜7の材質は、CVD法に
より形成するポリSi、若しくはエピタキジャル成長に
より形成する単結晶Siなどとする。半導体膜7の厚さ
は700〜2000Åの範囲内とする。
Next, as shown in FIG.
The semiconductor film 7 is deposited to have a substantially uniform thickness and to fill the openings δ, δ by using a deposition method having a good step coverage such as the above. In this example, the material of the semiconductor film 7 is polySi formed by a CVD method, single crystal Si formed by an epitaxial growth, or the like. The thickness of the semiconductor film 7 is in the range of 700 to 2000 °.

【0029】次に、フォトリソグラフィーとRIE等の
エッチングを用いたパターニングにより、素子分離領域
15上の半導体膜7を除去する。これは、完成状態で、
素子毎にソースドレインの絶縁性を確保するためであ
る。
Next, the semiconductor film 7 on the element isolation region 15 is removed by patterning using photolithography and etching such as RIE. This is a completed state,
This is for ensuring insulation of the source and drain for each element.

【0030】次に、図2(e)に示すように、半導体膜7
に対してRIE等による異方性エッチバックを行って、
半導体膜7からなり、第1のサイドウォール絶縁膜4,
4に接し、かつ、開口部δ,δを覆う半導体サイドウォ
ール8を形成する。半導体サイドウォール7はゲート電
極3と自己整合的に形成される。ここで、オーバーエッ
チを行ったとしても、半導体サイドウォール8は開口部
δを覆っており、かつ、絶縁膜6はエッチングにおいて
半導体サイドウォール8(半導体膜7)と選択性がある
ことから、エッチングは絶縁膜6でストップされ、活性
領域の基板表面がエッチングされることはない。ゲート
電極3の表面は層間絶縁膜16で保護される。半導体サ
イドウォール8の垂直方向膜厚はエッチバック量により
調節して1000〜2000Åの範囲内とする。
Next, as shown in FIG.
To anisotropic etchback by RIE etc.
A first side wall insulating film formed of a semiconductor film;
4, and a semiconductor sidewall 8 covering the openings δ, δ is formed. The semiconductor sidewall 7 is formed in a self-aligned manner with the gate electrode 3. Here, even if overetching is performed, the semiconductor sidewall 8 covers the opening δ, and the insulating film 6 has selectivity with the semiconductor sidewall 8 (semiconductor film 7) during etching. Is stopped by the insulating film 6, and the substrate surface in the active region is not etched. The surface of gate electrode 3 is protected by interlayer insulating film 16. The thickness of the semiconductor sidewall 8 in the vertical direction is adjusted within the range of 1000 to 2000 ° by adjusting the etch back amount.

【0031】次に、基板表面に対して略垂直方向から、
ゲート電極3、第1のサイドウォール絶縁膜4,4およ
び半導体サイドウォール8,8をマスクとして、75As+
イオンを、加速エネルギー40keV〜200keV, ドー
ズ量5〜50×1014cm-2の条件で注入する。熱処理に
よりソースドレイン拡散層10,10′,11,11′
を形成する。加速エネルギーの設定値に応じて、マスク
3,4,4,8,8が存する領域では75As+イオンはマ
スク内に留まる一方、半導体サイドウォール8,8の両
側の活性領域では75As+イオンは絶縁膜6を貫通して基
板表面に達する。
Next, from a direction substantially perpendicular to the substrate surface,
Using the gate electrode 3, the first sidewall insulating films 4, 4 and the semiconductor sidewalls 8, 8 as a mask, 75 As +
Ions are implanted under the conditions of an acceleration energy of 40 keV to 200 keV and a dose of 5 to 50 × 10 14 cm −2 . Source / drain diffusion layers 10, 10 ', 11, 11' by heat treatment
To form Depending on the set value of the acceleration energy, 75 As + ions remain in the mask in the regions where the masks 3, 4, 4, 8, and 8 are present, while 75 As + ions in the active regions on both sides of the semiconductor sidewalls 8 and 8. Reaches the substrate surface through the insulating film 6.

【0032】次に、熱処理を行って、半導体サイドウォ
ールに8,8に注入された75Asを開口部δ,δを通し
て基板表面に拡散して、ゲート電極3の両側に局所浅接
合ソースドレイン拡散層10,10′を形成するととも
に、半導体サイドウォール8,8の両側の基板表面に注
入された75Asを活性化して、局所浅接合ソースドレイ
ン拡散層10,10′のゲート電極3と反対の側に連な
り、局所浅接合ソースドレイン拡散層10,10′の接
合深さよりも深い接合深さを持つ深接合ソースドレイン
拡散層11,11′を形成する。
Next, a heat treatment is performed to diffuse 75 As implanted into the semiconductor sidewalls into the substrate surface through the openings δ, δ, and to form a local shallow junction source / drain diffusion on both sides of the gate electrode 3. The layers 10 and 10 'are formed, and at the same time, 75 As implanted into the substrate surface on both sides of the semiconductor sidewalls 8 and 8 is activated, and the local shallow junction source / drain diffusion layers 10, 10' opposite to the gate electrode 3 are formed. The deep junction source / drain diffusion layers 11 and 11 'having a junction depth larger than the junction depth of the local shallow junction source / drain diffusion layers 10 and 10' are formed.

【0033】このように、ゲート電極3近傍の半導体サ
イドウォール8を形成した領域では、基板表面よりも上
層(半導体サイドウォール8)からの拡散により基板表
面に不純物を導入して局所浅接合ソースドレイン拡散層
10,10′を形成しているので、通常のイオン注入に
より拡散層を形成する場合と異なり、イオン注入時にチ
ャネリングの影響を受けない。しかも、基板表面の上層
からの拡散により接合を形成しているので、極めて浅い
接合を形成でき、したがって、短チャネル効果を有効に
抑制することができる。
As described above, in the region where the semiconductor sidewall 8 is formed near the gate electrode 3, impurities are introduced into the substrate surface by diffusion from a layer above the substrate surface (semiconductor sidewall 8), and a local shallow junction source / drain region is formed. Since the diffusion layers 10 and 10 'are formed, unlike the case where the diffusion layers are formed by normal ion implantation, there is no influence of channeling at the time of ion implantation. Moreover, since the junction is formed by diffusion from the upper layer of the substrate surface, an extremely shallow junction can be formed, and thus the short channel effect can be effectively suppressed.

【0034】また、半導体サイドウォール8,8の両側
の活性領域では、イオン注入時に、絶縁膜6を通して直
接基板に不純物を注入し、熱処理により拡散しているの
で、局所浅接合ソースドレイン拡散層10,10′の接
合深さよりも深い接合深さを持つソースドレイン拡散層
11,11′を形成できる。これにより、チャネル(ゲ
ート電極3直下)から離れた短チャネル効果に比較的影
響の少ない領域で、接合深さを深くできる。この結果、
シート抵抗を小さくして寄生抵抗の増加を抑制できる。
しかも、半導体サイドウォール8,8を形成した領域で
は半導体サイドウォール8,8が拡散層10,10′の
一部として働くので、浅接合化による抵抗増大を抑制す
ることができる。
In the active regions on both sides of the semiconductor sidewalls 8, 8, impurities are directly implanted into the substrate through the insulating film 6 during ion implantation and diffused by heat treatment. , 10 ′ can be formed. Thereby, the junction depth can be increased in a region away from the channel (immediately below the gate electrode 3) and relatively less affected by the short channel effect. As a result,
The sheet resistance can be reduced to suppress an increase in parasitic resistance.
In addition, since the semiconductor sidewalls 8, 8 function as a part of the diffusion layers 10, 10 'in the region where the semiconductor sidewalls 8, 8 are formed, an increase in resistance due to a shallow junction can be suppressed.

【0035】また、イオン注入時に、ゲート電極3近傍
の半導体サイドウォール8を形成した領域では、半導体
サイドウォール8の厚みによるオフセットの存在によ
り、不純物が基板に直接には注入されないので、チャネ
ル近傍の欠陥発生を抑制でき、この欠陥発生に起因する
逆短チャネル効果を抑制することができる。また、ゲー
ト電界により半導体サイドウォールのゲート電極側の界
面にキャリアが蓄積する結果、相互コンダクタンスを増
大させることができる。これらの効果により、浅接合化
に起因する素子の電流駆動力減少を抑制し、素子を高電
流駆動力化することができる。
In the region where the semiconductor sidewall 8 is formed near the gate electrode 3 at the time of ion implantation, impurities are not directly implanted into the substrate due to the offset due to the thickness of the semiconductor sidewall 8, so that the region near the channel is not used. The occurrence of defects can be suppressed, and the reverse short channel effect caused by the occurrence of defects can be suppressed. In addition, as a result of carriers accumulating at the interface of the semiconductor sidewall on the gate electrode side by the gate electric field, the transconductance can be increased. With these effects, a reduction in the current driving force of the element due to the shallow junction can be suppressed, and the element can have a high current driving force.

【0036】また、ゲート電極3形成までは通常の絶縁
ゲート型電界効果トランジスタ形成プロセスと同様のプ
ロセスであり、また、半導体サイドウォール8,8が開
口部δ,δ′を完全に覆っているので、従来のリセス法
を用いた場合(の方法)や局所積み上げの場合(の方
法)のようなエッチング損傷等の問題は発生しない。さ
らに、局所浅接合ソースドレイン拡散層10,10′お
よび深接合ソースドレイン拡散層11,11′はフォト
リソグラフィを用いたパターニングによらず、ゲート電
極3と自己接合的に形成されるので、従来のリセス法の
場合(の方法)や張り付けポリSiの場合(の方法)と
異なり、アライメントマージンによる面積の拡大やアラ
イメントずれによる特性のバラツキ等の問題は発生しな
い。
The process up to the formation of the gate electrode 3 is the same as the usual process for forming an insulated gate type field effect transistor, and the semiconductor sidewalls 8, 8 completely cover the openings δ, δ '. However, there is no problem such as etching damage as in the case of using the conventional recess method (method) and the case of local accumulation (method). Further, the local shallow junction source / drain diffusion layers 10, 10 'and the deep junction source / drain diffusion layers 11, 11' are formed in a self-junction with the gate electrode 3 without patterning using photolithography. Unlike the case (method) of the recess method and the case (method) of the bonded poly-Si, there is no problem such as an increase in area due to an alignment margin and a variation in characteristics due to misalignment.

【0037】また、通常のMOSFETプロセスに比べ
て1回のフォトリソグラフィーの増加でもって、短チャ
ネル構造の抑制と高電流駆動力化を同時に実現するMO
SFETを形成できる。したがって、従来の局所積み上
げの場合(の方法)に比して工程の簡略化が図れる。
An MO that simultaneously realizes suppression of a short channel structure and high current driving force by one photolithography increase compared to a normal MOSFET process.
An SFET can be formed. Therefore, the process can be simplified as compared with the case of the conventional local stacking (method).

【0038】なお、上記イオン注入の工程で、上記基板
表面に対して略垂直方向からの注入に加えて、上記基板
表面に対して斜め方向から大傾角(30〜90度)でイオ
ン注入し熱処理を行っても良い。この斜め方向からのイ
オン注入の加速エネルギーは、不純物のイオン種が31
+の場合40〜150keV、不純物のイオン種が75As +
の場合150keV〜300keVが良い。注入量は1×1
14cm-2〜1×1015cm-2が良い。注入は、総注入量を
等分割(4乃至8分割)し、一分割量注入するごとに、
円周を上記分割と同じ分割した量だけ基板1を回転させ
る注入方式(ステップ注入)で行う。あるいは、一定速度
で基板を回転しつつ注入を行う注入方式(回転注入)で行
う。回転速度は2rps程度とする。このようにした場
合、半導体サイドウォール8の全体、特に基板表面に近
接した部分に効率良く不純物を注入できる。この結果、
半導体サイドウォール8を高濃度にn型化できると共
に、半導体サイドウォール8直下にも比較的高濃度のn
型領域を形成できる。通常のソースドレイン形成ではイ
オン注入時のチャネリングおよび注入損傷による増速拡
散により浅い接合を得ることが困難であるが、この工程
では熱拡散でSi基板1中に比較的高濃度のn型領域を
形成しているので、実効的に浅い接合を得ることができ
る。また、イオン注入時に、ゲート電極3近傍の半導体
サイドウォール8を形成した領域では、半導体サイドウ
ォール8の厚みによるオフセットの存在により、不純物
が基板に直接には注入されないので、チャネル近傍の欠
陥発生を抑制でき、この欠陥発生に起因する逆短チャネ
ル効果を抑制することができる。なお、イオン注入の最
大傾角は、注入装置のファラデーカップ(ドーズ量をカ
ウントする)の構造から60度程度に制限される場合が
ある。この場合は、上記斜め方向からの注入は最大傾角
60度に設定する。また、イオン種は上記75As+ 31
+に限らず、122Sb+でも良い。
In the ion implantation step, the substrate
In addition to injection from a direction substantially perpendicular to the surface,
At a large angle (30 to 90 degrees) from a diagonal direction to the surface
And heat treatment may be performed. This oblique direction
The acceleration energy of the ON implantation depends on the ion species of the impurity.31P
+In the case of 40 to 150 keV, the ionic species of the impurity is75As +
In this case, 150 keV to 300 keV is preferable. Injection volume is 1 × 1
014cm-2~ 1 × 10Fifteencm-2Is good. Injection, total injection volume
Equally divided (4 to 8 divisions)
Rotate the substrate 1 by the same division as the above division
Injection method (step injection) is used. Or constant speed
Injection method (rotational injection) in which injection is performed while rotating the substrate with
U. The rotation speed is about 2 rps. A place like this
In this case, the entirety of the semiconductor sidewall 8, particularly near the substrate surface,
Impurities can be efficiently implanted into the contacted portions. As a result,
When the semiconductor sidewall 8 can be made n-type at a high concentration,
In addition, a relatively high concentration n
A mold region can be formed. In normal source / drain formation,
Channeling during on-implant and accelerated expansion due to implant damage
It is difficult to obtain a shallow junction due to scattering.
Now, a relatively high concentration n-type region is formed in the Si substrate 1 by thermal diffusion.
So that a shallow junction can be obtained effectively
You. Also, at the time of ion implantation, a semiconductor near the gate electrode 3 is formed.
In the region where the sidewall 8 is formed, the semiconductor sidewall is formed.
Impurities due to the presence of offset due to the thickness of the wall 8
Is not directly injected into the substrate, so that
The occurrence of defects can be suppressed, and the reverse short channel
Effect can be suppressed. Note that the ion implantation
The large tilt angle corresponds to the Faraday cup (dose amount of the injection device).
Is limited to about 60 degrees
is there. In this case, the injection from the above oblique direction is the maximum inclination
Set to 60 degrees. In addition, the ion species is75As+When 31P
+Not only122Sb+But good.

【0039】図3は、本発明の第2の実施例としてのN
チャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタの形成工程
を示している。なお、本発明はNチャネルにかぎらずP
チャネルにも同様に適用可能である。次に、図3にした
がって、上記絶縁ゲート型電界効果型トランジスタの形
成工程を説明する。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
4 shows a step of forming a channel insulated gate field effect transistor. The present invention is not limited to the N channel,
The same applies to channels. Next, a process for forming the insulated gate field effect transistor will be described with reference to FIG.

【0040】図3(a)に示すように、まず、P型Si基板
101上に通常のMOSFETプロセスによりゲート電
極103形成までの工程を進める。すなわち、Si基板
101の表面に、局所酸化法により素子分離領域115
を設けて、素子分離領域115の間の領域を活性領域と
して規定する。上記活性領域にゲート絶縁膜102を形
成した後、図示しないレジストをマスクとして、フォト
リソグラフィおよびエッチングにより断面略矩形状のゲ
ート電極103(膜厚1000〜2000Å)を形成す
る。なお、ゲート絶縁膜102はゲート電極103と同
一パターンにする。
As shown in FIG. 3A, first, the steps until the gate electrode 103 is formed on the P-type Si substrate 101 by a normal MOSFET process. That is, the element isolation region 115 is formed on the surface of the Si substrate 101 by the local oxidation method.
Is provided, and a region between the element isolation regions 115 is defined as an active region. After the gate insulating film 102 is formed in the active region, a gate electrode 103 (thickness: 1000 to 2000 膜厚) having a substantially rectangular cross section is formed by photolithography and etching using a resist (not shown) as a mask. Note that the gate insulating film 102 has the same pattern as the gate electrode 103.

【0041】この後、CVD法によりSiO2,Si34
等の絶縁膜を堆積し、異方性エッチングによりエッチバ
ックを行って、ゲート電極103の両側面にSiO2
Si34等からなる第1のサイドウォール絶縁膜10
4,104(厚さ300〜1000Å)を形成する。
Thereafter, SiO 2 , Si 3 N 4 is formed by the CVD method.
Depositing an insulating film and the like, and etched back by anisotropic etching, SiO 2 on both sides of the gate electrode 103,
First sidewall insulating film 10 made of Si 3 N 4 or the like
4,104 (thickness: 300 to 1000).

【0042】次に、図3(b)に示すように、LPCVD
等の段差被覆性が良好な堆積法を用いて、半導体膜10
7を略均一な厚さに堆積する。この例では、半導体膜1
07の材質は、CVD法により形成するポリSi、若し
くはエピタキジャル成長により形成する単結晶Siなど
とする。半導体膜107の厚さは500〜2000Åの
範囲内とする。
Next, as shown in FIG.
The semiconductor film 10 is formed using a deposition method having a good step coverage such as
7 to a substantially uniform thickness. In this example, the semiconductor film 1
The material of 07 is poly-Si formed by a CVD method, single-crystal Si formed by epitaxial growth, or the like. The thickness of the semiconductor film 107 is in the range of 500 to 2000 °.

【0043】次に、フォトリソグラフィーとRIE等の
エッチングを用いたパターニングにより、素子分離領域
115上の半導体膜107を除去する。これは、完成状
態で、素子毎にソースドレインの絶縁性を確保するため
である。
Next, the semiconductor film 107 on the element isolation region 115 is removed by patterning using photolithography and etching such as RIE. This is to ensure source / drain insulation for each element in the completed state.

【0044】次に、図3(c)に示すように、半導体膜1
07に対して異方性エッチングを行って、半導体膜10
7のうちゲート電極103の表面上および活性領域の基
板表面上に存する部分を薄厚(数100Å程度)にする
一方、半導体膜107のうちサイドウォール絶縁膜10
4,104の側面に接した部分を厚く残す。活性領域の
基板表面を露出させないのは、基板表面に損傷を与えな
いためである。
Next, as shown in FIG.
07 is anisotropically etched to obtain the semiconductor film 10.
7, the portions existing on the surface of the gate electrode 103 and on the substrate surface of the active region are made thin (about several hundred degrees), while the side wall insulating film 10 of the semiconductor film 107 is made thin.
The portion in contact with the side surface of 4,104 is left thick. The reason that the substrate surface in the active region is not exposed is that the substrate surface is not damaged.

【0045】次に、図3(d)に示すように、半導体膜1
07の露出面を数100Å程度酸化または窒化して、半
導体膜107のうちゲート電極103の表面上および活
性領域の基板表面上に存する部分を完全に保護用絶縁膜
109に変化させる一方、半導体膜107のうちサイド
ウォール絶縁膜104,104の側面に接した部分を若
干の厚さで残して半導体サイドウォール108とする。
ここで、後のイオン注入工程のために、上記絶縁膜10
9をエッチングして膜厚を100〜300Å程度として
おく。
Next, as shown in FIG.
07 is oxidized or nitrided by about several hundreds of degrees to completely change portions of the semiconductor film 107 on the surface of the gate electrode 103 and on the substrate surface of the active region into the protective insulating film 109, A semiconductor sidewall 108 is formed by leaving a portion of 107 that is in contact with the side surfaces of the sidewall insulating films 104 and 104 with a small thickness.
Here, the insulating film 10 is used for a later ion implantation step.
9 is etched to a thickness of about 100 to 300 °.

【0046】次に、図3(e)に示すように、ゲート電極
103、サイドウォール絶縁膜104,104および半
導体サイドウォール108,108をマスクとして、基
板表面に対して斜め方向から大傾角(30〜90度)
で、n型不純物をイオン注入する。この斜め方向からの
イオン注入の加速エネルギーは、不純物のイオン種が31
+の場合60〜150keV、不純物のイオン種が75As
+の場合150keV〜200keVが良い。注入量は1×
1014cm-2〜1×1015cm-2が良い。加速エネルギーの
設定値に応じて、マスク103,104,104,10
8,108が存する領域では不純物イオンはマスク内に
留まる一方、半導体サイドウォール108,108の両
側の活性領域では不純物イオンは絶縁膜109を貫通し
て基板表面に達する(図中、このとき不純物が注入され
た領域を110,110′で示している。)。注入は、
総注入量を等分割(4乃至8分割)し、一分割量注入す
るごとに、円周を上記分割と同じ分割した量だけ基板1
01を回転させる注入方式(ステップ注入)で行う。ある
いは、一定速度で基板を回転しつつ注入を行う注入方式
(回転注入)で行う。回転速度は2rps程度とする。この
ようにした場合、半導体サイドウォール108の全体、
特に基板表面に近接した部分に効率良く不純物を注入で
きる。この結果、半導体サイドウォール108を高濃度
にn型化できると共に、半導体サイドウォール108直
下にも比較的高濃度のn型領域を形成できる。通常のソ
ースドレイン形成ではイオン注入時のチャネリングおよ
び注入損傷による増速拡散により浅い接合を得ることが
困難であるが、この工程では熱拡散でSi基板101中
に比較的高濃度のn型領域を形成しているので、実効的
に浅い接合を得ることができる。また、イオン注入時
に、ゲート電極103近傍の半導体サイドウォール10
8を形成した領域では、半導体サイドウォール108の
厚みによるオフセットの存在により、不純物が基板に直
接には注入されないので、チャネル近傍の欠陥発生を抑
制でき、この欠陥発生に起因する逆短チャネル効果を抑
制することができる。なお、イオン注入の最大傾角は、
注入装置のファラデーカップの構造から60度程度に制
限される場合がある。この場合は、上記斜め方向からの
注入は最大傾角60度に設定する。また、イオン種は上
75As+31+に限らず、122Sb+でも良い。
Next, as shown in FIG. 3E, using the gate electrode 103, the side wall insulating films 104, 104 and the semiconductor side walls 108, 108 as a mask, a large inclination angle (30 ~ 90 degrees)
Then, an n-type impurity is ion-implanted. The acceleration energy of this oblique ion implantation is such that the ion species of the impurity is 31
60 to 150 keV in the case of P + , the ionic species of the impurity is 75 As
In the case of + , 150 keV to 200 keV is good. Injection volume is 1 ×
10 14 cm -2 to 1 × 10 15 cm -2 is good. The masks 103, 104, 104, and 10 are set according to the set value of the acceleration energy.
In the region where the semiconductor layers 108 and 108 exist, the impurity ions remain in the mask, while in the active regions on both sides of the semiconductor sidewalls 108 and 108, the impurity ions penetrate the insulating film 109 and reach the substrate surface (in FIG. The implanted regions are indicated by 110 and 110 '). Injection
The total injection amount is equally divided (4 to 8 divisions), and each time a single division amount is injected, the circumference of the substrate 1 is divided by the same amount as the above division.
This is performed by an injection method (step injection) in which 01 is rotated. Alternatively, an injection method that performs injection while rotating the substrate at a constant speed
(Rotary injection). The rotation speed is about 2 rps. In this case, the entire semiconductor sidewall 108,
In particular, impurities can be efficiently implanted into a portion close to the substrate surface. As a result, the semiconductor sidewall 108 can be made highly n-type and a relatively high-concentration n-type region can be formed directly below the semiconductor sidewall 108. In normal source / drain formation, it is difficult to obtain a shallow junction due to channeling during ion implantation and accelerated diffusion due to implantation damage. However, in this step, a relatively high concentration n-type region is formed in the Si substrate 101 by thermal diffusion. Since it is formed, a shallow junction can be obtained effectively. Further, at the time of ion implantation, the semiconductor sidewall 10 near the gate electrode 103 is formed.
In the region where 8 is formed, impurities are not directly injected into the substrate due to the presence of an offset due to the thickness of the semiconductor sidewall 108, so that generation of defects near the channel can be suppressed, and the reverse short channel effect due to the generation of defects can be reduced. Can be suppressed. Note that the maximum tilt angle of ion implantation is
It may be limited to about 60 degrees due to the structure of the Faraday cup of the injection device. In this case, the injection from the oblique direction is set at a maximum inclination angle of 60 degrees. Further, the ion species is not limited to 75 As + and 31 P + , but may be 122 Sb + .

【0047】続いて、図3(f)に示すように、ゲート電
極103、サイドウォール絶縁膜104,104および
半導体サイドウォール108,108をマスクとして、
基板表面に対して略垂直方向から、75As+をイオン注入
する。加速エネルギーは40〜60keV程度とする。斜
め方向から注入する場合と同様に、加速エネルギーの設
定値に応じて、マスク103,104,104,10
8,108が存する領域では不純物イオンはマスク内に
留まる一方、半導体サイドウォール108,108の両
側の活性領域では不純物イオンは絶縁膜109を貫通し
て基板表面に達する(図中、このとき不純物が注入され
た領域を111,111′で示している。)。なお、イ
オン種は75As+に限らず、31+, 122Sb+でも良い。ま
た、斜め方向からの注入工程よりも垂直方向からの注入
工程を先に行っても良い。
Subsequently, as shown in FIG. 3F, the gate electrode 103, the side wall insulating films 104, 104 and the semiconductor side walls 108, 108 are used as masks.
75 As + is ion-implanted from a direction substantially perpendicular to the substrate surface. The acceleration energy is about 40 to 60 keV. Similarly to the case where the implantation is performed from an oblique direction, the masks 103, 104, 104, and 10 are set according to the set value of the acceleration energy.
In the region where the semiconductor layers 108 and 108 exist, the impurity ions remain in the mask, while in the active regions on both sides of the semiconductor sidewalls 108 and 108, the impurity ions penetrate the insulating film 109 and reach the substrate surface (in FIG. The implanted regions are indicated by 111 and 111 '.) The ion species is not limited to 75 As + , but may be 31 P + or 122 Sb + . Further, the injection step from the vertical direction may be performed before the injection step from the oblique direction.

【0048】最後に、図3(g)に示すように、熱処理を
行って、半導体サイドウォールに108,108に注入
された75As等を基板表面に拡散して、ゲート電極10
3の両側に局所浅接合ソースドレイン拡散層110,1
10′を形成するとともに、半導体サイドウォール10
8,108の両側の基板表面に注入された75Asを活性
化して、局所浅接合ソースドレイン拡散層110,11
0′のゲート電極103と反対の側に連なり、局所浅接
合ソースドレイン拡散層110,110′の接合深さよ
りも深い接合深さを持つ深接合ソースドレイン拡散層1
11,111′を形成する。
Finally, as shown in FIG. 3 (g), heat treatment is performed to diffuse 75 As or the like injected into
3 is formed on both sides of the local shallow junction source / drain diffusion layers 110, 1
10 'and the semiconductor sidewall 10
Activate the 75 As implanted into the substrate surface on both sides of each of the local shallow junction source / drain diffusion layers 110 and 11.
The deep junction source / drain diffusion layer 1 connected to the side opposite to the gate electrode 103 of 0 ′ and having a junction depth larger than the junction depth of the local shallow junction source / drain diffusion layers 110 and 110 ′.
11, 111 'are formed.

【0049】このように、ゲート電極103近傍の半導
体サイドウォール108を形成した領域では、基板表面
よりも上層(半導体サイドウォール108)からの拡散
により基板表面に不純物を導入して局所浅接合ソースド
レイン拡散層110,110′を形成しているので、通
常のイオン注入により拡散層を形成する場合と異なり、
イオン注入時にチャネリングの影響を受けない。しか
も、基板表面の上層からの拡散により接合を形成してい
るので、極めて浅い接合を形成でき、したがって、短チ
ャネル効果を有効に抑制することができる。
As described above, in the region where the semiconductor sidewall 108 is formed near the gate electrode 103, the impurity is introduced into the substrate surface by diffusion from a layer above the substrate surface (semiconductor sidewall 108), and the local shallow junction source / drain is formed. Since the diffusion layers 110 and 110 'are formed, unlike the case where the diffusion layers are formed by ordinary ion implantation,
Not affected by channeling during ion implantation. Moreover, since the junction is formed by diffusion from the upper layer of the substrate surface, an extremely shallow junction can be formed, and thus the short channel effect can be effectively suppressed.

【0050】また、半導体サイドウォール108,10
8の両側の活性領域では、イオン注入時に、絶縁膜10
9を通して直接基板に不純物を注入し、熱処理により拡
散しているので、局所浅接合ソースドレイン拡散層11
0,110′の接合深さよりも深い接合深さを持つソー
スドレイン拡散層111,111′を形成できる。これ
により、チャネル(ゲート電極103直下)から離れた
短チャネル効果に比較的影響の少ない領域で、接合深さ
を深くできる。この結果、シート抵抗を小さくして寄生
抵抗の増加を抑制できる。しかも、半導体サイドウォー
ル108,108を形成した領域では半導体サイドウォ
ール108,108が拡散層110,110′の一部と
して働くので、浅接合化による抵抗増大を抑制すること
ができる。
The semiconductor sidewalls 108 and 10
In the active regions on both sides of the insulating film 10, the insulating film 10
9, the impurity is directly implanted into the substrate and diffused by heat treatment.
Source / drain diffusion layers 111, 111 'having a junction depth larger than the junction depth of 0,110' can be formed. Thus, the junction depth can be increased in a region relatively short of the short channel effect away from the channel (immediately below the gate electrode 103). As a result, the sheet resistance can be reduced and the increase in the parasitic resistance can be suppressed. In addition, since the semiconductor sidewalls 108, 108 function as a part of the diffusion layers 110, 110 'in the regions where the semiconductor sidewalls 108, 108 are formed, an increase in resistance due to the shallow junction can be suppressed.

【0051】また、イオン注入時に、ゲート電極103
近傍の半導体サイドウォール108を形成した領域で
は、半導体サイドウォール108の厚みによるオフセッ
トの存在により、不純物が基板に直接には注入されない
ので、チャネル近傍の欠陥発生を抑制でき、この欠陥発
生に起因する逆短チャネル効果を抑制することができ
る。また、ゲート電界により半導体サイドウォールのゲ
ート電極側の界面にキャリアが蓄積する結果、相互コン
ダクタンスを増大させることができる。これらの効果に
より、浅接合化に起因する素子の電流駆動力減少を抑制
し、素子を高電流駆動力化することができる。
Further, at the time of ion implantation, the gate electrode 103
In the region where the semiconductor sidewall 108 is formed in the vicinity, the impurity is not directly implanted into the substrate due to the presence of the offset due to the thickness of the semiconductor sidewall 108, so that the generation of defects near the channel can be suppressed and the generation of the defects can be caused. The reverse short channel effect can be suppressed. In addition, as a result of carriers accumulating at the interface of the semiconductor sidewall on the gate electrode side by the gate electric field, the transconductance can be increased. With these effects, a reduction in the current driving force of the element due to the shallow junction can be suppressed, and the element can have a high current driving force.

【0052】また、ゲート電極103形成までは通常の
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ形成プロセスと同様
のプロセスであり、また、半導体サイドウォール108
の箇所に開口部を設けていないので、従来のリセス法を
用いた場合(の方法)や局所積み上げの場合(の方法)
のようなエッチング損傷等の問題は発生しない。さら
に、局所浅接合ソースドレイン拡散層110,110′
および深接合ソースドレイン拡散層111,111′は
フォトリソグラフィを用いたパターニングによらず、ゲ
ート電極103と自己接合的に形成されるので、従来の
リセス法の場合(の方法)や張り付けポリSiの場合
(の方法)と異なり、アライメントマージンによる面積
の拡大やアライメントずれによる特性のバラツキ等の問
題は発生しない。
The process up to the formation of the gate electrode 103 is the same as the process for forming an ordinary insulated gate field effect transistor.
Since no opening is provided at the point of, the conventional recess method is used (method) or the local stacking method (method)
Such a problem as etching damage does not occur. Further, local shallow junction source / drain diffusion layers 110 and 110 '
And the deep junction source / drain diffusion layers 111 and 111 'are formed in a self-junction with the gate electrode 103 without patterning using photolithography. Unlike the case (method), problems such as an increase in area due to an alignment margin and a variation in characteristics due to misalignment do not occur.

【0053】また、通常のMOSFETプロセスに比べ
て1回のフォトリソグラフィーの増加でもって、短チャ
ネル構造の抑制と高電流駆動力化を同時に実現するMO
SFETを形成できる。したがって、従来の局所積み上
げの場合(の方法)に比して工程の簡略化が図れる。
An MO that simultaneously suppresses the short-channel structure and increases the driving current with a single increase in photolithography compared to the normal MOSFET process.
An SFET can be formed. Therefore, the process can be simplified as compared with the case of the conventional local stacking (method).

【0054】図4は、本発明の第3の実施例としてのN
チャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタの形成工程
を示している。なお、本発明はNチャネルにかぎらずP
チャネルにも同様に適用可能である。次に、図4にした
がって、絶縁ゲート型電界効果型トランジスタの形成工
程を説明する。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
4 shows a step of forming a channel insulated gate field effect transistor. The present invention is not limited to the N channel,
The same applies to channels. Next, a process of forming an insulated gate field effect transistor will be described with reference to FIG.

【0055】図4(a)に示すように、まず、P型Si基板
201上に通常のMOSFETプロセスによりゲート電
極203形成までの工程を進める。すなわち、Si基板
201の表面に、局所酸化法により素子分離領域215
を設けて、素子分離領域215の間の領域を活性領域と
して規定する。上記活性領域にゲート絶縁膜202を形
成した後、上記活性領域の略中央に、フォトリソグラフ
ィおよびエッチングにより断面略矩形状のゲート電極2
03(膜厚1000〜2000Å)を形成する。なお、ゲ
ート絶縁膜202はゲート電極203と同一パターンに
する。
As shown in FIG. 4A, first, the steps until the gate electrode 203 is formed on the P-type Si substrate 201 by a normal MOSFET process. That is, the element isolation region 215 is formed on the surface of the Si substrate 201 by the local oxidation method.
Is provided, and a region between the element isolation regions 215 is defined as an active region. After the gate insulating film 202 is formed in the active region, the gate electrode 2 having a substantially rectangular cross section is formed substantially at the center of the active region by photolithography and etching.
03 (thickness: 1000 to 2000 °). Note that the gate insulating film 202 has the same pattern as the gate electrode 203.

【0056】この後、CVD法によりSiO2,Si34
等の絶縁膜を堆積し、異方性エッチングによりエッチバ
ックを行って、ゲート電極203の両側面にSiO2
Si34等からなる第1のサイドウォール絶縁膜20
4,204(厚さ300〜1000Å)を形成する。
Thereafter, SiO 2 , Si 3 N 4 is formed by the CVD method.
Is deposited by etching back by anisotropic etching, and SiO 2 ,
First sidewall insulating film 20 made of Si 3 N 4 or the like
4,204 (thickness: 300 to 1000).

【0057】次に、図4(b)に示すように、LPCVD
等の段差被覆性が良好な堆積法を用いて、半導体膜20
7を略均一な厚さに堆積する。この例では、半導体膜2
07の材質は、CVD法により形成するポリSi、若し
くはエピタキジャル成長により形成する単結晶Siなど
とする。半導体膜207の厚さは500〜1500Åの
範囲内とする。
Next, as shown in FIG.
The semiconductor film 20 is deposited using a deposition method having a good step coverage such as
7 to a substantially uniform thickness. In this example, the semiconductor film 2
The material of 07 is poly-Si formed by a CVD method, single-crystal Si formed by epitaxial growth, or the like. The thickness of the semiconductor film 207 is in the range of 500 to 1500 °.

【0058】次に、フォトリソグラフィーとRIE等の
エッチングを用いたパターニングにより、素子分離領域
215上の半導体膜207を除去する。これは、完成状
態で、素子毎にソースドレインの絶縁性を確保するため
である。
Next, the semiconductor film 207 on the element isolation region 215 is removed by patterning using photolithography and etching such as RIE. This is to ensure source / drain insulation for each element in the completed state.

【0059】次に、図4(c)に示すように、LPCVD
等の段差被覆性が良好な堆積法を用いて、Si34等の
酸化されない性質を持つ絶縁膜205を略均一な厚さ
(500〜1000Å)に堆積する。
Next, as shown in FIG.
By using a deposition method having a good step coverage such as Si 3 N 4, the insulating film 205 having a property of not being oxidized such as Si 3 N 4 is formed to a substantially uniform thickness.
(500-1000 °).

【0060】次に、図4(d)に示すように、この絶縁膜
205に対して異方性エッチングを行って、半導体膜2
07を介してゲート電極203の側面を覆う第2のサイ
ドウォール絶縁膜205を形成する。
Next, as shown in FIG. 4D, the insulating film 205 is anisotropically etched to form the semiconductor film 2.
A second sidewall insulating film 205 is formed to cover the side surface of the gate electrode 203 via the gate electrode.

【0061】次に、図4(e)に示すように、第2のサイ
ドウォール絶縁膜205をマスクとして例えば酸化を行
って、半導体膜207のうちゲート電極203の表面上
および活性領域の基板表面上に存する部分をSiO2
らなる保護用絶縁膜206に変化させる一方、半導体膜
207のうち第1のサイドウォール絶縁膜204と第2
のサイドウォール絶縁膜205とに挟まれた部分207
aを残して半導体サイドウォール208とする。ここ
で、後のイオン注入工程のために、上記絶縁膜9をエッ
チングして膜厚を100Å〜300Å程度としておく。
Next, as shown in FIG. 4E, the second sidewall insulating film 205 is used as a mask to oxidize, for example, the surface of the gate electrode 203 of the semiconductor film 207 and the substrate surface of the active region. While the upper portion is changed to a protective insulating film 206 made of SiO 2 , the first sidewall insulating film 204 and the second
207 sandwiched between side wall insulating film 205
The semiconductor sidewall 208 is left with a. Here, for the subsequent ion implantation step, the insulating film 9 is etched to a thickness of about 100 to 300 °.

【0062】次に、図4(f)に示すように、ゲート電極
203、サイドウォール絶縁膜204,204および半
導体サイドウォール208,208をマスクとして、基
板表面に対して斜め方向から大傾角(30〜90度)
で、n型不純物をイオン注入する。この斜め方向からの
イオン注入の加速エネルギーは、不純物のイオン種が31
+の場合60〜150keV、不純物のイオン種が75As
+の場合150keV〜200keVが良い。注入量は1×
1014cm-2〜1×1015cm-2が良い。加速エネルギーの
設定値に応じて、マスク203,204,204,20
8,208が存する領域では不純物イオンはマスク内に
留まる一方、半導体サイドウォール208,208の両
側の活性領域では不純物イオンは絶縁膜206を貫通し
て基板表面に達する(図中、このとき不純物が注入され
た領域を210,210′で示している。)。注入は、
総注入量を等分割(4乃至8分割)し、一分割量注入す
るごとに、円周を上記分割と同じ分割した量だけ基板2
01を回転させる注入方式(ステップ注入)で行う。ある
いは、一定速度で基板を回転しつつ注入を行う注入方式
(回転注入)で行う。回転速度は2rps程度とする。この
ようにした場合、半導体サイドウォール208の全体、
特に基板表面に近接した部分に効率良く不純物を注入で
きる。この結果、半導体サイドウォール208を高濃度
にn型化できると共に、半導体サイドウォール208直
下にも比較的高濃度のn型領域を形成できる。通常のソ
ースドレイン形成ではイオン注入時のチャネリングおよ
び注入損傷による増速拡散により浅い接合を得ることが
困難であるが、この工程では熱拡散でSi基板201中
に比較的高濃度のn型領域を形成しているので、実効的
に浅い接合を得ることができる。また、イオン注入時
に、ゲート電極203近傍の半導体サイドウォール20
8を形成した領域では、半導体サイドウォール208の
厚みによるオフセットの存在により、不純物が基板に直
接には注入されないので、チャネル近傍の欠陥発生を抑
制でき、この欠陥発生に起因する逆短チャネル効果を抑
制することができる。なお、イオン注入の最大傾角は、
注入装置のファラデーカップの構造から60度程度に制
限される場合がある。この場合は、上記斜め方向からの
注入は最大傾角60度に設定する。また、イオン種は上
75Asと31+に限らず、122Sb+でも良い。
Next, as shown in FIG. 4F, using the gate electrode 203, the side wall insulating films 204, 204 and the semiconductor side walls 208, 208 as a mask, a large inclination angle (30 ~ 90 degrees)
Then, an n-type impurity is ion-implanted. The acceleration energy of this oblique ion implantation is such that the ion species of the impurity is 31
60 to 150 keV in the case of P + , the ionic species of the impurity is 75 As
In the case of + , 150 keV to 200 keV is good. Injection volume is 1 ×
10 14 cm -2 to 1 × 10 15 cm -2 is good. The masks 203, 204, 204, and 20 are set according to the set value of the acceleration energy.
In the region where 8, 208 exist, the impurity ions remain in the mask, while in the active regions on both sides of the semiconductor sidewalls 208, 208, the impurity ions penetrate the insulating film 206 and reach the substrate surface (in FIG. The implanted regions are indicated by 210 and 210 '). Injection
The total injection amount is equally divided (4 to 8 divisions), and each time a single division amount is injected, the circumference of the substrate 2 is divided by the same division amount as the above division.
This is performed by an injection method (step injection) in which 01 is rotated. Alternatively, an injection method that performs injection while rotating the substrate at a constant speed
(Rotary injection). The rotation speed is about 2 rps. In this case, the entire semiconductor sidewall 208,
In particular, impurities can be efficiently implanted into a portion close to the substrate surface. As a result, the semiconductor sidewall 208 can be made highly n-type and a relatively high-concentration n-type region can be formed directly below the semiconductor sidewall 208. In normal source / drain formation, it is difficult to obtain a shallow junction due to channeling during ion implantation and accelerated diffusion due to implantation damage. However, in this step, a relatively high concentration n-type region is formed in the Si substrate 201 by thermal diffusion. Since it is formed, a shallow junction can be obtained effectively. Further, at the time of ion implantation, the semiconductor sidewall 20 near the gate electrode 203 is formed.
In the region where 8 is formed, impurities are not directly injected into the substrate due to the presence of an offset due to the thickness of the semiconductor sidewall 208, so that generation of defects near the channel can be suppressed, and the reverse short channel effect caused by the generation of defects can be reduced. Can be suppressed. Note that the maximum tilt angle of ion implantation is
It may be limited to about 60 degrees due to the structure of the Faraday cup of the injection device. In this case, the injection from the oblique direction is set at a maximum inclination angle of 60 degrees. The ion species is not limited to 75 As and 31 P + , but may be 122 Sb + .

【0063】続いて、図4(g)に示すように、ゲート電
極203、サイドウォール絶縁膜204,204および
半導体サイドウォール208,208をマスクとして、
基板表面に対して略垂直方向から、75As+をイオン注入
する。加速エネルギーは40〜200keV程度とする。
斜め方向から注入する場合と同様に、加速エネルギーの
設定値に応じて、マスク203,204,204,20
8,208が存する領域では不純物イオンはマスク内に
留まる一方、半導体サイドウォール208,208の両
側の活性領域では不純物イオンは絶縁膜206を貫通し
て基板表面に達する(図中、このとき不純物が注入され
た領域を211,211′で示している。)。なお、イ
オン種は75As+に限らず、31+, 122Sb+でも良い。ま
た、斜め方向からの注入工程よりも垂直方向からの注入
工程を先に行っても良い。
Subsequently, as shown in FIG. 4G, the gate electrode 203, the side wall insulating films 204 and 204, and the semiconductor side walls 208 and 208 are used as masks.
75 As + is ion-implanted from a direction substantially perpendicular to the substrate surface. The acceleration energy is about 40 to 200 keV.
As in the case where the implantation is performed from an oblique direction, the masks 203, 204, 204, and 20 are set according to the set value of the acceleration energy.
In the region where 8, 208 exist, the impurity ions remain in the mask, while in the active regions on both sides of the semiconductor sidewalls 208, 208, the impurity ions penetrate the insulating film 206 and reach the substrate surface (in FIG. The implanted regions are indicated by 211 and 211 '). The ion species is not limited to 75 As + , but may be 31 P + or 122 Sb + . Further, the injection step from the vertical direction may be performed before the injection step from the oblique direction.

【0064】最後に、図4(h)に示すように、熱処理を
行って、半導体サイドウォールに208,208に注入
された75As等を基板表面に拡散して、ゲート電極20
3の両側に局所浅接合ソースドレイン拡散層210,2
10′を形成するとともに、半導体サイドウォール20
8,208の両側の基板表面に注入された75Asを活性
化して、局所浅接合ソースドレイン拡散層210,21
0′のゲート電極203と反対の側に連なり、局所浅接
合ソースドレイン拡散層210,210′の接合深さよ
りも深い接合深さを持つ深接合ソースドレイン拡散層2
11,211′を形成する。
[0064] Finally, as shown in FIG. 4 (h), heat treatment is performed by the 75 As such injected into the 208, 208 to the semiconductor sidewall diffuse to the substrate surface, a gate electrode 20
3 is formed on both sides of the local shallow junction source / drain diffusion layers 210, 2
10 'and the semiconductor sidewall 20
Activate the 75 As implanted into the substrate surface on both sides of 8, 208 to form local shallow junction source / drain diffusion layers 210, 21
Deep junction source / drain diffusion layer 2 connected to the side opposite to gate electrode 203 of 0 ′ and having a junction depth greater than the junction depth of local shallow junction source / drain diffusion layers 210 and 210 ′.
11, 211 'are formed.

【0065】このように、ゲート電極203近傍の半導
体サイドウォール208を形成した領域では、基板表面
よりも上層(半導体サイドウォール208)からの拡散
により基板表面に不純物を導入して局所浅接合ソースド
レイン拡散層210,210′を形成しているので、通
常のイオン注入により拡散層を形成する場合と異なり、
イオン注入時にチャネリングの影響を受けない。しか
も、基板表面の上層からの拡散により接合を形成してい
るので、極めて浅い接合を形成でき、したがって、短チ
ャネル効果を有効に抑制することができる。
As described above, in the region where the semiconductor sidewall 208 is formed near the gate electrode 203, an impurity is introduced into the substrate surface by diffusion from a layer above the substrate surface (semiconductor sidewall 208), so that the local shallow junction source / drain is formed. Since the diffusion layers 210 and 210 'are formed, unlike the case where the diffusion layers are formed by ordinary ion implantation,
Not affected by channeling during ion implantation. Moreover, since the junction is formed by diffusion from the upper layer of the substrate surface, an extremely shallow junction can be formed, and thus the short channel effect can be effectively suppressed.

【0066】また、半導体サイドウォール208,20
8の両側の活性領域では、イオン注入時に、絶縁膜20
6を通して直接基板に不純物を注入し、熱処理により拡
散しているので、局所浅接合ソースドレイン拡散層21
0,210′の接合深さよりも深い接合深さを持つソー
スドレイン拡散層211,211′を形成できる。これ
により、チャネル(ゲート電極203直下)から離れた
短チャネル効果に比較的影響の少ない領域で、接合深さ
を深くできる。この結果、シート抵抗を小さくして寄生
抵抗の増加を抑制できる。しかも、半導体サイドウォー
ル208,208を形成した領域では半導体サイドウォ
ール208,208が拡散層210,210′の一部と
して働くので、浅接合化による抵抗増大を抑制すること
ができる。
The semiconductor sidewalls 208 and 20
In the active regions on both sides of the insulating film 8, the insulating film 20
6, impurities are directly implanted into the substrate and are diffused by heat treatment.
Source / drain diffusion layers 211 and 211 'having a junction depth larger than the junction depth of 0,210' can be formed. Accordingly, the junction depth can be increased in a region away from the channel (immediately below the gate electrode 203) and relatively less affected by the short channel effect. As a result, the sheet resistance can be reduced and the increase in the parasitic resistance can be suppressed. In addition, since the semiconductor sidewalls 208, 208 function as a part of the diffusion layers 210, 210 'in the region where the semiconductor sidewalls 208, 208 are formed, an increase in resistance due to a shallow junction can be suppressed.

【0067】また、イオン注入時に、ゲート電極203
近傍の半導体サイドウォール208を形成した領域で
は、半導体サイドウォール208の厚みによるオフセッ
トの存在により、不純物が基板に直接には注入されない
ので、チャネル近傍の欠陥発生を抑制でき、この欠陥発
生に起因する逆短チャネル効果を抑制することができ
る。また、ゲート電界により半導体サイドウォールのゲ
ート電極側の界面にキャリアが蓄積する結果、相互コン
ダクタンスを増大させることができる。これらの効果に
より、浅接合化に起因する素子の電流駆動力減少を抑制
し、素子を高電流駆動力化することができる。
Further, at the time of ion implantation, the gate electrode 203
In the region where the semiconductor sidewall 208 is formed in the vicinity, the impurity is not directly implanted into the substrate due to the presence of the offset due to the thickness of the semiconductor sidewall 208, so that the generation of defects near the channel can be suppressed, and this is caused by the generation of the defects. The reverse short channel effect can be suppressed. In addition, as a result of carriers accumulating at the interface of the semiconductor sidewall on the gate electrode side by the gate electric field, the transconductance can be increased. With these effects, a reduction in the current driving force of the element due to the shallow junction can be suppressed, and the element can have a high current driving force.

【0068】また、ゲート電極203形成までは通常の
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ形成プロセスと同様
のプロセスであり、また、半導体サイドウォール208
の箇所に開口部を設けていないので、従来のリセス法を
用いた場合(の方法)や局所積み上げの場合(の方法)
のようなエッチング損傷等の問題は発生しない。さら
に、局所浅接合ソースドレイン拡散層210,210′
および深接合ソースドレイン拡散層211,211′は
フォトリソグラフィを用いたパターニングによらず、ゲ
ート電極203と自己接合的に形成されるので、従来の
リセス法の場合(の方法)や張り付けポリSiの場合
(の方法)と異なり、アライメントマージンによる面積
の拡大やアライメントずれによる特性のバラツキ等の問
題は発生しない。
The process up to the formation of the gate electrode 203 is the same as the ordinary process of forming an insulated gate type field effect transistor.
Since no opening is provided at the point of, the conventional recess method is used (method) or the local stacking method (method)
Such a problem as etching damage does not occur. Further, local shallow junction source / drain diffusion layers 210 and 210 '
And the deep junction source / drain diffusion layers 211 and 211 'are formed in a self-junction with the gate electrode 203 without patterning using photolithography. Unlike the case (method), problems such as an increase in area due to an alignment margin and a variation in characteristics due to misalignment do not occur.

【0069】また、通常のMOSFETプロセスに比べ
て1回のフォトリソグラフィーの増加でもって、短チャ
ネル構造の抑制と高電流駆動力化を同時に実現するMO
SFETを形成できる。したがって、従来の局所積み上
げの場合(の方法)に比して工程の簡略化が図れる。
An MO that simultaneously realizes suppression of a short channel structure and high current driving force by one photolithography increase as compared with a normal MOSFET process.
An SFET can be formed. Therefore, the process can be simplified as compared with the case of the conventional local stacking (method).

【0070】図5は、本発明の第4の実施例としてのN
チャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタの形成工程
を示している。なお、本発明はNチャネルにかぎらずP
チャネルにも同様に適用可能である。次に、図5にした
がって、上記絶縁ゲート型電界効果型トランジスタの形
成工程を説明する。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention.
4 shows a step of forming a channel insulated gate field effect transistor. The present invention is not limited to the N channel,
The same applies to channels. Next, a process for forming the insulated gate field effect transistor will be described with reference to FIG.

【0071】図5(a)に示すように、まず、P型Si基板
301上に通常のMOSFETプロセスによりゲート電
極303形成までの工程を進める。すなわち、Si基板
301の表面に、局所酸化法により素子分離領域315
を設けて、素子分離領域315の間の領域を活性領域と
して規定する。上記活性領域にゲート絶縁膜302を形
成した後、上記活性領域の略中央に、層間絶縁膜305
(膜厚500〜1500Å)と図示しないレジストとをマ
スクとして、フォトリソグラフィおよびエッチングによ
り断面略矩形状のゲート電極303(膜厚1000〜2
000Å)を形成する。層間絶縁膜305の材質は例え
ばSiO2とする。この層間絶縁膜305を残しておく
ことにより、次工程以降においてゲート電極303を保
護することができる。
As shown in FIG. 5A, first, the steps until the gate electrode 303 is formed on the P-type Si substrate 301 by a normal MOSFET process. That is, the element isolation region 315 is formed on the surface of the Si substrate 301 by the local oxidation method.
To define the region between the element isolation regions 315 as an active region. After the gate insulating film 302 is formed in the active region, an interlayer insulating film 305 is formed substantially at the center of the active region.
(Thickness: 500 to 1500 °) and a resist (not shown) as a mask, a gate electrode 303 (thickness: 1000 to 2) having a substantially rectangular cross section is formed by photolithography and etching.
000 °). The material of the interlayer insulating film 305 is, for example, SiO 2 . By leaving the interlayer insulating film 305, the gate electrode 303 can be protected in the subsequent steps.

【0072】この後、SiO2,Si34等の絶縁膜を厚
さ100〜500Åの範囲で堆積し、エッチバックによ
り、ゲート電極303の両側面にSiO2,Si34
からなる第1のサイドウォール絶縁膜304,304
(厚さ300〜1000Å)を形成する。
Thereafter, an insulating film of SiO 2 , Si 3 N 4 or the like is deposited in a thickness of 100 to 500 °, and is made of SiO 2 , Si 3 N 4 or the like on both side surfaces of the gate electrode 303 by etch back. First sidewall insulating films 304, 304
(Thickness: 300 to 1000 °).

【0073】次に、図5(b)に示すように、LPCVD
等の段差被覆性が良好な堆積法を用いて、半導体膜30
7を略均一な厚さに堆積する。この例では、半導体膜3
07の材質は、CVD法により形成するポリSiとす
る。なお、エピタキシャル成長により形成する単結晶S
iとしても良い。半導体膜307の厚さは500〜20
00Åの範囲内とする。
Next, as shown in FIG.
The semiconductor film 30 is formed using a deposition method having a good step coverage such as
7 to a substantially uniform thickness. In this example, the semiconductor film 3
The material 07 is poly Si formed by the CVD method. The single crystal S formed by epitaxial growth
It may be i. The thickness of the semiconductor film 307 is 500 to 20
Within the range of 00 °.

【0074】次に、図5(c)に示すように、半導体膜3
07に対して異方性エッチングを行って、半導体膜30
7のうちゲート電極303の表面上および活性領域の基
板表面上に存する部分を薄厚(数100Å程度)にする
一方、半導体膜307のうちサイドウォール絶縁膜30
4,304の側面に接した部分を厚く残す。活性領域の
基板表面を露出させないのは、基板表面に損傷を与えな
いためである。
Next, as shown in FIG.
07 is anisotropically etched to obtain a semiconductor film 30.
7, the portions existing on the surface of the gate electrode 303 and on the substrate surface of the active region are made thin (about several hundred degrees), while the side wall insulating film 30 of the semiconductor film 307 is made thin.
The portion in contact with the side surface of 4,304 is left thick. The reason that the substrate surface in the active region is not exposed is that the substrate surface is not damaged.

【0075】次に、図5(d)に示すように、フォトリソ
グラフィーとRIE等のエッチングを用いたパターニン
グにより、素子分離領域315上の半導体膜307を除
去する。これは、完成状態で、素子毎にソースドレイン
の絶縁性を確保するためである。
Next, as shown in FIG. 5D, the semiconductor film 307 on the element isolation region 315 is removed by patterning using photolithography and etching such as RIE. This is to ensure source / drain insulation for each element in the completed state.

【0076】次に、図5(e)に示すように、半導体膜3
07の露出面を数100Å程度酸化または窒化して、半
導体膜307のうちゲート電極303の表面上および活
性領域の基板表面上に存する部分を完全に保護用絶縁膜
309に変化させる一方、半導体膜307のうちサイド
ウォール絶縁膜304,304の側面に接した部分30
7aを若干の厚さで残して半導体サイドウォール308
とする。
Next, as shown in FIG.
07 is oxidized or nitrided by several hundreds of degrees to completely change portions of the semiconductor film 307 on the surface of the gate electrode 303 and on the substrate surface of the active region into the protective insulating film 309, A portion 30 of 307 in contact with the side surfaces of sidewall insulating films 304 and 304
7a, leaving the semiconductor sidewall 308 with a slight thickness.
And

【0077】次に、図5(f)に示すように、上記酸化ま
たは窒化によって形成された絶縁膜309をウェットエ
ッチング等の等方性エッチングによって除去して、半導
体サイドウォール308,308の側面および活性領域
の基板表面を露出させ、続いて、Ti等の高融点金属膜
312を厚さ200〜1000Åの範囲内で堆積する。
Next, as shown in FIG. 5F, the insulating film 309 formed by the above oxidation or nitridation is removed by isotropic etching such as wet etching, and the side surfaces of the semiconductor sidewalls 308, 308 and After exposing the surface of the substrate in the active region, a high melting point metal film 312 such as Ti is deposited within a thickness range of 200 to 1000 °.

【0078】次に、図5(g)に示すように、第1の急速
熱処理(RTA)として温度575℃〜625℃で窒素雰
囲気のもとで時間15〜30秒のランプ加熱を行って、
ポリSiからなる半導体サイドウォール308の側面お
よび活性領域の基板表面に、高融点金属膜312との間
の合金層としてシリサイド層313を形成する。熱処理
がRTAであることに起因して、シリサイド層313の
結晶構造は準安定な状態となる。
Next, as shown in FIG. 5 (g), as a first rapid heat treatment (RTA), lamp heating was performed at a temperature of 575 ° C. to 625 ° C. in a nitrogen atmosphere for a time of 15 to 30 seconds.
A silicide layer 313 is formed as an alloy layer between the refractory metal film 312 and the side surface of the semiconductor sidewall 308 made of polySi and the substrate surface in the active region. Due to the RTA heat treatment, the crystal structure of the silicide layer 313 is in a metastable state.

【0079】次に、図5(h)に示すように、ゲート電極
303、サイドウォール絶縁膜304,304および半
導体サイドウォール308,308をマスクとして、基
板表面に対して斜め方向から大傾角(30〜90度)
で、n型不純物をイオン注入する。この斜め方向からの
イオン注入の加速エネルギーは、不純物のイオン種が31
+の場合40〜200keV、不純物のイオン種が75As
+の場合60keV〜400keVが良い。注入量は1×1
14cm-2〜1×1015cm-2が良い。加速エネルギーの設
定値に応じて、マスク303,304,304,30
8,308が存する領域では不純物イオンはマスク内に
留まる一方、半導体サイドウォール308,308の両
側の活性領域では不純物イオンは未反応の高融点金属膜
312とシリサイド層313とをを貫通して基板表面に
達する(図中、このとき不純物が注入された領域を31
0,310′で示している。)。注入は、総注入量を等
分割(4乃至8分割)し、一分割量注入するごとに、円
周を上記分割と同じ分割した量だけ基板301を回転さ
せる注入方式(ステップ注入)で行う。あるいは、一定速
度で基板を回転しつつ注入を行う注入方式(回転注入)で
行う。回転速度は2rps程度とする。このようにした場
合、半導体サイドウォール308の全体、特に基板表面
に近接した部分に効率良く不純物を注入できる。この結
果、半導体サイドウォール308を高濃度にn型化でき
ると共に、半導体サイドウォール308直下にも比較的
高濃度のn型領域を形成できる。通常のソースドレイン
形成ではイオン注入時のチャネリングおよび注入損傷に
よる増速拡散により浅い接合を得ることが困難である
が、この工程では熱拡散でSi基板301中に比較的高
濃度のn型領域を形成しているので、実効的に浅い接合
を得ることができる。また、イオン注入時に、ゲート電
極303近傍の半導体サイドウォール308を形成した
領域では、半導体サイドウォール308の厚みによるオ
フセットの存在により、不純物が基板に直接には注入さ
れないので、チャネル近傍の欠陥発生を抑制でき、この
欠陥発生に起因する逆短チャネル効果を抑制することが
できる。なお、イオン注入の最大傾角は、注入装置のフ
ァラデーカップの構造から60度程度に制限される場合
がある。この場合は、上記斜め方向からの注入は最大傾
角60度に設定する。また、イオン種は上記75As+31
+に限らず、122Sb+でも良い。
Next, as shown in FIG. 5 (h), the gate electrode 303, the side wall insulating films 304, 304 and the semiconductor side walls 308, 308 are used as masks to form a large oblique angle (30 ~ 90 degrees)
Then, an n-type impurity is ion-implanted. The acceleration energy of this oblique ion implantation is such that the ion species of the impurity is 31
40 to 200 keV in the case of P + , the ionic species of the impurity is 75 As
In the case of + , 60 keV to 400 keV is good. Injection volume is 1 × 1
0 14 cm -2 to 1 × 10 15 cm -2 is good. The masks 303, 304, 304, and 30 are set according to the set value of the acceleration energy.
In the regions where the semiconductor sidewalls 8 and 308 exist, the impurity ions remain in the mask, while in the active regions on both sides of the semiconductor sidewalls 308 and 308, the impurity ions penetrate the unreacted refractory metal film 312 and the silicide layer 313 and pass through the substrate. The surface reaches the surface (in this figure, the region into which the impurity is implanted is 31).
0,310 '. ). The injection is performed by an injection method (step injection) in which the total injection amount is equally divided (4 to 8 divisions), and each time one division amount is injected, the circumference of the substrate 301 is rotated by the same division amount as the above division. Alternatively, it is performed by an injection method (rotational injection) in which the injection is performed while rotating the substrate at a constant speed. The rotation speed is about 2 rps. In this case, impurities can be efficiently implanted into the entire semiconductor sidewall 308, particularly, a portion close to the substrate surface. As a result, the semiconductor sidewall 308 can be made highly n-type and a relatively high-concentration n-type region can be formed directly below the semiconductor sidewall 308. In normal source / drain formation, it is difficult to obtain a shallow junction due to channeling during ion implantation and accelerated diffusion due to implantation damage. However, in this step, a relatively high concentration n-type region is formed in the Si substrate 301 by thermal diffusion. Since it is formed, a shallow junction can be obtained effectively. In addition, in the region where the semiconductor sidewall 308 is formed near the gate electrode 303 at the time of ion implantation, impurities are not directly implanted into the substrate due to the offset due to the thickness of the semiconductor sidewall 308. It is possible to suppress the reverse short channel effect caused by the occurrence of the defect. The maximum inclination angle of the ion implantation may be limited to about 60 degrees due to the structure of the Faraday cup of the implantation apparatus. In this case, the injection from the oblique direction is set at a maximum inclination angle of 60 degrees. The ion species are 75 As + and 31
Not limited to P +, it may be 122 Sb + .

【0080】続いて、図5(i)に示すように、ゲート電
極303、サイドウォール絶縁膜304,304および
半導体サイドウォール308,308をマスクとして、
基板表面に対して略垂直方向から、75As+をイオン注入
する。加速エネルギーは50〜200keV程度とする。
斜め方向から注入する場合と同様に、加速エネルギーの
設定値に応じて、マスク303,304,304,30
8,308が存する領域では不純物イオンはマスク内に
留まる一方、半導体サイドウォール308,308の両
側の活性領域では不純物イオンは未反応の高融点金属膜
312とシリサイド層313とを貫通して基板表面に達
する(図中、このとき不純物が注入された領域を31
1,311′で示している。)。なお、イオン種は75
s+に限らず、31+, 122Sb+でも良い。また、斜め方向
からの注入工程よりも垂直方向からの注入工程を先に行
っても良い。
Subsequently, as shown in FIG. 5I, the gate electrode 303, the side wall insulating films 304 and 304, and the semiconductor side walls 308 and 308 are used as masks.
75 As + is ion-implanted from a direction substantially perpendicular to the substrate surface. The acceleration energy is about 50 to 200 keV.
Similarly to the case where the injection is performed from an oblique direction, the masks 303, 304, 304, and 30 are set according to the set value of the acceleration energy.
In the regions where the semiconductor sidewalls 8 and 308 exist, the impurity ions remain in the mask, while in the active regions on both sides of the semiconductor sidewalls 308 and 308, the impurity ions penetrate through the unreacted refractory metal film 312 and the silicide layer 313 and pass through the substrate surface. (In the figure, the region into which the impurity is implanted at this time is 31).
1, 311 '. ). The ion species is 75 A
not limited to s +, 31 P +, 122 Sb + any good. Further, the injection step from the vertical direction may be performed before the injection step from the oblique direction.

【0081】次に、図5(j)に示すように、硫酸ボイル
等のウェットエッチング等を行って、基板301上に残
っている未反応の高融点金属膜312を除去する。
Next, as shown in FIG. 5 (j), the unreacted high melting point metal film 312 remaining on the substrate 301 is removed by performing wet etching of a boiling sulfuric acid or the like.

【0082】最後に、第2の急速熱処理(RTA)として
窒素雰囲気のもとで温度800℃〜900℃,時間15
秒〜30秒あるいは温度1000℃〜1050℃,時間
10秒〜20秒のランプ加熱を行って、シリサイド化層
313を安定な結晶構造に変化させる。なお、RTAの
条件を温度800℃〜900℃,時間15秒〜30秒と
した場合はさらに熱処理を行う。同時に、このような熱
処理により、図6(j)に示すように、半導体サイドウォ
ールに308,308に注入された75As等を基板表面
に拡散して、ゲート電極303の両側に局所浅接合ソー
スドレイン拡散層310,310′を形成するととも
に、半導体サイドウォール308,308の両側の基板
表面に注入された75Asを活性化して、局所浅接合ソー
スドレイン拡散層310,310′のゲート電極303
と反対の側に連なり、局所浅接合ソースドレイン拡散層
310,310′の接合深さよりも深い接合深さを持つ
深接合ソースドレイン拡散層311,311′を形成す
る。
Finally, as a second rapid thermal processing (RTA), a temperature of 800 ° C. to 900 ° C. for 15 hours under a nitrogen atmosphere.
Lamp heating is performed for seconds to 30 seconds or at a temperature of 1000 ° C. to 1050 ° C. for a time of 10 seconds to 20 seconds to change the silicide layer 313 into a stable crystal structure. When the RTA conditions are a temperature of 800 ° C. to 900 ° C. and a time of 15 seconds to 30 seconds, heat treatment is further performed. At the same time, by such heat treatment, as shown in FIG. 6 (j), 75 As or the like injected into the semiconductor sidewalls 308, 308 is diffused into the substrate surface, and the local shallow junction source is formed on both sides of the gate electrode 303. The drain diffusion layers 310 and 310 'are formed, and at the same time, 75 As implanted into the substrate surfaces on both sides of the semiconductor sidewalls 308 and 308 is activated to form the gate electrodes 303 of the local shallow junction source / drain diffusion layers 310 and 310'.
And deep junction source / drain diffusion layers 311, 311 ′ having a junction depth greater than the junction depth of the local shallow junction source / drain diffusion layers 310, 310 ′.

【0083】このように、ゲート電極303近傍の半導
体サイドウォール308を形成した領域では、基板表面
よりも上層(半導体サイドウォール308)からの拡散
により基板表面に不純物を導入して局所浅接合ソースド
レイン拡散層310,310′を形成しているので、通
常のイオン注入により拡散層を形成する場合と異なり、
イオン注入時にチャネリングの影響を受けない。しか
も、基板表面の上層からの拡散により接合を形成してい
るので、極めて浅い接合を形成でき、したがって、短チ
ャネル効果を有効に抑制することができる。
As described above, in the region where the semiconductor sidewall 308 is formed near the gate electrode 303, impurities are introduced into the substrate surface by diffusion from a layer above the substrate surface (semiconductor sidewall 308), and the local shallow junction source / drain is formed. Since the diffusion layers 310 and 310 'are formed, unlike the case where the diffusion layers are formed by ordinary ion implantation,
Not affected by channeling during ion implantation. Moreover, since the junction is formed by diffusion from the upper layer of the substrate surface, an extremely shallow junction can be formed, and thus the short channel effect can be effectively suppressed.

【0084】また、半導体サイドウォール308,30
8の両側の活性領域では、イオン注入時に、未反応の高
融点金属膜312とシリサイド層313とを通して直接
基板に不純物を注入し、熱処理により拡散しているの
で、局所浅接合ソースドレイン拡散層310,310′
の接合深さよりも深い接合深さを持つソースドレイン拡
散層311,311′を形成できる。これにより、チャ
ネル(ゲート電極303直下)から離れた短チャネル効
果に比較的影響の少ない領域で、接合深さを深くでき
る。この結果、シート抵抗を小さくして寄生抵抗の増加
を抑制できる。しかも、半導体サイドウォール308,
308を形成した領域では半導体サイドウォール30
8,308が拡散層310,310′の一部として働く
ので、浅接合化による抵抗増大を抑制することができ
る。
The semiconductor sidewalls 308 and 30
In the active regions on both sides of the substrate 8, impurities are directly implanted into the substrate through the unreacted refractory metal film 312 and the silicide layer 313 during ion implantation and diffused by heat treatment. , 310 '
The source / drain diffusion layers 311 and 311 'having a junction depth deeper than the junction depth of the above can be formed. Thus, the junction depth can be increased in a region away from the channel (immediately below the gate electrode 303) and relatively less affected by the short channel effect. As a result, the sheet resistance can be reduced and the increase in the parasitic resistance can be suppressed. Moreover, the semiconductor sidewall 308,
In the region where the semiconductor sidewall 308 is formed, the semiconductor sidewall 30 is formed.
Since 8,308 serve as a part of the diffusion layers 310,310 ', an increase in resistance due to a shallow junction can be suppressed.

【0085】また、イオン注入時に、ゲート電極303
近傍の半導体サイドウォール308を形成した領域で
は、半導体サイドウォール308の厚みによるオフセッ
トの存在により、不純物が基板に直接には注入されない
ので、チャネル近傍の欠陥発生を抑制でき、この欠陥発
生に起因する逆短チャネル効果を抑制することができ
る。また、ゲート電界により半導体サイドウォールのゲ
ート電極側の界面にキャリアが蓄積する結果、相互コン
ダクタンスを増大させることができる。これらの効果に
より、浅接合化に起因する素子の電流駆動力減少を抑制
し、素子を高電流駆動力化することができる。
Further, at the time of ion implantation, the gate electrode 303
In the region where the semiconductor sidewall 308 is formed in the vicinity, the impurity is not directly injected into the substrate due to the presence of the offset due to the thickness of the semiconductor sidewall 308. Therefore, the generation of defects near the channel can be suppressed, and this is caused by the generation of defects. The reverse short channel effect can be suppressed. In addition, as a result of carriers accumulating at the interface of the semiconductor sidewall on the gate electrode side by the gate electric field, the transconductance can be increased. With these effects, a reduction in the current driving force of the element due to the shallow junction can be suppressed, and the element can have a high current driving force.

【0086】また、シリサイド層313の存在により、
半導体サイドウォールおよび深接合ソースドレイン拡散
層311,311′のシート抵抗を低減でき、さらに素
子を高性能化できる。しかも、上記イオン注入工程で、
シリサイド層313が基板表面に存在することにより、
注入時の飛程が低減され、かつ、チャネリングが抑制さ
れる。この結果、深接合ソースドレイン拡散層311,
311′をある程度浅接合化できるとともに、短チャネ
ル効果を抑制できる。このとき、深接合ソースドレイン
拡散層311,311′は、ある程度浅接合化されたと
しても、表面がシリサイド化されているので、シート抵
抗の増大、寄生抵抗の増大による素子性能の劣化は発生
しない。また、ゲート電極303に近接した半導体サイ
ドウォール308,308をシリサイド化することによ
りゲート電極303近傍までシリサイド層313を近接
させることができ、直列抵抗値を減少させることができ
る。
Also, due to the presence of the silicide layer 313,
The sheet resistance of the semiconductor sidewall and the deep junction source / drain diffusion layers 311 and 311 'can be reduced, and the performance of the element can be further improved. Moreover, in the above ion implantation step,
Since the silicide layer 313 exists on the substrate surface,
The range at the time of injection is reduced, and channeling is suppressed. As a result, the deep junction source / drain diffusion layers 311,
311 'can be made shallower to some extent and the short channel effect can be suppressed. At this time, since the surfaces of the deep junction source / drain diffusion layers 311 and 311 'are silicided even if the junctions are made shallow to some extent, deterioration of element performance due to increase in sheet resistance and increase in parasitic resistance does not occur. . Further, by siliciding the semiconductor sidewalls 308 and 308 in the vicinity of the gate electrode 303, the silicide layer 313 can be brought close to the vicinity of the gate electrode 303 and the series resistance can be reduced.

【0087】また、ゲート電極303形成までは通常の
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ形成プロセスと同様
のプロセスであり、また、半導体サイドウォール308
の箇所に開口部を設けていないので、従来のリセス法を
用いた場合(の方法)や局所積み上げの場合(の方法)
のようなエッチング損傷等の問題は発生しない。さら
に、局所浅接合ソースドレイン拡散層310,310′
および深接合ソースドレイン拡散層311,311′は
フォトリソグラフィを用いたパターニングによらず、ゲ
ート電極303と自己接合的に形成されるので、従来の
リセス法の場合(の方法)や張り付けポリSiの場合
(の方法)と異なり、アライメントマージンによる面積
の拡大やアライメントずれによる特性のバラツキ等の問
題は発生しない。
The process up to the formation of the gate electrode 303 is the same as the process for forming a normal insulated gate field effect transistor.
Since no opening is provided at the point of, the conventional recess method is used (method) or the local stacking method (method)
Such a problem as etching damage does not occur. Further, local shallow junction source / drain diffusion layers 310 and 310 '
The deep junction source / drain diffusion layers 311 and 311 ′ are formed in a self-junction manner with the gate electrode 303 without patterning using photolithography. Unlike the case (method), problems such as an increase in area due to an alignment margin and a variation in characteristics due to misalignment do not occur.

【0088】また、通常のMOSFETプロセスに比べ
て1回のフォトリソグラフィーの増加でもって、短チャ
ネル構造の抑制と高電流駆動力化を同時に実現するMO
SFETを形成できる。したがって、従来の局所積み上
げの場合(の方法)に比して工程の簡略化が図れる。
In addition, an MO that simultaneously suppresses a short channel structure and achieves a high current driving force can be realized by one photolithography increase as compared with a normal MOSFET process.
An SFET can be formed. Therefore, the process can be simplified as compared with the case of the conventional local stacking (method).

【0089】図6は、本発明の第5の実施例としてのN
チャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタの形成工程
示している。なお、本発明はNチャネルにかぎらずPチ
ャネルにも同様に適用可能である。次に、図6にしたが
って、上記絶縁ゲート型電界効果型トランジスタの形成
工程を説明する。
FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention.
4 shows a process of forming a channel insulated gate field effect transistor. It should be noted that the present invention is applicable not only to the N channel but also to the P channel. Next, a process of forming the insulated gate field effect transistor will be described with reference to FIG.

【0090】図6(a)に示すように、まず、P型Si基板
401上に通常のMOSFETプロセスによりゲート電
極403形成までの工程を進める。すなわち、Si基板
401の表面に、局所酸化法により素子分離領域415
を設けて、素子分離領域415の間の領域を活性領域と
して規定する。上記活性領域にゲート絶縁膜402を形
成した後、上記活性領域の略中央に、層間絶縁膜405
(膜厚500〜1500Å)と図示しないレジストとをマ
スクとして、フォトリソグラフィおよびエッチングによ
り断面略矩形状のゲート電極403(膜厚1000〜2
000Å)を形成する。ゲート絶縁膜402はゲート電
極403と同一パターンにする。層間絶縁膜405の材
質は例えばSiO2とする。この層間絶縁膜405を残
しておくことにより、次工程以降においてゲート電極4
03を保護することができる。
As shown in FIG. 6A, first, the steps until the gate electrode 403 is formed on the P-type Si substrate 401 by a normal MOSFET process. That is, the element isolation region 415 is formed on the surface of the Si substrate 401 by the local oxidation method.
Is provided, and a region between the element isolation regions 415 is defined as an active region. After the gate insulating film 402 is formed in the active region, an interlayer insulating film 405 is formed substantially at the center of the active region.
(Thickness: 500 to 1500 °) and a resist (not shown) as a mask, photolithography and etching are performed to form a gate electrode 403 having a substantially rectangular cross section (thickness: 1000 to 2Å).
000 °). The gate insulating film 402 has the same pattern as the gate electrode 403. The material of the interlayer insulating film 405 is, for example, SiO 2 . By leaving the interlayer insulating film 405, the gate electrode 4 can be formed in the subsequent steps.
03 can be protected.

【0091】この後、CVD法によりSiO2,Si34
等の絶縁膜を厚さ100〜500Åの範囲で堆積し、異
方性エッチングによるエッチバックを行って、ゲート電
極403の両側面にSiO2,Si34等からなる第1
のサイドウォール絶縁膜404,404(厚さ300〜
1000Å)を形成する。
Thereafter, SiO 2 , Si 3 N 4 is formed by the CVD method.
Depositing an insulating film equal in thickness range of 100 Å to 500 Å, and etched back by anisotropic etching, the first consisting of SiO 2, Si 3 N 4 or the like on both sides of the gate electrode 403
Sidewall insulating films 404, 404 (thickness 300 to
1000 °).

【0092】次に、図6(b)に示すように、LPCVD
等の段差被覆性が良好な堆積法を用いて、半導体膜40
7を略均一な厚さに堆積する。この例では、半導体膜4
07の材質は、CVD法により形成するポリSiとす
る。なお、エピタキジャル成長により形成する単結晶S
i等としても良い。半導体膜407の厚さは500〜2
000Åの範囲内とする。
Next, as shown in FIG.
The semiconductor film 40 is formed using a deposition method having a good step coverage such as
7 to a substantially uniform thickness. In this example, the semiconductor film 4
The material 07 is poly Si formed by the CVD method. The single crystal S formed by epitaxial growth
It may be i or the like. The thickness of the semiconductor film 407 is 500 to 2
000Å.

【0093】次に、図6(c)に示すように、半導体膜4
07に対して異方性エッチングを行って、半導体膜40
7のうちゲート電極403の表面上および活性領域の基
板表面上に存する部分を薄厚(数100Å程度)にする
一方、半導体膜407のうちサイドウォール絶縁膜40
4,404の側面に接した部分を厚く残す。活性領域の
基板表面を露出させないのは、基板表面に損傷を与えな
いためである。
Next, as shown in FIG.
07 is anisotropically etched to obtain a semiconductor film 40.
7, the portions existing on the surface of the gate electrode 403 and the active region on the substrate surface are made thin (about several hundred degrees), while the side wall insulating film 40 of the semiconductor film 407 is made thin.
The portion in contact with the side surface of 4,404 is left thick. The reason that the substrate surface in the active region is not exposed is that the substrate surface is not damaged.

【0094】次に、図6(d)に示すように、フォトリソ
グラフィーとRIE等のエッチングを用いたパターニン
グにより、素子分離領域415上の半導体膜407を除
去する。これは、完成状態で、素子毎にソースドレイン
の絶縁性を確保するためである。
Next, as shown in FIG. 6D, the semiconductor film 407 on the element isolation region 415 is removed by patterning using photolithography and etching such as RIE. This is to ensure source / drain insulation for each element in the completed state.

【0095】次に、図6(e)に示すように、半導体膜4
07の露出面を数100Å程度酸化または窒化して、半
導体膜407のうちゲート電極403の表面上および活
性領域の基板表面上に存する部分を完全に保護用絶縁膜
409に変化させる一方、半導体膜407のうちサイド
ウォール絶縁膜404,404の側面に接した部分を若
干の厚さで残して半導体サイドウォール408とする。
ここで、後のイオン注入工程のために、上記絶縁膜40
9をエッチングして膜厚を100〜300Å程度として
おく。
Next, as shown in FIG.
07 is oxidized or nitrided by several hundreds of degrees to completely change portions of the semiconductor film 407 on the surface of the gate electrode 403 and on the substrate surface of the active region into the protective insulating film 409, A semiconductor sidewall 408 is formed by leaving a portion of the sidewall 407 in contact with the side surfaces of the sidewall insulating films 404 and 404 with a small thickness.
Here, the insulating film 40 is used for a later ion implantation step.
9 is etched to a thickness of about 100 to 300 °.

【0096】次に、図6(f)に示すように、ゲート電極
403、サイドウォール絶縁膜404,404および半
導体サイドウォール408,408をマスクとして、基
板表面に対して斜め方向から大傾角(30〜90度)
で、n型不純物をイオン注入する。この斜め方向からの
イオン注入の加速エネルギーは、不純物のイオン種が31
+の場合60〜150keV、不純物のイオン種が75As
+の場合150keV〜200keVが良い。注入量は1×
1014cm-2〜1×1015cm-2が良い。加速エネルギーの
設定値に応じて、マスク403,404,404,40
8,408が存する領域では不純物イオンはマスク内に
留まる一方、半導体サイドウォール408,408の両
側の活性領域では不純物イオンは絶縁膜409を貫通し
て基板表面に達する(図中、このとき不純物が注入され
た領域を410,410′で示している。)。注入は、
総注入量を等分割(4乃至8分割)し、一分割量注入す
るごとに、円周を上記分割と同じ分割した量だけ基板4
01を回転させる注入方式(ステップ注入)で行う。ある
いは、一定速度で基板を回転しつつ注入を行う注入方式
(回転注入)で行う。回転速度は2rps程度とする。この
ようにした場合、半導体サイドウォール408の全体、
特に基板表面に近接した部分に効率良く不純物を注入で
きる。この結果、半導体サイドウォール408を高濃度
にn型化できると共に、半導体サイドウォール408直
下にも比較的高濃度のn型領域を形成できる。通常のソ
ースドレイン形成ではイオン注入時のチャネリングおよ
び注入損傷による増速拡散により浅い接合を得ることが
困難であるが、この工程では熱拡散でSi基板401中
に比較的高濃度のn型領域を形成しているので、実効的
に浅い接合を得ることができる。また、イオン注入時
に、ゲート電極403近傍の半導体サイドウォール40
8を形成した領域では、半導体サイドウォール408の
厚みによるオフセットの存在により、不純物が基板に直
接には注入されないので、チャネル近傍の欠陥発生を抑
制でき、この欠陥発生に起因する逆短チャネル効果を抑
制することができる。なお、イオン注入の最大傾角は、
注入装置のファラデーカップの構造から60度程度に制
限される場合がある。この場合は、上記斜め方向からの
注入は最大傾角60度に設定する。また、イオン種は上
75As+31+に限らず、122Sb+でも良い。
Next, as shown in FIG. 6F, the gate electrode 403, the side wall insulating films 404, 404, and the semiconductor side walls 408, 408 are used as masks to make a large inclination angle (30 ~ 90 degrees)
Then, an n-type impurity is ion-implanted. The acceleration energy of this oblique ion implantation is such that the ion species of the impurity is 31
60 to 150 keV in the case of P + , the ionic species of the impurity is 75 As
In the case of + , 150 keV to 200 keV is good. Injection volume is 1 ×
10 14 cm -2 to 1 × 10 15 cm -2 is good. The masks 403, 404, 404, and 40 are set according to the set value of the acceleration energy.
8 and 408, the impurity ions remain in the mask, while in the active regions on both sides of the semiconductor sidewalls 408, 408, the impurity ions penetrate the insulating film 409 and reach the substrate surface (in FIG. The implanted regions are indicated by 410 and 410 '). Injection
The total injection amount is equally divided (4 to 8 divisions), and each time one division amount is injected, the circumference of the substrate 4 is divided by the same division amount as the above division.
This is performed by an injection method (step injection) in which 01 is rotated. Alternatively, an injection method that performs injection while rotating the substrate at a constant speed
(Rotary injection). The rotation speed is about 2 rps. In this case, the entirety of the semiconductor sidewall 408,
In particular, impurities can be efficiently implanted into a portion close to the substrate surface. As a result, the semiconductor sidewall 408 can be made highly n-type and a relatively high-concentration n-type region can be formed directly below the semiconductor sidewall 408. In normal source / drain formation, it is difficult to obtain a shallow junction due to channeling during ion implantation and accelerated diffusion due to implantation damage. However, in this step, a relatively high concentration n-type region is formed in the Si substrate 401 by thermal diffusion. Since it is formed, a shallow junction can be obtained effectively. Also, at the time of ion implantation, the semiconductor sidewall 40 near the gate electrode 403 is formed.
In the region where the gate electrode 8 is formed, impurities are not directly injected into the substrate due to the presence of the offset due to the thickness of the semiconductor sidewall 408, so that the generation of defects near the channel can be suppressed, and the reverse short channel effect caused by the generation of defects can be reduced. Can be suppressed. Note that the maximum tilt angle of ion implantation is
It may be limited to about 60 degrees due to the structure of the Faraday cup of the injection device. In this case, the injection from the oblique direction is set at a maximum inclination angle of 60 degrees. Further, the ion species is not limited to 75 As + and 31 P + , but may be 122 Sb + .

【0097】続いて、図6(g)に示すように、ゲート電
極403、サイドウォール絶縁膜404,404および
半導体サイドウォール408,408をマスクとして、
基板表面に対して略垂直方向から、75As+をイオン注入
する。加速エネルギーは40〜60keV程度とする。斜
め方向から注入する場合と同様に、加速エネルギーの設
定値に応じて、マスク403,404,404,40
8,408が存する領域では不純物イオンはマスク内に
留まる一方、半導体サイドウォール408,408の両
側の活性領域では不純物イオンは絶縁膜409を貫通し
て基板表面に達する(図中、このとき不純物が注入され
た領域を411,411′で示している。)。なお、イ
オン種は75As+に限らず、31+, 122Sb+でも良い。ま
た、斜め方向からの注入工程よりも垂直方向からの注入
工程を先に行っても良い。
Subsequently, as shown in FIG. 6G, the gate electrode 403, the sidewall insulating films 404, 404, and the semiconductor sidewalls 408, 408 are used as masks.
75 As + is ion-implanted from a direction substantially perpendicular to the substrate surface. The acceleration energy is about 40 to 60 keV. As in the case where the implantation is performed from an oblique direction, the masks 403, 404, 404, and 40 are set according to the set value of the acceleration energy.
8 and 408, the impurity ions remain in the mask, while in the active regions on both sides of the semiconductor sidewalls 408, 408, the impurity ions penetrate the insulating film 409 and reach the substrate surface (in FIG. The implanted regions are indicated by 411 and 411 '). The ion species is not limited to 75 As + , but may be 31 P + or 122 Sb + . Further, the injection step from the vertical direction may be performed before the injection step from the oblique direction.

【0098】最後に、図6(h)に示すように、熱処理を
行って、半導体サイドウォールに408,408に注入
された75As等を基板表面に拡散して、ゲート電極40
3の両側に局所浅接合ソースドレイン拡散層410,4
10′を形成するとともに、半導体サイドウォール40
8,408の両側の基板表面に注入された75Asを活性
化して、局所浅接合ソースドレイン拡散層410,41
0′のゲート電極403と反対の側に連なり、局所浅接
合ソースドレイン拡散層410,410′の接合深さよ
りも深い接合深さを持つ深接合ソースドレイン拡散層4
11,411′を形成する。
[0098] Finally, as shown in FIG. 6 (h), heat treatment is performed by the 75 As such injected into the 408, 408 to the semiconductor sidewall diffuse to the surface of the substrate, the gate electrode 40
3 shallow source / drain diffusion layers 410, 4
10 'and the semiconductor sidewall 40
By activating 75 As implanted into the substrate surface on both sides of the 8,8,408, the local shallow junction source / drain diffusion layers 410,41
The deep junction source / drain diffusion layer 4 connected to the side opposite to the gate electrode 403 of 0 ′ and having a junction depth greater than the junction depth of the local shallow junction source / drain diffusion layers 410 and 410 ′.
11, 411 'are formed.

【0099】このように、ゲート電極403近傍の半導
体サイドウォール408を形成した領域では、基板表面
よりも上層(半導体サイドウォール408)からの拡散
により基板表面に不純物を導入して局所浅接合ソースド
レイン拡散層410,410′を形成しているので、通
常のイオン注入により拡散層を形成する場合と異なり、
イオン注入時にチャネリングの影響を受けない。しか
も、基板表面の上層からの拡散により接合を形成してい
るので、極めて浅い接合を形成でき、したがって、短チ
ャネル効果を有効に抑制することができる。
As described above, in the region where the semiconductor sidewall 408 is formed near the gate electrode 403, impurities are introduced into the substrate surface by diffusion from a layer above the substrate surface (semiconductor sidewall 408), and a local shallow junction source / drain region is formed. Since the diffusion layers 410 and 410 'are formed, unlike the case where the diffusion layers are formed by ordinary ion implantation,
Not affected by channeling during ion implantation. Moreover, since the junction is formed by diffusion from the upper layer of the substrate surface, an extremely shallow junction can be formed, and thus the short channel effect can be effectively suppressed.

【0100】また、半導体サイドウォール408,40
8の両側の活性領域では、イオン注入時に、絶縁膜40
9を通して直接基板に不純物を注入し、熱処理により拡
散しているので、局所浅接合ソースドレイン拡散層41
0,410′の接合深さよりも深い接合深さを持つソー
スドレイン拡散層411,411′を形成できる。これ
により、チャネル(ゲート電極403直下)から離れた
短チャネル効果に比較的影響の少ない領域で、接合深さ
を深くできる。この結果、シート抵抗を小さくして寄生
抵抗の増加を抑制できる。しかも、半導体サイドウォー
ル408,408を形成した領域では半導体サイドウォ
ール408,408が拡散層410,410′の一部と
して働くので、浅接合化による抵抗増大を抑制すること
ができる。
The semiconductor sidewalls 408, 40
8 in the active regions on both sides of the insulating film 40 during ion implantation.
9, the impurity is directly implanted into the substrate and diffused by heat treatment.
Source / drain diffusion layers 411, 411 'having a junction depth larger than the junction depth of 0,410' can be formed. Accordingly, the junction depth can be increased in a region relatively short of the short channel effect away from the channel (immediately below the gate electrode 403). As a result, the sheet resistance can be reduced and the increase in the parasitic resistance can be suppressed. Moreover, since the semiconductor sidewalls 408, 408 function as a part of the diffusion layers 410, 410 'in the region where the semiconductor sidewalls 408, 408 are formed, an increase in resistance due to a shallow junction can be suppressed.

【0101】また、イオン注入時に、ゲート電極403
近傍の半導体サイドウォール408を形成した領域で
は、半導体サイドウォール408の厚みによるオフセッ
トの存在により、不純物が基板に直接には注入されない
ので、チャネル近傍の欠陥発生を抑制でき、この欠陥発
生に起因する逆短チャネル効果を抑制することができ
る。また、ゲート電界により半導体サイドウォールのゲ
ート電極側の界面にキャリアが蓄積する結果、相互コン
ダクタンスを増大させることができる。これらの効果に
より、浅接合化に起因する素子の電流駆動力減少を抑制
し、素子を高電流駆動力化することができる。
Further, at the time of ion implantation, the gate electrode 403
In the region where the semiconductor sidewall 408 is formed in the vicinity, the impurity is not directly injected into the substrate due to the presence of the offset due to the thickness of the semiconductor sidewall 408. The reverse short channel effect can be suppressed. In addition, as a result of carriers accumulating at the interface of the semiconductor sidewall on the gate electrode side by the gate electric field, the transconductance can be increased. With these effects, a reduction in the current driving force of the element due to the shallow junction can be suppressed, and the element can have a high current driving force.

【0102】また、ゲート電極403形成までは通常の
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ形成プロセスと同様
のプロセスであり、また、半導体サイドウォール408
の箇所に開口部を設けていないので、従来のリセス法を
用いた場合(の方法)や局所積み上げの場合(の方法)
のようなエッチング損傷等の問題は発生しない。さら
に、局所浅接合ソースドレイン拡散層410,410′
および深接合ソースドレイン拡散層411,411′は
フォトリソグラフィを用いたパターニングによらず、ゲ
ート電極403と自己接合的に形成されるので、従来の
リセス法の場合(の方法)や張り付けポリSiの場合
(の方法)と異なり、アライメントマージンによる面積
の拡大やアライメントずれによる特性のバラツキ等の問
題は発生しない。
The process up to the formation of the gate electrode 403 is the same as the process for forming an ordinary insulated gate field effect transistor.
Since no opening is provided at the point of, the conventional recess method is used (method) or the local stacking method (method)
Such a problem as etching damage does not occur. Further, local shallow junction source / drain diffusion layers 410, 410 '
Since the deep junction source / drain diffusion layers 411 and 411 'are formed in a self-junction with the gate electrode 403 without using patterning using photolithography, the conventional recess method (method) or the bonding of Unlike the case (method), problems such as an increase in area due to an alignment margin and a variation in characteristics due to misalignment do not occur.

【0103】また、通常のMOSFETプロセスに比べ
て1回のフォトリソグラフィーの増加でもって、短チャ
ネル構造の抑制と高電流駆動力化を同時に実現するMO
SFETを形成できる。したがって、従来の局所積み上
げの場合(の方法)に比して工程の簡略化が図れる。
In addition, an MO that simultaneously suppresses a short channel structure and achieves a high current driving force can be realized by increasing the number of times of photolithography one time as compared with a normal MOSFET process.
An SFET can be formed. Therefore, the process can be simplified as compared with the case of the conventional local stacking (method).

【0104】図7および表1に、第5の実施例,第4の
実施例により形成した絶縁ゲート型電界効果トランジス
タLED,SLEDの特性データを、通常の電界緩和の
ための低不純物濃度局所浅接合ソースドレイン拡散層を
持つ電界効果トランジスタLDD及び該構造をサリサイ
ド化したSLDDと比較する形で示している。上記各素
子を作製するときのパラメータ等は次のように設定し
た。上記LEDについては、ゲート絶縁膜(SiO2
402の膜厚を5nmとし、半導体膜(ポリSi)40
7の堆積膜厚を15nmとした。さらに、斜め方向から
のイオン注入工程では、不純物のイオン種を31+
し、加速エネルギー80KeV、傾角60度、ドーズ量
8×1014cm-2とした。また、略垂直方向からのイオン
注入工程では、イオン種を75As+とし、かつ、注入条件
を加速エネルギー40KeV、ドーズ量5×1015cm-2
とした。上記SLEDについては、LEDと同様に、ゲ
ート絶縁膜(SiO2)302の膜厚を50nmとし、
半導体膜(ポリSi)307の堆積膜厚を15nmとし
た。さらに、高融点金属膜(Ti)312の膜厚を5n
mとし、シリサイド化はいわゆるAAS(75As+イン
プランテーション・アフター・シリシデーション)法を
用いて行った。さらに、斜め方向からのイオン注入工程
では、不純物のイオン種を31+とし、かつ、加速エネ
ルギー120KeV、傾角60度、ドーズ量8×1014c
m-2とした。また、略垂直方向からのイオン注入工程で
は、イオン種を75As+とし、かつ、加速エネルギー15
0KeV、ドーズ量5×1015cm-2とした。上記LD
D,SLDDについては、局所積み上げ層(半導体サイ
ドウォール)形成プロセス以外のプロセスは上記LE
D,SLEDと同一とした。なお、上記LDD,SLD
Dの局所浅接合ソースドレイン拡散層は、不純物のイオ
ン種を31+とし、加速エネルギー30KeV、ドーズ量
1×1013cm-2の条件で形成した。
FIG. 7 and Table 1 show the characteristic data of the insulated gate field effect transistors LED and SLED formed according to the fifth and fourth embodiments, respectively. This is shown in comparison with a field effect transistor LDD having a junction source / drain diffusion layer and an SLDD in which the structure is salicided. The parameters and the like for producing each of the above elements were set as follows. For the above LED, a gate insulating film (SiO 2 )
The film thickness of 402 is 5 nm, and the semiconductor film (poly Si) 40
The deposited film thickness of No. 7 was 15 nm. Further, in the ion implantation step from the oblique direction, the ion species of the impurity was 31 P + , the acceleration energy was 80 KeV, the tilt angle was 60 degrees, and the dose was 8 × 10 14 cm −2 . In the ion implantation step from a substantially vertical direction, the ion species was set to 75 As + , the implantation conditions were set to an acceleration energy of 40 KeV, and a dose amount of 5 × 10 15 cm −2.
And As for the SLED, similarly to the LED, the thickness of the gate insulating film (SiO 2 ) 302 is set to 50 nm,
The deposited film thickness of the semiconductor film (poly Si) 307 was set to 15 nm. Further, the thickness of the refractory metal film (Ti) 312 is set to 5n.
and m, silicide was carried out using a so-called AAS (75 As + implantation-after-silicilytes retardation) method. Further, in the ion implantation step from the oblique direction, the ion species of the impurity is 31 P + , the acceleration energy is 120 KeV, the inclination angle is 60 degrees, and the dose is 8 × 10 14 c.
m -2 . In the ion implantation step from a substantially vertical direction, the ion species is set to 75 As + and the acceleration energy 15
0 KeV and a dose amount of 5 × 10 15 cm −2 . LD above
For D and SLDD, the processes other than the process of forming the local stacked layer (semiconductor sidewall) are performed by the above-described LE.
D, the same as SLED. The above LDD, SLD
The local shallow junction source / drain diffusion layer of D was formed under the conditions that the ion species of the impurity was 31 P + , the acceleration energy was 30 KeV, and the dose was 1 × 10 13 cm −2 .

【0105】図7(a)は、上記LED,LDDの閾値電
圧Vthと実効チャネル長Leffとの関係を示している。
実効チャネル長Leffが0.5μm以上のとき、LED
のロールオフ特性とLDDのロールオフ特性とは同等に
なっている。実効チャネル長Leffが0.5μm以下で
の比較は、LDDの無効チャネル長が負になったため行
うことができなかった。LEDでは0.3μmまでロー
ルオフ特性が抑制され、かつ、0.1μm以下でLDD
よりも逆短チャネル効果が抑制されている。これは既に
述べたように、イオン注入時に、半導体サイドウォール
408の厚みによるオフセットの存在により、チャネル
近傍の欠陥発生を抑制でき、この欠陥発生に起因する逆
短チャネル効果を抑制することができるからだと考えら
れる。
FIG. 7A shows the relationship between the threshold voltage Vth of the LED and the LDD and the effective channel length Leff.
When the effective channel length Leff is 0.5 μm or more, the LED
Is equal to the roll-off characteristic of the LDD. Comparison with an effective channel length Leff of 0.5 μm or less could not be performed because the invalid channel length of the LDD became negative. In the LED, the roll-off characteristic is suppressed to 0.3 μm, and the LDD is less than 0.1 μm.
The reverse short channel effect is suppressed more than that. This is because, as described above, at the time of ion implantation, the presence of an offset due to the thickness of the semiconductor sidewall 408 can suppress the generation of a defect near the channel, and can suppress the reverse short channel effect caused by the generation of the defect. it is conceivable that.

【0106】表1は、上記LED,LDD,SLEDお
よびSLDDのシリーズ抵抗(ソース側抵抗とドレイン
側抵抗との和)を示している。LED,SLEDのシリ
ーズ抵抗はそれぞれLDD,SLDDのシリーズ抵抗よ
りも改善されている。SLEDのシリーズ抵抗がSLD
Dのシリーズ抵抗よりも大きく改善されているのは、S
LEDではSLDDに比してシリサイド層がチャネルに
近づいているからだと考えられる。
Table 1 shows the series resistance (sum of the source-side resistance and the drain-side resistance) of the LED, LDD, SLED, and SLDD. The series resistance of the LED and the SLED is improved over the series resistance of the LDD and the SLDD, respectively. SLD series resistance is SLD
What is greatly improved over the series resistance of D is S
This is probably because in the LED, the silicide layer is closer to the channel than in the SLDD.

【0107】図7(b)は、上記LED,LDD,SLE
DおよびSLDDの飽和相互コンダクタンスGmsを示し
ている。LED,SLEDのGmsはそれぞれLDD,S
LDDのGmsよりも改善されている。特に、SLEDで
は、実効チャネル長Leff=0.17μmにおいて最大
相互コンダクタンス320μS/μmを達成した。
FIG. 7B shows the LED, LDD, and SLE.
The saturation transconductance Gms of D and SLDD is shown. Gms of LED and SLED are LDD and S, respectively.
It is improved over Gms of LDD. In particular, the SLED achieved a maximum transconductance of 320 μS / μm when the effective channel length Leff = 0.17 μm.

【0108】[0108]

【表1】 [Table 1]

【0109】[0109]

【発明の効果】以上より明らかなように、本発明のゲー
ト絶縁型電界効果トランジスタの製造方法は、シリサイ
ド層が形成されるので、半導体サイドウォールと深接合
ソースドレイン拡散層のシート抵抗を低減でき、さらに
素子を高性能化できる。
As is clear from the above, in the method for manufacturing a gate insulating field effect transistor of the present invention, since the silicide layer is formed, the sheet resistance between the semiconductor sidewall and the deep junction source / drain diffusion layer can be reduced. In addition, the performance of the device can be further improved.

【0110】さらに、より深い接合深さのソースドレイ
ン拡散層を形成する工程で、シリサイド層が基板表面に
存在することにより、注入時の飛程を低減され、かつ、
チャネリングを抑制できる。この結果、深接合ソースド
レイン拡散層がある程度浅接合化されるとともに、短チ
ャネル効果が抑制される。このとき、上記深接合ソース
ドレイン拡散層は、ある程度浅接合化されたとしても、
表面がシリサイド化されているので、シート抵抗の増
大、寄生抵抗の増大による素子性能の劣化を抑えること
ができる。また、ゲート電極に近接した半導体サイドウ
ォールをシリサイド化することによりゲート電極近傍ま
でシリサイド層を近接させることができ、直列抵抗値を
減少させることができる。
Further, in the step of forming the source / drain diffusion layer having a deeper junction depth, the range at the time of implantation is reduced by the presence of the silicide layer on the surface of the substrate.
Channeling can be suppressed. As a result, the shallow junction of the deep junction source / drain diffusion layer is reduced to some extent, and the short channel effect is suppressed. At this time, even if the deep junction source / drain diffusion layer has a shallow junction to some extent,
Since the surface is silicided, deterioration of element performance due to an increase in sheet resistance and an increase in parasitic resistance can be suppressed. Further, by siliciding the semiconductor sidewall close to the gate electrode, the silicide layer can be brought close to the vicinity of the gate electrode, and the series resistance can be reduced.

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

【図1】 本発明の第1の実施例の形成工程により作製
すべき半導体素子の断面構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a semiconductor device to be manufactured by a forming process according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施例の半導体素子の形成工
程を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a process of forming a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第2の実施例の半導体素子の形成工
程を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a step of forming a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第3の実施例の半導体素子の形成工
程を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a step of forming a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第4の実施例の半導体素子の形成工
程を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a step of forming a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第5の実施例の半導体素子の形成工
程を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a step of forming a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】 上記第5の実施例,第4の実施例の形成工程
により作製した絶縁ゲート型電界効果トランジスタの特
性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing characteristics of the insulated gate field effect transistor manufactured by the forming process of the fifth embodiment and the fourth embodiment.

【図8】 従来技術による半導体素子の形成工程を示す
図である。
FIG. 8 is a view showing a process of forming a semiconductor device according to a conventional technique.

【図9】 他の従来技術による半導体素子の形成工程を
示す図である。
FIG. 9 is a view illustrating a process of forming a semiconductor device according to another conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101,201,301,401 Si基板 2,102,202,302,402 ゲート絶縁膜 3,103,203,303,403 ゲート電極 4,104,204,304,404 第1のサイドウ
ォール絶縁膜 5,205 第2のサイドウォール絶縁膜 7,107,207,307,407 半導体膜 8,108,208,308,408 半導体サイドウ
ォール 10,10′,110,110′,210,210′,31
0,310′,410,410′ 局所浅接合ソースドレ
イン拡散層 11,11′,111,111′,211,211′,31
1,311′,411,411′ 深接合ソースドレイン
拡散層 16,305,405 層間絶縁膜 312 高融点金属膜 313 シリサイド層
1, 101, 201, 301, 401 Si substrate 2, 102, 202, 302, 402 Gate insulating film 3, 103, 203, 303, 403 Gate electrode 4, 104, 204, 304, 404 First sidewall insulating film 5,205 Second sidewall insulating film 7,107,207,307,407 Semiconductor film 8,108,208,308,408 Semiconductor sidewall 10,10 ', 110,110', 210,210 ', 31
0,310 ', 410, 410' Local shallow junction source / drain diffusion layers 11, 11 ', 111, 111', 211, 211 ', 31
1, 311 ', 411, 411' deep junction source / drain diffusion layer 16, 305, 405 interlayer insulating film 312 refractory metal film 313 silicide layer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、ゲート絶縁膜を介して
設けられたゲート電極と、 前記ゲート電極の両側面に設けられたサイドウォール絶
縁膜と、 前記ゲート電極の両側にソースドレイン拡散層を有し、 前記サイドウォール絶縁膜の側面に半導体サイドウォー
ルと、 前記半導体サイドウォールは、ソースドレイン拡散層の
一部となし、前記半導体サイドウォール表面にシリサイ
ド層を有することを特徴とする絶縁ゲート型トランジス
タ。
A gate electrode provided on a semiconductor substrate via a gate insulating film; a sidewall insulating film provided on both side surfaces of the gate electrode; and a source / drain diffusion layer on both sides of the gate electrode. A semiconductor sidewall on a side surface of the sidewall insulating film; the semiconductor sidewall being a part of a source / drain diffusion layer; and a silicide layer on a surface of the semiconductor sidewall. Transistor.
【請求項2】 前記半導体サイドウォールの両側に、前
記ソースドレイン拡散層に連なり、より深い接合深さの
ソースドレイン拡散層を有し、前記より深い接合深さの
ソースドレイン拡散層の表面にシリサイド層を有するこ
とを特徴とする請求項1に記載の絶縁ゲート型電界効果
トランジスタ。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a source / drain diffusion layer having a deeper junction depth on both sides of the semiconductor sidewall, the source / drain diffusion layer having a deeper junction depth. The insulated gate field effect transistor according to claim 1, further comprising a layer.
【請求項3】 半導体基板上に、ゲート絶縁膜を介して
設けられたゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極の両側面にサイドウォール絶縁膜を形成
する工程と、 半導体膜を堆積し、エッチングすることで前記サイドウ
ォール絶縁膜の側面に半導体サイドウォール膜を形成す
る工程と、 高融点金属膜を堆積し、熱処理することによって前記半
導体サイドウォール膜の表面をシリサイド化する工程と
を順次行うことを特徴とする絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタの製造方法。
A step of forming a gate electrode provided on the semiconductor substrate via a gate insulating film; a step of forming a sidewall insulating film on both side surfaces of the gate electrode; A step of forming a semiconductor sidewall film on the side surface of the sidewall insulating film by etching, and a step of depositing a high melting point metal film and silicidizing the surface of the semiconductor sidewall film by heat treatment are sequentially performed. A method for manufacturing an insulated gate field effect transistor, comprising:
【請求項4】 半導体基板上に、ゲート絶縁膜を介して
設けられたゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極の両側面にサイドウォール絶縁膜を形成
する工程と、 半導体膜を堆積し、エッチングすることで前記サイドウ
ォール絶縁膜の側面に半導体サイドウォール膜を形成す
る工程と、 前記半導体サイドウォールの両側に、ソースドレイン拡
散層に連なり、より深い接合深さのソースドレイン拡散
層を形成する工程と、 高融点金属膜を堆積し、熱処理することによって前記半
導体サイドウォール膜及びより深い接合深さのソースド
レイン拡散層の表面をシリサイド化する工程とを順次行
うことを特徴とする絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
の製造方法。
4. A step of forming a gate electrode provided on a semiconductor substrate with a gate insulating film interposed therebetween, a step of forming sidewall insulating films on both side surfaces of the gate electrode, and depositing the semiconductor film. Forming a semiconductor sidewall film on the side surface of the sidewall insulating film by etching; forming a source / drain diffusion layer having a deeper junction depth on both sides of the semiconductor sidewall so as to be continuous with the source / drain diffusion layer. A step of depositing a refractory metal film and heat-treating the surface of the semiconductor sidewall film and the surface of the source / drain diffusion layer having a deeper junction depth to form a silicide. A method for manufacturing a field effect transistor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012514317A (en) * 2008-12-31 2012-06-21 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド Transistor with embedded strain-inducing material having a step-shaped structure

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