JP2002057118A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

Info

Publication number
JP2002057118A
JP2002057118A JP2000241561A JP2000241561A JP2002057118A JP 2002057118 A JP2002057118 A JP 2002057118A JP 2000241561 A JP2000241561 A JP 2000241561A JP 2000241561 A JP2000241561 A JP 2000241561A JP 2002057118 A JP2002057118 A JP 2002057118A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor
impurity diffusion
region
impurity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000241561A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobutoshi Aoki
伸俊 青木
Naoki Kusunoki
直樹 楠
Shigehiko Saida
繁彦 齋田
Ichiro Mizushima
一郎 水島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2000241561A priority Critical patent/JP2002057118A/en
Publication of JP2002057118A publication Critical patent/JP2002057118A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a shallower impurity diffusion layer. SOLUTION: A thin impurity diffusion inhibition layer with an approximately 1 nm thickness is buried into a semiconductor region for forming such impurity diffusion layer as source/drain regions in advance. In annealing, the thermal diffusion of impurity is inhibited by the impurity diffusion inhibition layer, electrical junction depth becomes shallower, and at the same time impurity concentration becomes higher at a region being shallower than the impurity diffusion layer, thus reducing resistance in the impurity diffusion layer.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に浅い不純物拡散層を有する半導
体装置とその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having a shallow impurity diffusion layer and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の高集積化に伴い集積回
路を構成するMOSFET(Metal Oxide Semiconducto
r Field-Effect Transistor)の微細化が進んでいる。
MOSFETの微細化に伴う短チャネル効果による閾値
電圧の低下を抑制するため、拡散層であるソース/ドレ
イン領域の接合深さ(xj)をますます浅くしなければ
ならない。
2. Description of the Related Art A MOSFET (Metal Oxide Semiconducto
r Field-Effect Transistor) is becoming finer.
In order to suppress a decrease in threshold voltage due to a short channel effect accompanying miniaturization of MOSFETs, the junction depth (xj) of a source / drain region as a diffusion layer must be further reduced.

【0003】従来、浅い拡散層を形成するためには、イ
オン注入の際の加速エネルギーを低くする方法や、更に
拡散層の活性化のための熱拡散工程(アニール工程)を
より短時間、低温で行う方法等が用いられてきた。
Conventionally, in order to form a shallow diffusion layer, a method of lowering the acceleration energy at the time of ion implantation or a thermal diffusion step (annealing step) for activating the diffusion layer is performed in a shorter time at a lower temperature. And the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述す
る浅い拡散層の形成方法では、拡散層表面近傍に高い濃
度の不純物層が存在するため、これらの不純物の一部は
外方拡散により、隣接して設けられる絶縁層中等に抜け
出やすくなる。よって、このような不純物の外方拡散の
顕在化により、拡散層抵抗が上昇するため低抵抗な拡散
層を形成することは困難であった。
However, in the above-described method of forming a shallow diffusion layer, since a high concentration impurity layer exists near the surface of the diffusion layer, some of these impurities are adjacent to each other due to outward diffusion. Easily escapes into the insulating layer provided. Therefore, it becomes difficult to form a low-resistance diffusion layer because the resistance of the diffusion layer increases due to the manifestation of such out-diffusion of impurities.

【0005】また、イオン注入によって点欠陥が形成さ
れると、そのダメージにより不純物拡散が増速するた
め、50nm以下の浅い拡散層を安定に形成することは
困難であった。
Further, when point defects are formed by ion implantation, the damage speeds up the diffusion of impurities, so that it has been difficult to stably form a shallow diffusion layer of 50 nm or less.

【0006】そこで、本発明の目的は、浅い拡散層をよ
り確実安定に形成しうる半導体装置およびその製造方法
を提供することである。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of forming a shallow diffusion layer more reliably and stably, and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の特
徴は、第1導電型の半導体領域と、前記半導体領域内の
上層部に形成された、第2導電型の不純物拡散領域と、
前記不純物拡散領域中に膜状に形成された不純物拡散抑
制層とを有することである。
The semiconductor device of the present invention is characterized in that a semiconductor region of a first conductivity type, an impurity diffusion region of a second conductivity type formed in an upper layer in the semiconductor region,
An impurity diffusion suppressing layer formed in a film shape in the impurity diffusion region.

【0008】上述する特徴を有する半導体装置によれ
ば、上記不純物拡散抑制層は、不純物拡散領域の形成プ
ロセスにおいて、より深い領域への不純物の熱拡散を抑
制するため、不純物拡散層の深さ、即ち接合深さを浅く
できる。不純物拡散抑制層の位置により接合深さを調整
可能であるため、より精度の高い拡散層の形成が可能と
なる。また、不純物拡散抑制層より上層には深さ方向に
均一な高濃度の不純物拡散領域が形成される。
According to the semiconductor device having the above-described features, the impurity diffusion suppressing layer suppresses thermal diffusion of impurities to a deeper region in the process of forming the impurity diffusion region. That is, the junction depth can be reduced. Since the junction depth can be adjusted depending on the position of the impurity diffusion suppression layer, a more accurate diffusion layer can be formed. In the layer above the impurity diffusion suppressing layer, a uniform high concentration impurity diffusion region is formed in the depth direction.

【0009】即ち、上述する特徴を有する半導体装置の
不純物拡散領域は、前記第2導電型に寄与する不純物濃
度の深さ方向の濃度分布が、前記不純物拡散抑制層を境
界としてアニールにより形成される深さ方向の濃度分布
より、より急峻な不純物濃度減少変化を示す領域を有す
る。
That is, in the impurity diffusion region of the semiconductor device having the above-described characteristics, the impurity concentration contributing to the second conductivity type in the depth direction is formed by annealing with the impurity diffusion suppressing layer as a boundary. There is a region that shows a steeper decrease in impurity concentration than the concentration distribution in the depth direction.

【0010】なお、上述する特徴を有する半導体装置に
おいて、前記不純物拡散抑制層は、前記不純物拡散領域
中の該不純物に対し、前記半導体領域より低い拡散係数
を示すものであることが好ましい。この場合は、不純物
拡散領域の形成プロセスにおいて、より確実に不純物の
熱拡散を抑制できる。
In the semiconductor device having the characteristics described above, it is preferable that the impurity diffusion suppressing layer has a lower diffusion coefficient for the impurity in the impurity diffusion region than that of the semiconductor region. In this case, in the process of forming the impurity diffusion region, the thermal diffusion of the impurity can be more reliably suppressed.

【0011】上述する特徴を有する半導体装置におい
て、前記不純物拡散抑制層は、前記第2導電型に寄与す
る不純物の電気導電性に影響を与えない程度の厚みであ
ることが好ましい。このように、不純物拡散層を電気導
電性に影響を与えない厚みとすることで、導電性に悪影
響を与えないようにすることができる。
In the semiconductor device having the characteristics described above, it is preferable that the impurity diffusion suppressing layer has a thickness that does not affect the electric conductivity of the impurity contributing to the second conductivity type. As described above, by setting the thickness of the impurity diffusion layer so as not to affect the electric conductivity, it is possible to prevent the electric conductivity from being adversely affected.

【0012】また、上述する特徴を有する半導体装置に
おいて、前記半導体領域が、シリコン系半導体であり、
前記不純物拡散抑制層が、シリコン酸窒化膜、シリコン
酸化膜またはシリコン窒化膜のいずれかであってもよ
い。
Further, in the semiconductor device having the above-mentioned characteristics, the semiconductor region is a silicon-based semiconductor,
The impurity diffusion suppressing layer may be any one of a silicon oxynitride film, a silicon oxide film and a silicon nitride film.

【0013】また、上述する特徴を有する半導体装置に
おいて、前記不純物拡散抑制層の層厚を1nm以下とし
てもよい。この場合は、該不純物の拡散を抑制するとと
もに、より確実に不純物の電気導電性に影響を与えない
ようすることができる。
Further, in the semiconductor device having the above-described characteristics, the thickness of the impurity diffusion suppressing layer may be 1 nm or less. In this case, the diffusion of the impurity can be suppressed, and the electric conductivity of the impurity can be more reliably prevented from being affected.

【0014】なお、上述する特徴を有する半導体装置に
おいて、前記第2導電型の不純物拡散領域は、前記不純
物拡散抑制層を境界にして、上層と下層で異なる半導体
材料で構成してもよい。例えば、前記上層を、SiGe
層とし、下層をSi層としてもよい。
In the semiconductor device having the characteristics described above, the second conductivity type impurity diffusion region may be made of a different semiconductor material in an upper layer and a lower layer with the impurity diffusion suppressing layer as a boundary. For example, the upper layer is made of SiGe
And a lower layer may be a Si layer.

【0015】上述する特徴を有する半導体装置は、前記
不純物拡散領域を、ソース/ドレイン領域とするMOS
FETを有するものであってもよい。低抵抗でより浅い
ソース/ドレイン領域を有する信頼性の高いMOSFE
Tを提供できる。
In the semiconductor device having the above-mentioned characteristics, the MOS device having the impurity diffusion region as a source / drain region
It may have an FET. Reliable MOSFE with low resistance and shallower source / drain regions
T can be provided.

【0016】次に、本発明の半導体装置の製造方法の第
1の特徴は、第1導電型の半導体領域主表面上に、不純
物拡散抑制層を形成する工程と、前記不純物拡散抑制層
を含む主表面上に第1導電型の第1半導体層を形成する
工程と、前記第1半導体層を含む主表面に対し、第2導
電型に寄与する不純物を不純物拡散抑制層より浅い領域
に添加する工程と、前記不純物を活性化するためにアニ
ールを行う工程とを有することである。
Next, a first feature of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is that a step of forming an impurity diffusion suppressing layer on a main surface of a semiconductor region of the first conductivity type includes the impurity diffusion suppressing layer. Forming a first semiconductor layer of the first conductivity type on the main surface; and adding an impurity contributing to the second conductivity type to a region shallower than the impurity diffusion suppression layer with respect to the main surface including the first semiconductor layer. And an annealing step for activating the impurities.

【0017】上述する製造方法の第1の特徴によれば、
アニール工程時に、上記不純物拡散抑制層によって不純
物がより基板深くへ熱拡散するのを抑制するため、接合
深さを不純物拡散抑制層がない場合に較べ浅くすること
ができる。また、基板表面から不純物拡散抑制層にかけ
ては、深さ方向にほぼ均一な高濃度の不純物拡散領域を
形成できるため、低抵抗化を図ることができる。
According to the first feature of the manufacturing method described above,
At the time of the annealing step, the impurity diffusion suppressing layer suppresses the thermal diffusion of the impurity to the substrate deeper, so that the junction depth can be made shallower than when there is no impurity diffusion suppressing layer. In addition, a high-concentration impurity diffusion region having a substantially uniform depth can be formed in the depth direction from the substrate surface to the impurity diffusion suppressing layer, so that the resistance can be reduced.

【0018】なお、上述する製造方法において、前記添
加する工程は、イオン注入工程であってもよい。
In the above-described manufacturing method, the step of adding may be an ion implantation step.

【0019】本発明の半導体装置の製造方法の第2の特
徴は、MOSFETの製造方法において、第1導電型の
半導体領域主表面上に、不純物拡散抑制層を形成する工
程と、前記不純物拡散抑制層を、ソース/ドレイン領域
を形成する領域内に残すようにパターニングする工程
と、前記不純物拡散抑制層を含む主表面上に第1導電型
の第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層表
面にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜
上に、ゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を
マスクとして、第2導電型に寄与する不純物を前記不純
物拡散抑制層より浅くイオン注入する工程と、前記不純
物を活性化するためアニールを行う工程とを有すること
である。
A second feature of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is that, in the method of manufacturing a MOSFET, a step of forming an impurity diffusion suppression layer on a main surface of a semiconductor region of the first conductivity type; Patterning a layer so as to remain in a region where a source / drain region is formed; forming a first semiconductor layer of a first conductivity type on a main surface including the impurity diffusion suppressing layer; A step of forming a gate insulating film on the surface of the semiconductor layer, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, and using the gate electrode as a mask, removing impurities contributing to a second conductivity type from the impurity diffusion suppressing layer. A shallow ion implantation step; and an annealing step for activating the impurities.

【0020】上述する製造方法の第2の特徴によれば、
ソース/ドレイン領域の形成に際して、アニールを行う
工程時に、上記不純物拡散抑制層によって不純物がより
基板の深くへ熱拡散するのを抑制するため、該ソース/
ドレイン領域の接合深さを不純物拡散抑制層がない場合
に較べ浅くすることができる。また、基板表面から不純
物拡散抑制層にかけては、深さ方向にほぼ均一な高濃度
の不純物拡散領域を形成できるため、該ソース/ドレイ
ン領域の低抵抗化を図ることができる。
According to a second feature of the manufacturing method described above,
In forming the source / drain regions, during the annealing step, the impurity diffusion suppressing layer suppresses the thermal diffusion of impurities deeper into the substrate.
The junction depth of the drain region can be made shallower than when there is no impurity diffusion suppression layer. In addition, since a high-concentration impurity diffusion region that is substantially uniform in the depth direction can be formed from the substrate surface to the impurity diffusion suppression layer, the resistance of the source / drain region can be reduced.

【0021】本発明の製造方法の第3の特徴は、MOS
FETの製造方法において、第1導電型の半導体領域主
表面上に、不純物拡散抑制層を形成する工程と、前記不
純物拡散抑制層を含む主表面上に第1導電型の第1半導
体層を形成する工程と、チャネル層となる領域内の前記
不純物拡散抑制層の一部とその上の第1半導体層含む層
をエッチング除去し、底面に前記半導体領域が露出する
ような溝を形成する工程と、前記溝を第1導電型の第2
半導体層で埋め込む工程と、前記第2半導体層上にゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲー
ト電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとし
て、第2導電型に寄与する不純物を前記不純物拡散抑制
層より浅くイオン注入する工程と、前記不純物を活性化
するためアニールを行う工程とを有することである。
A third feature of the manufacturing method of the present invention is that a MOS
In the method for manufacturing an FET, a step of forming an impurity diffusion suppression layer on a main surface of a semiconductor region of the first conductivity type, and forming a first semiconductor layer of the first conductivity type on a main surface including the impurity diffusion suppression layer And removing a portion of the impurity diffusion suppressing layer in a region to be a channel layer and a layer including the first semiconductor layer thereon by etching to form a groove on the bottom surface such that the semiconductor region is exposed. And the groove is formed of a second conductive type.
Embedding with a semiconductor layer, forming a gate insulating film on the second semiconductor layer, forming a gate electrode on the gate insulating film, and contributing to the second conductivity type using the gate electrode as a mask A step of ion-implanting an impurity to be formed shallower than the impurity diffusion suppressing layer; and a step of performing annealing for activating the impurity.

【0022】上述する製造方法の第3の特徴によれば、
ソース/ドレイン領域の形成に際して、アニールを行う
工程時に、上記不純物拡散抑制層によって不純物がより
基板の深くへ熱拡散するのを抑制するため、該ソース/
ドレイン領域の接合深さを不純物拡散抑制層がない場合
に較べ浅くすることができる。また、基板表面から不純
物拡散抑制層にかけては、深さ方向にほぼ均一な高濃度
の不純物拡散領域を形成できるため、該ソース/ドレイ
ン領域の低抵抗化を図ることができる。また、上記製造
方法では、チャネル領域内の不純物拡散抑制層をエッチ
ング除去し溝を形成し、下地となる半導体領域を露出さ
せた上に第2半導体層を堆積するため、不純物拡散抑制
層や第1半導体層の材質選択の自由度が増す。また、ソ
ース/ドレイン領域とチャネル領域との膜材料をそれぞ
れ違う材料とすることなども容易に可能となる。
According to the third feature of the manufacturing method described above,
In forming the source / drain regions, during the annealing step, the impurity diffusion suppressing layer suppresses the thermal diffusion of impurities deeper into the substrate.
The junction depth of the drain region can be made shallower than when there is no impurity diffusion suppression layer. In addition, since a high-concentration impurity diffusion region that is substantially uniform in the depth direction can be formed from the substrate surface to the impurity diffusion suppression layer, the resistance of the source / drain region can be reduced. Further, in the above manufacturing method, the impurity diffusion suppressing layer in the channel region is removed by etching to form a groove, and the second semiconductor layer is deposited after exposing the underlying semiconductor region. The degree of freedom in selecting the material of one semiconductor layer is increased. Further, it is also possible to easily use different film materials for the source / drain region and the channel region.

【0023】上述する第1〜第3の特徴を有する半導体
装置の製造方法において、前記不純物拡散抑制層は、前
記第2導電型に寄与する不純物に対するアニール温度で
の拡散係数を、前記第1導電型半導体領域より小さくす
ることが好ましい。この場合、不純物拡散抑制層は、よ
り確実にアニール工程において不純物拡散を抑制し、接
合位置を浅くする。
In the method of manufacturing a semiconductor device having the above-described first to third features, the impurity diffusion suppressing layer may determine a diffusion coefficient of an impurity contributing to the second conductivity type at an annealing temperature with the first conductivity type. It is preferable to make it smaller than the type semiconductor region. In this case, the impurity diffusion suppression layer more reliably suppresses impurity diffusion in the annealing step, and makes the junction position shallower.

【0024】また、上述する第1〜第3の特徴を有する
製造方法において、前記不純物拡散層は、第2導電型に
寄与する不純物の電気導電性に影響を与えない程度の厚
みとしてもよい。この場合は、不純物拡散抑制層が導電
性に影響を与えないとともに、十分に膜厚が薄いことに
より、不純物拡散抑制層上にエピタキシャル成長を促す
ことも可能になる。
In the manufacturing method having the above-described first to third features, the impurity diffusion layer may have a thickness that does not affect the electrical conductivity of impurities contributing to the second conductivity type. In this case, the impurity diffusion suppressing layer does not affect the conductivity, and the thickness is sufficiently small, so that epitaxial growth can be promoted on the impurity diffusion suppressing layer.

【0025】また、上述する第1〜第3の特徴を有する
半導体装置の製造方法において、前記半導体領域がシリ
コン系半導体であり、前記不純物拡散抑制層が、シリコ
ン酸窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜であって
もよい。
In the method of manufacturing a semiconductor device having the above-described first to third features, the semiconductor region is a silicon-based semiconductor, and the impurity diffusion suppressing layer is a silicon oxynitride film, a silicon oxide film, It may be a nitride film.

【0026】また、前記第1半導体層は、前記半導体領
域と同じ材料を主成分とするものであってもよく、前記
半導体領域と異なる材料を主成分とするものであっても
よい。例えば、前記半導体領域がSiを主成分とし、前
記第1半導体層がSiGeを主成分とする構造としても
よく、前記半導体領域がSiを主成分とし、前記第1半
導体層がSiGeを主成分としてもよい。
Further, the first semiconductor layer may be composed mainly of the same material as the semiconductor region, or may be composed mainly of a material different from the semiconductor region. For example, the semiconductor region may include Si as a main component, and the first semiconductor layer may include SiGe as a main component. The semiconductor region includes Si as a main component, and the first semiconductor layer includes SiGe as a main component. Is also good.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0028】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る
半導体装置の構造を示すMOSFETの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a MOSFET showing a structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【0029】図1に示すように、第1の実施の形態に係
る半導体装置は、通常のMOSFETと同様に、半導体
基板10上にゲート絶縁膜20を介してゲート電極30
が形成されており、このゲート電極30の両側面から基
板にかけて、酸化膜40と側壁酸化膜50が形成されて
いる。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the first embodiment has a gate electrode 30 on a semiconductor substrate 10 with a gate insulating film 20 interposed therebetween, similarly to a normal MOSFET.
The oxide film 40 and the sidewall oxide film 50 are formed from both side surfaces of the gate electrode 30 to the substrate.

【0030】本実施の形態のMOSFETの特徴は、ソ
ース/ドレイン領域70内に、不純物拡散抑制層60を
形成していることである。ソース/ドレイン領域70は
通常二段階の接合深さで構成するエクステンション構造
になっているが、浅い接合部分よりやや浅い位置に、不
純物拡散抑制層60(以下、拡散抑制層60と呼ぶ)が
設けられている。
A feature of the MOSFET of the present embodiment is that an impurity diffusion suppressing layer 60 is formed in the source / drain region 70. The source / drain region 70 usually has an extension structure having a two-stage junction depth, but an impurity diffusion suppression layer 60 (hereinafter referred to as a diffusion suppression layer 60) is provided at a position slightly shallower than a shallow junction. Have been.

【0031】拡散抑制層60は、ソース/ドレイン領域
を形成する前に予め形成しておく。拡散抑制層60は、
導体、絶縁体、半導体材料いずれでもかまわないが、少
なくとも半導体基板10より不純物の拡散係数が小さい
材料を用いることが好ましい。また、その厚みが不純物
キャリヤの導電特性に影響を与えない程度に薄いことが
好ましい。
The diffusion suppressing layer 60 is formed before forming the source / drain regions. The diffusion suppressing layer 60 is
A conductor, an insulator, or a semiconductor material may be used, but it is preferable to use a material having a smaller impurity diffusion coefficient than at least the semiconductor substrate 10. Further, it is preferable that the thickness is small enough not to affect the conductive characteristics of the impurity carrier.

【0032】図2は、本実施の形態に係るMOSFET
のソース/ドレイン領域における深さ方向の不純物濃度
分布の予想概念図である。なお、この不純物濃度分布
は、図1における破線ABの位置に相当する。
FIG. 2 shows a MOSFET according to this embodiment.
FIG. 4 is an expected conceptual diagram of an impurity concentration distribution in a depth direction in a source / drain region of FIG. Note that this impurity concentration distribution corresponds to the position of broken line AB in FIG.

【0033】図2中には、イオン注入時の不純物濃度分
布およびアニール後の不純物濃度分布を示している。本
実施の形態に係る半導体装置では、イオン注入により形
成されるイオン注入層は拡散抑制層60より浅い位置に
形成される。この後に行うアニールにより、不純物は活
性化するとともにより基板の深い方向に熱拡散する。
FIG. 2 shows the impurity concentration distribution during ion implantation and the impurity concentration distribution after annealing. In the semiconductor device according to the present embodiment, an ion-implanted layer formed by ion implantation is formed at a position shallower than diffusion-suppressing layer 60. By the annealing performed thereafter, the impurities are activated and thermally diffuse deeper into the substrate.

【0034】拡散抑制層60は、基板表面にイオン注入
された不純物がアニール工程でより深い方向へ拡散する
のをブロックし、基板表面と拡散抑制層60間の不純物
濃度をほぼ均一な高い濃度分布にする効果を有すると考
えられる。なお、一部の不純物は、拡散抑制層60を抜
け、より深く拡散するが、ドープされた不純物濃度が、
半導体基板10そのものが持つ逆導電型の不純物濃度と
電気的に相殺されるpn接合位置は、拡散抑制層60の
やや深い位置に形成され、拡散抑制層60が存在しない
場合に較べ、接合位置はかなり浅くなると予想される。
The diffusion suppressing layer 60 blocks impurities implanted into the substrate surface from being diffused in a deeper direction in the annealing step, and makes the impurity concentration between the substrate surface and the diffusion suppressing layer 60 substantially uniform. It is considered to have an effect. Note that some impurities pass through the diffusion suppression layer 60 and diffuse more deeply.
The pn junction position, which is electrically offset by the impurity concentration of the opposite conductivity type of the semiconductor substrate 10 itself, is formed at a slightly deeper position in the diffusion suppression layer 60, and the junction position is smaller than when the diffusion suppression layer 60 is not present. Expected to be quite shallow.

【0035】図3(a)、図3(b)は、拡散抑制層6
0の効果を確認するため、図1に示す本実施の形態のよ
り詳細な条件をもとに、シミュレーションより求めたM
OSFETのソース/ドレイン領域の不純物濃度分布を
示す図である。
FIGS. 3A and 3B show the diffusion suppressing layer 6.
In order to confirm the effect of 0, M obtained by simulation based on the more detailed conditions of this embodiment shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an impurity concentration distribution in a source / drain region of an OSFET.

【0036】図3(a)には、拡散抑制層60を形成し
た本実施の形態に相当する不純物濃度分布を示す。シミ
ュレーション条件としては、半導体基板10として不純
物濃度3×1017cm−3のp型のSi単結晶基板を
用い、拡散抑制層60としては膜厚1nmのSiON膜
を用い、拡散抑制層60上に膜厚30nmのSiエピタ
キシャル層が形成されているものとした。Si基板表面
にはゲート絶縁膜20として膜厚2nmのSiO膜を
形成し、このSiO膜の上から、不純物のイオン注入
を行うものとした。
FIG. 3A shows an impurity concentration distribution corresponding to the present embodiment in which the diffusion suppressing layer 60 is formed. As the simulation conditions, a p-type Si single crystal substrate having an impurity concentration of 3 × 10 17 cm −3 is used as the semiconductor substrate 10, a 1-nm-thick SiON film is used as the diffusion suppression layer 60, and It was assumed that a Si epitaxial layer having a thickness of 30 nm was formed. A SiO 2 film having a thickness of 2 nm was formed as a gate insulating film 20 on the surface of the Si substrate, and ion implantation of impurities was performed from above the SiO 2 film.

【0037】イオン注入条件は、注入する不純物として
n型に寄与するAs(砒素)イオンを用い、加速エネル
ギーを5keV、ドーズ量は5×1015cm−2とし
た。また、イオン注入後に行う不純物活性化のためのア
ニール条件は、アニール温度を1050℃、アニール時
間が通常より長い60秒とした。
The ion implantation conditions were that As (arsenic) ions contributing to the n-type were used as the impurities to be implanted, the acceleration energy was 5 keV, and the dose was 5 × 10 15 cm −2 . Annealing conditions for activating impurities after ion implantation were set at an annealing temperature of 1050 ° C. and an annealing time of 60 seconds longer than usual.

【0038】なお、比較のため、拡散抑制層60を有さ
ない条件で、不純物濃度分布シミュレーションを行った
結果を図3(b)に示す。
For comparison, FIG. 3B shows the result of an impurity concentration distribution simulation performed under the condition without the diffusion suppressing layer 60.

【0039】図3(a)、図3(b)中、イオン注入時
の不純物濃度分布を破線Aで、アニール後の不純物濃度
分布を実線A’で示している。両者を比較して分かるよ
うに、拡散抑制層60の存在の有無により、Asの不純
物濃度分布は大きく変化している。図2で予想したよう
に、本実施の形態の条件では、アニール後の不純物濃度
分布は、拡散抑制層60であるSiON膜の存在により
不純物の拡散がここで大きく抑制され、不純物濃度は急
激に減る。その減少度合いは、アニールにより形成され
る不純物濃度変化より急峻である。一方一部のAsのみ
が拡散抑制層60を超え、pn接合位置は拡散抑制層6
0のすぐ下層にできる。
3A and 3B, the impurity concentration distribution at the time of ion implantation is indicated by a broken line A, and the impurity concentration distribution after annealing is indicated by a solid line A '. As can be seen from a comparison between the two, the impurity concentration distribution of As greatly changes depending on the presence or absence of the diffusion suppressing layer 60. As expected in FIG. 2, under the conditions of the present embodiment, the impurity concentration distribution after annealing is greatly suppressed here by the presence of the SiON film serving as the diffusion suppressing layer 60, and the impurity concentration sharply increases. decrease. The degree of the decrease is steeper than the change in the impurity concentration formed by annealing. On the other hand, only some As exceeds the diffusion suppressing layer 60, and the pn junction position is
It can be just below 0.

【0040】即ち、図3(b)に示すように、拡散抑制
層がない場合には、接合深さが約70μmであるのに対
し、図3(a)に示すように、本実施の形態にかかる半
導体装置では、pn接合位置は基板表面から約50nm
と、より浅い位置に形成されることがわかる。
That is, when there is no diffusion suppressing layer as shown in FIG. 3B, the junction depth is about 70 μm, whereas in the present embodiment, as shown in FIG. , The pn junction position is about 50 nm from the substrate surface.
It can be seen that the film is formed at a shallower position.

【0041】また、図3(a)に示すように、本実施の
条件では、基板表面から拡散抑制層60にかけてのAs
濃度はほぼ均一に高濃度を示す、その濃度は約1.8×
10 20cm−3であり、図3(b)に示す拡散抑制層
が無い場合の最大不純物濃度約1.3×1020cm
−3に比べて高濃度にできることが分かる。
Further, as shown in FIG.
Under the conditions, As from the substrate surface to the diffusion suppressing layer 60
The concentration shows a high concentration almost uniformly, and the concentration is about 1.8 ×
10 20cm-3And the diffusion suppressing layer shown in FIG.
About 1.3 × 10 when there is no20cm
-3It can be seen that the concentration can be made higher than that of.

【0042】上記シミュレーション結果から分かるよう
に、図1に示すMOSFET構造において、ソース/ド
レイン拡散層70の形成に際して、あらかじめ上述のよ
うな拡散抑制層60を形成することにより、従来に較
べ、低抵抗でしかもより浅いソース/ドレイン拡散層7
0を形成することができる。
As can be seen from the above simulation results, in the MOSFET structure shown in FIG. 1, when the source / drain diffusion layer 70 is formed, the above-described diffusion suppressing layer 60 is formed in advance, so that the resistance is lower than in the conventional case. And shallower source / drain diffusion layer 7
0 can be formed.

【0043】なお、拡散抑制層60は、不純物の熱拡散
に関しては障壁として働くが、膜厚が1nm程度と薄い
ため、電子や正孔などのキャリアに対しては絶縁体とし
てではなく、導体或いは半導体のように扱うことが出来
る。即ち、拡散抑制層60を1nm程度以下の薄膜にす
るとトンネル効果や薄膜化による膜質の変化によるバン
ドギャップの低下などにより、キャリアの輸送に関して
はほとんど障害にならない。
The diffusion suppressing layer 60 functions as a barrier with respect to thermal diffusion of impurities. However, since its thickness is as thin as about 1 nm, it does not act as an insulator for carriers such as electrons and holes, but as a conductor or conductor. Can be treated like a semiconductor. In other words, when the diffusion suppressing layer 60 is formed to be a thin film of about 1 nm or less, the transport of carriers is hardly hindered due to a tunnel effect or a decrease in band gap due to a change in film quality due to the thinning.

【0044】ただし、不純物の導電性に影響を与えない
範囲で、拡散抑制層60の膜厚は多少変えることは可能
である。例えば、アニール工程の温度をより高くする場
合には、拡散抑制層60の膜厚を増やして拡散抑制力を
増すことが望ましい。逆にアニール温度がより低温の場
合は、膜厚を減らすことができる。
However, the thickness of the diffusion suppressing layer 60 can be slightly changed as long as the conductivity of the impurity is not affected. For example, when the temperature of the annealing step is set higher, it is desirable to increase the thickness of the diffusion suppressing layer 60 to increase the diffusion suppressing force. Conversely, when the annealing temperature is lower, the film thickness can be reduced.

【0045】なお、拡散抑制層60の拡散抑制力の調整
は、膜厚ではなく、膜質で調整することも可能である。
例えば、拡散抑制層60SiON膜を使用する場合は、
Oに対するNの比率を増やすことで拡散抑制力を上げる
こともできる。
The diffusion suppressing power of the diffusion suppressing layer 60 can be adjusted not by the film thickness but by the film quality.
For example, when using the diffusion suppression layer 60SiON film,
By increasing the ratio of N to O, the diffusion suppressing power can be increased.

【0046】上述の例では、拡散抑制層60として、S
iON膜を用いているが、これに限られない。SiON
膜以外の、例えばSiC膜やSiN膜SiO膜、Ta
膜等の他の絶縁膜や、あるいは絶縁膜に限らず導
電膜、半導体膜でもよい。半導体基板よりアニール時の
不純物拡散係数が小さく、注入不純物に対し拡散抑制効
果を持つものであればよい。
In the above example, the diffusion suppressing layer 60 is made of S
Although an iON film is used, the invention is not limited to this. SiON
Other than film, for example, SiC film or SiN film SiO2Membrane, Ta
2O 5Other insulating films such as films, or conductive films not limited to insulating films
An electric film or a semiconductor film may be used. When annealing from the semiconductor substrate
Small impurity diffusion coefficient, effective in suppressing diffusion of implanted impurities
Anything that has fruit can be used.

【0047】上記シミュレーション条件では、拡散抑制
層60上に30nmのSi層を形成しているが、拡散抑
制層60上に形成する半導体層は、必ずしも半導体基板
と同じ材料を用いる必要はない。例えばSi基板を使用
するとき、SiGeなどSi以外の半導体層を形成して
も構わない。例えば、SiGeを用いた場合は、高速動
作デバイスを形成できるメリットがある。
Under the above simulation conditions, a 30 nm Si layer is formed on the diffusion suppressing layer 60, but the semiconductor layer formed on the diffusion suppressing layer 60 does not necessarily need to use the same material as the semiconductor substrate. For example, when a Si substrate is used, a semiconductor layer other than Si, such as SiGe, may be formed. For example, when SiGe is used, there is an advantage that a high-speed operation device can be formed.

【0048】また、上記シミュレーション条件では、不
純物としてAsを用いているが、As以外の任意の不純
物を用いることができる。
In the above simulation conditions, As is used as the impurity, but any impurity other than As can be used.

【0049】次に、図4(a)〜図4(c)を参照し
て、MOSFET構造のソース/ドレイン拡散層中に形
成する拡散抑制層の作製方法の一例について説明する。
ここでは、拡散抑制層をSi基板に埋め込み形成する場
合について説明する。
Next, with reference to FIGS. 4A to 4C, an example of a method for forming a diffusion suppressing layer formed in a source / drain diffusion layer having a MOSFET structure will be described.
Here, the case where the diffusion suppressing layer is embedded in the Si substrate will be described.

【0050】まず、図4(a)に示すように、Si基板
11の表面にSiON膜61を約1nm形成する。製膜
条件は、NOやNOなどの酸窒化雰囲気で熱処理する
方法や酸化膜を形成した後アンモニア雰囲気で熱処理し
てSiON膜を形成する方法などが用いられるが、どの
ような方法で形成しても構わない。
First, as shown in FIG. 4A, an SiON film 61 is formed on the surface of the Si substrate 11 to a thickness of about 1 nm. As a film forming condition, a method of performing a heat treatment in an oxynitriding atmosphere such as NO or N 2 O, or a method of forming an oxide film and then performing a heat treatment in an ammonia atmosphere to form a SiON film are used. It does not matter.

【0051】次に、図4(b)に示すように、SiON
膜61上にレジスト膜81を形成し、パターニングを行
う。このレジストパターンをエッチングマスクとして、
SiON膜61のエッチングを行う。MOSFETのチ
ャネル形成領域の両サイドのソース/ドレイン形成領域
にSiON膜61パターンが形成される。エッチング
は、希フッ酸などを用いたウェットエッチングを行って
もよいし、RIE(Reactive Ion Etching)法等を用い
てドライエッチングを行ってもよい。
Next, as shown in FIG.
A resist film 81 is formed on the film 61 and patterning is performed. Using this resist pattern as an etching mask,
The SiON film 61 is etched. An SiON film 61 pattern is formed in the source / drain formation regions on both sides of the MOSFET channel formation region. The etching may be wet etching using dilute hydrofluoric acid or the like, or may be dry etching using RIE (Reactive Ion Etching) or the like.

【0052】図4(c)に示すように、残留するレジス
トをアッシング除去した後、基板表面上にSiのエピタ
キシャル層12を約30nm形成する。通常、SiON
膜上にSiのエピタキシャル成長をさせるのはヘテロ界
面となるため格子不整合等により本来難しいが、SiO
N膜61の厚みが1nmと非常に薄いので、SiON膜
自体が下地のSi基板の結晶構造の影響を大きく受け、
SiON膜61の介在があってもSiのエピタキシャル
成長層を形成できる。こうして、SiON膜61からな
る拡散抑制層を埋め込んだSi基板(11、12)を形
成できる。
As shown in FIG. 4C, after the remaining resist is removed by ashing, an Si epitaxial layer 12 of about 30 nm is formed on the substrate surface. Usually SiON
It is inherently difficult to epitaxially grow Si on the film due to lattice mismatch due to the hetero interface, but SiO
Since the thickness of the N film 61 is very thin, 1 nm, the SiON film itself is greatly affected by the crystal structure of the underlying Si substrate,
Even with the SiON film 61 interposed, an Si epitaxial growth layer can be formed. Thus, the Si substrates (11, 12) in which the diffusion suppressing layer made of the SiON film 61 is embedded can be formed.

【0053】この後は、通常のMOSFET製造工程に
従い、ゲート絶縁膜、ゲート電極の形成を行い、ゲート
電極をマスクに用いたイオン注入工程と、その後のアニ
ール処理工程を経れば、低抵抗で浅いソース/ドレイン
拡散層を有するMOSFETを形成することができる。
なお、図1に示すMOSFETのように、エクステンシ
ョン構造のソース/ドレイン拡散層を形成するために
は、ゲート電極をマスクとする不純物のイオン注入を行
った後に、ゲート電極の両側壁に側壁酸化膜を形成し、
ゲート電極とこの側壁酸化膜をマスクとする2回目の不
純物のイオン注入工程を加えればよい。
Thereafter, a gate insulating film and a gate electrode are formed in accordance with a normal MOSFET manufacturing process, and if an ion implantation process using the gate electrode as a mask and a subsequent annealing process are performed, low resistance is obtained. A MOSFET having a shallow source / drain diffusion layer can be formed.
As in the case of the MOSFET shown in FIG. 1, in order to form a source / drain diffusion layer having an extension structure, after ion implantation of impurities using a gate electrode as a mask, sidewall oxide films are formed on both side walls of the gate electrode. To form
A second impurity ion implantation step using the gate electrode and the sidewall oxide film as a mask may be added.

【0054】図5(a)〜図5(h)は、本実施の形態
に係るMOSFETの別の製造方法例を示す工程図であ
る。以下、図面を参考にしながら説明する。
FIGS. 5A to 5H are process diagrams showing another example of a method for manufacturing a MOSFET according to the present embodiment. This will be described below with reference to the drawings.

【0055】まず、図5(a)に示すように、p型単結
晶Si基板13上に膜厚約1nmのSiON膜65を形
成する。続けて、図5(b)に示すように、SiON膜
65上にSi層14を約30nm堆積する。Si層14
の膜質は、多結晶でもアモルファスでもかまわない。
First, as shown in FIG. 5A, an SiON film 65 having a thickness of about 1 nm is formed on a p-type single crystal Si substrate 13. Subsequently, as shown in FIG. 5B, an Si layer 14 is deposited on the SiON film 65 to a thickness of about 30 nm. Si layer 14
May be polycrystalline or amorphous.

【0056】図5(c)に示すように、Si層14表面
を熱酸化し、SiO膜100を形成する。続いて、S
iO膜100の上にp型多結晶Siを堆積し、パター
ニングを行い、ダミーゲート電極110を形成する。ダ
ミーゲート電極110は後の工程でエッチング除去する
ため、材質はとくにこだわらない。さらにこのダミーゲ
ート電極110の側壁にSiN膜からなるダミー側壁酸
化膜120を形成し、BPSG(Bron Phosphor Sili
cate Glass)からなる層間絶縁膜90を堆積し、CM
P(Chemical Mechanical Polishing)で基板表面を平
坦化する。なお、これらのダミーゲート構造は、通常の
LSI工程で同一基板上に形成される他の素子の作製に
合わせて、形成されるものである。
As shown in FIG. 5C, the surface of the Si layer 14 is thermally oxidized to form a SiO 2 film 100. Then, S
A dummy gate electrode 110 is formed by depositing p-type polycrystalline Si on the iO 2 film 100 and performing patterning. The material of the dummy gate electrode 110 is not particularly limited because it is removed by etching in a later step. Further, a dummy side wall oxide film 120 made of a SiN film is formed on the side wall of the dummy gate electrode 110, and the BPSG (Bron Phosphor Silicon) is formed.
cate Glass) is deposited, and CM is deposited.
The substrate surface is flattened by P (Chemical Mechanical Polishing). Note that these dummy gate structures are formed in accordance with the manufacture of other elements formed on the same substrate in a normal LSI process.

【0057】この後、図5(d)に示すように、ダミー
ゲート電極110とこの下層のSiO膜100、Si
層14、SiON膜65、およびその下の一部のSi基
板13をRIE法を用いてエッチング除去する。エッチ
ングされた溝の底面にはSi基板13の結晶面が露出し
た状態となる。
Thereafter, as shown in FIG. 5D, the dummy gate electrode 110 and the underlying SiO 2 film 100, Si
The layer 14, the SiON film 65, and a part of the Si substrate 13 thereunder are removed by etching using RIE. The crystal plane of Si substrate 13 is exposed at the bottom of the etched groove.

【0058】図5(e)に示すように、溝内にエピタキ
シャル成長によってp型のエピタキシャルSi層13A
を形成し、その表面にゲート絶縁膜25としてSiON
膜を膜厚約3nm形成する。続いて、該溝を埋めるよう
にゲート絶縁膜25上に多結晶Siを形成し、CMP工
程により表面の平坦化を行い、ゲート電極35を形成し
た後、層間絶縁膜90およびダミー側壁酸化膜120を
希フッ酸やホットリン酸などの薬液を用いてエッチング
除去する。
As shown in FIG. 5E, a p-type epitaxial Si layer 13A is formed in the trench by epitaxial growth.
Is formed and SiON is formed on its surface as a gate insulating film 25.
A film is formed with a thickness of about 3 nm. Subsequently, polycrystalline Si is formed on the gate insulating film 25 so as to fill the trench, the surface is flattened by a CMP process, and after the gate electrode 35 is formed, the interlayer insulating film 90 and the dummy sidewall oxide film 120 are formed. Is removed by etching using a chemical solution such as dilute hydrofluoric acid or hot phosphoric acid.

【0059】次に図5(f)に示すように、ゲート電極
35をマスクとして、基板表面にn型不純物であるAs
をイオン注入し、SiON膜65より浅いイオン注入層
75を形成する。この時のイオン注入条件は、例えば加
速エネルギーを5keV、ドーズ量を1×1015cm
−2とする。
Next, as shown in FIG. 5 (f), using the gate electrode 35 as a mask, the n-type impurity As
To form an ion-implanted layer 75 shallower than the SiON film 65. The ion implantation conditions at this time include, for example, an acceleration energy of 5 keV and a dose of 1 × 10 15 cm.
-2 .

【0060】図5(g)に示すように、ソース/ドレイ
ン拡散層をエクステンション構造にするため、ゲート電
極35の側壁から基板表面に渡って酸化膜45を形成
し、さらに図5(h)に示すように、ゲート電極35の
両サイドに側壁酸化膜55を形成する。再びゲート電極
35と側壁酸化膜55をマスクとして2回目のイオン注
入を行う。この後、注入されたAsを活性化するため、
アニールを行う。アニール条件は、アニール温度が10
50℃、処理時間が約10秒である。このアニール処理
により注入されたAsイオンはより深い方向に熱拡散す
るが、不純物の拡散抑制層として形成されているSiO
N膜65の効果により、熱拡散は抑制される。特にエク
ステンション構造の内側の浅い拡散層領域においては、
SiON膜65よりわずかに深い位置に、pn接合が形
成され、ソース/ドレイン拡散層75の接合位置は浅く
なる。
As shown in FIG. 5G, an oxide film 45 is formed from the side wall of the gate electrode 35 to the surface of the substrate in order to make the source / drain diffusion layers have an extension structure. As shown, sidewall oxide films 55 are formed on both sides of the gate electrode 35. The second ion implantation is performed again using the gate electrode 35 and the sidewall oxide film 55 as a mask. Thereafter, to activate the injected As,
Annealing is performed. The annealing condition is that the annealing temperature is 10
50 ° C., treatment time about 10 seconds. As ions implanted by this annealing process are thermally diffused in a deeper direction, but SiO 2 formed as an impurity diffusion suppressing layer is diffused.
Due to the effect of the N film 65, thermal diffusion is suppressed. Particularly in the shallow diffusion layer region inside the extension structure,
A pn junction is formed at a position slightly deeper than the SiON film 65, and the junction position of the source / drain diffusion layer 75 becomes shallower.

【0061】図5(a)〜図5(h)に示すMOSFE
Tの製造方法では、チャネル領域については一旦SiO
N膜65上に形成したSi層14をSiON膜65とと
もにエッチング除去し、このエッチングにより底面に露
出したSi基板13上に改めてSi層をエピタキシャル
成長させている。よって、チャネル領域にエピタキシャ
ル層を形成したい場合でも、SiON膜65上に形成す
るSi層14はエピタキシャル膜である必要はない。よ
って、上述する製造方法によれば、拡散抑制層やその上
に形成する半導体層の膜質や成膜条件により自由度を持
たせることができる。なお、この製造方法においても、
適宜各層の膜質や膜厚等が変更可能であることはいうま
でもない。
The MOSFE shown in FIGS. 5 (a) to 5 (h)
In the manufacturing method of T, once the channel region is SiO
The Si layer 14 formed on the N film 65 is removed by etching together with the SiON film 65, and the Si layer is epitaxially grown again on the Si substrate 13 exposed on the bottom surface by this etching. Therefore, even if it is desired to form an epitaxial layer in the channel region, the Si layer 14 formed on the SiON film 65 does not need to be an epitaxial film. Therefore, according to the above-described manufacturing method, the degree of freedom can be increased depending on the film quality and the film forming conditions of the diffusion suppressing layer and the semiconductor layer formed thereon. In this manufacturing method,
Needless to say, the film quality and thickness of each layer can be changed as appropriate.

【0062】上述の例では、拡散抑制層の上層下層にと
もに同じ材料であるSi層を形成する構造について説明
したが、異なる材料を用いてもかまわない。上述する図
5(a)〜図5(h)の製造方法を用いれば、図6
(a)〜図6(c)に示すような部分的に異なる材料の
使用も可能である。
In the above-described example, the structure in which the Si layer made of the same material is formed in both the upper and lower layers of the diffusion suppressing layer has been described. However, different materials may be used. If the manufacturing method of FIGS. 5A to 5H described above is used, FIG.
It is also possible to use partially different materials as shown in FIGS.

【0063】例えば、図6(a)に示す構造では、ソー
ス/ドレイン領域75内の拡散抑制層65の上層にSi
Ge層15を形成している。また、図6(b)に示す構
造では、チャネル領域のみをSiGe17に置き換えて
いる。さらに、図6(c)に示す構造では、ソース/ド
レイン領域75内の拡散抑制層65の上層およびチャネ
ル領域をともにSiGe層15、17としている。いず
れの構造も、SiGe層を形成した領域では、SiGe
の高移動度特性により、抵抗を下げ、より高速動作を可
能とする。なお、SiGe層以外にも種々の半導体層を
用いることができる。
For example, in the structure shown in FIG. 6A, a Si layer is formed on the diffusion suppressing layer 65 in the source / drain region 75.
A Ge layer 15 is formed. In the structure shown in FIG. 6B, only the channel region is replaced with SiGe17. Further, in the structure shown in FIG. 6C, the upper layer and the channel region of the diffusion suppressing layer 65 in the source / drain region 75 are both SiGe layers 15 and 17. In any structure, the SiGe layer is formed in the region where the SiGe layer is formed.
Due to the high mobility characteristics, the resistance is reduced and higher speed operation is possible. Various semiconductor layers other than the SiGe layer can be used.

【0064】上述した実施の形態では、拡散抑制層を不
純物拡散層中に平面的に配置した場合について説明した
が、拡散抑制層の形状は、平面形状に限られるものでは
ない。図7(a)、図7(b)に、その他の拡散抑制層
の例を示す。例えば図7(a)に示すように、MOSF
ETのエクステンション構造のソース/ドレイン拡散層
75内に断面がL字状の拡散抑制層(SiON)67を
形成してもよい。また、図7(b)に示すように、ソー
ス/ドレイン拡散層75の底面形状に沿って階段状の断
面を有する拡散抑制層(SiON)68を形成してもよ
い。このようなL字状や階段状の拡散抑制層67、68
は、ソース/ドレイン領域75の形状の制御に有効であ
り、より浅くて不純物濃度が高い高濃度のソース/ドレ
イン領域75の形成が可能となる。即ち、エキステンシ
ョン領域或いはソース・ドレイン拡散層のチャネル方向
への不純物拡散を抑制することができるため、高性能な
微細デバイスを製造することができる。
In the above-described embodiment, the case where the diffusion suppressing layer is arranged in a plane in the impurity diffusion layer has been described, but the shape of the diffusion suppressing layer is not limited to the planar shape. FIGS. 7A and 7B show other examples of the diffusion suppressing layer. For example, as shown in FIG.
An L-shaped diffusion suppression layer (SiON) 67 may be formed in the source / drain diffusion layer 75 having the ET extension structure. Further, as shown in FIG. 7B, a diffusion suppressing layer (SiON) 68 having a stepped cross section along the bottom surface shape of the source / drain diffusion layer 75 may be formed. Such L-shaped or stair-shaped diffusion suppressing layers 67, 68
Is effective for controlling the shape of the source / drain region 75, and enables the formation of the higher concentration source / drain region 75 which is shallower and has a higher impurity concentration. That is, the diffusion of impurities in the extension region or in the channel direction of the source / drain diffusion layers can be suppressed, so that a high-performance fine device can be manufactured.

【0065】上述した実施の形態では、MOSFET構
造を中心に説明しているため、MOSFET構造を有す
るCMOS、Bi−CMOS等に応用可能であるが、こ
れらのデバイスに限らず、上述する拡散抑制層の効果
は、浅い不純物拡散層を形成する必要のある半導体構造
や不純物拡散層の形状自体を制御する必要のある半導体
構造、あるいはより高濃度の不純物拡散層を形成する必
要のある半導体構造等種々の半導体デバイスにおいて適
用可能なものである。なお、n型−MOSFETについ
て説明したが、p型−MOSFETに適用することは当
然可能である。
In the above-described embodiment, since the description has been made mainly on the MOSFET structure, the present invention is applicable to CMOS, Bi-CMOS, etc. having the MOSFET structure. The effect of this is that a semiconductor structure that needs to form a shallow impurity diffusion layer, a semiconductor structure that needs to control the shape of the impurity diffusion layer itself, or a semiconductor structure that needs to form a higher concentration impurity diffusion layer. Of the present invention can be applied to the semiconductor device. Although the n-type MOSFET has been described, it is of course possible to apply the present invention to a p-type MOSFET.

【0066】以上、本発明の内容について、実施の形態
に沿って説明したが、本発明は上述する実施の形態の記
載に限定されるものではない。材料の置換、膜厚や製造
条件の変更等種々の改変や改良が可能であることは明ら
かである。
As described above, the contents of the present invention have been described according to the embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments. Obviously, various modifications and improvements, such as substitution of materials and changes in film thickness and manufacturing conditions, are possible.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体装置によれば、不純物拡散領域中に膜状に形成され
た不純物拡散抑制層の効果により、低抵抗で浅い拡散層
を有する半導体装置を形成でき、これにより高性能な半
導体装置を実現することが可能となる。
As described above in detail, according to the semiconductor device of the present invention, the semiconductor device having a low resistance and shallow diffusion layer is formed by the effect of the impurity diffusion suppression layer formed in a film shape in the impurity diffusion region. A device can be formed, whereby a high-performance semiconductor device can be realized.

【0068】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、簡易な工程により形成する不純物拡散抑制層の効
果により、アニール工程における不純物の拡散深さをよ
り確実な方法で浅くしかも低抵抗なものに制御できる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the diffusion depth of the impurity in the annealing step is reduced by a more reliable method to a shallower and lower resistance by the effect of the impurity diffusion suppressing layer formed by a simple process. You can control things.

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

【図1】本発明の実施の形態に係るMOSFET構造を
示す装置断面図である。
FIG. 1 is a device sectional view showing a MOSFET structure according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係る深さ方向の不純物濃
度分布を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing an impurity concentration distribution in a depth direction according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態に係る構造における深さ方
向の不純物濃度分布をシミュレーションで求めた結果を
示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a result of a simulation of an impurity concentration distribution in a depth direction in the structure according to the embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施の形態に係る埋め込み拡散抑制層
の形成方法を示す工程図である。
FIG. 4 is a process chart showing a method for forming a buried diffusion suppressing layer according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態に係るMOSFETの製造
方法の一例を示す工程図である。
FIG. 5 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a MOSFET according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の別の実施の形態に係るMOSFETの
構造を示す装置断面図である。
FIG. 6 is a device sectional view showing a structure of a MOSFET according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の別の実施の形態に係るMOSFETの
構造を示す装置断面図である。
FIG. 7 is an apparatus cross-sectional view showing a structure of a MOSFET according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 11、13 Si基板 14、16 Si層 15、17 SiGe層 20、25 ゲート絶縁膜 30、35 ゲート電極 40、45 酸化膜 50、55 側壁絶縁膜 60 61、67、68 拡散抑制層 65 SiON膜 70、75 ソース/ドレイン拡散層 81 レジスト 90 層間絶縁膜 100 酸化膜 110 ダミーゲート電極 120 ダミー側壁酸化膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor substrate 11, 13 Si substrate 14, 16 Si layer 15, 17 SiGe layer 20, 25 Gate insulating film 30, 35 Gate electrode 40, 45 Oxide film 50, 55 Side wall insulating film 60 61, 67, 68 Diffusion suppression layer 65 SiON film 70, 75 Source / drain diffusion layer 81 Resist 90 Interlayer insulating film 100 Oxide film 110 Dummy gate electrode 120 Dummy sidewall oxide film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋田 繁彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 水島 一郎 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5F040 DA00 DC01 EC07 ED03 EF02 EF09 EM04 FA02 FA05 FA10 FB02 FB04 FC05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shigehiko Saida 8th Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Ichiro Mizushima 8th Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term (reference) 5F040 DA00 DC01 EC07 ED03 EF02 EF09 EM04 FA02 FA05 FA10 FB02 FB04 FC05

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体領域と、 前記半導体領域内の上層部に形成された、第2導電型の
不純物拡散領域と、 前記不純物拡散領域中に形成された不純物拡散抑制層と
を有することを特徴とする半導体装置。
A first conductivity type semiconductor region; a second conductivity type impurity diffusion region formed in an upper layer in the semiconductor region; and an impurity diffusion suppression layer formed in the impurity diffusion region. A semiconductor device comprising:
【請求項2】 前記不純物拡散抑制層が、 前記不純物拡散領域中の該第2導電型に寄与する不純物
に対し、前記半導体領域より低い拡散係数を示すもので
あることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity diffusion suppressing layer has a lower diffusion coefficient than the semiconductor region for impurities in the impurity diffusion region that contribute to the second conductivity type. 3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記不純物拡散領域は、 前記第2導電型に寄与する不純物濃度の深さ方向の濃度
分布が、前記不純物拡散抑制層を境界としてアニールに
より形成される深さ方向の濃度分布より、より急峻な不
純物濃度減少変化を示す領域を有することを特徴とする
請求項1または2に記載の半導体装置。
3. The impurity diffusion region according to claim 1, wherein a concentration distribution in a depth direction of an impurity concentration contributing to the second conductivity type is smaller than a concentration distribution in a depth direction formed by annealing with the impurity diffusion suppression layer as a boundary. 3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a region showing a steep decrease in impurity concentration.
【請求項4】 前記不純物拡散抑制層は、 前記第2導電型に寄与する不純物の電気導電性に影響を
与えない厚みであることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載の半導体装置。
4. The semiconductor according to claim 1, wherein the impurity diffusion suppressing layer has a thickness that does not affect the electric conductivity of the impurity contributing to the second conductivity type. apparatus.
【請求項5】 前記半導体領域が、シリコン系半導体で
あり、前記不純物拡散抑制層が、シリコン酸窒化膜、シ
リコン酸化膜、シリコン窒化膜のいずれかであることを
特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装
置。
5. The semiconductor region according to claim 1, wherein the semiconductor region is a silicon-based semiconductor, and the impurity diffusion suppressing layer is any one of a silicon oxynitride film, a silicon oxide film, and a silicon nitride film. The semiconductor device according to any one of the above.
【請求項6】 前記不純物拡散抑制層は、層厚が1nm
以下であることを特徴とする請求項4または5に記載の
半導体装置。
6. The impurity diffusion suppressing layer has a thickness of 1 nm.
The semiconductor device according to claim 4, wherein:
【請求項7】 前記不純物拡散領域は、 前記不純物拡散抑制層を境界にして、上層と下層で異な
る半導体材料で構成されることを特徴とする請求項1〜
6のいずれかに記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity diffusion region is made of a different semiconductor material between an upper layer and a lower layer with the impurity diffusion suppressing layer as a boundary.
7. The semiconductor device according to any one of 6.
【請求項8】 前記上層が、SiGe層であり、下層が
Si層であることを特徴とする請求項7に記載の半導体
装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the upper layer is a SiGe layer, and the lower layer is a Si layer.
【請求項9】 前記不純物拡散領域が、ソース/ドレイ
ン領域を構成するMOSFETを有することを特徴とす
る請求項1〜8のいずれかに記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein said impurity diffusion region has a MOSFET forming a source / drain region.
【請求項10】 第1導電型の半導体領域主表面上に、
不純物拡散抑制層を形成する工程と、 前記不純物拡散抑制層を含む主表面上に第1導電型の第
1半導体層を形成する工程と、 前記第1半導体層を含む主表面に対し、第2導電型に寄
与する不純物を不純物拡散抑制層より浅い領域に添加す
る工程と、 前記不純物を活性化するためにアニールを行う工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor region of the first conductivity type is
Forming an impurity diffusion suppressing layer; forming a first semiconductor layer of a first conductivity type on a main surface including the impurity diffusion suppressing layer; forming a second semiconductor layer on the main surface including the first semiconductor layer; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of adding an impurity contributing to a conductivity type to a region shallower than an impurity diffusion suppression layer; and a step of performing annealing to activate the impurity.
【請求項11】 前記添加する工程が、イオン注入工程
であることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置
の製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein the adding step is an ion implantation step.
【請求項12】 第1導電型の半導体領域主表面上に、
不純物拡散抑制層を形成する工程と、 前記不純物拡散抑制層を、ソース/ドレイン領域を形成
する領域内に残すようにパターニングする工程と、 前記不純物拡散抑制層を含む主表面上に第1導電型の第
1半導体層を形成する工程と、 前記第1半導体層表面にゲート絶縁膜を形成する工程
と、 前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、第2導電型に寄与する
不純物を前記不純物拡散抑制層より浅くイオン注入する
工程と、 前記不純物を活性化するためアニールを行う工程とを有
するMOSFETの製造方法であることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
12. A semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductivity type semiconductor region has
A step of forming an impurity diffusion suppressing layer; a step of patterning the impurity diffusion suppressing layer so as to remain in a region where a source / drain region is formed; and a first conductivity type on a main surface including the impurity diffusion suppressing layer. Forming a first semiconductor layer, forming a gate insulating film on the surface of the first semiconductor layer, forming a gate electrode on the gate insulating film, using the gate electrode as a mask, A method for manufacturing a MOSFET, comprising: a step of ion-implanting an impurity contributing to two-conductivity type shallower than the impurity diffusion suppressing layer; and a step of performing annealing for activating the impurity. Method.
【請求項13】 第1導電型の半導体領域主表面上に、
不純物拡散抑制層を形成する工程と、 前記不純物拡散抑制層を含む主表面上に第1導電型の第
1半導体層を形成する工程と、 チャネル層となる領域内の前記不純物拡散抑制層の一部
とその上の第1半導体層を含む層をエッチング除去し、
底面に前記半導体領域が露出するような溝を形成する工
程と、 前記溝を第1導電型の第2半導体層で埋め込む工程と、 前記第2半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、第2導電型に寄与する
不純物を前記不純物拡散抑制層より浅くイオン注入する
工程と、 前記不純物を活性化するためアニールを行う工程とを有
するMOSFETの製造方法であることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
13. A semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductivity type semiconductor region has
Forming an impurity diffusion suppression layer; forming a first conductivity type first semiconductor layer on a main surface including the impurity diffusion suppression layer; forming one of the impurity diffusion suppression layers in a region to be a channel layer; Part and the layer containing the first semiconductor layer thereon are etched away,
Forming a groove on the bottom surface such that the semiconductor region is exposed; filling the groove with a second semiconductor layer of a first conductivity type; forming a gate insulating film on the second semiconductor layer; Forming a gate electrode on the gate insulating film, using the gate electrode as a mask, implanting an impurity contributing to the second conductivity type shallower than the impurity diffusion suppressing layer, and activating the impurity. A method for manufacturing a MOSFET, the method including a step of performing annealing.
【請求項14】 前記不純物拡散抑制層は、 前記不純物に対する該アニール温度での拡散係数が、前
記半導体領域より小さいことを特徴とする請求項10〜
13のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
14. The impurity diffusion suppressing layer according to claim 10, wherein a diffusion coefficient of the impurity at the annealing temperature is smaller than that of the semiconductor region.
14. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 13.
【請求項15】 前記不純物拡散抑制層は、前記第2導
電型に寄与する不純物の電気導電性に影響を与えない程
度の厚みであることを特徴とする請求項10〜14のい
ずれかに記載の半導体装置の製造方法。
15. The impurity diffusion suppressing layer according to claim 10, wherein the impurity diffusion suppressing layer has a thickness that does not affect the electric conductivity of impurities contributing to the second conductivity type. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項16】 前記半導体領域が、シリコン系半導体
であり、 前記不純物拡散抑制層が、シリコン酸窒化膜、シリコン
酸化膜、シリコン窒化膜のいずれかであることを特徴と
する請求項10〜15のいずれかに記載の半導体装置の
製造方法。
16. The semiconductor region according to claim 10, wherein the semiconductor region is a silicon-based semiconductor, and the impurity diffusion suppressing layer is any one of a silicon oxynitride film, a silicon oxide film, and a silicon nitride film. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
【請求項17】 前記第1半導体層が、前記半導体領域
と同じ半導体材料を主成分とすることを特徴とする請求
項10〜16のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。
17. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein said first semiconductor layer mainly contains the same semiconductor material as said semiconductor region.
【請求項18】 前記半導体領域と前記第1半導体層が
異なる材料を主成分とすることを特徴とする請求項10
〜16のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
18. The semiconductor device according to claim 10, wherein the semiconductor region and the first semiconductor layer are mainly composed of different materials.
17. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims to 16.
【請求項19】 前記半導体領域がSiを主成分とし、 前記第1半導体層がSiGeを主成分とすることを特徴
とする請求項18に記載の半導体装置の製造方法。
19. The method according to claim 18, wherein the semiconductor region has Si as a main component, and the first semiconductor layer has SiGe as a main component.
JP2000241561A 2000-08-09 2000-08-09 Semiconductor device and its manufacturing method Pending JP2002057118A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000241561A JP2002057118A (en) 2000-08-09 2000-08-09 Semiconductor device and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000241561A JP2002057118A (en) 2000-08-09 2000-08-09 Semiconductor device and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002057118A true JP2002057118A (en) 2002-02-22

Family

ID=18732732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000241561A Pending JP2002057118A (en) 2000-08-09 2000-08-09 Semiconductor device and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002057118A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006339289A (en) * 2005-05-31 2006-12-14 Oki Electric Ind Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device, and mos field-effect transistor
JP2007165665A (en) * 2005-12-15 2007-06-28 Renesas Technology Corp Semiconductor device and method of manufacturing same
JP2007251163A (en) * 2006-03-15 2007-09-27 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Improved soi substrates and soi devices, and methods of forming the same
JP2011530167A (en) * 2008-07-31 2011-12-15 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 Si / Ge material with enhanced boron confinement
KR20130007364A (en) * 2011-07-01 2013-01-18 삼성전자주식회사 Semiconductor device and method for fabricating the device
WO2015054925A1 (en) * 2013-10-14 2015-04-23 中国科学院微电子研究所 Finfet structure and method of manufacturing same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006339289A (en) * 2005-05-31 2006-12-14 Oki Electric Ind Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device, and mos field-effect transistor
JP2007165665A (en) * 2005-12-15 2007-06-28 Renesas Technology Corp Semiconductor device and method of manufacturing same
JP2007251163A (en) * 2006-03-15 2007-09-27 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Improved soi substrates and soi devices, and methods of forming the same
JP2011530167A (en) * 2008-07-31 2011-12-15 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 Si / Ge material with enhanced boron confinement
KR20130007364A (en) * 2011-07-01 2013-01-18 삼성전자주식회사 Semiconductor device and method for fabricating the device
KR101865754B1 (en) * 2011-07-01 2018-06-12 삼성전자주식회사 Semiconductor device and method for fabricating the device
WO2015054925A1 (en) * 2013-10-14 2015-04-23 中国科学院微电子研究所 Finfet structure and method of manufacturing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6420218B1 (en) Ultra-thin-body SOI MOS transistors having recessed source and drain regions
US6703648B1 (en) Strained silicon PMOS having silicon germanium source/drain extensions and method for its fabrication
JP3510924B2 (en) Method for manufacturing MOS transistor
US5851889A (en) Semiconductor gate conductor with a substantially uniform doping profile having minimal susceptibility to dopant penetration into the underlying gate dielectric
JPH11150270A (en) Manufacture of semiconductor device for improving characteristics of transistor
JP3874716B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2005332993A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2002057118A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
KR20000062635A (en) Process for the fabrication of dual gate structures for CMOS devices
US20040203210A1 (en) Method of fabricating a semiconductor device having a shallow source/drain region
JP2007067425A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3166911B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH06177377A (en) Insulated-gate field-effect transistor
US6579765B1 (en) Metal oxide semiconductor field effect transistors
KR100682178B1 (en) Method for manufacturing CMOS
JP2005026707A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
JPS63227059A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
KR100247694B1 (en) Method for fabricating semiconductor device
US6720224B2 (en) Method for forming transistor of semiconductor device
JPH0491481A (en) Mis field effect transistor
KR100665829B1 (en) Gate structure of semiconductor devices
JP3656867B2 (en) Manufacturing method of fine MOS transistor
KR101231229B1 (en) Method for manufacturing transistor in semiconductor device
KR100903278B1 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JP3848782B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device