JP2003017693A - 半導体素子のトランジスタ及びその製造方法 - Google Patents
半導体素子のトランジスタ及びその製造方法Info
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Abstract
入層が形成された半導体素子のトランジスタ及びその製
造方法を提供することを可能にすることを目的としてい
る。 【解決手段】 素子分離膜の形成された半導体基板の活
性領域に所定の深さイオンを注入して絶縁層を形成する
段階と、チャネル領域の半導体基板上にゲート絶縁膜及
びゲート電極を形成する段階と、絶縁層上部の半導体基
板にLDD領域を形成する段階と、全体上部面に絶縁膜
を形成した後、ゲート電極の側壁には絶縁膜スペーサが
形成され、且つスペーサの側部にはLDD領域及び絶縁
層がエッチングされて溝が形成されるようにエッチング
工程を行う段階と、溝にエピシリコン層を成長させた
後、エピシリコン層に不純物イオンを注入してLDD構
造の接合領域を形成する段階と、ゲート電極及び接合領
域の表面にシリサイド層を形成する段階とからなること
を特徴とする。
Description
ジスタ及びその製造方法に係り、特にLDD(lightly d
oped drain)領域の下部に酸素イオン注入層が形成され
た半導体素子のトランジスタ及びその製造方法に関す
る。
につれてトランジスタの大きも減少し、トランジスタの
大きさの減少によっていろいろの電気的特性が低下する
という問題が生ずる。
は絶縁膜上にシリコン層が形成されたSOI(Silicon O
n Insulator)構造、或いは内部に酸素層が形成されたS
IMOX(Separation by Implantation of Oxygen)構造
の基板を用いてトランジスタを形成する。
と、トランジスタが絶縁膜または酸素層の上部に形成さ
れるため、基板と電気的にフロート(floating)された状
態を維持し、これにより接合領域と基板間のしきい値電
圧が変動するというボディ効果(Body effect)、及び正
孔が基板に放出されないで接合領域へ移動することによ
りパンチスルー(Punch through)が誘発されるというキ
ンク効果(Kink effect)などが発生し、素子の信頼性が
低下する。
にするため、絶縁膜または酸素層が貫通されるようにコ
ンタクトホールを形成し、その内部にプラグを形成して
トランジスタが電気的にフロートされないようにする
が、この場合、複雑なコンタクトホールの形成工程が追
加されなければならない。
シリサイドが基板に深く浸透され、これにより接合漏洩
電流が急激に増加するという問題点が生ずる。
は、単結晶シリコンからなるバルク基板を用いるが、L
DD領域の下部に酸素の注入された絶縁層を形成するこ
とにより、SOI構造またはSIMOX構造の基板を用
いる場合と同一の効果を得ることができ、素子の高集積
化による電気的特性の低下及び接合漏洩電流の増加を防
止することができる半導体素子のトランジスタ及びその
製造方法を提供することにある。
に、本発明に係る半導体素子のトランジスタは、トレン
チ構造の素子分離膜が形成された半導体基板と、チャネ
ル領域の半導体基板上に形成され、ゲート絶縁膜によっ
て半導体基板と電気的に分離されるゲート電極と、ゲー
ト電極の両側部の半導体基板にLDD構造で形成された
接合領域からなる半導体素子のトランジスタにおいて、
接合領域のLDD領域の下部にイオンが注入された絶縁
層が形成されることを特徴とする。
スタ製造方法は、素子分離膜の形成された半導体基板の
活性領域に所定の深さイオンを注入して絶縁層を形成す
る段階と、チャネル領域の半導体基板上にゲート絶縁膜
及びゲート電極を形成する段階と、絶縁層上部の半導体
基板にLDD領域を形成する段階と、全体上部面に絶縁
膜を形成した後、ゲート電極の側壁には絶縁膜スペーサ
が形成され、スペーサの側部にはLDD領域及び絶縁層
がエッチングされて溝が形成されるようにエッチング工
程を行う段階と、溝にエピシリコン層を成長させた後、
エピシリコン層に不純物イオンを注入してLDD構造の
接合領域を形成する段階と、ゲート電極及び接合領域の
表面にシリサイド層を形成する段階とからなることを特
徴とする。
製造されたバルク形態の単結晶シリコン基板であり、前
記イオンは酸素であり、前記絶縁層は半導体基板の表面
から500〜1000Åの深さに形成されることを特徴
とする。
詳細に説明する。
ランジスタ製造方法を説明するための素子の断面図であ
る。
離領域にトレンチ構造の素子分離膜2を形成する。前記
半導体基板1としてはチョクラルスキー(Czocharalski)
法で製造されたバルク形態の単結晶シリコン基板を使用
する。
基板1に、例えば酸素イオンを所定の深さに注入して絶
縁層5を形成した後、チャネル領域の半導体基板1上に
ゲート絶縁膜3及びゲート電極4を形成する。前記絶縁
層5は、酸素イオンの注入されたSIMOX構造で形成
され、前記半導体基板1の表面から500〜1000Å
の深さに形成される。
処理を行って基板1の表面部に存在する金属性不純物
(Cu、Ni、Feなど)、結晶欠陥などが前記絶縁層
5に捕獲(getting)されるようにすることで、素子の動
作時に漏洩電流の流れが減少し、素子の性能が改善され
るようにすることができる。
導体基板1にLDDイオンを注入してLDD領域6を形
成する。
形成した後、全面エッチングして前記ゲート電極4の側
壁にスペーサ10を形成する。前記エッチング工程で露
出された部分の前記LDD領域6及び絶縁層5がエッチ
ングされるようにして、前記スペーサ10の側部に溝
(A部分)が形成されるようにする。
成長(Selective Epitaxial Growth)法で露出した半導体
基板1を成長させ、前記溝(A部分)にエピシリコン層
7が形成されるようにする。
に不純物イオンを注入して接合領域7aの形成を完了す
る。前記エピシリコン層7は前記素子分離膜2より20
0〜500Å程度高く成長されるようにする。
接合領域7aの表面にシリサイド層8を形成する。前記
図5のように前記エピシリコン層7を素子分離膜2より
高く成長させることにより、前記素子分離膜2の上部界
面の損失が発生しないため、界面を通じたシリサイド層
の成長が発生しない。
コンからなるバルク基板を用いるが、LDD領域の下部
に酸素イオンの注入された絶縁層を形成することによ
り、SOIまたはSIMOX基板を用いる場合と同一の
効果を得、素子の電気的特性の低下を防止する。
された絶縁層以外の部分によって素子が基板とフローテ
ィングされていない状態を維持するようにすることによ
り、SOIまたはSIMOX基板使用の時に発生するボ
ディ効果またはキンク効果が発生せず、2)LDD領域
の下部に形成された絶縁層によって接合イオンの側面拡
散が遮断されるようにすることにより、短チャネル効果
の発生が防止される。
るエピシリコン層を素子分離膜より高く成長させ、素子
分離膜の界面の損傷が防止されるようにすることによ
り、シリサイドの浸透による漏洩電流の発生が防止され
る。
法を説明するための素子の断面図である。
法を説明するための素子の断面図である。
法を説明するための素子の断面図である。
法を説明するための素子の断面図である。
法を説明するための素子の断面図である。
法を説明するための素子の断面図である。
法を説明するための素子の断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 トレンチ構造の素子分離膜が形成された
半導体基板と、 チャネル領域の半導体基板上に形成され、ゲート絶縁膜
によって半導体基板と電気的に分離されるゲート電極
と、 前記ゲート電極の両側部の半導体基板にLDD構造で形
成された接合領域からなる半導体素子のトランジスタに
おいて、 接合領域のLDD領域の下部に、イオンの注入された絶
縁層が形成されることを特徴とする半導体素子のトラン
ジスタ。 - 【請求項2】 前記半導体基板は、チョクラルスキー法
で製造されたバルク形態の単結晶シリコン基板であるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体素子のトランジス
タ。 - 【請求項3】 前記イオンは酸素であることを特徴とす
る請求項1記載の半導体素子のトランジスタ。 - 【請求項4】 前記絶縁層は前記半導体基板の表面から
500〜1000Åの深さに形成されることを特徴とす
る請求項1記載の半導体素子のトランジスタ。 - 【請求項5】 素子分離膜が形成された半導体基板の活
性領域に所定の深さイオンを注入して絶縁層を形成する
段階と、 チャネル領域の半導体基板上にゲート絶縁膜及びゲート
電極を形成する段階と、 前記絶縁層上部の半導体基板にLDD領域を形成する段
階と、 全体上部面に絶縁膜を形成した後、前記ゲート電極の側
壁には絶縁膜スペーサが形成され、且つ絶縁膜スペーサ
の側部にはLDD領域及び絶縁層がエッチングされて溝
が形成されるようにエッチング工程を行う段階と、 前記溝にエピシリコン層を成長させた後、エピシリコン
層に不純物イオンを注入してLDD構造の接合領域を形
成する段階と、 ゲート電極及び接合領域の表面にシリサイド層を形成す
る段階とからなること特徴とする半導体素子のトランジ
スタ製造方法。 - 【請求項6】 前記半導体基板は、チョクラルスキー法
で製造されたバルク形態の単結晶シリコン基板であるこ
とを特徴とする請求項5記載の半導体素子のトランジス
タ製造方法。 - 【請求項7】 前記イオンは酸素であることを特徴とす
る請求項5記載の半導体素子のトランジスタ製造方法。 - 【請求項8】 前記絶縁層は半導体基板の表面から50
0〜1000Åの深さに形成されることを特徴とする請
求項5記載の半導体素子のトランジスタ製造方法。 - 【請求項9】 前記エピシリコン層は前記素子分離膜よ
り200〜500Å高く形成されることを特徴とする請
求項5記載の半導体素子のトランジスタ製造方法。 - 【請求項10】 前記絶縁層を形成する段階から、前記
半導体基板の表面部に存在する金属性不純物及び結晶欠
陥が前記絶縁層に捕獲されるようにするため高温熱処理
する段階をさらに含んでなることを特徴とする請求項5
記載の半導体素子のトランジスタ製造方法。
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