JP2003109969A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method of manufacturing the same

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JP2003109969A
JP2003109969A JP2001304010A JP2001304010A JP2003109969A JP 2003109969 A JP2003109969 A JP 2003109969A JP 2001304010 A JP2001304010 A JP 2001304010A JP 2001304010 A JP2001304010 A JP 2001304010A JP 2003109969 A JP2003109969 A JP 2003109969A
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semiconductor substrate
semiconductor
manufacturing
gate electrode
semiconductor device
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Kazuya Ouchi
和也 大内
Ichiro Mizushima
一郎 水島
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device in which a junction comprising a definite depth is formed with satisfactory reproducibility. SOLUTION: Germanium ions 14A are ion-implanted to the surface region of a semiconductor substrate 11 at a prescribed acceleration voltage and in a prescribed dose amount. As a result, an amorphous layer 15A in a prescribed depth is formed in the surface region of the semiconductor substrate 11. After that, by a downflow etching operation, the amorphous layer 15A is etched selectively with reference to the semiconductor substrate (a crystal layer). An etching amount at this time is controlled precisely and easily as compared with a case where merely the semiconductor substrate 11 is etched without the amorphous layer 15A. When a semiconductor layer containing impurities fills a hollow on the semiconductor substrate 11 formed by this etching operation, a shallow junction is formed with satisfactory reproducibility.

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、浅い接合を形成す
る方法に関し、特に、深さが20nm以下のソース・ド
レイン領域のエクステンション部を有するMISFET
に適用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a shallow junction, and more particularly to a MISFET having an extension part of a source / drain region having a depth of 20 nm or less.
Applied to.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば、微細CMOS技術におい
ては、短チャネル効果を防止し、寄生抵抗を低減するた
め、特に、ソース・ドレイン領域のエクステンション部
のpn接合の深さをできるだけ浅くすることが望まれて
いる。しかし、従来のMISFETのプロセス技術で
は、ソース・ドレイン領域のエクステンション部のpn
接合の深さを20nm以下とすることは、非常に困難と
なっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a fine CMOS technology, in order to prevent a short channel effect and reduce a parasitic resistance, it is particularly necessary to make a depth of a pn junction of an extension portion of a source / drain region as shallow as possible. Is desired. However, in the conventional MISFET process technology, the pn of the extension part of the source / drain region is
It is extremely difficult to set the junction depth to 20 nm or less.

【0003】即ち、従来のMISFETの製造プロセス
では、ソース・ドレイン領域及びそのエクステンション
部は、不純物のイオン注入と、これに続いて行われる不
純物の活性化のための高速昇降温アニールとにより形成
される。ところが、イオン注入では、イオン注入直後に
急峻な不純物プロファイルを実現することが本質的に難
しいうえ、アニール時には、不純物の増速拡散が生じる
ため、深さ方向におけるソース・ドレイン領域及びその
エクステンション部の不純物濃度の勾配が緩やか(3n
m/decadeを超える勾配)になってしまい、その
結果、20nm以下のエクステンション部を形成するこ
とができない。
That is, in the conventional MISFET manufacturing process, the source / drain regions and the extension portions thereof are formed by ion implantation of impurities and subsequent rapid thermal annealing for activation of the impurities. It However, in ion implantation, it is essentially difficult to realize a steep impurity profile immediately after ion implantation, and accelerated diffusion of impurities occurs during annealing, so that the source / drain regions and their extension portions in the depth direction are formed. The gradient of impurity concentration is gentle (3n
The gradient becomes more than m / decade), and as a result, it is not possible to form the extension portion of 20 nm or less.

【0004】また、従来のMISFETの製造プロセス
では、不純物の増速拡散により、ソース・ドレイン領域
及びそのエクステンション部の不純物濃度が低下すると
いう現象も生じる。
Further, in the conventional MISFET manufacturing process, the phenomenon that the impurity concentration in the source / drain regions and the extension portions thereof is lowered due to the accelerated diffusion of impurities also occurs.

【0005】このようなことから、従来では、ソース・
ドレイン領域のエクステンション部のpn接合の深さ
を、50nm世代以降のMISFETに必要とされる値
(20nm以下)に適合させることができない、という
問題が生じていた。
Therefore, in the past, the source
There has been a problem that the depth of the pn junction in the extension part of the drain region cannot be adapted to the value (20 nm or less) required for the MISFET of the 50 nm generation or later.

【0006】ところで、このような問題に対しては、従
来、エッチングにより半導体基板に浅い窪みを形成し、
この窪み内にソース・ドレイン領域(又はそのエクステ
ンション部)となる不純物を含むシリコン層を満たす、
というプロセス技術が提案されている(例えば、特開平
8−153688号公報)。この技術によれば、浅く、
高濃度で、かつ、急峻な濃度勾配を有するソース・ドレ
イン領域(又はそのエクステンション部)を形成するこ
とができる。
By the way, in order to solve such a problem, conventionally, a shallow recess is formed in a semiconductor substrate by etching,
A silicon layer containing an impurity to be a source / drain region (or an extension thereof) is filled in the depression,
That process technology has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-153688). According to this technology,
It is possible to form the source / drain regions (or the extension portions thereof) having a high concentration and a steep concentration gradient.

【0007】しかし、このプロセス技術は、完全ではな
く、量産化するに際して解決しなければならない問題が
ある。その問題は、再現性である。即ち、量産時には、
窪みの深さが常に略一定であることが要求されるが、窪
みの深さが浅くなるにつれて、エッチング量の制御が次
第に難しくなり、特に、20nm以下の接合に関して
は、均一な深さで、再現性よく形成できなくなってきて
いる。
However, this process technology is not perfect, and there is a problem that must be solved in mass production. The problem is reproducibility. That is, during mass production,
Although it is required that the depth of the depression is always substantially constant, as the depth of the depression becomes shallower, it becomes more difficult to control the etching amount. Especially, for a junction of 20 nm or less, a uniform depth It is becoming difficult to form with good reproducibility.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来で
は、半導体基板に浅い窪みを形成し、その窪み内にソー
ス・ドレイン領域又はそのエクステンション部となるシ
リコン層を満たすプロセス技術が提案されている。しか
し、非常に浅い接合(20nm以下の接合)に関して
は、窪みを形成する際の半導体基板のエッチング量の制
御が難しく、均一な深さで、再現性よく形成することが
できない、という問題がある。
As described above, conventionally, there has been proposed a process technique in which a shallow depression is formed in a semiconductor substrate and the source / drain region or a silicon layer to be an extension portion thereof is filled in the depression. . However, for a very shallow junction (a junction of 20 nm or less), it is difficult to control the etching amount of the semiconductor substrate when forming the depression, and there is a problem that it cannot be formed with a uniform depth and good reproducibility. .

【0009】本発明の目的は、略一定の深さの浅い接合
(特に、MISFETのソース・ドレイン領域のエクス
テンション部)を、再現性よく形成することのできる半
導体装置とその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of forming a shallow junction having a substantially constant depth (in particular, an extension portion of a source / drain region of a MISFET) with good reproducibility and a manufacturing method thereof. It is in.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】(1) 本発明の半導体装
置は、半導体基板と、前記半導体基板の表面領域に形成
されるMISFETとを備え、前記MISFETのソー
ス・ドレイン領域のエクステンション部のpn接合の界
面にゲルマニウムを含んでいる。
(1) A semiconductor device of the present invention includes a semiconductor substrate and a MISFET formed in a surface region of the semiconductor substrate, and a pn of an extension portion of a source / drain region of the MISFET. It contains germanium at the junction interface.

【0011】本発明の半導体装置は、半導体基板と、前
記半導体基板の表面領域に形成されるMISFETとを
備え、前記MISFETのソース・ドレイン領域のpn
接合の界面の少なくとも一部にゲルマニウムを含んでい
る。
A semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor substrate and a MISFET formed in a surface region of the semiconductor substrate, and a pn of a source / drain region of the MISFET.
Germanium is contained in at least a part of the interface of the junction.

【0012】前記ゲルマニウムの濃度は、1×1013
cm−2乃至1×1015cm−2の範囲内に設定され
ている。
The concentration of germanium is 1 × 10 13
It is set in the range of cm -2 to 1 × 10 15 cm -2.

【0013】前記pn接合の界面には、前記ゲルマニウ
ムと共に酸素が含まれている。
The interface of the pn junction contains oxygen together with the germanium.

【0014】前記エクステンション部の深さは、20n
m以下である。
The depth of the extension portion is 20n.
m or less.

【0015】前記エクステンション部は、前記MISF
ETのゲート電極の側壁に形成されたサイドウォールの
直下に配置されている。
The extension portion is provided with the MISF.
It is arranged immediately below the sidewall formed on the sidewall of the ET gate electrode.

【0016】前記ゲルマニウムは、前記ソース・ドレイ
ン領域のpn接合の界面の全てに含まれている。
The germanium is contained in all of the pn junction interfaces of the source / drain regions.

【0017】(2) 本発明の半導体装置の製造方法は、
イオン注入により半導体基板の表面領域に半導体原子を
注入するステップと、前記半導体原子によりアモルファ
ス化された前記表面領域を前記半導体基板に対して選択
的にエッチングし、前記半導体基板に窪みを形成するス
テップと、前記窪み内に不純物を含んだ半導体層を満た
すステップとを備える。
(2) A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is
Implanting semiconductor atoms into the surface region of the semiconductor substrate by ion implantation, and selectively etching the surface region amorphized by the semiconductor atoms with respect to the semiconductor substrate to form a recess in the semiconductor substrate. And filling the semiconductor layer containing impurities in the recess.

【0018】前記半導体原子は、ゲルマニウム又はシリ
コンである。
The semiconductor atom is germanium or silicon.

【0019】前記窪みの深さは、前記半導体原子の加速
電圧及びドーズ量で決定される。
The depth of the recess is determined by the acceleration voltage and the dose amount of the semiconductor atom.

【0020】前記窪みは、ダウンフローエッチングによ
り形成される。
The depression is formed by downflow etching.

【0021】前記イオン注入は、前記半導体基板上に形
成されたMISFETのゲート電極をマスクにして自己
整合的に行われ、前記半導体層は、前記MISFETの
ソース・ドレイン領域として機能する。
The ion implantation is performed in a self-aligned manner by using the gate electrode of the MISFET formed on the semiconductor substrate as a mask, and the semiconductor layer functions as a source / drain region of the MISFET.

【0022】前記半導体原子は、前記半導体基板の表面
に対して斜め方向から注入される。
The semiconductor atoms are obliquely implanted into the surface of the semiconductor substrate.

【0023】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上にゲート電極を形成するステップと、前記ゲート
電極をマスクにしたイオン注入により前記半導体基板の
表面領域に半導体原子を自己整合的に注入するステップ
と、半導体原子によりアモルファス化された前記表面領
域を前記半導体基板に対して選択的にエッチングし、前
記半導体基板に窪みを形成するステップと、前記窪み内
に不純物を含んだ半導体層を満たし、ソース・ドレイン
領域のエクステンション部を形成するステップとを備え
る。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of forming a gate electrode on a semiconductor substrate and implanting semiconductor atoms in a surface region of the semiconductor substrate in a self-aligned manner by ion implantation using the gate electrode as a mask. And a step of selectively etching the surface region amorphized by semiconductor atoms with respect to the semiconductor substrate to form a recess in the semiconductor substrate, and filling the semiconductor layer containing impurities in the recess. Forming an extension portion of the source / drain region.

【0024】本発明の半導体装置の製造方法は、さら
に、前記エクステンション部を形成した後に前記ゲート
電極の側壁にサイドウォールを形成するステップと、前
記ゲート電極及び前記サイドウォールをマスクにしたイ
オン注入により前記半導体基板の表面領域に不純物を自
己整合的に注入し、前記ソース・ドレイン領域の主要部
を形成するステップとを備える。
The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention further comprises the steps of forming a sidewall on the side wall of the gate electrode after forming the extension portion, and ion implantation using the gate electrode and the sidewall as a mask. Implanting impurities into the surface region of the semiconductor substrate in a self-aligned manner to form main portions of the source / drain regions.

【0025】本発明の半導体装置の製造方法は、さら
に、前記エクステンション部を形成した後に前記ゲート
電極の側壁にサイドウォールを形成するステップと、前
記ゲート電極及び前記サイドウォールをマスクにしたイ
オン注入により前記半導体基板の表面領域に前記半導体
原子を自己整合的に注入するステップと、半導体原子に
よりアモルファス化された前記表面領域を前記半導体基
板に対して選択的にエッチングし、前記半導体基板に窪
みを形成するステップと、前記窪み内に不純物を含んだ
半導体層を満たし、前記ソース・ドレイン領域の主要部
を形成するステップとを備える。
The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention further comprises the steps of forming a sidewall on the side wall of the gate electrode after forming the extension portion, and ion implantation using the gate electrode and the sidewall as a mask. Forming a recess in the semiconductor substrate by injecting the semiconductor atoms into the surface region of the semiconductor substrate in a self-aligned manner, and selectively etching the surface region amorphized by the semiconductor atoms with respect to the semiconductor substrate And a step of filling the recess with a semiconductor layer containing impurities to form a main part of the source / drain region.

【0026】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上にゲート電極を形成するステップと、前記ゲート
電極をマスクにしたイオン注入により前記半導体基板の
表面領域に半導体原子を自己整合的に注入するステップ
と、前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する
ステップと、前記ゲート電極及び前記サイドウォールを
マスクにしたイオン注入により前記半導体基板の表面領
域に半導体原子を自己整合的に注入するステップと、前
記半導体原子によりアモルファス化された前記表面領域
を前記半導体基板に対して選択的にエッチングし、前記
半導体基板に窪みを形成するステップと、前記窪み内に
不純物を含んだ半導体層を満たし、エクステンション部
を含むソース・ドレイン領域を形成するステップとを備
える。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate and a step of implanting semiconductor atoms in a surface region of the semiconductor substrate by self-alignment by ion implantation using the gate electrode as a mask. Forming a sidewall on the sidewall of the gate electrode, and implanting semiconductor atoms in a surface region of the semiconductor substrate in a self-aligned manner by ion implantation using the gate electrode and the sidewall as a mask. A step of selectively etching the surface region amorphized by the semiconductor atoms with respect to the semiconductor substrate to form a recess in the semiconductor substrate; and filling the semiconductor layer containing impurities in the recess with an extension. Forming a source / drain region including a portion.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の半導体装置の製造方法及びこの方法により形成され
た半導体装置について詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A method of manufacturing a semiconductor device of the present invention and a semiconductor device formed by this method will be described in detail below with reference to the drawings.

【0028】[第1実施の形態]図1乃至図5は、本発
明の第1実施の形態に関わるMISFETの製造方法を
示している。
[First Embodiment] FIGS. 1 to 5 show a method of manufacturing a MISFET according to a first embodiment of the present invention.

【0029】まず、図1に示すように、半導体基板(例
えば、シリコン基板)11上に、熱酸化層及び不純物を
含むポリシリコン層を形成した後、PEP( Photo Eng
raving Process )及びRIE( Reactive Ion Etching
)によりシリコン層及び熱酸化層をパターニングし、
半導体基板11上にゲート絶縁膜12及びゲート電極1
3を形成する。
First, as shown in FIG. 1, a thermal oxidation layer and a polysilicon layer containing impurities are formed on a semiconductor substrate (eg, a silicon substrate) 11, and then PEP (Photo Eng) is used.
raving Process) and RIE (Reactive Ion Etching)
) Pattern the silicon layer and the thermal oxide layer,
A gate insulating film 12 and a gate electrode 1 on a semiconductor substrate 11.
3 is formed.

【0030】この後、ゲート電極13をマスクにして、
自己整合的に、ゲルマニウムイオン(Ge)14A
を、例えば、加速電圧 10keV、ドーズ量 1×10
14cm−2の条件で、半導体基板11の表面領域にイ
オン注入する。
After that, using the gate electrode 13 as a mask,
Self-aligningly, germanium ion (Ge + ) 14A
Is, for example, acceleration voltage 10 keV, dose amount 1 × 10
Ions are implanted into the surface region of the semiconductor substrate 11 under the condition of 14 cm −2 .

【0031】その結果、ゲルマニウムイオンが注入され
た領域、例えば、半導体基板11の表面位置から10n
m程度の深さの位置までの領域の半導体(例えば、シリ
コン)は、アモルファス化され、アモルファス層15A
となる。
As a result, 10 n from the region where the germanium ions are implanted, for example, the surface position of the semiconductor substrate 11.
A semiconductor (for example, silicon) in a region up to a depth of about m is made amorphous, and the amorphous layer 15A is formed.
Becomes

【0032】ここで、イオン注入の結果、アモルファス
層15Aの直下の半導体基板11には、1×1013
−2乃至1×1015cm−2のゲルマニウム(例え
ば、上記条件によるイオン注入の場合には、5×10
13cm−2程度のゲルマニウム)が含まれることにな
る。
Here, as a result of ion implantation, 1 × 10 13 c is formed on the semiconductor substrate 11 immediately below the amorphous layer 15A.
m −2 to 1 × 10 15 cm −2 germanium (for example, in the case of ion implantation under the above conditions, 5 × 10 5
Germanium (about 13 cm −2 ) is included.

【0033】次に、図2に示すように、ハロゲン系の反
応性ガスによるダウンフローエッチングを用いて、半導
体基板11の表面領域のアモルファス層(図1)15A
のみを、半導体結晶(例えば、シリコン結晶)に対して
選択的にエッチングし、アモルファス層15Aを除去す
る。その結果、半導体基板11の表面領域には、深さが
10nm程度の窪み16Aが形成される。
Next, as shown in FIG. 2, an amorphous layer (FIG. 1) 15A in the surface region of the semiconductor substrate 11 is formed by down-flow etching using a halogen-based reactive gas.
Only the semiconductor layer (for example, silicon crystal) is selectively etched to remove the amorphous layer 15A. As a result, a recess 16A having a depth of about 10 nm is formed in the surface region of the semiconductor substrate 11.

【0034】次に、図3に示すように、希弗酸処理によ
り半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を除去
した後、速やかに、半導体基板(ウェハ)11をCVD
装置に搬送する。また、CVD装置内において、半導体
基板11に600℃の水素アニールを3分間施し、搬送
時に半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を除
去する。
Next, as shown in FIG. 3, after removing the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 by the treatment with dilute hydrofluoric acid, the semiconductor substrate (wafer) 11 is immediately CVD-deposited.
Transport to equipment. Further, in the CVD apparatus, the semiconductor substrate 11 is subjected to hydrogen annealing at 600 ° C. for 3 minutes to remove the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 during transportation.

【0035】続いて、CVD装置内で、ジクロロシラン
(SiH2Cl2)、塩酸(HCl)、水素(H2)及びジボラン(B2H6)の
混合ガスを、600℃で、例えば、それぞれ、400、
100、14500、100 sccm の割合で流し、
半導体基板11が露出している部分(窪み16Aの表
面)上にボロンを含む導電性の半導体層(例えば、シリ
コン層)17を形成する。
Then, in the CVD apparatus, dichlorosilane was used.
(SiH2Cl2), hydrochloric acid (HCl), hydrogen (H2), and diborane (B2H6) mixed gas at 600 ° C., for example, 400, respectively.
Flow at a rate of 100, 14500, 100 sccm,
A conductive semiconductor layer (for example, a silicon layer) 17 containing boron is formed on the exposed portion (the surface of the recess 16A) of the semiconductor substrate 11.

【0036】この半導体層17は、窪み16Aを満たす
程度にまで形成され、その結果、深さが10nm程度
で、プロファイルが急峻なソース・ドレイン領域のエク
ステンション部が形成される。
The semiconductor layer 17 is formed to the extent that it fills the recess 16A, and as a result, the extension portion of the source / drain region having a steep profile with a depth of about 10 nm is formed.

【0037】なお、ここで、半導体層17が当初の基板
面の高さを多少超えて、10nm程度以上形成されたと
しても、ソース・ドレイン領域のエクステンション部の
pn接合の深さXjには、実質的にほとんど影響するこ
とはない。
Here, even if the semiconductor layer 17 is formed to be about 10 nm or more slightly beyond the initial height of the substrate surface, the depth Xj of the pn junction in the extension portion of the source / drain region is: It has virtually no effect.

【0038】次に、図4に示すように、ゲート電極13
の側壁にサイドウォール21を形成する。サイドウォー
ル21は、例えば、半導体基板11上の全体に絶縁層を
形成した後、この絶縁層をRIEによりエッチングする
ことにより容易に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 4, the gate electrode 13
Side walls 21 are formed on the side walls. The sidewall 21 can be easily formed, for example, by forming an insulating layer on the entire surface of the semiconductor substrate 11 and then etching this insulating layer by RIE.

【0039】また、半導体基板11上の全体にレジスト
層を形成し、フォトリソグラフィによりこのレジスト層
をパターニングする。パターニングされたレジスト層
(レジストパターン)は、例えば、nチャネルMISF
ETが形成される領域を覆っており、この後に行われる
イオン注入時のマスクとなる。
A resist layer is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11, and the resist layer is patterned by photolithography. The patterned resist layer (resist pattern) is, for example, an n-channel MISF.
It covers the region where ET is formed and serves as a mask for ion implantation performed thereafter.

【0040】即ち、レジストパターン、ゲート電極13
及びサイドウォール21をマスクにしたイオン注入によ
り、例えば、ボロンイオン(B)を、加速電圧3ke
V、ドーズ量4×1015cm−2の条件で、半導体基
板11内に自己整合的に注入する。そして、この後、高
速昇降温アニールを行うことにより、半導体基板11内
には、ソース・ドレイン領域(の主要部)22Aが形成
される。
That is, the resist pattern and the gate electrode 13
By ion implantation using the sidewalls 21 as a mask, for example, boron ions (B + ) are accelerated with an acceleration voltage of 3 ke.
It is self-alignedly injected into the semiconductor substrate 11 under the conditions of V and a dose amount of 4 × 10 15 cm −2 . Then, after that, high-speed temperature rising / falling annealing is performed to form the source / drain regions (main part) 22A in the semiconductor substrate 11.

【0041】次に、図5に示すように、ゲート電極13
上、ソース・ドレイン領域22A上及びサイドウォール
21上に高融点金属(例えば、ニッケル、コバルト、チ
タン、窒化チタンなど)を形成する。また、アニールを
行い、高融点金属とシリコン(ゲート電極13及びソー
ス・ドレイン領域22A)とを熱反応させ、ゲート電極
13上及びソース・ドレイン領域22A上にそれぞれシ
リサイド層23を形成する。
Next, as shown in FIG.
A refractory metal (for example, nickel, cobalt, titanium, titanium nitride, or the like) is formed on the source / drain regions 22A and the sidewalls 21. Further, annealing is performed to thermally react the refractory metal with silicon (the gate electrode 13 and the source / drain regions 22A) to form the silicide layers 23 on the gate electrode 13 and the source / drain regions 22A, respectively.

【0042】この後、サイドウォール21上などの領域
に存在する未反応の高融点金属を、薬液処理により除去
する(サリサイドプロセス:self-aligned silicide pr
ocess )。
After that, the unreacted refractory metal present in the region such as the sidewall 21 is removed by chemical treatment (salicide process: self-aligned silicide pr
ocess).

【0043】以上の工程により、ソース・ドレイン領域
のエクステンション部のpn接合の深さが20nm以下
のMISFETが完成する。
Through the above steps, a MISFET having a pn junction depth of 20 nm or less in the extension portion of the source / drain region is completed.

【0044】なお、上述の製造方法の説明では、アモル
ファス層15Aを形成するために、ゲルマニウムを用い
たが、これに代えて、シリコンなどの半導体原子を使用
してもよい。
In the above description of the manufacturing method, germanium is used to form the amorphous layer 15A, but instead of this, semiconductor atoms such as silicon may be used.

【0045】また、上述の製造方法の説明では、pチャ
ネル型MISFETの製造方法を前提として説明した
が、本発明は、当然に、nチャネル型MISFETの製
造方法に適用することもできる。
In the above description of the manufacturing method, the method of manufacturing the p-channel type MISFET has been described as a premise, but the present invention can naturally be applied to the method of manufacturing the n-channel type MISFET.

【0046】この場合、エクステンション部を形成する
ためのCVDプロセスでは、反応ガスとしてのジボラン
(B2H6)に代えて、ホスフィン(PH3)又はアルシン(AsH3)
を使用する。また、ソース・ドレイン領域を形成するた
めのイオン注入プロセスでは、ボロンイオンに代えて、
リンイオン及びヒ素イオンの少なくとも一方を使用す
る。リンのイオン注入条件は、例えば、加速電圧5ke
V、ドーズ量1×10 cm−2とし、ヒ素のイオン
注入の条件は、例えば、加速電圧40keV、ドーズ量
5×1015cm−2とする。
In this case, in the CVD process for forming the extension portion, diborane as a reaction gas is used.
Instead of (B2H6), phosphine (PH3) or arsine (AsH3)
To use. In the ion implantation process for forming the source / drain regions, instead of boron ions,
At least one of phosphorus ion and arsenic ion is used. The phosphorus ion implantation condition is, for example, an acceleration voltage of 5 ke.
V, the dose 1 × 10 1 5 cm -2, the ion implantation conditions arsenic, for example, acceleration voltage 40 keV, a dose of 5 × 10 15 cm -2.

【0047】また、本発明は、CMOSデバイスにおけ
るMISトランジスタの製造方法に応用することもでき
る。
The present invention can also be applied to a method of manufacturing a MIS transistor in a CMOS device.

【0048】本実施の形態に関わる発明の製造方法によ
れば、例えば、国際ロードマップの50nm世代(20
11年)で要求される深さ10nm、不純物濃度1×1
cm−3、濃度勾配3nm/decade以上の
急峻なプロファイルを有するエクステンション部を実現
できる。
According to the manufacturing method of the invention relating to the present embodiment, for example, the 50 nm generation (20
11 years) required depth 10 nm, impurity concentration 1 × 1
0 2 2 cm -3, it can be realized an extension portion having a steep profile of the above gradient 3 nm / decade.

【0049】また、本実施の形態の製造方法により形成
されたMISFETは、ソース・ドレイン領域のエクス
テンション部のpn接合の界面に、1×1013cm
−2乃至1×1015cm−2のゲルマニウム(例え
ば、5×1013cm−2のゲルマニウム)が含まれて
いる。
In the MISFET formed by the manufacturing method of this embodiment, 1 × 10 13 cm is formed at the interface of the pn junction in the extension portion of the source / drain region.
−2 to 1 × 10 15 cm −2 germanium (for example, 5 × 10 13 cm −2 germanium) is included.

【0050】そして、このゲルマニウムは、それ自体の
拡散が生じ難いことに加えて、ソース・ドレイン領域の
エクステンション部を形成する際、即ち、CVD法によ
り窪み16A内に導電性の半導体層17を形成する際
や、その後のアニール時などに、半導体層17内の不純
物(例えば、ボロン、リンなど)が半導体基板11内に
拡散することを抑制する、というバリア機能を有する。
In addition to the fact that the germanium hardly diffuses itself, the conductive semiconductor layer 17 is formed in the recess 16A when forming the extension portions of the source / drain regions, that is, by the CVD method. It has a barrier function of suppressing diffusion of impurities (for example, boron, phosphorus, etc.) in the semiconductor layer 17 into the semiconductor substrate 11 at the time of performing, or at the time of subsequent annealing.

【0051】つまり、半導体層17内には、CVD時
に、いわゆるin-situドーピングにより不純物が導入さ
れるが、この不純物の半導体基板11方向への拡散は、
ゲルマニウムにより抑制されるため、ソース・ドレイン
領域のエクステンション部の深さ方向のプロファイルを
さらに急峻にすることができる。
That is, impurities are introduced into the semiconductor layer 17 by so-called in-situ doping during the CVD, but the diffusion of the impurities toward the semiconductor substrate 11 is
Since it is suppressed by germanium, the profile of the extension portion of the source / drain region in the depth direction can be made steeper.

【0052】なお、ここで、ゲルマニウムの濃度が1×
1013cm−2未満だと、そのバリア機能が低下し、
ゲルマニウムの濃度が1×1015cm−2を超える
と、キャリア移動度の劣化により、ソース・ドレイン領
域のエクステンション部の抵抗が上昇するおそれが生じ
る。このため、ゲルマニウムの濃度を上述の範囲内に収
めることが望まれる。
Here, the concentration of germanium is 1 ×.
If it is less than 10 13 cm -2 , its barrier function deteriorates,
When the concentration of germanium exceeds 1 × 10 15 cm −2 , the resistance of the extension portion of the source / drain region may increase due to deterioration of carrier mobility. Therefore, it is desired to keep the germanium concentration within the above range.

【0053】また、本実施の形態に関わる製造方法で
は、窪み16A内に導電性の半導体層17を形成する前
に、水素アニールを実行し、窪み16Aの表面に形成さ
れた自然酸化膜を除去している。しかし、実際には、こ
の水素アニールを行っても、窪み16Aの表面に形成さ
れた自然酸化膜を完全に除去することはできない。
Further, in the manufacturing method according to the present embodiment, hydrogen annealing is performed before forming the conductive semiconductor layer 17 in the recess 16A to remove the natural oxide film formed on the surface of the recess 16A. is doing. However, in reality, even if this hydrogen annealing is performed, the natural oxide film formed on the surface of the depression 16A cannot be completely removed.

【0054】従って、MISFETのソース・ドレイン
領域のエクステンション部のpn接合の界面には、1×
1013cm−2乃至1×1015cm−2のゲルマニ
ウムと共に、1×1014cm−2程度の酸素が含まれ
ることがある。
Therefore, 1 × is formed on the interface of the pn junction in the extension portion of the source / drain region of the MISFET.
Oxygen of about 1 × 10 14 cm −2 may be contained together with germanium of 10 13 cm −2 to 1 × 10 15 cm −2 .

【0055】そして、この酸素も、ゲルマニウムほどで
はないものの、ソース・ドレイン領域のエクステンショ
ン部を形成する際、即ち、CVD法により窪み16A内
に導電性の半導体層17を形成する際やその後のアニー
ル時などに、半導体層17内の不純物が半導体基板11
内に拡散することを抑制する、というバリア機能を有す
る。
Although not so much as germanium, this oxygen is also used when forming the extension portions of the source / drain regions, that is, when forming the conductive semiconductor layer 17 in the recess 16A by the CVD method and the subsequent annealing. In some cases, impurities in the semiconductor layer 17 may become
It has a barrier function of suppressing diffusion inside.

【0056】以上、説明したように、本実施の形態の半
導体装置の製造方法及びこの方法により形成された半導
体装置によれば、略一定の深さの浅い接合(特に、MI
SFETのソース・ドレイン領域のエクステンション
部)を、再現性よく形成することができる。
As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment and the semiconductor device formed by this method, the shallow junction having a substantially constant depth (in particular, MI junction) is formed.
The extension portion of the source / drain region of the SFET) can be formed with good reproducibility.

【0057】[第2実施の形態]本実施の形態は、上述
の第1実施の形態の応用例である。
[Second Embodiment] This embodiment is an application example of the above-described first embodiment.

【0058】即ち、上述の第1実施の形態では、本発明
の製造方法をソース・ドレイン領域のエクステンション
部に適用したが、本実施の形態では、本発明の製造方法
をソース・ドレイン領域とそのエクステンション部の双
方に適用する。
That is, in the above-described first embodiment, the manufacturing method of the present invention is applied to the extension portion of the source / drain region. However, in the present embodiment, the manufacturing method of the present invention is applied to the source / drain region and its extension. Applies to both extensions.

【0059】図6乃至図8は、本発明の第2実施の形態
に関わるMISFETの製造方法を示している。
6 to 8 show a method of manufacturing a MISFET according to the second embodiment of the present invention.

【0060】本実施の形態の製造方法では、ソース・ド
レイン領域のエクステンション部を形成するまでのステ
ップを、上述の第1実施の形態の製造方法と同様の方法
により実行する。
In the manufacturing method of the present embodiment, the steps up to forming the extension portions of the source / drain regions are performed by the same method as the manufacturing method of the first embodiment described above.

【0061】即ち、図1に示すように、半導体基板(例
えば、シリコン基板)11上に、熱酸化層及び不純物を
含むポリシリコン層を形成した後、PEP及びRIEに
よりシリコン層及び熱酸化層をパターニングし、半導体
基板11上にゲート絶縁膜12及びゲート電極13を形
成する。
That is, as shown in FIG. 1, after a thermal oxidation layer and a polysilicon layer containing impurities are formed on a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate) 11, the silicon layer and the thermal oxidation layer are formed by PEP and RIE. By patterning, the gate insulating film 12 and the gate electrode 13 are formed on the semiconductor substrate 11.

【0062】この後、ゲート電極13をマスクにして、
自己整合的に、ゲルマニウムイオン(Ge)14A
を、例えば、加速電圧 10keV、ドーズ量 1×10
14cm−2の条件で、半導体基板11の表面領域にイ
オン注入する。
After that, using the gate electrode 13 as a mask,
Self-aligningly, germanium ion (Ge + ) 14A
Is, for example, acceleration voltage 10 keV, dose amount 1 × 10
Ions are implanted into the surface region of the semiconductor substrate 11 under the condition of 14 cm −2 .

【0063】その結果、ゲルマニウムイオンが注入され
た領域、例えば、半導体基板11の表面位置から10n
m程度の深さの位置までの領域の半導体(例えば、シリ
コン)は、アモルファス化され、アモルファス層15A
となる。
As a result, 10 n from the region where the germanium ions are implanted, for example, the surface position of the semiconductor substrate 11.
A semiconductor (for example, silicon) in a region up to a depth of about m is made amorphous, and the amorphous layer 15A is formed.
Becomes

【0064】ここで、イオン注入の結果、アモルファス
層15Aの直下の半導体基板11には、1×1013
−2乃至1×1015cm−2のゲルマニウム(例え
ば、上記条件によるイオン注入の場合には、5×10
13cm−2程度のゲルマニウム)が含まれることにな
る。
Here, as a result of the ion implantation, 1 × 10 13 c is formed on the semiconductor substrate 11 directly below the amorphous layer 15A.
m −2 to 1 × 10 15 cm −2 germanium (for example, in the case of ion implantation under the above conditions, 5 × 10 5
Germanium (about 13 cm −2 ) is included.

【0065】次に、図2に示すように、ハロゲン系の反
応性ガスによるダウンフローエッチングを用いて、半導
体基板11の表面領域のアモルファス層(図1)15A
のみを、半導体結晶(例えば、シリコン結晶)に対して
選択的にエッチングし、アモルファス層15Aを除去す
る。その結果、半導体基板11の表面領域には、深さが
10nm程度の窪み16Aが形成される。
Next, as shown in FIG. 2, the amorphous layer (FIG. 1) 15A in the surface region of the semiconductor substrate 11 is subjected to down-flow etching using a halogen-based reactive gas.
Only the semiconductor layer (for example, silicon crystal) is selectively etched to remove the amorphous layer 15A. As a result, a recess 16A having a depth of about 10 nm is formed in the surface region of the semiconductor substrate 11.

【0066】次に、図3に示すように、希弗酸処理によ
り半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を除去
した後、速やかに、半導体基板(ウェハ)11をCVD
装置に搬送する。また、CVD装置内において、半導体
基板11に600℃の水素アニールを3分間施し、搬送
時に半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を除
去する。
Next, as shown in FIG. 3, after removing the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 by the dilute hydrofluoric acid treatment, the semiconductor substrate (wafer) 11 is immediately CVD-deposited.
Transport to equipment. Further, in the CVD apparatus, the semiconductor substrate 11 is subjected to hydrogen annealing at 600 ° C. for 3 minutes to remove the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 during transportation.

【0067】続いて、CVD装置内で、ジクロロシラン
(SiH2Cl2)、塩酸(HCl)、水素(H2)及びジボラン(B2H6)の
混合ガスを、600℃で、例えば、それぞれ、400、
100、14500、100 sccm の割合で流し、
半導体基板11が露出している部分(窪み16Aの表
面)上にボロンを含む導電性の半導体層(例えば、シリ
コン層)17を形成する。
Then, in the CVD apparatus, dichlorosilane was used.
(SiH2Cl2), hydrochloric acid (HCl), hydrogen (H2), and diborane (B2H6) mixed gas at 600 ° C., for example, 400, respectively.
Flow at a rate of 100, 14500, 100 sccm,
A conductive semiconductor layer (for example, a silicon layer) 17 containing boron is formed on the exposed portion (the surface of the recess 16A) of the semiconductor substrate 11.

【0068】この半導体層17は、窪み16Aを満たす
程度にまで形成され、その結果、深さが10nm程度
で、プロファイルが急峻なソース・ドレイン領域のエク
ステンション部が形成される。
The semiconductor layer 17 is formed to the extent that it fills the recess 16A, and as a result, the extension portion of the source / drain region having a steep profile with a depth of about 10 nm is formed.

【0069】次に、図6に示すように、ゲート電極13
の側壁にサイドウォール21を形成する。サイドウォー
ル21は、例えば、半導体基板11上の全体に絶縁層を
形成した後、この絶縁層をRIEによりエッチングする
ことにより容易に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 6, the gate electrode 13
Side walls 21 are formed on the side walls. The sidewall 21 can be easily formed, for example, by forming an insulating layer on the entire surface of the semiconductor substrate 11 and then etching this insulating layer by RIE.

【0070】この後、ゲート電極13及びサイドウォー
ル21をマスクにして、自己整合的に、ゲルマニウムイ
オン(Ge)14Bを、例えば、加速電圧 40ke
V、ドーズ量 1×1014cm−2の条件で、半導体
基板11の表面領域にイオン注入する。
After that, the gate electrode 13 and the side wall 21 are used as a mask to self-align germanium ion (Ge + ) 14B, for example, at an acceleration voltage of 40 ke.
Ions are implanted into the surface region of the semiconductor substrate 11 under the conditions of V and a dose amount of 1 × 10 14 cm −2 .

【0071】その結果、ゲルマニウムイオンが注入され
た領域、例えば、半導体基板11の表面位置から50n
m程度の深さの位置までの領域の半導体(例えば、シリ
コン)は、アモルファス化され、アモルファス層15B
となる。
As a result, 50 n from the region where the germanium ions are implanted, for example, the surface position of the semiconductor substrate 11.
The semiconductor (for example, silicon) in the region up to the depth of about m is made amorphous, and the amorphous layer 15B is formed.
Becomes

【0072】ここで、イオン注入の結果、アモルファス
層15Bの直下の半導体基板11には、1×1013
−2乃至1×1015cm−2のゲルマニウム(例え
ば、上記条件によるイオン注入の場合には、5×10
13cm−2程度のゲルマニウム)が含まれることにな
る。
Here, as a result of the ion implantation, 1 × 10 13 c is formed on the semiconductor substrate 11 immediately below the amorphous layer 15B.
m −2 to 1 × 10 15 cm −2 germanium (for example, in the case of ion implantation under the above conditions, 5 × 10 5
Germanium (about 13 cm −2 ) is included.

【0073】次に、図7に示すように、ハロゲン系の反
応性ガスによるダウンフローエッチングを用いて、半導
体基板11の表面領域のアモルファス層(図6)15B
のみを、半導体結晶(例えば、シリコン結晶)に対して
選択的にエッチングし、アモルファス層15Bを除去す
る。その結果、半導体基板11の表面領域には、深さが
50nm程度の窪み16Bが形成される。
Next, as shown in FIG. 7, an amorphous layer (FIG. 6) 15B in the surface region of the semiconductor substrate 11 is formed by down-flow etching using a halogen-based reactive gas.
Only the semiconductor crystal (for example, silicon crystal) is selectively etched to remove the amorphous layer 15B. As a result, a recess 16B having a depth of about 50 nm is formed in the surface region of the semiconductor substrate 11.

【0074】次に、図8に示すように、希弗酸処理によ
り半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を除去
した後、速やかに、半導体基板(ウェハ)11をCVD
装置に搬送する。また、CVD装置内において、半導体
基板11に600℃の水素アニールを3分間施し、搬送
時に半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を除
去する。
Next, as shown in FIG. 8, after removing the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 by the treatment with dilute hydrofluoric acid, the semiconductor substrate (wafer) 11 is immediately CVD-deposited.
Transport to equipment. Further, in the CVD apparatus, the semiconductor substrate 11 is subjected to hydrogen annealing at 600 ° C. for 3 minutes to remove the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 during transportation.

【0075】続いて、CVD装置内で、ジクロロシラン
(SiH2Cl2)、塩酸(HCl)、水素(H2)及びジボラン(B2H6)の
混合ガスを、600℃で、例えば、それぞれ、400、
100、14500、500 sccm の割合で流し、
半導体基板11が露出している部分(窪み16Bの表
面)上にボロンを含む導電性の半導体層(例えば、シリ
コン層)22Bを形成する。
Then, in the CVD apparatus, dichlorosilane was used.
(SiH2Cl2), hydrochloric acid (HCl), hydrogen (H2), and diborane (B2H6) mixed gas at 600 ° C., for example, 400, respectively.
Flow at a rate of 100, 14500, 500 sccm,
A conductive semiconductor layer (for example, a silicon layer) 22B containing boron is formed on the exposed portion (the surface of the recess 16B) of the semiconductor substrate 11.

【0076】この半導体層22Bは、窪み16Bを満た
す程度にまで形成され、その結果、深さが50nm程度
で、プロファイルが急峻なソース・ドレイン領域の主要
部が形成される。
The semiconductor layer 22B is formed to such an extent as to fill the recess 16B, and as a result, the main portion of the source / drain region having a depth of about 50 nm and a steep profile is formed.

【0077】また、ゲート電極13上、ソース・ドレイ
ン領域22B上及びサイドウォール21上に高融点金属
(例えば、ニッケル、コバルト、チタン、窒化チタンな
ど)を形成する。また、アニールを行い、高融点金属と
シリコン(ゲート電極13及びソース・ドレイン領域2
2B)とを熱反応させ、ゲート電極13上及びソース・
ドレイン領域22B上にそれぞれシリサイド層23を形
成する。
A refractory metal (for example, nickel, cobalt, titanium, titanium nitride, etc.) is formed on the gate electrode 13, the source / drain regions 22B and the sidewalls 21. In addition, annealing is performed so that refractory metal and silicon (gate electrode 13 and source / drain region 2
2B) is thermally reacted with the gate electrode 13 and the source.
A silicide layer 23 is formed on each drain region 22B.

【0078】この後、サイドウォール21上などの領域
に存在する未反応の高融点金属を、薬液処理により除去
する(サリサイドプロセス:self-aligned silicide pr
ocess )。
Thereafter, the unreacted refractory metal present in the region such as the sidewall 21 is removed by chemical treatment (salicide process: self-aligned silicide pr
ocess).

【0079】以上の工程により、ソース・ドレイン領域
のエクステンション部のpn接合の深さが20nm以下
のMISFETが完成する。
Through the above steps, a MISFET having a pn junction depth of 20 nm or less in the extension portion of the source / drain region is completed.

【0080】なお、上述の製造方法の説明では、アモル
ファス層15A,15Bを形成するために、ゲルマニウ
ムを用いたが、これに代えて、シリコンなどの半導体原
子を使用してもよい。
In the above description of the manufacturing method, germanium is used to form the amorphous layers 15A and 15B, but semiconductor atoms such as silicon may be used instead.

【0081】また、上述の製造方法の説明では、pチャ
ネル型MISFETの製造方法を前提として説明した
が、本発明は、当然に、nチャネル型MISFETの製
造方法に適用することもできる。
In the above description of the manufacturing method, the method of manufacturing the p-channel type MISFET has been described as a premise, but the present invention can naturally be applied to the method of manufacturing the n-channel type MISFET.

【0082】この場合、ソース・ドレイン領域及びその
エクステンション部を形成するためのCVDプロセスで
は、反応ガスとしてのジボラン(B2H6)に代えて、ホスフ
ィン(PH3)又はアルシン(AsH3)を使用する。
In this case, in the CVD process for forming the source / drain regions and the extension portions thereof, phosphine (PH3) or arsine (AsH3) is used instead of diborane (B2H6) as a reaction gas.

【0083】また、本発明は、CMOSデバイスにおけ
るMISトランジスタの製造方法に応用することもでき
る。
The present invention can also be applied to a method of manufacturing a MIS transistor in a CMOS device.

【0084】本実施の形態に関わる製造方法において
も、上述の第1実施の形態の製造方法と同様の効果を得
ることができる。
Also in the manufacturing method according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the manufacturing method of the first embodiment described above.

【0085】即ち、国際ロードマップの50nm世代
(2011年)で要求される深さ10nm、不純物濃度
1×1022cm−3、濃度勾配3nm/decade
以上の急峻なプロファイルを有するエクステンション部
を実現できる。
That is, the depth of 10 nm, the impurity concentration of 1 × 10 22 cm −3 , and the concentration gradient of 3 nm / decade required in the 50 nm generation (2011) of the international road map.
The extension part having the steep profile described above can be realized.

【0086】また、本実施の形態の製造方法により形成
されたMISFETは、ソース・ドレイン領域及びその
エクステンション部のpn接合の界面に、1×1013
cm −2乃至1×1015cm−2のゲルマニウム(例
えば、5×1013cm−2のゲルマニウム)が含まれ
ている。
Further, it is formed by the manufacturing method of the present embodiment.
Is a source / drain region and its
1 × 10 on the pn junction interface of the extension partThirteen
cm -2Through 1 × 1015cm-2Germanium (eg
For example, 5 × 10Thirteencm-2Contains germanium)
ing.

【0087】そして、このゲルマニウムは、それ自体の
拡散が生じ難いことに加えて、ソース・ドレイン領域及
びそのエクステンション部を形成する際、即ち、CVD
法により窪み16A,16B内に導電性の半導体層1
7,22Bを形成する際やその後のアニール時などに、
半導体層17,22B内の不純物(例えば、ボロン、リ
ンなど)が半導体基板11内に拡散することを抑制す
る、というバリア機能を有する。
In addition to the difficulty of diffusion of germanium itself, the germanium is used when forming the source / drain regions and the extension portions thereof, that is, by CVD.
Conductive layer 1 in the depressions 16A, 16B by the method
When forming 7,22B or during subsequent annealing,
It has a barrier function of suppressing diffusion of impurities (for example, boron and phosphorus) in the semiconductor layers 17 and 22B into the semiconductor substrate 11.

【0088】つまり、半導体層17,22B内には、C
VD時に、いわゆるin-situドーピングにより不純物が
導入されるが、この不純物の半導体基板11方向への拡
散は、ゲルマニウムにより抑制されるため、ソース・ド
レイン領域のエクステンション部の深さ方向のプロファ
イルをさらに急峻にすることができる。
That is, in the semiconductor layers 17 and 22B, C
Impurities are introduced by so-called in-situ doping during VD, but the diffusion of these impurities toward the semiconductor substrate 11 is suppressed by germanium, so that the profile in the depth direction of the extension portion of the source / drain region is further improved. Can be steep.

【0089】なお、ここで、ゲルマニウムの濃度が1×
1013cm−2未満だと、そのバリア機能が低下し、
ゲルマニウムの濃度が1×1015cm−2を超える
と、キャリア移動度の劣化により、ソース・ドレイン領
域のエクステンション部の抵抗が上昇するおそれが生じ
る。このため、ゲルマニウムの濃度を上述の範囲内に収
めることが望まれる。
Here, the concentration of germanium is 1 ×.
If it is less than 10 13 cm -2 , its barrier function deteriorates,
When the concentration of germanium exceeds 1 × 10 15 cm −2 , the resistance of the extension portion of the source / drain region may increase due to deterioration of carrier mobility. Therefore, it is desired to keep the germanium concentration within the above range.

【0090】また、本実施の形態に関わる製造方法で
は、窪み16A,16B内に導電性の半導体層17,2
2Bを形成する前に、水素アニールを実行し、窪み16
A,16Bの表面に形成された自然酸化膜を除去してい
る。しかし、実際には、この水素アニールを行っても、
窪み16A,16Bの表面に形成された自然酸化膜を完
全に除去することはできない。
In the manufacturing method according to this embodiment, the conductive semiconductor layers 17 and 2 are formed in the depressions 16A and 16B.
Before forming 2B, a hydrogen anneal is performed to form the recess 16
The natural oxide film formed on the surfaces of A and 16B is removed. However, in reality, even if this hydrogen annealing is performed,
The natural oxide film formed on the surfaces of the depressions 16A and 16B cannot be completely removed.

【0091】従って、MISFETのソース・ドレイン
領域及びそのエクステンション部のpn接合の界面に
は、1×1013cm−2乃至1×1015cm−2
ゲルマニウムと共に、1×1014cm−2程度の酸素
が含まれることがある。
Therefore, about 1 × 10 14 cm −2 together with 1 × 10 13 cm −2 to 1 × 10 15 cm −2 of germanium is formed at the interface of the pn junction of the source / drain region of the MISFET and its extension. May contain oxygen.

【0092】そして、この酸素も、ゲルマニウムほどで
はないものの、ソース・ドレイン領域及びそのエクステ
ンション部を形成する際、即ち、CVD法により窪み1
6A,16B内に導電性の半導体層17,22Bを形成
する際やその後のアニール時などに、半導体層17,2
2B内の不純物が半導体基板11内に拡散することを抑
制する、というバリア機能を有する。
Although this oxygen is not so much as germanium, it is formed in the recess 1 by the CVD method when forming the source / drain regions and the extension portions thereof.
When the conductive semiconductor layers 17 and 22B are formed in the 6A and 16B and during the subsequent annealing, the semiconductor layers 17 and 2 are
It has a barrier function of suppressing diffusion of impurities in 2B into the semiconductor substrate 11.

【0093】以上、説明したように、本実施の形態の半
導体装置の製造方法及びこの方法により形成された半導
体装置によれば、一定の深さの浅い接合(特に、MIS
FETのソース・ドレイン領域のエクステンション部)
を、再現性よく形成することができる。
As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment and the semiconductor device formed by this method, the shallow junction (especially MIS) having a constant depth is formed.
(Extension part of FET source / drain region)
Can be formed with good reproducibility.

【0094】[第3実施の形態]本実施の形態も、上述
の第1実施の形態の応用例である。
[Third Embodiment] This embodiment is also an application example of the above-described first embodiment.

【0095】即ち、上述の第1実施の形態では、本発明
の製造方法をソース・ドレイン領域のエクステンション
部に適用したが、本実施の形態では、本発明の製造方法
をソース・ドレイン領域とそのエクステンション部の双
方に適用する。
That is, in the above-described first embodiment, the manufacturing method of the present invention is applied to the extension portion of the source / drain region. However, in the present embodiment, the manufacturing method of the present invention is applied to the source / drain region and its extension. Applies to both extensions.

【0096】図9乃至図11は、本発明の第3実施の形
態に関わるMISFETの製造方法を示している。
9 to 11 show a method of manufacturing a MISFET according to the third embodiment of the present invention.

【0097】本実施の形態の製造方法では、ソース・ド
レイン領域のエクステンション部を形成するためのゲル
マニウムのイオン注入までのステップを、上述の第1実
施の形態の製造方法と同様の方法により実行する。
In the manufacturing method of the present embodiment, the steps up to the ion implantation of germanium for forming the extension portions of the source / drain regions are performed by the same method as the manufacturing method of the first embodiment described above. .

【0098】まず、図1に示すように、半導体基板(例
えば、シリコン基板)11上に、熱酸化層及び不純物を
含むポリシリコン層を形成した後、PEP及びRIEに
よりシリコン層及び熱酸化層をパターニングし、半導体
基板11上にゲート絶縁膜12及びゲート電極13を形
成する。
First, as shown in FIG. 1, a thermal oxidation layer and a polysilicon layer containing impurities are formed on a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate) 11, and then the silicon layer and the thermal oxidation layer are formed by PEP and RIE. By patterning, the gate insulating film 12 and the gate electrode 13 are formed on the semiconductor substrate 11.

【0099】この後、ゲート電極13をマスクにして、
自己整合的に、ゲルマニウムイオン(Ge)14A
を、例えば、加速電圧 10keV、ドーズ量 1×10
14cm−2の条件で、半導体基板11の表面領域にイ
オン注入する。
After that, using the gate electrode 13 as a mask,
Self-aligningly, germanium ion (Ge + ) 14A
Is, for example, acceleration voltage 10 keV, dose amount 1 × 10
Ions are implanted into the surface region of the semiconductor substrate 11 under the condition of 14 cm −2 .

【0100】その結果、ゲルマニウムイオンが注入され
た領域、例えば、半導体基板11の表面位置から10n
m程度の深さの位置までの領域の半導体(例えば、シリ
コン)は、アモルファス化され、アモルファス層15A
となる。
As a result, 10 n from the region where the germanium ions are implanted, for example, the surface position of the semiconductor substrate 11.
A semiconductor (for example, silicon) in a region up to a depth of about m is made amorphous, and the amorphous layer 15A is formed.
Becomes

【0101】ここで、イオン注入の結果、アモルファス
層15Aの直下の半導体基板11には、1×1013
−2乃至1×1015cm−2のゲルマニウム(例え
ば、上記条件によるイオン注入の場合には、5×10
13cm−2程度のゲルマニウム)が含まれることにな
る。
Here, as a result of the ion implantation, the semiconductor substrate 11 immediately below the amorphous layer 15A has a dose of 1 × 10 13 c.
m −2 to 1 × 10 15 cm −2 germanium (for example, in the case of ion implantation under the above conditions, 5 × 10 5
Germanium (about 13 cm −2 ) is included.

【0102】次に、図9に示すように、ゲート電極13
の側壁にサイドウォール21を形成する。サイドウォー
ル21は、例えば、半導体基板11上の全体に絶縁層を
形成した後、この絶縁層をRIEによりエッチングする
ことにより容易に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 9, the gate electrode 13
Side walls 21 are formed on the side walls. The sidewall 21 can be easily formed, for example, by forming an insulating layer on the entire surface of the semiconductor substrate 11 and then etching this insulating layer by RIE.

【0103】この後、ゲート電極13及びサイドウォー
ル21をマスクにして、自己整合的に、ゲルマニウムイ
オン(Ge)14Bを、例えば、加速電圧 40ke
V、ドーズ量 1×1014cm−2の条件で、半導体
基板11の表面領域にイオン注入する。
After that, the gate electrode 13 and the side wall 21 are used as a mask, and the germanium ion (Ge + ) 14B is self-aligned with, for example, an accelerating voltage of 40 ke.
Ions are implanted into the surface region of the semiconductor substrate 11 under the conditions of V and a dose amount of 1 × 10 14 cm −2 .

【0104】その結果、ゲルマニウムイオンが注入され
た領域、例えば、半導体基板11の表面位置から50n
m程度の深さの位置までの領域の半導体(例えば、シリ
コン)は、アモルファス化され、アモルファス層15C
となる。
As a result, 50 n from the region where the germanium ions are implanted, for example, the surface position of the semiconductor substrate 11.
A semiconductor (for example, silicon) in a region up to a depth of about m is amorphized, and the amorphous layer 15C is formed.
Becomes

【0105】ここで、イオン注入の結果、アモルファス
層15Cの直下の半導体基板11には、1×1013
−2乃至1×1015cm−2のゲルマニウム(例え
ば、上記条件によるイオン注入の場合には、5×10
13cm−2程度のゲルマニウム)が含まれることにな
る。
Here, as a result of ion implantation, 1 × 10 13 c is formed in the semiconductor substrate 11 immediately below the amorphous layer 15C.
m −2 to 1 × 10 15 cm −2 germanium (for example, in the case of ion implantation under the above conditions, 5 × 10 5
Germanium (about 13 cm −2 ) is included.

【0106】次に、図10に示すように、ハロゲン系の
反応性ガスによるダウンフローエッチングを用いて、半
導体基板11の表面領域のアモルファス層(図9)15
A,15Cのみを、半導体結晶(例えば、シリコン結
晶)に対して選択的にエッチングし、アモルファス層1
5A,15Cを除去する。その結果、半導体基板11の
表面領域には、2種類の深さ(10nm程度と50nm
程度)を有する窪み16Cが形成される。
Next, as shown in FIG. 10, an amorphous layer (FIG. 9) 15 in the surface region of the semiconductor substrate 11 is formed by down-flow etching using a halogen-based reactive gas.
Only A and 15C are selectively etched with respect to a semiconductor crystal (for example, silicon crystal) to form an amorphous layer 1
5A and 15C are removed. As a result, the surface region of the semiconductor substrate 11 has two kinds of depths (about 10 nm and 50 nm).
A depression 16C having a degree) is formed.

【0107】次に、図11に示すように、希弗酸処理に
より半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を除
去した後、速やかに、半導体基板(ウェハ)11をCV
D装置に搬送する。また、CVD装置内において、半導
体基板11に600℃の水素アニールを3分間施し、搬
送時に半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を
除去する。
Next, as shown in FIG. 11, after removing the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 by the dilute hydrofluoric acid treatment, the semiconductor substrate (wafer) 11 is immediately subjected to CV.
Transport to device D. Further, in the CVD apparatus, the semiconductor substrate 11 is subjected to hydrogen annealing at 600 ° C. for 3 minutes to remove the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 during transportation.

【0108】続いて、CVD装置内で、ジクロロシラン
(SiH2Cl2)、塩酸(HCl)、水素(H2)及びジボラン(B2H6)の
混合ガスを、600℃で、例えば、それぞれ、400、
100、14500、100 sccm の割合で流し、
半導体基板11が露出している部分(窪み16Cの表
面)上にボロンを含む導電性の半導体層(例えば、シリ
コン層)22Cを形成する。
Then, in the CVD apparatus, dichlorosilane was used.
(SiH2Cl2), hydrochloric acid (HCl), hydrogen (H2), and diborane (B2H6) mixed gas at 600 ° C., for example, 400, respectively.
Flow at a rate of 100, 14500, 100 sccm,
A conductive semiconductor layer (for example, a silicon layer) 22C containing boron is formed on the exposed portion (the surface of the recess 16C) of the semiconductor substrate 11.

【0109】この半導体層22Cは、窪み16Cを満た
す程度にまで形成され、その結果、2種類の深さ(10
nm程度と50nm程度)を有し、プロファイルが急峻
なソース・ドレイン領域及びそのエクステンション部が
形成される。
The semiconductor layer 22C is formed to such an extent that it fills the depression 16C, and as a result, two kinds of depths (10
nm and about 50 nm), and the source / drain regions having steep profiles and their extension portions are formed.

【0110】また、ゲート電極13上、ソース・ドレイ
ン領域22C上及びサイドウォール21上に高融点金属
(例えば、ニッケル、コバルト、チタン、窒化チタンな
ど)を形成する。また、アニールを行い、高融点金属と
シリコン(ゲート電極13及びソース・ドレイン領域2
2C)とを熱反応させ、ゲート電極13上及びソース・
ドレイン領域22C上にそれぞれシリサイド層23を形
成する。
A refractory metal (eg, nickel, cobalt, titanium, titanium nitride, etc.) is formed on the gate electrode 13, the source / drain regions 22C and the sidewalls 21. In addition, annealing is performed so that refractory metal and silicon (gate electrode 13 and source / drain region 2
2C) is thermally reacted with the gate electrode 13 and the source.
A silicide layer 23 is formed on each of the drain regions 22C.

【0111】この後、サイドウォール21上などの領域
に存在する未反応の高融点金属を、薬液処理により除去
する(サリサイドプロセス:self-aligned silicide pr
ocess )。
After that, the unreacted refractory metal existing in the region such as the sidewall 21 is removed by chemical treatment (salicide process: self-aligned silicide pr
ocess).

【0112】以上の工程により、ソース・ドレイン領域
のエクステンション部のpn接合の深さが20nm以下
のMISFETが完成する。
Through the above steps, the MISFET having the pn junction depth of the extension portion of the source / drain region of 20 nm or less is completed.

【0113】なお、上述の製造方法の説明では、アモル
ファス層15A,15Cを形成するために、ゲルマニウ
ムを用いたが、これに代えて、シリコンなどの半導体原
子を使用してもよい。
Although germanium is used to form the amorphous layers 15A and 15C in the above description of the manufacturing method, semiconductor atoms such as silicon may be used instead.

【0114】また、上述の製造方法の説明では、pチャ
ネル型MISFETの製造方法を前提として説明した
が、本発明は、当然に、nチャネル型MISFETの製
造方法に適用することもできる。
Further, in the above description of the manufacturing method, the manufacturing method of the p-channel type MISFET has been described as a premise, but the present invention can of course be applied to the manufacturing method of the n-channel type MISFET.

【0115】この場合、ソース・ドレイン領域及びその
エクステンション部を形成するためのCVDプロセスで
は、反応ガスとしてのジボラン(B2H6)に代えて、ホスフ
ィン(PH3)又はアルシン(AsH3)を使用する。
In this case, in the CVD process for forming the source / drain regions and the extension portions thereof, phosphine (PH3) or arsine (AsH3) is used instead of diborane (B2H6) as a reaction gas.

【0116】また、本発明は、CMOSデバイスにおけ
るMISトランジスタの製造方法に応用することもでき
る。
The present invention can also be applied to a method of manufacturing a MIS transistor in a CMOS device.

【0117】本実施の形態の製造方法においても、上述
の第1実施の形態の製造方法と同様の効果を得ることが
できる。
Also in the manufacturing method of the present embodiment, the same effect as that of the manufacturing method of the above-described first embodiment can be obtained.

【0118】即ち、国際ロードマップの50nm世代
(2011年)で要求される深さ10nm、不純物濃度
1×1022cm−3、濃度勾配3nm/decade
以上の急峻なプロファイルを有するエクステンション部
を実現できる。
That is, the depth of 10 nm, the impurity concentration of 1 × 10 22 cm −3 and the concentration gradient of 3 nm / decade required in the 50 nm generation (2011) of the international road map.
The extension part having the steep profile described above can be realized.

【0119】また、本実施の形態に関わる製造方法によ
り形成されたMISFETは、ソース・ドレイン領域及
びそのエクステンション部のpn接合の界面に、1×1
cm−2乃至1×1015cm−2のゲルマニウ
ム(例えば、5×1013cm−2のゲルマニウム)が
含まれている。
Further, the MISFET formed by the manufacturing method according to the present embodiment has 1 × 1 at the interface of the pn junction of the source / drain region and its extension part.
0 1 3 cm -2 to 1 × 10 15 cm -2 of germanium (e.g., germanium 5 × 10 13 cm -2) is included.

【0120】そして、このゲルマニウムは、それ自体の
拡散が生じ難いことに加えて、ソース・ドレイン領域及
びそのエクステンション部を形成する際、即ち、CVD
法により窪み16C内に導電性の半導体層22Cを形成
する際やその後のアニール時に、半導体層22C内の不
純物(例えば、ボロン、リンなど)が半導体基板11内
に拡散することを抑制する、というバリア機能を有す
る。
This germanium is less likely to diffuse itself, and in addition, when forming the source / drain regions and the extension portions thereof, that is, in the CVD.
That the impurities (for example, boron, phosphorus, etc.) in the semiconductor layer 22C are prevented from diffusing into the semiconductor substrate 11 when the conductive semiconductor layer 22C is formed in the recess 16C by the method or at the time of subsequent annealing. Has a barrier function.

【0121】つまり、半導体層22C内には、CVD時
に、いわゆるin-situドーピングにより不純物が導入さ
れるが、この不純物の半導体基板11方向への拡散は、
ゲルマニウムにより抑制されるため、ソース・ドレイン
領域及びそのエクステンション部の深さ方向のプロファ
イルをさらに急峻にすることができる。
That is, impurities are introduced into the semiconductor layer 22C by so-called in-situ doping during CVD, but the diffusion of these impurities toward the semiconductor substrate 11 is
Since it is suppressed by germanium, the profile of the source / drain region and its extension in the depth direction can be made steeper.

【0122】なお、ここで、ゲルマニウムの濃度が1×
1013cm−2未満だと、そのバリア機能が低下し、
ゲルマニウムの濃度が1×1015cm−2を超える
と、キャリア移動度の劣化により、ソース・ドレイン領
域のエクステンション部の抵抗が上昇するおそれが生じ
る。このため、ゲルマニウムの濃度を上述の範囲内に収
めることが望まれる。
Here, the concentration of germanium is 1 ×.
If it is less than 10 13 cm -2 , its barrier function deteriorates,
When the concentration of germanium exceeds 1 × 10 15 cm −2 , the resistance of the extension portion of the source / drain region may increase due to deterioration of carrier mobility. Therefore, it is desired to keep the germanium concentration within the above range.

【0123】また、本実施の形態に関わる製造方法で
は、窪み16C内に導電性の半導体層22Cを形成する
前に、水素アニールを実行し、窪み16Cの表面に形成
された自然酸化膜を除去している。しかし、実際には、
この水素アニールを行っても、窪み16Cの表面に形成
された自然酸化膜を完全に除去することはできない。
Further, in the manufacturing method according to the present embodiment, hydrogen annealing is performed to remove the natural oxide film formed on the surface of the recess 16C before forming the conductive semiconductor layer 22C in the recess 16C. is doing. But in reality,
Even if this hydrogen annealing is performed, the natural oxide film formed on the surface of the recess 16C cannot be completely removed.

【0124】従って、MISFETのソース・ドレイン
領域及びそのエクステンション部のpn接合の界面に
は、1×1013cm−2乃至1×1015cm−2
ゲルマニウムと共に、1×1014cm−2程度の酸素
が含まれることがある。
Therefore, about 1 × 10 14 cm −2 together with 1 × 10 13 cm −2 to 1 × 10 15 cm −2 of germanium are formed at the pn junction interface of the source / drain region of the MISFET and its extension. May contain oxygen.

【0125】そして、この酸素も、ゲルマニウムほどで
はないものの、ソース・ドレイン領域及びそのエクステ
ンション部を形成する際、即ち、CVD法により窪み1
6C内に導電性の半導体層22Cを形成する際やその後
のアニール時などに、半導体層22C内の不純物が半導
体基板11内に拡散することを抑制する、というバリア
機能を有する。
This oxygen, though not so much as in germanium, is used when forming the source / drain regions and the extension portions thereof, that is, by the CVD method.
It has a barrier function of suppressing diffusion of impurities in the semiconductor layer 22C into the semiconductor substrate 11 when the conductive semiconductor layer 22C is formed in the 6C and subsequent annealing.

【0126】以上、説明したように、本実施の形態に関
わる半導体装置の製造方法及びこの方法により形成され
た半導体装置によれば、略一定の深さの浅い接合(特
に、MISFETのソース・ドレイン領域のエクステン
ション部)を、再現性よく形成することができる。
As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment and the semiconductor device formed by this method, the shallow junction (especially, the source / drain of the MISFET is formed). The extension part of the area) can be formed with good reproducibility.

【0127】[第4実施の形態]図12乃至図17は、
本発明の第4実施の形態に関わるMISFETの製造方
法を示している。
[Fourth Embodiment] FIGS. 12 to 17 show
It shows a method of manufacturing a MISFET according to the fourth embodiment of the present invention.

【0128】まず、図12及び図13に示すように、半
導体基板(例えば、シリコン基板)11上に、熱酸化層
及び不純物を含むポリシリコン層を形成した後、PEP
及びRIEによりシリコン層及び熱酸化層をパターニン
グし、半導体基板11上にゲート絶縁膜12及びゲート
電極13を形成する。
First, as shown in FIGS. 12 and 13, a thermal oxide layer and a polysilicon layer containing impurities are formed on a semiconductor substrate (eg, a silicon substrate) 11, and then PEP is performed.
Then, the silicon layer and the thermal oxide layer are patterned by RIE to form the gate insulating film 12 and the gate electrode 13 on the semiconductor substrate 11.

【0129】この後、ゲート電極13をマスクにして、
自己整合的に、ゲルマニウムイオン(Ge)14A
を、例えば、加速電圧 10keV、ドーズ量 1×10
14cm−2の条件で、半導体基板11の表面に対して
約60°の方向から、半導体基板11内にイオン注入す
る。
After that, using the gate electrode 13 as a mask,
Self-aligningly, germanium ion (Ge + ) 14A
Is, for example, acceleration voltage 10 keV, dose amount 1 × 10
Ions are implanted into the semiconductor substrate 11 from a direction of about 60 ° with respect to the surface of the semiconductor substrate 11 under the condition of 14 cm −2 .

【0130】その結果、ゲルマニウムイオンが注入され
た領域、例えば、半導体基板11の表面位置から5nm
程度の深さの位置までの領域の半導体(例えば、シリコ
ン)は、アモルファス化され、アモルファス層15Aと
なる。
As a result, a region in which germanium ions are implanted, for example, 5 nm from the surface position of the semiconductor substrate 11
A semiconductor (for example, silicon) in a region up to a position of about a depth is amorphized to be an amorphous layer 15A.

【0131】ここで、イオン注入の結果、アモルファス
層15Aの直下の半導体基板11には、1×1013
−2乃至1×1015cm−2のゲルマニウム(例え
ば、上記条件によるイオン注入の場合には、5×10
13cm−2程度のゲルマニウム)が含まれることにな
る。
Here, as a result of ion implantation, 1 × 10 13 c is formed on the semiconductor substrate 11 immediately below the amorphous layer 15A.
m −2 to 1 × 10 15 cm −2 germanium (for example, in the case of ion implantation under the above conditions, 5 × 10 5
Germanium (about 13 cm −2 ) is included.

【0132】なお、本実施の形態では、ゲルマニウム
を、半導体基板11の表面に対して斜め方向からイオン
注入している。この場合、ゲルマニウムを、半導体基板
11の表面に対して垂直方向からイオン注入する場合に
比べて、浅い位置に濃度のピーク値を設定することがで
きる。つまり、第1実施の形態の方法により形成される
窪みよりもさらに浅い窪みを形成できる。
In this embodiment, germanium is ion-implanted into the surface of the semiconductor substrate 11 from an oblique direction. In this case, the concentration peak value can be set at a shallower position than in the case where germanium is ion-implanted from the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 11. That is, it is possible to form a recess that is shallower than the recess formed by the method of the first embodiment.

【0133】従って、本実施の形態の方法によれば、エ
ッチング量をエッチング時間により制御する技術(例え
ば、USP5,864,161、USP6,018,1
85、特開平11−186542号、特開平09−82
957号、特開平08−153688号など)に比べ
て、浅い接合が制御良く形成できる。
Therefore, according to the method of this embodiment, the technique of controlling the etching amount by the etching time (for example, USP 5,864,161, USP 6,018,1) is used.
85, JP-A-11-186542, JP-A-09-82.
957, JP-A-08-153688, etc.), a shallow junction can be formed with good control.

【0134】次に、図14に示すように、ハロゲン系の
反応性ガスによるダウンフローエッチングを用いて、半
導体基板11の表面領域のアモルファス層(図12及び
図13)15Aのみを、半導体結晶(例えば、シリコン
結晶)に対して選択的にエッチングし、アモルファス層
15Aを除去する。その結果、半導体基板11の表面領
域には、深さが5nm程度の窪み16Aが形成される。
Next, as shown in FIG. 14, only the amorphous layer (FIGS. 12 and 13) 15A in the surface region of the semiconductor substrate 11 is subjected to semiconductor crystal (down) by down-flow etching using a halogen-based reactive gas. For example, the amorphous layer 15A is removed by selectively etching the silicon crystal). As a result, a recess 16A having a depth of about 5 nm is formed in the surface region of the semiconductor substrate 11.

【0135】次に、図15に示すように、希弗酸処理に
より半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を除
去した後、速やかに、半導体基板(ウェハ)11をCV
D装置に搬送する。また、CVD装置内において、半導
体基板11に600℃の水素アニールを3分間施し、搬
送時に半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を
除去する。
Next, as shown in FIG. 15, after removing the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 by the dilute hydrofluoric acid treatment, the semiconductor substrate (wafer) 11 is immediately subjected to CV.
Transport to device D. Further, in the CVD apparatus, the semiconductor substrate 11 is subjected to hydrogen annealing at 600 ° C. for 3 minutes to remove the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 during transportation.

【0136】続いて、CVD装置内で、ジクロロシラン
(SiH2Cl2)、塩酸(HCl)、水素(H2)及びジボラン(B2H6)の
混合ガスを、600℃で、例えば、それぞれ、400、
100、14500、100 sccm の割合で流し、
半導体基板11が露出している部分(窪み16Aの表
面)上にボロンを含む導電性の半導体層(例えば、シリ
コン層)17を形成する。
Then, in the CVD apparatus, dichlorosilane was used.
(SiH2Cl2), hydrochloric acid (HCl), hydrogen (H2), and diborane (B2H6) mixed gas at 600 ° C., for example, 400, respectively.
Flow at a rate of 100, 14500, 100 sccm,
A conductive semiconductor layer (for example, a silicon layer) 17 containing boron is formed on the exposed portion (the surface of the recess 16A) of the semiconductor substrate 11.

【0137】この半導体層17は、窪み16Aを満たす
程度にまで形成され、その結果、深さが5nm程度で、
プロファイルが急峻なソース・ドレイン領域のエクステ
ンション部が形成される。
The semiconductor layer 17 is formed to the extent that it fills the recess 16A, and as a result, has a depth of about 5 nm,
The extension portion of the source / drain region having a steep profile is formed.

【0138】次に、図16に示すように、ゲート電極1
3の側壁にサイドウォール21を形成する。サイドウォ
ール21は、例えば、半導体基板11上の全体に絶縁層
を形成した後、この絶縁層をRIEによりエッチングす
ることにより容易に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 16, the gate electrode 1
A side wall 21 is formed on the side wall of No. 3. The sidewall 21 can be easily formed, for example, by forming an insulating layer on the entire surface of the semiconductor substrate 11 and then etching this insulating layer by RIE.

【0139】また、半導体基板11上の全体にレジスト
層を形成し、フォトリソグラフィによりこのレジスト層
をパターニングする。パターニングされたレジスト層
(レジストパターン)は、例えば、nチャネルMISF
ETが形成される領域を覆っており、この後に行われる
イオン注入時のマスクとなる。
A resist layer is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11, and the resist layer is patterned by photolithography. The patterned resist layer (resist pattern) is, for example, an n-channel MISF.
It covers the region where ET is formed and serves as a mask for ion implantation performed thereafter.

【0140】即ち、レジストパターン、ゲート電極13
及びサイドウォール21をマスクにしたイオン注入によ
り、例えば、ボロンイオン(B)を、加速電圧3ke
V、ドーズ量4×1015cm−2の条件で、半導体基
板11内に自己整合的に注入する。そして、この後、高
速昇降温アニールを行うことにより、半導体基板11内
には、ソース・ドレイン領域(の主要部)22Aが形成
される。
That is, the resist pattern and the gate electrode 13
By ion implantation using the sidewalls 21 as a mask, for example, boron ions (B + ) are accelerated with an acceleration voltage of 3 ke.
It is self-alignedly injected into the semiconductor substrate 11 under the conditions of V and a dose amount of 4 × 10 15 cm −2 . Then, after that, high-speed temperature rising / falling annealing is performed to form the source / drain regions (main part) 22A in the semiconductor substrate 11.

【0141】次に、図17に示すように、ゲート電極1
3上、ソース・ドレイン領域22A上及びサイドウォー
ル21上に高融点金属(例えば、ニッケル、コバルト、
チタン、窒化チタンなど)を形成する。また、アニール
を行い、高融点金属とシリコン(ゲート電極13及びソ
ース・ドレイン領域22A)とを熱反応させ、ゲート電
極13上及びソース・ドレイン領域22A上にそれぞれ
シリサイド層23を形成する。
Next, as shown in FIG. 17, the gate electrode 1
3, the source / drain regions 22A and the sidewalls 21 on the refractory metal (eg, nickel, cobalt,
Titanium, titanium nitride, etc.) is formed. Further, annealing is performed to thermally react the refractory metal with silicon (the gate electrode 13 and the source / drain regions 22A) to form the silicide layers 23 on the gate electrode 13 and the source / drain regions 22A, respectively.

【0142】この後、サイドウォール21上などの領域
に存在する未反応の高融点金属を、薬液処理により除去
する(サリサイドプロセス:self-aligned silicide pr
ocess )。
Thereafter, the unreacted refractory metal present in the region such as the sidewall 21 is removed by chemical treatment (salicide process: self-aligned silicide pr
ocess).

【0143】以上の工程により、ソース・ドレイン領域
のエクステンション部のpn接合の深さが20nm以下
のMISFETが完成する。
Through the above steps, a MISFET having a pn junction depth of 20 nm or less in the extension portion of the source / drain region is completed.

【0144】なお、上述の製造方法の説明では、アモル
ファス層15Aを形成するために、ゲルマニウムを用い
たが、これに代えて、シリコンなどの半導体原子を使用
してもよい。
In the above description of the manufacturing method, germanium is used to form the amorphous layer 15A, but instead of this, a semiconductor atom such as silicon may be used.

【0145】また、上述の製造方法の説明では、pチャ
ネル型MISFETの製造方法を前提として説明した
が、本発明は、当然に、nチャネル型MISFETの製
造方法に適用することもできる。
In the above description of the manufacturing method, the manufacturing method of the p-channel type MISFET has been described as a premise, but the present invention can of course be applied to the manufacturing method of the n-channel type MISFET.

【0146】この場合、エクステンション部を形成する
ためのCVDプロセスでは、反応ガスとしてのジボラン
(B2H6)に代えて、ホスフィン(PH3)又はアルシン(AsH3)
を使用する。また、ソース・ドレイン領域を形成するた
めのイオン注入プロセスでは、ボロンイオンに代えて、
リンイオン及びヒ素イオンの少なくとも一つを使用す
る。リンのイオン注入の条件は、加速電圧5keV、ド
ーズ量1×1015cm −2とし、ヒ素のイオン注入の
条件は、加速電圧40keV、ドーズ量5×10 15
−2とする。
In this case, the extension portion is formed.
In the CVD process for diborane as a reaction gas
Instead of (B2H6), phosphine (PH3) or arsine (AsH3)
To use. Also, the source / drain regions are formed.
In the ion implantation process for
Use at least one of phosphorus and arsenic ions
It The conditions for phosphorus ion implantation are: acceleration voltage 5 keV,
Dose 1 × 1015cm -2And the arsenic ion implantation
The conditions are an acceleration voltage of 40 keV and a dose amount of 5 × 10. 15c
m-2And

【0147】また、本発明は、CMOSデバイスにおけ
るMISトランジスタの製造方法に応用することもでき
る。
The present invention can also be applied to a method of manufacturing a MIS transistor in a CMOS device.

【0148】本実施の形態の製造方法によれば、上述の
第1実施の形態の製造方法と同様の効果を得ることがで
きる。即ち、略一定の深さの浅い接合(特に、MISF
ETのソース・ドレイン領域のエクステンション部)
を、再現性よく形成することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the manufacturing method of the first embodiment described above. That is, a shallow junction having a substantially constant depth (especially MISF
ET source / drain region extension)
Can be formed with good reproducibility.

【0149】また、本実施の形態の製造方法では、アモ
ルファス化に使用するゲルマニウムを斜め方向からイオ
ン注入している。このため、図18に示すように、ソー
ス・ドレイン領域のエクステンション部17Aをゲート
電極13の直下にも容易に形成することができる。な
お、17Bは、同一条件で、垂直方向からイオン注入し
た場合のエクステンション部を示している。
In the manufacturing method of this embodiment, germanium used for amorphization is ion-implanted from an oblique direction. Therefore, as shown in FIG. 18, the extension portion 17A in the source / drain region can be easily formed immediately below the gate electrode 13. In addition, 17B shows the extension part when ions are implanted from the vertical direction under the same conditions.

【0150】ソース・ドレイン領域のエクステンション
部のpn接合の深さxjとゲート電極13の直下に進入
するエクステンション部の長さyjとの比率(yj/x
j)は、上述の第1実施の形態では、0.6−0.7で
あるが、本実施の形態では、1.0又はそれを超える値
に設定することができる。
The ratio (yj / x) of the depth xj of the pn junction of the extension portion of the source / drain region and the length yj of the extension portion which enters directly below the gate electrode 13.
j) is 0.6-0.7 in the above-mentioned first embodiment, but can be set to a value of 1.0 or more in this embodiment.

【0151】この比率が高いということは、MISFE
Tの電流駆動力が高いことを意味しているため、本実施
の形態の製造方法によれば、容易に、電流駆動力の高い
MISFETを形成できることになる。
This high ratio means that MISFE
Since T means that the current driving force is high, the manufacturing method of the present embodiment can easily form a MISFET having a high current driving force.

【0152】[第5実施の形態]本実施の形態は、浅い
接合を有するMISFETと深い接合を有するMISF
ETを製造する方法に関する。
[Fifth Embodiment] In this embodiment, a MISFET having a shallow junction and a MISSF having a deep junction are used.
It relates to a method of manufacturing ET.

【0153】図19乃至図23は、本発明の第5実施の
形態に関わるMISFETの製造方法を示している。
19 to 23 show a method of manufacturing a MISFET according to the fifth embodiment of the present invention.

【0154】まず、図19に示すように、半導体基板
(例えば、シリコン基板)11内にSTI(Shallow Tr
enchIsolation)構造の素子分離絶縁層20を形成す
る。
First, as shown in FIG. 19, an STI (Shallow Trunk) is formed in a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate) 11.
An element isolation insulating layer 20 having an enchIsolation structure is formed.

【0155】また、半導体基板11上に、熱酸化層、不
純物を含むポリシリコン層及びその直上にシリコン窒化
膜を堆積する。このシリコン窒化膜は、ゲートのキャッ
プとなる絶縁膜であり、シリコン酸化膜に置き換えるこ
とも可能である。
On the semiconductor substrate 11, a thermal oxide layer, a polysilicon layer containing impurities, and a silicon nitride film are deposited directly on the polysilicon layer. The silicon nitride film is an insulating film that serves as a gate cap and can be replaced with a silicon oxide film.

【0156】PEP及びRIEにより、シリコン窒化
膜、シリコン層及び熱酸化層をパターニングし、半導体
基板11上に、ゲート絶縁膜12、ゲート電極13及び
キャップ膜を形成する。また、ゲート後酸化工程によ
り、ゲートポリシリコン及び基板を酸化後、RIEによ
ってエッチバックすることにより、ゲート側面にゲート
側壁13−2を形成する。
The silicon nitride film, the silicon layer and the thermal oxide layer are patterned by PEP and RIE to form the gate insulating film 12, the gate electrode 13 and the cap film on the semiconductor substrate 11. In addition, after the gate polysilicon and the substrate are oxidized by the post-gate oxidation step, the gate sidewalls 13-2 are formed on the side surfaces of the gate by etching back by RIE.

【0157】この後、レジストパターン18を用いて、
高速動作を要求されるMISFETが形成される領域を
覆う。そして、I/O部のMISFETなどの深い接合
が要求されるMISFETが形成される領域において、
ゲート電極13及びレジストパターン18をマスクにし
て、自己整合的に、ゲルマニウムイオン(Ge)14
Aを、例えば、加速電圧 50keV、ドーズ量 1×1
14cm−2の条件で、半導体基板11の表面に対し
て垂直方向から、半導体基板11内にイオン注入する。
After that, using the resist pattern 18,
The region where the MISFET, which is required to operate at high speed, is formed is covered. Then, in the region where the MISFET such as the MISFET of the I / O portion which requires deep junction is formed,
Germanium ions (Ge + ) 14 are self-aligned using the gate electrode 13 and the resist pattern 18 as a mask.
A is, for example, acceleration voltage 50 keV, dose amount 1 × 1
Ions are implanted into the semiconductor substrate 11 from the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 11 under the condition of 0 14 cm −2 .

【0158】その結果、ゲルマニウムイオンが注入され
た領域、例えば、半導体基板11の表面位置から10n
m程度の深さの位置までの領域の半導体(例えば、シリ
コン)は、アモルファス化され、アモルファス層15D
となる。
As a result, a region where the germanium ions are implanted, for example, 10 n from the surface position of the semiconductor substrate 11
A semiconductor (for example, silicon) in a region up to a depth of about m is made amorphous, and the amorphous layer 15D is formed.
Becomes

【0159】ここで、イオン注入の結果、アモルファス
層15Dの直下の半導体基板11には、1×1013
−2乃至1×1015cm−2のゲルマニウム(例え
ば、上記条件によるイオン注入の場合には、5×10
13cm−2程度のゲルマニウム)が含まれることにな
る。
Here, as a result of ion implantation, 1 × 10 13 c is formed on the semiconductor substrate 11 immediately below the amorphous layer 15D.
m −2 to 1 × 10 15 cm −2 germanium (for example, in the case of ion implantation under the above conditions, 5 × 10 5
Germanium (about 13 cm −2 ) is included.

【0160】次に、図20(a)に示すように、レジス
トパターン19を用いて、深い接合が要求されるMIS
FETが形成される領域を覆う。そして、高速動作を要
求されるMISFETが形成される領域において、ゲー
ト電極13及びレジストパターン19をマスクにして、
自己整合的に、ゲルマニウムイオン(Ge)14A
を、例えば、加速電圧 10keV、ドーズ量 1×10
14cm−2の条件で、半導体基板11の表面に対して
約60°の方向から、半導体基板11内にイオン注入す
る。引き続いて、図20(b)に示すように、−60°
の方向からも、ゲルマニウムイオン(Ge)14Cを
イオン注入する。
Next, as shown in FIG. 20A, using the resist pattern 19, a MIS requiring deep bonding.
Cover the area where the FET is formed. Then, using the gate electrode 13 and the resist pattern 19 as a mask in the region where the MISFET that requires high-speed operation is formed,
Self-aligningly, germanium ion (Ge + ) 14A
Is, for example, acceleration voltage 10 keV, dose amount 1 × 10
Ions are implanted into the semiconductor substrate 11 from a direction of about 60 ° with respect to the surface of the semiconductor substrate 11 under the condition of 14 cm −2 . Subsequently, as shown in FIG. 20 (b), −60 °
Also from the direction of, the germanium ion (Ge + ) 14C is ion-implanted.

【0161】その結果、ゲルマニウムイオンが注入され
た領域、例えば、半導体基板11の表面位置から5nm
程度の深さの位置までの領域の半導体(例えば、シリコ
ン)は、アモルファス化され、アモルファス層15Eと
なる。
As a result, the region where the germanium ions are implanted, for example, 5 nm from the surface position of the semiconductor substrate 11
A semiconductor (for example, silicon) in a region up to a position of about a depth is made amorphous and becomes an amorphous layer 15E.

【0162】ここで、イオン注入の結果、アモルファス
層15Eの直下の半導体基板11には、1×1013
−2乃至1×1015cm−2のゲルマニウム(例え
ば、上記条件によるイオン注入の場合には、5×10
13cm−2程度のゲルマニウム)が含まれることにな
る。
Here, as a result of ion implantation, 1 × 10 13 c is formed in the semiconductor substrate 11 immediately below the amorphous layer 15E.
m −2 to 1 × 10 15 cm −2 germanium (for example, in the case of ion implantation under the above conditions, 5 × 10 5
Germanium (about 13 cm −2 ) is included.

【0163】なお、高速動作を要求されるMISFET
が形成される領域では、ゲルマニウムを、半導体基板1
1の表面に対して斜め方向からイオン注入しているた
め、アモルファス層15Eは、ゲート電極13の直下に
十分に進入している。
MISFETs required to operate at high speed
In the region where the
Since the ion implantation is performed obliquely to the surface of No. 1, the amorphous layer 15E sufficiently penetrates directly below the gate electrode 13.

【0164】次に、図21に示すように、ハロゲン系の
反応性ガスによるダウンフローエッチングを用いて、半
導体基板11の表面領域のアモルファス層(図20)1
5D,15Eのみを、半導体結晶(例えば、シリコン結
晶)に対して選択的にエッチングし、アモルファス層1
5D,15Eを除去する。その結果、半導体基板11の
表面領域には、深さがそれぞれ10nm、5nm程度の
窪み16D,16Eが形成される。
Next, as shown in FIG. 21, the amorphous layer (FIG. 20) 1 in the surface region of the semiconductor substrate 11 was down-etched by down-flow etching using a halogen-based reactive gas.
Only 5D and 15E are selectively etched with respect to a semiconductor crystal (for example, a silicon crystal) to form an amorphous layer 1
Remove 5D and 15E. As a result, recesses 16D and 16E having a depth of about 10 nm and 5 nm are formed in the surface region of the semiconductor substrate 11.

【0165】次に、図22に示すように、希弗酸処理に
より半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を除
去した後、速やかに、半導体基板(ウェハ)11をCV
D装置に搬送する。また、CVD装置内において、半導
体基板11に600℃の水素アニールを3分間施し、搬
送時に半導体基板11の表面に形成された自然酸化膜を
除去する。
Next, as shown in FIG. 22, after removing the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 by the dilute hydrofluoric acid treatment, the semiconductor substrate (wafer) 11 is immediately subjected to CV.
Transport to device D. Further, in the CVD apparatus, the semiconductor substrate 11 is subjected to hydrogen annealing at 600 ° C. for 3 minutes to remove the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 11 during transportation.

【0166】続いて、CVD装置内で、ジクロロシラン
(SiH2Cl2)、塩酸(HCl)、水素(H2)及びジボラン(B2H6)の
混合ガスを、600℃で、例えば、それぞれ、400、
100、14500、100 sccm の割合で流し、
半導体基板11が露出している部分(窪み16D,16
Eの表面)上にボロンを含む導電性の半導体層(例え
ば、シリコン層)17を形成する。
Then, in the CVD apparatus, dichlorosilane was used.
(SiH2Cl2), hydrochloric acid (HCl), hydrogen (H2), and diborane (B2H6) mixed gas at 600 ° C., for example, 400, respectively.
Flow at a rate of 100, 14500, 100 sccm,
The exposed portion of the semiconductor substrate 11 (the depressions 16D, 16
A conductive semiconductor layer (for example, a silicon layer) 17 containing boron is formed on the surface (E).

【0167】この半導体層17は、窪み16Dを満たす
程度にまで形成され、高速動作を要求されるMISFE
Tが形成される領域では、当初の基板面の高さを超える
程度まで、半導体層17が形成されることになるが、エ
クステンション部の深さは、実質的にほとんど影響をう
けることがない。
The semiconductor layer 17 is formed to the extent that it fills the depression 16D, and is required to operate at high speed.
In the region where T is formed, the semiconductor layer 17 is formed to the extent that it exceeds the initial height of the substrate surface, but the depth of the extension portion is substantially not affected.

【0168】次に、図23に示すように、ゲート電極1
3の側壁、つまり、ゲート側壁13−2の外側に側壁2
1を形成する。側壁21は、例えば、半導体基板11上
の全体に絶縁層を形成した後、この絶縁層をRIEによ
りエッチングすることにより容易に形成することができ
る。
Next, as shown in FIG. 23, the gate electrode 1
3 side wall, that is, the side wall 2 outside the gate side wall 13-2.
1 is formed. The side wall 21 can be easily formed, for example, by forming an insulating layer on the entire surface of the semiconductor substrate 11 and then etching this insulating layer by RIE.

【0169】また、ゲート電極13上のキャップ膜13
−1を選択的にウェット処理により除去した後、高速動
作が要求されるMISFETが形成される領域をレジス
ト層により覆う。また、I/O部のMISFETなどの
深い接合が要求されるMISFETが形成される領域に
対して、ゲート電極13及びゲート側壁21をマスクに
したボロン(B)のイオン注入を行う。
Further, the cap film 13 on the gate electrode 13
After -1 is selectively removed by a wet process, a region where a MISFET that requires high-speed operation is formed is covered with a resist layer. Further, ion implantation of boron (B + ) is performed using the gate electrode 13 and the gate sidewall 21 as a mask in a region where a MISFET such as a MISFET in the I / O portion, which requires a deep junction, is formed.

【0170】また、I/O部のMISFETなどの深い
接合が要求されるMISFETが形成される領域をレジ
スト層で覆い、高速動作が要求されるMISFETが形
成される領域に対して、ゲート電極13及びゲート側壁
21をマスクにしたボロン(B)のイオン注入を行
う。
Further, the region where the MISFET such as MISFET of the I / O portion where a deep junction is required is formed is covered with a resist layer, and the gate electrode 13 is applied to the region where the MISFET requiring high speed operation is formed. Further, boron (B + ) ion implantation is performed using the gate sidewall 21 as a mask.

【0171】そして、この後、高速昇降温アニールを行
うと、半導体基板11内には、ソース・ドレイン領域
(の主要部)22D,22Eが形成される。
Then, when high-speed temperature rising / falling annealing is performed thereafter, the source / drain regions 22D and 22E are formed in the semiconductor substrate 11.

【0172】この後、ゲート電極13上、ソース・ドレ
イン領域22D,22E上及びサイドウォール21上に
高融点金属(例えば、ニッケル、コバルト、チタン、窒
化チタンなど)を形成する。また、アニールを行い、高
融点金属とシリコン(ゲート電極13及びソース・ドレ
イン領域22D,22E)とを熱反応させ、ゲート電極
13上及びソース・ドレイン領域22D,22E上にそ
れぞれシリサイド層23を形成する。
After that, a refractory metal (for example, nickel, cobalt, titanium, titanium nitride, etc.) is formed on the gate electrode 13, the source / drain regions 22D and 22E, and the sidewall 21. Further, annealing is performed to thermally react the refractory metal with silicon (the gate electrode 13 and the source / drain regions 22D and 22E) to form the silicide layers 23 on the gate electrode 13 and the source / drain regions 22D and 22E, respectively. To do.

【0173】この後、サイドウォール21上などの領域
に存在する未反応の高融点金属を、薬液処理により除去
する(サリサイドプロセス:self-aligned silicide pr
ocess )。
Thereafter, the unreacted refractory metal present in the region such as the sidewall 21 is removed by chemical treatment (salicide process: self-aligned silicide pr
ocess).

【0174】以上の工程により、深さが異なるソース・
ドレイン領域及びそのエクステンション部を有する複数
種類のMISFETが完成する。
Through the above steps, sources with different depths
A plurality of types of MISFETs having a drain region and its extension portion are completed.

【0175】なお、上述の製造方法の説明では、アモル
ファス層15D,15Eを形成するために、ゲルマニウ
ムを用いたが、これに代えて、シリコンなどの半導体原
子を使用してもよい。
Although germanium is used to form the amorphous layers 15D and 15E in the above description of the manufacturing method, semiconductor atoms such as silicon may be used instead of germanium.

【0176】また、上述の製造方法の説明では、pチャ
ネル型MISFETの製造方法を前提として説明した
が、本発明は、当然に、nチャネル型MISFETの製
造方法に適用することもできる。
In the above description of the manufacturing method, the manufacturing method of the p-channel type MISFET has been described as a premise, but the present invention can naturally be applied to the manufacturing method of the n-channel type MISFET.

【0177】この場合、エクステンション部を形成する
ためのCVDプロセスでは、反応ガスとしてのジボラン
(B2H6)に代えて、ホスフィン(PH3)又はアルシン(AsH3)
を使用する。また、ソース・ドレイン領域を形成するた
めのイオン注入プロセスでは、ボロンイオンに代えて、
リンイオン及びヒ素イオンの少なくとも一方を使用す
る。
In this case, in the CVD process for forming the extension portion, diborane as a reaction gas is used.
Instead of (B2H6), phosphine (PH3) or arsine (AsH3)
To use. In the ion implantation process for forming the source / drain regions, instead of boron ions,
At least one of phosphorus ion and arsenic ion is used.

【0178】また、本発明は、CMOSデバイスにおけ
るMISトランジスタの製造方法に応用することもでき
る。
The present invention can also be applied to a method of manufacturing a MIS transistor in a CMOS device.

【0179】本実施の形態の製造方法によれば、上述の
第1実施の形態の製造方法と同様の効果を得ることがで
きる。即ち、略一定の深さの浅い接合(特に、MISF
ETのソース・ドレイン領域のエクステンション部)
を、再現性よく形成することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the manufacturing method of the first embodiment described above. That is, a shallow junction having a substantially constant depth (especially MISF
ET source / drain region extension)
Can be formed with good reproducibility.

【0180】また、本実施の形態の製造方法では、ゲル
マニウムイオンのイオン注入の条件を変えることによ
り、深さが異なる2種類の接合を同時に形成することが
できる。このため、1チップ内に形成される、例えば、
I/O部のMISFETなどの深い接合が要求されるM
ISFETと、高速動作を要求されるMISFETとに
対して、本発明を同時に適用することができる。
Further, in the manufacturing method of the present embodiment, two types of junctions having different depths can be formed at the same time by changing the ion implantation conditions of germanium ions. Therefore, it is formed in one chip, for example,
M that requires deep junction such as MISFET in I / O part
The present invention can be simultaneously applied to the ISFET and the MISFET that is required to operate at high speed.

【0181】[その他]なお、アモルファス化のための
イオン注入に使用するイオンとしては、電気的に作用し
ない不純物であれば、ゲルマニウム、シリコンなどの半
導体原子に限られない。
[Others] The ions used for ion implantation for amorphization are not limited to semiconductor atoms such as germanium and silicon as long as they are impurities that do not act electrically.

【0182】[0182]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
装置の製造方法によれば、ゲルマニウムやシリコンなど
の電気的に作用しない不純物のイオン注入により半導体
基板の表面領域をアモルファス化し、このアモルファス
化された表面領域を半導体基板に対して選択的にエッチ
ングすることにより、非常に浅い窪みを形成している。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the surface region of the semiconductor substrate is made amorphous by ion implantation of impurities that do not act electrically, such as germanium and silicon. By etching the converted surface region selectively with respect to the semiconductor substrate, a very shallow depression is formed.

【0183】アモルファス化される表面領域の深さの制
御は、エッチングによる深さの制御よりも正確かつ容易
に行うことができ、また、アモルファス化された領域
は、半導体基板(例えば、シリコン結晶)に対して、十
分な大きさのエッチング選択比を確保できるため、略一
定の深さの接合を再現性よく形成できるようになる。
The depth of the amorphized surface region can be controlled more accurately and easily than the depth by etching, and the amorphized region can be formed on the semiconductor substrate (eg, silicon crystal). On the other hand, since a sufficiently large etching selection ratio can be secured, it becomes possible to form a junction having a substantially constant depth with good reproducibility.

【0184】また、半導体原子のイオン注入において
は、斜め方向から半導体原子をイオン注入することによ
り、例えば、接合の深さxjとゲート電極直下における
接合の伸びyjとの比(yj/xj)を、エッチングの
みにより窪みを形成する従来例に比べて大きな値とする
ことができ、MISFETの電流駆動力の向上に貢献す
ることができる。
In the ion implantation of semiconductor atoms, by implanting semiconductor atoms from an oblique direction, for example, the ratio (yj / xj) of the junction depth xj to the junction extension yj directly below the gate electrode is changed. The value can be made larger than that of the conventional example in which the depression is formed only by etching, and it can contribute to the improvement of the current driving force of the MISFET.

【0185】さらに、半導体原子のイオン注入の条件を
変えることにより、異なる深さの複数の接合を同時に形
成することが可能となる。
Furthermore, by changing the conditions for ion implantation of semiconductor atoms, it becomes possible to simultaneously form a plurality of junctions having different depths.

【0186】また、本発明のMISFETは、接合の界
面に、ゲルマニウムが存在している。このゲルマニウム
は、接合を形成するため、半導体層に導入される不純物
の拡散を抑制し、接合部分の濃度プロファイルを急峻に
することができる。
Further, in the MISFET of the present invention, germanium exists at the junction interface. Since germanium forms a junction, it can suppress the diffusion of impurities introduced into the semiconductor layer and make the concentration profile of the junction steep.

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

【図1】本発明の第1実施の形態に関わる製造方法を示
す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施の形態に関わる製造方法を示
す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施の形態に関わる製造方法を示
す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施の形態に関わる製造方法を示
す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing the manufacturing method according to the first embodiment of the invention.

【図5】本発明の第1実施の形態に関わる製造方法を示
す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing the manufacturing method according to the first embodiment of the invention.

【図6】本発明の第2実施の形態に関わる製造方法を示
す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2実施の形態に関わる製造方法を示
す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing the manufacturing method according to the second embodiment of the invention.

【図8】本発明の第2実施の形態に関わる製造方法を示
す断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing the manufacturing method according to the second embodiment of the invention.

【図9】本発明の第3実施の形態に関わる製造方法を示
す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing the manufacturing method according to the third embodiment of the invention.

【図10】本発明の第3実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 10 is a sectional view showing the manufacturing method according to the third embodiment of the invention.

【図11】本発明の第3実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 11 is a sectional view showing the manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 12 is a sectional view showing the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第4実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 13 is a sectional view showing the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 14 is a sectional view showing a manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第4実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 15 is a sectional view showing the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第4実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 16 is a sectional view showing the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第4実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 17 is a sectional view showing the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第4実施の形態で製造されたエクス
テンション部を示す断面図。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing an extension part manufactured according to a fourth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第5実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 19 is a sectional view showing the manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第5実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 20 is a sectional view showing the manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第5実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 21 is a sectional view showing the manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第5実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 22 is a sectional view showing the manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第5実施の形態に関わる製造方法を
示す断面図。
FIG. 23 is a sectional view showing the manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 :半導体基板、 12 :ゲート絶縁膜、 13 :ゲート電極、 14A,14B,14C :ゲルマニウムイオ
ン、 15A,15B,15C,15D,15E :アモルフ
ァス層、 16A,16B,16C,16D,16E :窪み、 17,17A,17B :エクステンション
部、 18,19 :レジスト層、 20 :素子分離絶縁層、 21 :サイドウォール、 22A,22B,22C,22D,22E :ソース・
ドレイン領域、 23 :シリサイド層。
11: Semiconductor substrate, 12: Gate insulating film, 13: Gate electrode, 14A, 14B, 14C: Germanium ion, 15A, 15B, 15C, 15D, 15E: Amorphous layer, 16A, 16B, 16C, 16D, 16E: Recess, 17, 17A, 17B: Extension part, 18, 19: Resist layer, 20: Element isolation insulating layer, 21: Side wall, 22A, 22B, 22C, 22D, 22E: Source
Drain region, 23: silicide layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/092 29/78 Fターム(参考) 5F048 AA01 AB03 AC01 AC03 BA01 BB05 BB08 BB12 BC06 BC19 BG14 DA23 5F140 AA13 AB03 BA01 BE07 BF04 BF11 BF18 BG08 BG34 BG38 BG45 BG51 BG53 BH06 BH13 BH14 BH15 BH22 BH30 BJ01 BJ08 BK02 BK09 BK10 BK11 BK13 BK18 BK21 BK34 BK39 CB04 CF04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 27/092 29/78 F term (reference) 5F048 AA01 AB03 AC01 AC03 BA01 BB05 BB08 BB12 BC06 BC19 BG14 DA23 5F140 AA13 AB03 BA01 BE07 BF04 BF11 BF18 BG08 BG34 BG38 BG45 BG51 BG53 BH06 BH13 BH14 BH15 BH22 BH30 BJ01 BJ08 BK02 BK09 BK10 BK11 BK13 BK18 BK21 BK34 BK39 CB04 CF04

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、前記半導体基板の表面領
域に形成されるMISFETとを具備し、前記MISF
ETのソース・ドレイン領域のエクステンション部のp
n接合の界面にゲルマニウムが含まれていることを特徴
とする半導体装置。
1. A semiconductor substrate, comprising: a MISFET formed in a surface region of the semiconductor substrate;
P of extension part of source / drain region of ET
A semiconductor device in which germanium is contained in the interface of the n-junction.
【請求項2】 半導体基板と、前記半導体基板の表面領
域に形成されるMISFETとを具備し、前記MISF
ETのソース・ドレイン領域のpn接合の界面の少なく
とも一部にゲルマニウムが含まれていることを特徴とす
る半導体装置。
2. A semiconductor substrate and a MISFET formed on a surface region of the semiconductor substrate, wherein the MISSF is provided.
A semiconductor device comprising germanium in at least a part of an interface of a pn junction of a source / drain region of ET.
【請求項3】 前記ゲルマニウムの濃度は、1×10
13cm−2乃至1×1015cm−2の範囲内に設定
されていることを特徴とする請求項1又は2記載の半導
体装置。
3. The concentration of germanium is 1 × 10.
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is set within a range of 13 cm −2 to 1 × 10 15 cm −2 .
【請求項4】 前記pn接合の界面には、前記ゲルマニ
ウムと共に酸素が含まれていることを特徴とする請求項
1又は2記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the interface of the pn junction contains oxygen together with the germanium.
【請求項5】 前記エクステンション部の深さは、20
nm以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体
装置。
5. The depth of the extension portion is 20.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a thickness of not more than nm.
【請求項6】 前記エクステンション部は、前記MIS
FETのゲート電極の側壁に形成されたサイドウォール
の直下に配置されていることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置。
6. The extension unit includes the MIS.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is arranged immediately below a sidewall formed on the sidewall of the gate electrode of the FET.
【請求項7】 前記ゲルマニウムは、前記ソース・ドレ
イン領域のpn接合の界面の全てに含まれていることを
特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the germanium is contained in all of the interfaces of the pn junction of the source / drain regions.
【請求項8】 イオン注入により半導体基板の表面領域
に半導体原子を注入するステップと、前記半導体原子に
よりアモルファス化された前記表面領域を前記半導体基
板に対して選択的にエッチングし、前記半導体基板に窪
みを形成するステップと、前記窪み内に不純物を含んだ
半導体層を満たすステップとを具備することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
8. A step of implanting semiconductor atoms into a surface region of a semiconductor substrate by ion implantation, and selectively etching the surface region amorphized by the semiconductor atoms with respect to the semiconductor substrate to form a semiconductor substrate on the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a depression; and filling the depression with a semiconductor layer containing impurities.
【請求項9】 前記半導体原子は、ゲルマニウム又はシ
リコンであることを特徴とする請求項8記載の半導体装
置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor atom is germanium or silicon.
【請求項10】 前記窪みの深さは、前記半導体原子の
加速電圧及びドーズ量により決定されることを特徴とす
る請求項8記載の半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the depth of the depression is determined by an acceleration voltage and a dose amount of the semiconductor atom.
【請求項11】 前記窪みは、ダウンフローエッチング
により形成されることを特徴とする請求項8記載の半導
体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the recess is formed by downflow etching.
【請求項12】 前記イオン注入は、前記半導体基板上
に形成されたMISFETのゲート電極をマスクにして
自己整合的に行われ、前記半導体層は、前記MISFE
Tのソース・ドレイン領域として機能することを特徴と
する請求項8記載の半導体装置の製造方法。
12. The ion implantation is performed in a self-aligned manner by using a gate electrode of a MISFET formed on the semiconductor substrate as a mask, and the semiconductor layer is formed by the MISFE.
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, which functions as a source / drain region of T.
【請求項13】 前記半導体原子は、前記半導体基板の
表面に対して斜め方向から注入されることを特徴とする
請求項12記載の半導体装置の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein the semiconductor atoms are implanted obliquely with respect to the surface of the semiconductor substrate.
【請求項14】 半導体基板上にゲート電極を形成する
ステップと、前記ゲート電極をマスクにしたイオン注入
により前記半導体基板の表面領域に半導体原子を自己整
合的に注入するステップと、前記半導体原子によりアモ
ルファス化された前記表面領域を前記半導体基板に対し
て選択的にエッチングし、前記半導体基板に窪みを形成
するステップと、前記窪み内に不純物を含んだ半導体層
を満たし、ソース・ドレイン領域のエクステンション部
を形成するステップとを具備することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
14. A step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate, a step of implanting semiconductor atoms into a surface region of the semiconductor substrate in a self-aligned manner by ion implantation using the gate electrode as a mask, A step of selectively etching the amorphized surface region with respect to the semiconductor substrate to form a recess in the semiconductor substrate, and filling the semiconductor layer containing impurities in the recess to extend the source / drain regions. And a step of forming a portion.
【請求項15】 前記エクステンション部を形成した後
に前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成するス
テップと、前記ゲート電極及び前記サイドウォールをマ
スクにしたイオン注入により前記半導体基板の表面領域
に不純物を自己整合的に注入し、前記ソース・ドレイン
領域の主要部を形成するステップとをさらに具備するこ
とを特徴とする請求項14記載の半導体装置の製造方
法。
15. A step of forming a sidewall on a side wall of the gate electrode after forming the extension part, and an impurity self-implanted in a surface region of the semiconductor substrate by ion implantation using the gate electrode and the side wall as a mask. 15. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, further comprising the step of implanting in a conformal manner to form a main part of the source / drain regions.
【請求項16】 前記エクステンション部を形成した後
に前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成するス
テップと、前記ゲート電極及び前記サイドウォールをマ
スクにしたイオン注入により前記半導体基板の表面領域
に半導体原子を自己整合的に注入するステップと、前記
半導体原子によりアモルファス化された前記表面領域を
前記半導体基板に対して選択的にエッチングし、前記半
導体基板に窪みを形成するステップと、前記窪み内に不
純物を含んだ半導体層を満たし、前記ソース・ドレイン
領域の主要部を形成するステップとをさらに具備するこ
とを特徴とする請求項14記載の半導体装置の製造方
法。
16. A step of forming a side wall on a side wall of the gate electrode after forming the extension part, and a step of forming semiconductor atoms in a surface region of the semiconductor substrate by ion implantation using the gate electrode and the side wall as a mask. Implanting in a self-aligned manner, selectively etching the surface region amorphized by the semiconductor atoms with respect to the semiconductor substrate to form a recess in the semiconductor substrate, and impurities in the recess. 15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, further comprising the step of filling the included semiconductor layer and forming a main part of the source / drain region.
【請求項17】 半導体基板上にゲート電極を形成する
ステップと、前記ゲート電極をマスクにしたイオン注入
により前記半導体基板の表面領域に半導体原子を自己整
合的に注入するステップと、前記ゲート電極の側壁にサ
イドウォールを形成するステップと、前記ゲート電極及
び前記サイドウォールをマスクにしたイオン注入により
前記半導体基板の表面領域に半導体原子を自己整合的に
注入するステップと、前記半導体原子によりアモルファ
ス化された前記表面領域を前記半導体基板に対して選択
的にエッチングし、前記半導体基板に窪みを形成するス
テップと、前記窪み内に不純物を含んだ半導体層を満た
し、エクステンション部を含むソース・ドレイン領域を
形成するステップとを具備することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
17. A step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate; a step of implanting semiconductor atoms in a surface region of the semiconductor substrate in a self-aligned manner by ion implantation using the gate electrode as a mask; Forming sidewalls on the sidewalls; implanting semiconductor atoms in a self-aligned manner into the surface region of the semiconductor substrate by ion implantation using the gate electrode and the sidewalls as a mask; and amorphizing by the semiconductor atoms. A step of selectively etching the surface region with respect to the semiconductor substrate to form a recess in the semiconductor substrate; and a step of forming a source / drain region including an extension portion by filling the recess with a semiconductor layer containing impurities. And a step of forming the semiconductor device.
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