JP2003243652A - Method for manufacturing semiconductor device having shallow diffusion layer - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor device having shallow diffusion layerInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に、浅い拡散層を形成することができ、か
つ、低抵抗でリークが小さい素子を得ることができる絶
縁ゲート(MIS)電界効果半導体装置に好適な半導体
装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to an insulated gate (MIS) electric field effect capable of forming a shallow diffusion layer and obtaining an element having low resistance and small leakage. The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method suitable for a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】MIS型FETの微細化が進みゲート長
が0.2μm以下になると、短チャネル効果によりしき
い値電圧の低下、オフ特性の劣化等が現れ、電気特性が
低下するため短チャネル効果を抑制する必要がある。図
2(a)〜(c)は、一般的なMIS型FETの製造方
法の主要段階における状態を示す断面図である。2. Description of the Related Art As the miniaturization of MIS-type FET progresses and the gate length becomes 0.2 μm or less, a short channel effect causes a decrease in threshold voltage, deterioration of off characteristics, and the like, and electrical characteristics are deteriorated. It is necessary to suppress the effect. 2A to 2C are cross-sectional views showing a state in a main stage of a method of manufacturing a general MIS type FET.
【0003】図2において、21はSi等からなる基
板、22はSiO2等からなるゲート絶縁膜、23はポ
リSi等からなるゲート電極、24は不純物注入層、2
5はソース/ドレイン拡散層である。つぎに、その製造
方法について説明する。まず、図2(a)に示すよう
に、例えば、熱酸化により基板21を酸化してシリコン
酸化膜を形成し、例えば、CVD法によりシリコン酸化
膜上にポリシリコンを堆積してポリシリコン膜を形成し
た後、エッチングによりポリシリコン膜及びシリコン絶
縁膜を選択的にエッチングしてゲート電極23及びゲー
ト絶縁膜22を形成する。In FIG. 2, 21 is a substrate made of Si or the like, 22 is a gate insulating film made of SiO 2 or the like, 23 is a gate electrode made of poly-Si or the like, 24 is an impurity injection layer, 2
Reference numeral 5 is a source / drain diffusion layer. Next, the manufacturing method will be described. First, as shown in FIG. 2A, for example, the substrate 21 is oxidized by thermal oxidation to form a silicon oxide film, and, for example, polysilicon is deposited on the silicon oxide film by a CVD method to form a polysilicon film. After the formation, the polysilicon film and the silicon insulating film are selectively etched by etching to form the gate electrode 23 and the gate insulating film 22.
【0004】つぎに、図2(b)に示すように、ゲート
電極23をマスクとして不純物をイオン注入して不純物
注入層24を形成する。不純物として、nMOSではA
s、P、Sb、pMOSではB、Inを用いる。Next, as shown in FIG. 2B, impurities are ion-implanted using the gate electrode 23 as a mask to form an impurity-implanted layer 24. As an impurity, nMOS has A
B, In are used for s, P, Sb, and pMOS.
【0005】つぎに、図2(c)に示すように、アニー
ル(加熱処理)(通常800℃〜950℃で10分〜数
時間、又は、950℃〜1050℃で10秒程度)によ
り不純物注入層24の不純物の活性化(不純物が結晶格
子位置に納まり、所定の電気的性質を発現するようにす
ること)を行って、nMOSではn型、pMOSではp
型のソース/ドレイン拡散層25を形成する。このとき
不純物拡散によって、ソース/ドレイン拡散層25は不
純物注入層24に比べて深くなる。そして、ゲート電極
23を覆うようにBPSG等からなる層間絶縁膜を形成
し、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成した後、コン
タクトホールを介してゲート電極23、ソース/ドレイ
ン拡散層25とコンタクトを取れるようにAl等からな
る配線層を形成することにより、半導体装置を得ること
ができる。Next, as shown in FIG. 2 (c), impurity implantation is performed by annealing (heat treatment) (normally 800 ° C. to 950 ° C. for 10 minutes to several hours, or 950 ° C. to 1050 ° C. for about 10 seconds). The impurities in the layer 24 are activated (so that the impurities are contained in the crystal lattice position and express a predetermined electric property), and the nMOS is n-type and the pMOS is p-type.
A source / drain diffusion layer 25 of the mold is formed. At this time, due to the impurity diffusion, the source / drain diffusion layer 25 becomes deeper than the impurity injection layer 24. Then, an interlayer insulating film made of BPSG or the like is formed so as to cover the gate electrode 23, a contact hole is formed in the interlayer insulating film, and then the gate electrode 23 and the source / drain diffusion layer 25 can be contacted through the contact hole. By forming the wiring layer made of Al or the like as described above, a semiconductor device can be obtained.
【0006】上記に示したMIS型FETにおいては、
微細化に伴い短チャネル効果(微細化によりFETが十
分オフにならなくなる現象)による特性の劣化が発生す
る。この短チャネル効果の抑制には、ソース/ドレイン
拡散層25のpn接合を浅く形成することが非常に有効
である。In the MIS type FET shown above,
Along with miniaturization, deterioration of characteristics occurs due to a short channel effect (a phenomenon in which the FET is not sufficiently turned off due to miniaturization). To suppress the short channel effect, it is very effective to form the pn junction of the source / drain diffusion layer 25 shallow.
【0007】ソース/ドレイン拡散層25の接合を浅く
するための方法として、不純物のイオン注入エネルギー
を下げて、不純物の基板への侵入深さを浅くする方法が
従来用いられてきた。更に、不純物を活性化させるため
のアニールによって不純物が拡散するのを抑制するため
に、比較的低温、長時間のアニール(800℃〜950
℃、10分〜数時間)に代わって、高温短時間アニール
(1000℃、10秒程度)を用いる方法が行われてい
る。これは、アニールの短時間化によって拡散を抑え、
それによるアニール効果の減少を高温化によって補おう
とするものである。As a method for making the junction of the source / drain diffusion layers 25 shallow, a method has been conventionally used in which the ion implantation energy of impurities is lowered to make the depth of penetration of impurities into the substrate shallow. Further, in order to suppress the diffusion of impurities due to the annealing for activating the impurities, annealing at a relatively low temperature (800 ° C. to 950 ° C.) is performed.
A method using high-temperature short-time annealing (1000 ° C., about 10 seconds) is used instead of (° C., 10 minutes to several hours). This suppresses diffusion by shortening the annealing time,
This is intended to compensate for the decrease in the annealing effect due to the increase in temperature.
【0008】不純物の基板への侵入深さを浅くするため
に、イオン注入の注入エネルギーを下げると、イオン源
から不純物となるイオンを引き出す効率が落ち、ビーム
電流が低下する。これは、イオン注入エネルギーを下げ
るほどイオン注入に要する時間が長くなることを意味し
ており、量産化において問題となる。更に、高温短時間
アニールを用いた場合でも不純物の拡散を完全に抑制す
ることができない(例えば、1×1018cm-3の濃度に
なる深さは0.06μmから、1000℃、10秒を行
うことによって0.1μmになる)ことに加え、あまり
短時間化しようとするとアニールの温度制御を高精度に
行う必要があるため、アニール装置も高価になるという
問題がある。When the implantation energy of the ion implantation is lowered in order to make the depth of penetration of impurities into the substrate shallow, the efficiency of extracting the ions serving as impurities from the ion source is lowered and the beam current is lowered. This means that the lower the ion implantation energy, the longer the time required for ion implantation, which is a problem in mass production. Furthermore, even when high-temperature short-time annealing is used, the diffusion of impurities cannot be completely suppressed (for example, the depth at which the concentration becomes 1 × 10 18 cm −3 changes from 0.06 μm to 1000 ° C. for 10 seconds). In addition to the above, the annealing temperature is required to be controlled with high accuracy in order to shorten the time too much.
【0009】pMOSのソース/ドレイン拡散層の不純
物には、Bが最も広く用いられている。これは、BがI
nに比べて活性化率が高く、ソース/ドレイン拡散層の
抵抗値を下げることができるからである。しかし、Bは
質量が軽いためイオン注入によって容易に基板深くまで
侵入する。更に、Bは熱拡散し易い(1000℃での拡
散係数は2×10-14 cm2 /s、Asは12×10
-15 cm2 /s)性質を持つ。このため、ソース/ドレ
イン拡散層のpn接合を浅くすることは、pMOSにお
いて特に困難であった。B is most widely used as an impurity in the source / drain diffusion layers of pMOS. This is B is I
This is because the activation rate is higher than that of n and the resistance value of the source / drain diffusion layer can be lowered. However, since B has a light mass, it easily penetrates deep into the substrate by ion implantation. Further, B easily diffuses thermally (diffusion coefficient at 1000 ° C. is 2 × 10 −14 cm 2 / s, As is 12 × 10 4).
-15 cm 2 / s). Therefore, it is particularly difficult in the pMOS to make the pn junction of the source / drain diffusion layer shallow.
【0010】一方、Si基板に形成する接合の深さを浅
くする方法として、従来より半導体の電気特性に影響を
与えない不活性なSiやGeなどのイオンを注入し、半
導体表面に非晶質層を形成した後、不純物イオンをイオ
ン注入することで浅い接合を形成できることが知られて
いる(いわゆる、プレアモルファス法)。このように非
晶質化された領域へのイオン注入では、チャネリングが
抑制され、浅い接合の形成が可能となることが知られて
いる。例えば、特開平7−321313号公報では、単
結晶シリコン基板上にゲート酸化膜、多結晶シリコン、
さらにシリコン酸化膜を積層し、多結晶シリコンのゲー
ト電極及びシリコン酸化膜をパターニング形成し、パタ
ーン化されたシリコン酸化膜をマスクにしてSiイオ
ン、Geイオン等をイオン注入して、ゲート電極の形成
されている領域の両側であって、且つ単結晶シリコン基
板におけるゲート酸化膜の下部を所定厚さに非晶質化
し、続いて、ゲート電極の側面にスペーサを形成し、そ
の後、シリコン酸化膜及びスペーサをマスクに不純物イ
オンの注入を行い、非晶質部分より深い範囲に拡散層を
形成した後、イオン注入による損傷部分を修復するため
に数百℃の低温で加熱して、固層成長により単結晶の回
復を行い、最後に高温、短時間のRTA(RapidThermal
Annealing)により活性化処理を行う方法が開示されて
いる。該公報では固層成長による単結晶の回復に際し
て、イオン注入された不純物が非晶質部分のテイル部及
びシリコン単結晶基板内に拡散するが、非晶質部分のテ
イル部への拡散が単結晶シリコン内への拡散より速く進
行することから、テイル部分への拡散が終了した時点で
熱処理を中止して単結晶シリコン内への不純物拡散が深
くなることを防止できるとしている。On the other hand, as a method for reducing the depth of the junction formed on the Si substrate, inactive ions such as Si and Ge which do not affect the electric characteristics of the semiconductor are implanted so that the semiconductor surface is amorphous. It is known that a shallow junction can be formed by implanting impurity ions after forming the layer (so-called preamorphous method). It is known that the ion implantation into the amorphized region suppresses the channeling and enables the formation of a shallow junction. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-321313, a gate oxide film, polycrystalline silicon,
Further, a silicon oxide film is laminated, a gate electrode and a silicon oxide film of polycrystalline silicon are formed by patterning, and Si ions, Ge ions, etc. are ion-implanted using the patterned silicon oxide film as a mask to form a gate electrode. On both sides of the formed region, and the lower part of the gate oxide film in the single crystal silicon substrate is made amorphous to a predetermined thickness, subsequently spacers are formed on the side surfaces of the gate electrode, and then the silicon oxide film and Impurity ions are implanted using the spacer as a mask to form a diffusion layer in a region deeper than the amorphous part, and then heated at a low temperature of several hundreds of degrees Celsius in order to repair the damaged part due to ion implantation, and solid phase growth is performed. After recovering the single crystal, RTA (Rapid Thermal
Annealing) discloses a method of performing activation treatment. In this publication, when the single crystal is recovered by solid phase growth, the ion-implanted impurities diffuse into the tail portion of the amorphous portion and the silicon single crystal substrate. Since it progresses faster than the diffusion into silicon, the heat treatment is stopped at the time when the diffusion into the tail portion is completed, and it is possible to prevent the impurity diffusion into the single crystal silicon from becoming deep.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】イオン注入を行うと半
導体層の結晶を構成する原子(ここではシリコン)が弾
き飛ばされる結果、半導体層内には本来の結晶格子位置
からはずれたシリコン原子(格子間原子)、あるいは本
来シリコン原子があるべき場所に原子が存在しない場所
(空孔)が生成される。これらは点欠陥と総称される。
この過剰に存在する点欠陥が後のアニールにおいて不純
物原子と相互作用することで、不純物原子の過剰な拡散
(増速拡散)を引き起こす原因となる。従来の製造方法
では、イオン注入によって点欠陥が導入された後、その
ままアニールが施される結果、増速拡散が生じ、不純物
が拡散して拡散層が深くなってしまう。When the ion implantation is carried out, the atoms (here, silicon) that compose the crystal of the semiconductor layer are repelled, and as a result, silicon atoms (lattice) deviated from the original crystal lattice position in the semiconductor layer. Interatoms), or places where no silicon atoms should exist (vacancy) are generated. These are collectively referred to as point defects.
This excessive point defect interacts with the impurity atom in the subsequent annealing, which causes excessive diffusion (enhanced diffusion) of the impurity atom. In the conventional manufacturing method, after point defects are introduced by ion implantation, annealing is performed as it is. As a result, accelerated diffusion occurs, impurities diffuse, and the diffusion layer becomes deep.
【0012】上記の特開平7−321313号公報で
も、このような点欠陥の解消については特にふれられて
おらず、低温といっても不純物の拡散が起こる程度の低
温アニールでは、このような点欠陥による増速拡散の結
果、接合深さが深くなってしまうと予想される。The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-321313 does not particularly mention the elimination of such point defects, and such a point is encountered in low temperature annealing at which diffusion of impurities occurs even at low temperatures. It is expected that the junction depth will increase as a result of enhanced diffusion due to defects.
【0013】本発明の目的は、上記した点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、特に、ゲー
ト長0.2μm以下の微細なMISFETで、短チャネ
ル効果を抑制することができる浅い接合(600Å以
下)を抵抗やリーク電流の増大を抑えて実現した、新規
な半導体装置の製造方法を提供するものである。The object of the present invention is made in view of the above-mentioned points. The object of the present invention is to suppress the short channel effect particularly in a fine MISFET having a gate length of 0.2 μm or less. The present invention provides a novel method for manufacturing a semiconductor device, which realizes a shallow junction (600 Å or less) that can be achieved while suppressing an increase in resistance and leakage current.
【0014】[0014]
【問題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には以下に記載されたような技術
構成を採用するものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention basically adopts the technical constitution as described below.
【0015】すなわち、本発明に係る半導体装置の製造
方法の第1の態様は、半導体層にイオン注入すること
で、前記半導体層の表面の結晶状態を乱す工程と、前記
半導体層に不純物イオンをイオン注入する工程と、前記
不純物の拡散を引き起こさない温度範囲の第1のアニー
ルによって前記結晶状態の乱れを回復させる工程と、第
1のアニールより高温の第2のアニールによって第1の
アニールにおいて残留した結晶欠陥を回復させる工程
と、を有することを特徴とするものであり、また第2の
態様は、半導体層に不純物イオンを注入し、同時に前記
半導体層の表面の結晶状態を乱す工程と、前記不純物の
拡散を引き起こさない温度範囲の第1のアニールによっ
て前記結晶状態の乱れを回復させる工程と、第1のアニ
ールより高温の第2のアニールによって第1のアニール
において残留した結晶欠陥を回復させる工程と、を有す
ることを特徴とするものである。That is, the first aspect of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a step of disturbing the crystalline state of the surface of the semiconductor layer by implanting ions into the semiconductor layer, and impurity ions in the semiconductor layer. Ion implantation, restoration of the disorder of the crystalline state by first annealing in a temperature range that does not cause diffusion of impurities, and second annealing at a temperature higher than that of the first annealing. And a step of injecting impurity ions into the semiconductor layer, and at the same time disturbing the crystalline state of the surface of the semiconductor layer. A step of recovering the disorder of the crystalline state by a first annealing in a temperature range that does not cause diffusion of the impurities; and a second annealing at a temperature higher than that of the first annealing. A step of recovering a crystal defect remaining in the first annealing by Neil, is characterized in that it has a.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】つぎに、本発明に係わる半導体装
置の製造方法の実施の形態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described.
【0017】イオン注入によって、半導体層に注入され
た不純物の拡散は、温度がある値より低ければほぼ完全
に抑えられる。図3は、シリコン基板中にイオン注入さ
れたB元素のアニール条件の違いによる拡散の違いをS
IMS(2次イオン質量分析法)測定によって調べた結
果である。図3から分かるように、通常の高温短時間ア
ニール(1000℃、10秒)ではアニール処理前に比
べて深いところまでB元素が拡散しおり、拡散層の深さ
は約0.1μm程度まで拡大してしまうが、650℃以
下のアニール処理ではB元素がほとんど拡散せず、アニ
ール処理前の分布をほぼ保つ(接合深さ0.06μ
m)。なお、図中には示していないが、本発明の一態様
であるGeイオン注入を行って結晶状態を乱した後にB
+をイオン注入した場合も、650℃以下のアニール処
理後でもBの分布は上記の場合と同様にほとんど拡散せ
ず、アニール前とほぼ同じ分布を保つ。By the ion implantation, the diffusion of the impurities implanted in the semiconductor layer is almost completely suppressed if the temperature is lower than a certain value. FIG. 3 shows the difference in the diffusion of the B element ion-implanted in the silicon substrate due to the difference in the annealing conditions.
It is the result of examination by IMS (secondary ion mass spectrometry) measurement. As can be seen from FIG. 3, in the normal high temperature short time annealing (1000 ° C., 10 seconds), the B element diffuses deeper than before the annealing treatment, and the depth of the diffusion layer expands to about 0.1 μm. However, the B element hardly diffuses in the annealing process at 650 ° C. or lower, and the distribution before the annealing process is almost maintained (junction depth 0.06 μm).
m). Although not shown in the drawing, after Ge ion implantation, which is one embodiment of the present invention, is performed to disturb the crystalline state, B
Even when + is ion-implanted, the B distribution hardly diffuses even after the annealing treatment at 650 ° C. or lower, and maintains the almost same distribution as before the annealing.
【0018】結晶化した下地シリコン層の上に結晶状態
が乱されたシリコン層(アモルファス層でも良い)が存
在する場合、低温であっても(450℃以上)アニール
処理を行うことによって、結晶状態が乱されたシリコン
層の結晶状態が回復する。これは、結晶状態が乱された
シリコン層が下地シリコン層を種とすることで低温でも
容易に再結晶化するからである。これにより結晶状態が
乱された層は下側から徐々に回復し、ついには消失す
る。When a silicon layer (or an amorphous layer) in which the crystalline state is disturbed is present on the crystallized base silicon layer, the crystalline state can be obtained by performing an annealing treatment even at a low temperature (450 ° C. or higher). The crystalline state of the disturbed silicon layer is recovered. This is because the silicon layer whose crystal state is disturbed is easily recrystallized even at a low temperature by using the underlying silicon layer as a seed. As a result, the layer in which the crystalline state is disturbed gradually recovers from the lower side and finally disappears.
【0019】点欠陥の影響をうまく取り除くことができ
れば、増速拡散は抑えられ、浅い拡散層が実現できる。If the effect of point defects can be removed well, enhanced diffusion can be suppressed and a shallow diffusion layer can be realized.
【0020】点欠陥は半導体層に導入された不純物に比
べて低温で拡散する。また点欠陥は上記した結晶状態が
乱れた領域が徐々に回復しつつある状況で、結晶状態が
乱れた領域の界面に到達すると、そこで効率的に捕獲さ
れ消滅する。The point defects diffuse at a lower temperature than the impurities introduced into the semiconductor layer. Further, the point defect is efficiently captured and disappears there when reaching the interface of the region in which the crystalline state is disturbed in a state where the region in which the crystalline state is disturbed is gradually recovering.
【0021】650℃以下の温度では通常不純物はほと
んど活性化されない。ところが結晶が乱されたシリコン
層に不純物を導入しておくと、450℃以上650℃未
満の低温での再結晶化の過程で不純物も結晶格子位置に
取り込まれるため、不純物は効率的に活性化される。一
方、650℃以上800℃未満のアニールをかけると、
低温で一旦活性化した不純物が再び不活性化する現象が
生じる。800℃以上では、温度を高めるほど活性化の
度合いが増す。At temperatures below 650 ° C., impurities are usually rarely activated. However, if impurities are introduced into the silicon layer in which the crystals are disturbed, the impurities are also taken into the crystal lattice position during the recrystallization process at a low temperature of 450 ° C. or higher and lower than 650 ° C., so that the impurities are efficiently activated. To be done. On the other hand, when annealing at 650 ° C or higher and lower than 800 ° C is applied,
A phenomenon occurs in which impurities once activated at low temperature are again inactivated. At 800 ° C. or higher, the degree of activation increases as the temperature increases.
【0022】結晶状態が乱された状態は、理想的には不
純物の拡散がほとんど起こらない650℃未満の低温で
あっても回復され得るが、回復されない線状あるいは面
状の結晶欠陥が部分的に残存し、それが半導体素子のリ
ーク電流を増大させる。このような現象を確実に防止す
るには可能な限り高温のアニールを行うことが望まし
い。The disordered crystal state can ideally be recovered even at a low temperature of less than 650 ° C. at which almost no impurity diffusion occurs, but linear or planar crystal defects which are not recovered are partially recovered. Remain, which increases the leakage current of the semiconductor device. In order to surely prevent such a phenomenon, it is desirable to perform annealing at a temperature as high as possible.
【0023】本発明による半導体装置の製造方法は、上
記の物理現象を応用して、浅く、リークが少なく、かつ
低抵抗な拡散層を得るためのものであって、半導体層に
イオン注入して半導体層の表面の結晶状態を乱す工程
と、半導体層にボロンなど所望の不純物をイオン注入す
る工程と、シリコンの再結晶化は起こるが不純物の拡散
は起こらない第1の温度範囲でアニールする工程と、残
存する結晶欠陥を回復するための第2の温度範囲でアニ
ールする工程と、を含む製造方法である。The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is to obtain a diffusion layer having a shallow depth, a small leakage, and a low resistance by applying the above-mentioned physical phenomenon. A step of disturbing the crystalline state of the surface of the semiconductor layer, a step of implanting a desired impurity such as boron into the semiconductor layer, and a step of annealing in a first temperature range in which recrystallization of silicon occurs but diffusion of impurities does not occur. And a step of annealing in a second temperature range for recovering the remaining crystal defects.
【0024】本発明においては、半導体層にイオン注入
して半導体層の結晶状態を乱しさえすればよいが、アモ
ルファス状態まで結晶状態を乱しても良い。また、結晶
状態を乱すためのイオン注入と、不純物を導入するため
のイオン注入を兼用してもよい。結晶状態を乱すことの
効果は、点欠陥の消失効率の向上による不純物拡散の抑
制と、不純物活性化率の向上による低抵抗化である。In the present invention, it suffices to disturb the crystalline state of the semiconductor layer by implanting ions into the semiconductor layer, but the crystalline state may be disturbed to the amorphous state. Further, the ion implantation for disturbing the crystalline state and the ion implantation for introducing the impurities may be combined. The effect of disturbing the crystalline state is to suppress the diffusion of impurities by improving the vanishing efficiency of point defects and to reduce the resistance by improving the activation rate of impurities.
【0025】本発明では、まず通常より十分低い450
℃〜650℃において第1のアニールを行い、不純物の
熱拡散を起こすことなく点欠陥のみを選択的に消滅させ
る。このとき、あらかじめ形成された結晶が乱された層
によって点欠陥の消滅効率が高められる。引き続き、低
温では十分消失させられない結晶欠陥をより高温の第2
のアニールによって消失させる。これによりリーク電流
の小さい半導体素子を得ることができる。第2のアニー
ルの時は、イオン注入により生じた点欠陥はあらかじめ
第1のアニールによって取り除かれているから、増速拡
散が抑えられ、浅い接合を得ることができる。また、半
導体層の結晶状態を乱した後第1のアニールを行うこと
で不純物はすでにほとんど活性化しているから、第2の
アニールは残存した結晶欠陥を消失させるのに必要な最
低限で良い。第2のアニールとして、800℃未満のア
ニールはすでに活性化した不純物を不活性化させるた
め、素子の抵抗が増大して望ましくない。また従来と同
様の1000℃以上のアニールでは、増速拡散ではない
通常の熱平衡拡散が大きくなるため接合が深くなって、
従来法と比較した利益が少ない。本発明の効果を最大限
に得るため、望ましくは第2のアニールとして850℃
ないし950℃、時間は10秒程度とするのが良い。In the present invention, first, 450 which is sufficiently lower than usual is used.
The first anneal is performed at a temperature of 650 ° C. to 650 ° C. to selectively eliminate only point defects without causing thermal diffusion of impurities. At this time, the extinction efficiency of the point defects is enhanced by the layer in which the crystals formed in advance are disturbed. Subsequently, crystal defects that cannot be sufficiently eliminated at a low temperature are detected at the second temperature of a higher temperature.
Disappear by annealing. This makes it possible to obtain a semiconductor element having a small leak current. At the time of the second annealing, the point defects generated by the ion implantation are removed by the first annealing in advance, so that the accelerated diffusion is suppressed and a shallow junction can be obtained. In addition, since the impurities have already been almost activated by performing the first annealing after disturbing the crystal state of the semiconductor layer, the second annealing may be the minimum necessary to eliminate the remaining crystal defects. As the second annealing, annealing at less than 800 ° C. deactivates the impurities that have already been activated, which increases the resistance of the device, which is not desirable. In addition, in the same annealing at 1000 ° C. or higher as in the conventional case, the normal thermal equilibrium diffusion, which is not the enhanced diffusion, becomes large, so the junction becomes deep,
There are few profits compared with the conventional method. In order to obtain the maximum effect of the present invention, it is desirable that the second annealing is 850 ° C.
It is preferable that the temperature is 950 ° C. to 950 ° C. and the time is about 10 seconds.
【0026】[0026]
【実施例】本発明の上記及び他の目的、特徴および利点
を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発明
の具体例を以下に詳述する。図1は、本発明に係わる半
導体装置の製造方法の一例を説明する図である。以下、
本発明の効果が最も大きいゲート長0.2μm以下のp
MOSの場合を例にして説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS To clarify the above and other objects, features and advantages of the present invention, specific examples of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. Less than,
P with a gate length of 0.2 μm or less is the most effective
The case of MOS will be described as an example.
【0027】図1において、1はSi等からなるn型基
板、2はSiO2等からなるゲート絶縁膜、3はポリシ
リコン等からなるゲート電極、4は結晶状態が乱された
層、5は不純物注入層、6はソース/ドレイン拡散層で
ある。つぎに、その製造方法について説明する。In FIG. 1, 1 is an n-type substrate made of Si or the like, 2 is a gate insulating film made of SiO 2 or the like, 3 is a gate electrode made of polysilicon or the like, 4 is a layer in which the crystalline state is disturbed, and 5 is An impurity injection layer and 6 are source / drain diffusion layers. Next, the manufacturing method will be described.
【0028】まず、図1(a)に示すように、熱酸化に
より基板1を酸化して膜厚が30Åのシリコン酸化膜を
形成し、CVD法によりシリコン酸化膜上にポリシリコ
ンを堆積して膜厚が1500Åのポリシリコン膜を形成
した後、ドライエッチングによりポリシリコン膜および
シリコン酸化膜を選択的にエッチングして、ゲート電極
3およびゲート酸化膜2を形成する。First, as shown in FIG. 1 (a), the substrate 1 is oxidized by thermal oxidation to form a silicon oxide film having a film thickness of 30 Å, and polysilicon is deposited on the silicon oxide film by the CVD method. After forming a polysilicon film having a film thickness of 1500Å, the polysilicon film and the silicon oxide film are selectively etched by dry etching to form the gate electrode 3 and the gate oxide film 2.
【0029】つぎに、図1(b)に示すように、ゲート
電極3をマスクとして、例えばGe +を10〜30ke
V程度、2×1014cm-2の条件で、基板1にイオン注
入して表面の結晶状態を乱す。上記条件では表面に20
0〜600Å程度の結晶状態が乱された層4が形成され
る。このとき点欠陥11が多数発生する(大きさは誇張
されている)。Next, as shown in FIG. 1 (b), the gate
Using the electrode 3 as a mask, for example, Ge +10 to 30 ke
About V, 2 × 1014cm-2Under the conditions of
Enter to disturb the crystalline state of the surface. Under the above conditions, 20 on the surface
A layer 4 with a crystal state of 0-600Å disturbed is formed
It At this time, many point defects 11 occur (the size is exaggerated)
Has been).
【0030】つぎに、図1(c)に示すように、ゲート
電極3をマスクとして不純物であるB+を1〜5keV
程度(BF2 +を用いた場合は3〜30keV程度)、2
×1014cm-2の条件で基板1に注入して、厚さが20
0〜1000Å程度の不純物注入層5を形成する。これ
により不純物注入層5は結晶が乱された層4を覆う。こ
のとき点欠陥11が更に発生する。なお、Ge+の注入
工程は、所望の不純物のイオン注入によって結晶が十分
乱される場合には省略してよい。例えば注入イオンとし
て半導体層を構成する元素、ここではSiより重いBF
2 +、In、P、As、Sb等を用いる場合がこれに該当
する。この場合、図1(a)の状態から直接図1(c)
の状況が形成される。なぜなら、不純物のイオン注入に
よって結晶が乱される深さは、不純物が分布する深さよ
り通常浅くなるからである。Next, as shown in FIG. 1 (c), the impurity B + is 1 to 5 keV with the gate electrode 3 as a mask.
Degree (about 3 to 30 keV when BF 2 + is used), 2
It is injected into the substrate 1 under the condition of × 10 14 cm -2 and the thickness is 20
An impurity injection layer 5 of about 0 to 1000 Å is formed. As a result, the impurity injection layer 5 covers the layer 4 in which the crystal is disturbed. At this time, a point defect 11 is further generated. The Ge + implantation step may be omitted if the crystals are sufficiently disturbed by ion implantation of desired impurities. For example, BF that is heavier than Si, which is an element forming a semiconductor layer as implanted ions.
This is the case when 2 + , In, P, As, Sb, etc. are used. In this case, the state of FIG.
The situation is formed. This is because the depth at which the crystals are disturbed by the impurity ion implantation is usually shallower than the depth at which the impurities are distributed.
【0031】つぎに、図1(d)に示すように、450
℃〜650℃(例えば550℃、8時間)の低温アニー
ル処理をして結晶状態が乱された層4を再結晶化する。
このとき上記Ge+、B+等のイオン注入で発生した点欠
陥11は層4の界面に効率的に捕獲され、消滅する。ま
た、一定のアニール時間後層4も消滅する。ただし残留
結晶欠陥12が残る。なお、上記したアニールの温度
は、シリコンの再結晶化は起こるが、不純物の拡散は起
こらない範囲の温度である。Next, as shown in FIG.
A low temperature annealing treatment at a temperature of 650 ° C. to 650 ° C. (for example, 550 ° C. for 8 hours) is performed to recrystallize the layer 4 whose crystal state is disturbed.
At this time, the point defects 11 generated by the ion implantation of Ge + , B + and the like are efficiently captured at the interface of the layer 4 and disappear. The layer 4 also disappears after a certain annealing time. However, residual crystal defects 12 remain. The temperature of the above-mentioned annealing is a temperature within a range in which recrystallization of silicon occurs but diffusion of impurities does not occur.
【0032】つぎに、図1(e)に示すように、800
℃以上1000℃未満(例えば900℃、10秒)の高
温アニール処理をして、残留結晶欠陥12を消失させ
る。このとき点欠陥があらかじめ取り除かれているた
め、不純物の拡散が抑えられ、浅い接合が形成される。Next, as shown in FIG.
The residual crystal defects 12 are eliminated by performing a high temperature annealing process at a temperature of not less than 1000 ° C. and less than 1000 ° C. (for example, 900 ° C., 10 seconds). At this time, since the point defects are removed in advance, the diffusion of impurities is suppressed and a shallow junction is formed.
【0033】そして、ゲート電極3を覆うようにBPS
G等からなる層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタ
クトホールを形成した後、コンタクトホールを介してゲ
ート電極3、ソース/ドレイン拡散層6とコンタクトを
取れるようにAl等からなる配線層を形成することによ
り、半導体装置を得ることができる。Then, BPS is applied so as to cover the gate electrode 3.
After forming an interlayer insulating film made of G or the like and forming a contact hole in the interlayer insulating film, a wiring layer made of Al or the like is formed so as to make contact with the gate electrode 3 and the source / drain diffusion layer 6 through the contact hole. By forming it, a semiconductor device can be obtained.
【0034】すなわち、上記具体例では、まず基板1に
イオン注入して基板1の結晶状態を乱して結晶状態が乱
された層4を形成した後、不純物をイオン注入して不純
物注入層5を形成し、次いで第1のアニールによって結
晶状態が乱された層4の結晶性を回復させる過程でイオ
ン注入により生じた点欠陥を消滅させる。これにより続
く第2のアニールにおける増速拡散が抑制される。次い
で第2のアニールによって、第1のアニールで残存した
結晶欠陥を消失させて、低リークの拡散層を得ている。
このとき不純物不活性化による抵抗増大の防止と、結晶
回復効果を両立する最適な温度を選択している。That is, in the above specific example, first, the substrate 1 is ion-implanted to disturb the crystal state of the substrate 1 to form the layer 4 in which the crystal state is disturbed, and then the impurities are ion-implanted to implant the impurity-implanted layer 5. And then the point defects caused by the ion implantation are eliminated in the process of recovering the crystallinity of the layer 4 whose crystal state is disturbed by the first annealing. This suppresses enhanced diffusion in the subsequent second annealing. Then, by the second annealing, the crystal defects remaining in the first annealing are eliminated to obtain a low leak diffusion layer.
At this time, the optimum temperature is selected so as to prevent the resistance increase due to the impurity inactivation and the crystal recovery effect.
【0035】図4は上記具体例の効果を示すものであ
る。pMOSFETにおいて、短チャネル効果によっ
て、ゲート長が短くなるほどしきい値が正方向にずれて
いる。図において従来法(A)とは1000℃、10秒
のアニールのみを行った場合であるが、短チャネル効果
が大きく、ゲート長0.1μm程度で大きくしきい値が
ずれている。一方、本明細書で記述した第1のアニール
(550℃、8時間)までを行って、第2のアニールを
行わなかった場合(B)を見ると、第1のアニールでは
不純物が拡散しないため、浅い接合が形成され、短チャ
ネル効果が従来法(A)より大幅に抑えられている。し
かし結晶欠陥が残留するため、トランジスタの幅1μm
あたり10-9Aのリーク電流が流れる。本発明による場
合(C)は、上記第1のアニールに加え、第2のアニー
ル(900℃、10秒)を行っている。第2のアニール
では若干の不純物拡散が生じるため、第2のアニールを
行わない場合(B)と比較して短チャネル効果がわずか
に劣化する。しかし第1のアニールの効果によって拡散
が抑えられるため、従来法(A)に比べれば短チャネル
効果が大幅に抑えられる。更に結晶欠陥が減ることによ
り、トランジスタの幅1μmあたりのリーク電流は10
-11Aと、第2のアニールを行わない場合(B)に比べ
2桁減少し、従来法と同等に抑えられた。また、トラン
ジスタの単位幅あたり寄生抵抗も従来法と同等であった
(350Ωμm)。FIG. 4 shows the effect of the above specific example. In the pMOSFET, the threshold shifts in the positive direction as the gate length becomes shorter due to the short channel effect. In the figure, the conventional method (A) is a case where only annealing at 1000 ° C. for 10 seconds is performed, but the short channel effect is large, and the threshold value is largely deviated at a gate length of about 0.1 μm. On the other hand, in the case where the first annealing (550 ° C., 8 hours) described in this specification is performed and the second annealing is not performed (B), impurities are not diffused in the first annealing. A shallow junction is formed, and the short channel effect is significantly suppressed as compared with the conventional method (A). However, because the crystal defects remain, the transistor width is 1 μm.
A leak current of 10 −9 A flows around. In the case (C) according to the present invention, the second annealing (900 ° C., 10 seconds) is performed in addition to the first annealing. Since slight impurity diffusion occurs in the second annealing, the short channel effect is slightly deteriorated as compared with the case (B) in which the second annealing is not performed. However, since the diffusion is suppressed by the effect of the first annealing, the short channel effect is significantly suppressed as compared with the conventional method (A). By further reducing crystal defects, the leak current per 1 μm width of the transistor is 10
-11 A, which is two orders of magnitude smaller than that in the case where the second annealing is not performed (B), and is suppressed to the same level as the conventional method. Also, the parasitic resistance per unit width of the transistor was the same as that of the conventional method (350 Ωμm).
【0036】以上、本発明をpMOSに適用する場合に
基づき説明したが、本発明はこれらの具体例に限定され
るものではない。Although the present invention has been described based on the case where it is applied to a pMOS, the present invention is not limited to these specific examples.
【0037】上記例では、ソース/ドレイン拡散層の不
純物としてBを用いたが、In等他のp型不純物を用い
ても良い。また、基板表面の結晶状態を乱すためのイオ
ン注入のイオンとしてGe+を用いたが、Si+等他の半
導体の電気特性に影響を与えない中性イオンを用いても
良い。また、目的の導電型が上記のp型である場合、逆
の導電型であるAs+やSb+等のn型不純物を用いても
良く、この場合は不純物イオン注入工程で注入されるp
型不純物濃度がn型不純物濃度を上回るようにしてp型
ソース/ドレインを形成すればよい。また、n型基板を
p型基板にし、注入する不純物イオンをP、As、Sb
等のn型不純物イオンにすることにより、nMOSにも
適用可能である。nMOSの場合の結晶状態を乱すため
のイオン注入のイオンとしては中性不純物のGe+、S
i+の他、In+等p型不純物を用いても良く、この場合
は不純物イオン注入工程でn型不純物濃度がp型不純物
濃度を上回るようにしてn型ソース/ドレインを形成す
ればよい。In the above example, B was used as the impurity of the source / drain diffusion layer, but other p-type impurities such as In may be used. Further, Ge + is used as the ion for ion implantation for disturbing the crystal state of the substrate surface, but neutral ions such as Si + that do not affect the electrical characteristics of other semiconductors may be used. Further, when the target conductivity type is the above-mentioned p-type, an n-type impurity such as As + or Sb + , which is the opposite conductivity type, may be used.
The p-type source / drain may be formed so that the type impurity concentration exceeds the n-type impurity concentration. Further, the n-type substrate is used as a p-type substrate, and the impurity ions to be implanted are P, As, Sb
It can also be applied to an nMOS by using n-type impurity ions such as. In the case of nMOS, neutral impurities such as Ge + and S are used as ions for ion implantation to disturb the crystalline state.
In addition to i +, a p-type impurity such as In + may be used. In this case, the n-type source / drain may be formed such that the n-type impurity concentration exceeds the p-type impurity concentration in the impurity ion implantation step.
【0038】更に、不純物イオンがAs+の場合のよう
に、半導体基板の構成元素であるSiに比べて重いイオ
ンで、不純物イオンのイオン注入により基板表面の結晶
状態が乱される場合(例えば、As+、20keV、2
×1014cm-2)には、結晶状態を乱すためのイオン注
入を不純物のイオン注入で兼用して作製工程を削減する
ことができる。Further, as in the case where the impurity ions are As + , when the crystal state of the substrate surface is disturbed by ion implantation of the impurity ions, which is heavier than Si which is a constituent element of the semiconductor substrate (for example, As + , 20keV, 2
In the case of × 10 14 cm -2 ), the ion implantation for disturbing the crystal state can be combined with the ion implantation of impurities to reduce the number of manufacturing steps.
【0039】更に、結晶状態を乱すためのイオン注入工
程と不純物のイオン注入工程の順番は入れ替えることも
できるが、チャネリング(特定結晶方向へイオンが深く
侵入する現象)を防止する効果が得られることから、結
晶状態を乱すためのイオン注入を行った後、不純物イオ
ンをイオン注入することが望ましい。Furthermore, the order of the ion implantation process for disturbing the crystal state and the ion implantation process for impurities can be exchanged, but the effect of preventing channeling (a phenomenon in which ions deeply penetrate in a specific crystal direction) can be obtained. Therefore, it is desirable to implant the impurity ions after performing the ion implantation for disturbing the crystal state.
【0040】更に、図1(c)において不純物注入層5
が結晶を乱した層4を完全に覆っているが、不純物注入
層5が結晶を乱された層4に含まれても良い。しかしリ
ーク低減の観点から、不純物注入層5は結晶が乱された
層4より深いほうが望ましい。なぜなら、残留結晶欠陥
12は多くの場合層4の境界に形成され、仮に第2のア
ニールで欠陥12が一部に回復されなかったとしても、
それらが拡散層6内部に含まれることとなり、リークの
増加が比較的小さくなるためである。Further, in FIG. 1C, the impurity injection layer 5
Completely covers the crystal-disturbed layer 4, but the impurity-implanted layer 5 may be included in the crystal-disturbed layer 4. However, from the viewpoint of leakage reduction, it is desirable that the impurity injection layer 5 is deeper than the layer 4 in which the crystal is disturbed. This is because the residual crystal defect 12 is often formed at the boundary of the layer 4, and even if the defect 12 is not partially recovered by the second annealing,
This is because they are included in the diffusion layer 6 and the increase in leakage is relatively small.
【0041】又、上記した例ではゲート絶縁膜をゲート
電極と共にパターン化して、露出した半導体基板表面に
ゲート電極をマスクとしてイオン注入を実施している
が、ゲート絶縁膜をパターン化せずにゲート絶縁膜を介
してイオン注入することも可能である。Further, in the above example, the gate insulating film is patterned together with the gate electrode, and ion implantation is performed on the exposed surface of the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask. However, the gate insulating film is not patterned and the gate is not patterned. It is also possible to implant ions through the insulating film.
【0042】アニール時の雰囲気については特に限定さ
れず、大気中などの酸化性雰囲気下でも、窒素ガスなど
の不活性ガス雰囲気下で実施しても良い。前記したよう
に基板表面が露出した状態で酸化性雰囲気下で第1のア
ニールを実施した場合、基板表面に酸化膜が形成される
が、その場合、形成される酸化膜により第2のアニール
時の不純物イオンの外方拡散を抑制する効果もある。The atmosphere at the time of annealing is not particularly limited, and it may be carried out in an oxidizing atmosphere such as the air or in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas. As described above, when the first annealing is performed in an oxidizing atmosphere with the substrate surface exposed, an oxide film is formed on the substrate surface. In that case, the oxide film formed causes the second annealing to be performed. It also has the effect of suppressing the outward diffusion of the impurity ions.
【0043】又、イオン注入の際にゲート電極へもイオ
ンが注入されるが、ゲート電極がポリシリコンの場合に
は、第1のアニールにより結晶再成長が起こり、粒界の
大きなポリシリコンとなって低抵抗化する。又、金属の
場合には、Siイオン注入によりシリサイド化されて低
抵抗化が期待できる。ゲート電極へのイオンの注入を望
まない場合にはゲート電極上に酸化膜を別途形成して、
これをマスクとしても良い。Ions are also implanted into the gate electrode at the time of ion implantation. When the gate electrode is polysilicon, crystal regrowth occurs due to the first annealing, resulting in polysilicon having large grain boundaries. To lower the resistance. Further, in the case of a metal, it can be expected to be reduced in resistance by being silicidized by Si ion implantation. If ion implantation into the gate electrode is not desired, an oxide film is formed separately on the gate electrode,
This may be used as a mask.
【0044】図1においては、説明を簡単にするため
に、ソース・ドレイン拡散層6がもっとも単純な形のも
ので説明したが、本発明による方法は、より複雑なソー
ス・ドレイン拡散層を有する構成の製造過程にも適用可
能である。例えば、ソース・ドレイン拡散層6がゲート
電極3近傍で浅く、その他の部分で深い構造を成す、い
わゆるソース・ドレイン・エクステンション構造の製造
においても適用できる。In FIG. 1, the source / drain diffusion layer 6 is illustrated in the simplest form for simplification of description, but the method according to the present invention has a more complicated source / drain diffusion layer. It is also applicable to the manufacturing process of the structure. For example, the source / drain diffusion layer 6 is shallow in the vicinity of the gate electrode 3 and deep in the other portions, so-called source / drain / extension structure.
【0045】ソース・ドレイン・エクステンション構造
とは、ゲート電極近傍においてはソース・ドレイン接合
を浅くして短チャネル効果を抑制しつつ、その他の部分
ではソース・ドレイン接合を深くすることで、一層の抵
抗低減を図り、又、ソース・ドレイン接合の深い領域に
おいて金属配線の接触を行うことで、配線の形成を容易
にすることを目的とした構造である。この場合、特に浅
いソース・ドレイン領域において接合を浅くすることが
重要であり、本発明の適用によってこれを実現すること
ができる。The source / drain / extension structure has a further resistance by making the source / drain junction shallow near the gate electrode to suppress the short channel effect, while deepening the source / drain junction in other portions. The structure is intended to facilitate the formation of the wiring by making a reduction and making contact with the metal wiring in the deep region of the source / drain junction. In this case, it is important to make the junction shallow especially in the shallow source / drain regions, and this can be realized by applying the present invention.
【0046】第2の実施例として、図5により、本発明
をソース・ドレイン・エクステンション構造に適用する
方法を説明する。まず、図1(a)と同様にしてゲート
電極3を形成する(図5(a))。次に図1(c)と同
様にして、ゲート電極3をマスクとして結晶が乱された
層4と不純物導入層5Aを形成する(図5(b))。こ
の時、層4と層5Aとは別々のイオン注入によって形成
しても良いし、同一のイオン注入で形成しても良い。次
に、基板全面に絶縁膜を堆積した後、異方性のエッチン
グを行ってゲート電極3の側面にゲート側壁絶縁膜7を
形成する(図5(c))。次に、ゲート電極3とゲート
側壁絶縁膜7をマスクとして、不純物導入層5Aと同一
導電型の不純物を深くイオン注入することで、浅い領域
と深い領域とから成る不純物導入層5を形成する(図5
(d))。この深い領域を形成するときのイオン注入
は、不純物導入層5Aを形成するときと比べて不純物を
より多量に、より高いエネルギーで注入し、意図的に不
純物を深く導入するのが通例である。例えば第1の実施
例と同じpMOSFETであれば、B+を2〜10ke
Vで2〜5×1015cm-2程度注入する。この時結晶が
乱された層4が拡大される場合があるが(図示しな
い)、発明の本質とは関係しない。最後に、すでに説明
した第1と第2のアニールを行ってソース・ドレイン拡
散層6を形成する。As a second embodiment, a method of applying the present invention to a source / drain extension structure will be described with reference to FIG. First, the gate electrode 3 is formed similarly to FIG. 1A (FIG. 5A). Next, similarly to FIG. 1C, the layer 4 in which the crystal is disturbed and the impurity introduction layer 5A are formed using the gate electrode 3 as a mask (FIG. 5B). At this time, the layer 4 and the layer 5A may be formed by separate ion implantation or may be formed by the same ion implantation. Next, after depositing an insulating film on the entire surface of the substrate, anisotropic etching is performed to form a gate sidewall insulating film 7 on the side surface of the gate electrode 3 (FIG. 5C). Next, using the gate electrode 3 and the gate sidewall insulating film 7 as a mask, deeply ion-implanting impurities of the same conductivity type as the impurity introduction layer 5A to form the impurity introduction layer 5 composed of a shallow region and a deep region ( Figure 5
(D)). Ion implantation for forming this deep region is generally performed by implanting a larger amount of impurities with higher energy and intentionally introducing the impurities deeper than when forming the impurity introduction layer 5A. For example, in the case of the same pMOSFET as in the first embodiment, B + should be 2 to 10 ke.
Implant at about 2 to 5 × 10 15 cm −2 with V. At this time, the crystal-disturbed layer 4 may be expanded (not shown), but this is not related to the essence of the invention. Finally, the source / drain diffusion layer 6 is formed by performing the first and second anneals described above.
【0047】第1のアニールは、全てのイオン注入が完
了した図5(d)の状態において1回実施するのが最適
であるが、例えば図5(b)の状態で行っても効果が得
られる。又、図5(b)と(d)の状態の両方において
実施してもかまわない。The first annealing is optimally carried out once in the state of FIG. 5 (d) where all the ion implantations have been completed, but the effect is obtained even if it is performed in the state of FIG. 5 (b), for example. To be Further, it may be carried out in both of the states shown in FIGS. 5 (b) and 5 (d).
【0048】以上の第2の実施例の第1の実施例との違
いは、不純物導入層5が図5(b)と(d)における2
回のイオン注入によって形成される点にあるが、本発明
の及ぼす効果は、第1の実施例と同様である。すなわ
ち、浅いソース・ドレインと深いソース・ドレインの2
回のイオン注入によって形成された点欠陥が、第1の低
温アニールと結晶が乱された層4の効果により不純物拡
散を生じることなく消失せられ、第2の高温アニールに
よって残留欠陥が取り除かれる。これにより、不純物拡
散を抑えて特に浅いソース・ドレイン領域を浅く形成
し、又、全ソース・ドレイン領域を低抵抗、低リークに
形成することができる。The difference between the above-mentioned second embodiment and the first embodiment is that the impurity introduction layer 5 is 2 in FIG. 5 (b) and FIG. 5 (d).
The effect of the present invention is similar to that of the first embodiment, although it is formed by ion implantation once. That is, shallow source / drain and deep source / drain
The point defects formed by the single ion implantation are eliminated without impurity diffusion due to the effect of the first low temperature annealing and the layer 4 in which the crystal is disturbed, and the residual defects are removed by the second high temperature annealing. As a result, it is possible to suppress the diffusion of impurities and form a particularly shallow source / drain region shallow, and to form the entire source / drain region with low resistance and low leak.
【0049】第3の実施例として、図6により、本発明
をソース・ドレイン・エクステンション構造に適用する
他の方法を説明する。まず図1(a)と同様にしてゲー
ト電極3を形成する(図6(a))。次に基板全面に絶
縁膜を堆積した後、異方性のエッチングを行ってゲート
電極3の側面にゲート側壁絶縁膜7を形成する(図6
(b))。この実施例におけるゲート側壁絶縁膜7は、
後に選択エッチングによって除去されやすい材料、例え
ばシリコン窒化膜を用いるのが好ましい。次に、ゲート
電極3とゲート側壁絶縁膜7をマスクとしたイオン注入
により、深い不純物導入層5Bを形成する(図6
(c))。第2の実施例と同様に、pMOSFETであ
れば、B+を2〜10keVで2〜5×1015cm-2程
度注入する。この時、不純物導入層5Bの内部に結晶が
乱された層が形成されても良い。次に第3のアニールを
行って不純物導入層5Bを活性化し、深いソース・ドレ
イン領域6Bに転換する。この時、もし結晶が乱された
層があれば、それは一旦回復される。この時の第3のア
ニール条件は、後に形成する浅いソース・ドレイン領域
にとって最適な条件とは独立に決定することができ、例
えば1000℃、10秒のRTA処理とする。この工程
の前又は後に、ゲート側壁絶縁膜7を選択エッチング法
により除去する(図6(d))。例えば、ゲート側壁絶
縁膜7がシリコン窒化膜であれば、熱リン酸液によるエ
ッチングを用いればよい。次に、図1(c)と同様にし
て、ゲート電極3をマスクとして結晶が乱された層4と
不純物導入層5Aを形成する。この時、層4と層5Aと
は別々のイオン注入によって形成しても良いし、同一の
イオン注入で形成しても良い。最後に、すでに説明した
第1と第2のアニールを行ってソース・ドレイン拡散層
6を形成する。As a third embodiment, another method of applying the present invention to a source / drain extension structure will be described with reference to FIG. First, the gate electrode 3 is formed similarly to FIG. 1A (FIG. 6A). Next, after depositing an insulating film on the entire surface of the substrate, anisotropic etching is performed to form a gate sidewall insulating film 7 on the side surface of the gate electrode 3 (FIG. 6).
(B)). The gate sidewall insulating film 7 in this embodiment is
It is preferable to use a material that is easily removed later by selective etching, for example, a silicon nitride film. Next, a deep impurity introduction layer 5B is formed by ion implantation using the gate electrode 3 and the gate sidewall insulating film 7 as a mask (FIG. 6).
(C)). Similar to the second embodiment, in the case of pMOSFET, B + is implanted at 2 to 10 keV and about 2 to 5 × 10 15 cm -2 . At this time, a layer in which crystals are disturbed may be formed inside the impurity introduction layer 5B. Next, a third anneal is performed to activate the impurity introduction layer 5B and convert it into deep source / drain regions 6B. At this time, if there is a layer in which the crystal is disturbed, it is once recovered. The third annealing condition at this time can be determined independently of the optimum conditions for the shallow source / drain regions to be formed later, and is, for example, RTA treatment at 1000 ° C. for 10 seconds. Before or after this step, the gate sidewall insulating film 7 is removed by the selective etching method (FIG. 6D). For example, if the gate sidewall insulating film 7 is a silicon nitride film, etching with a hot phosphoric acid solution may be used. Next, similarly to FIG. 1C, the layer 4 in which the crystal is disturbed and the impurity introduction layer 5A are formed using the gate electrode 3 as a mask. At this time, the layer 4 and the layer 5A may be formed by separate ion implantation or may be formed by the same ion implantation. Finally, the source / drain diffusion layer 6 is formed by performing the first and second anneals described above.
【0050】以上の第3の実施例と第2の実施例との違
いは、深いソース・ドレイン領域と浅いソース・ドレイ
ン領域の形成順序を逆転したこと、及び第3のアニール
を追加したことにある。このような手法を用いる利点と
して、ゲート電極3がポリシリコンなどの半導体であっ
て、その内部への不純物導入をイオン注入によって行う
必要がある場合、このイオン注入工程を深いソース・ド
レイン領域形成のためのイオン注入工程と兼用すること
が容易となる。すなわち、ゲート電極3への不純物導入
においては比較的高温のアニール(1000℃、10秒
程度以上)が必要であるが、浅いソース・ドレイン領域
に対しては、すでに述べたようにこのような高温のアニ
ールは不都合である。しかしながら、この第3の実施例
によれば、浅いソース・ドレインの不純物領域5Aを形
成する以前に、深いソース・ドレイン形成のための不純
物導入と同時にゲート電極3へも不純物を導入し、前記
した高温の第3のアニールを実施することで、ゲート電
極3へ導入した不純物も活性化され、ゲート電極3の低
抵抗化が促進される。このように第3のアニールを浅い
ソース・ドレイン領域形成前に実施するため、ゲート電
極への不純物導入に適した高温とすることが可能とな
り、ゲート電極への不純物導入が容易となる。又、他の
利点としては、第3のアニールを十分高温とすること
で、第2の実施例に比べて深いソース・ドレイン領域の
抵抗をより一層下げる効果が期待できる。The difference between the third embodiment and the second embodiment described above is that the order of forming the deep source / drain regions and the shallow source / drain regions is reversed, and that the third annealing is added. is there. As an advantage of using such a method, when the gate electrode 3 is a semiconductor such as polysilicon and it is necessary to introduce impurities into the inside by ion implantation, this ion implantation step is performed to form deep source / drain regions. Therefore, it becomes easy to use it as the ion implantation step. That is, a relatively high temperature annealing (1000 ° C., about 10 seconds or more) is required for introducing impurities into the gate electrode 3, but for a shallow source / drain region, as described above, such a high temperature is required. Annealing is inconvenient. However, according to the third embodiment, before the shallow source / drain impurity regions 5A are formed, the impurities are also introduced into the gate electrode 3 simultaneously with the introduction of the impurities for forming the deep source / drain. By performing the high-temperature third annealing, the impurities introduced into the gate electrode 3 are also activated, and the resistance reduction of the gate electrode 3 is promoted. As described above, since the third annealing is performed before forming the shallow source / drain regions, it is possible to raise the temperature to a temperature suitable for introducing impurities into the gate electrode and facilitate introduction of impurities into the gate electrode. Another advantage is that the third annealing is performed at a sufficiently high temperature, and the effect of further lowering the resistance of the deep source / drain regions as compared with the second embodiment can be expected.
【0051】本実施例においても本発明の及ぼす効果
は、第1の実施例と同様であって、浅いソース・ドレイ
ンのイオン注入によって形成された点欠陥が、第1の低
温アニールと結晶が乱された層4の効果により不純物拡
散を生じることなく消失せられ、第2の高温アニールに
よって残留欠陥が取り除かれる。これにより、不純物拡
散を抑えて特に浅いソース・ドレイン領域を浅く形成
し、又、特に浅いソース・ドレイン領域において抵抗と
リークを抑えることができる。The effect of the present invention in this embodiment is similar to that of the first embodiment, and the point defects formed by the shallow source / drain ion implantation are disturbed by the first low temperature annealing and the crystal. Due to the effect of the deposited layer 4, it is eliminated without causing impurity diffusion, and the residual defects are removed by the second high temperature annealing. As a result, it is possible to suppress the diffusion of impurities to form the shallow source / drain regions shallow, and to suppress the resistance and the leak in the particularly shallow source / drain regions.
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
抵抗とリーク電流を増大させることなく、浅いソース/
ドレイン拡散層の拡散層を形成でき、短チャネル効果を
抑制できるという効果がある。As described above, according to the present invention,
Shallow source / without increasing resistance and leakage current
There is an effect that the diffusion layer of the drain diffusion layer can be formed and the short channel effect can be suppressed.
【0052】なお、本発明は上記各実施例に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適
宜変更され得ることは明らかである。It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it is apparent that each embodiment can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention.
【図1】本発明に係わる半導体装置の製造方法の具体例
を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a specific example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図2】従来例の製造方法を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing method of a conventional example.
【図3】本発明の効果を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an effect of the present invention.
【図4】本発明の効果を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an effect of the present invention.
【図5】本発明の第2の実施例の製造工程を説明する工
程断面図である。FIG. 5 is a process sectional view illustrating the manufacturing process of the second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第3の実施例の製造工程を説明する工
程断面図である。FIG. 6 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the third embodiment of the present invention.
1 基板 2 ゲート絶縁膜 3 ゲート電極 4 結晶状態が乱された層 5 不純物注入層 6 ソース/ドレイン拡散層 7 ゲート側壁絶縁膜 11 点欠陥 12 残留結晶欠陥 1 substrate 2 Gate insulating film 3 Gate electrode 4 Layer with disturbed crystal state 5 Impurity injection layer 6 Source / drain diffusion layer 7 Gate sidewall insulation film 11 point defects 12 Residual crystal defects
フロントページの続き Fターム(参考) 5F140 AA00 AA13 AA21 AA24 AA39 AC01 BA01 BE07 BF04 BG08 BG28 BG38 BG54 BH14 BH21 BH22 BJ05 BK02 BK03 BK10 BK13 BK20 CC07 CF07 Continued front page F-term (reference) 5F140 AA00 AA13 AA21 AA24 AA39 AC01 BA01 BE07 BF04 BG08 BG28 BG38 BG54 BH14 BH21 BH22 BJ05 BK02 BK03 BK10 BK13 BK20 CC07 CF07
Claims (14)
ト電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、半導体層にイオン注入
することで前記半導体層の表面の結晶状態を乱す工程
と、 前記ゲート電極をマスクとして、前記半導体層に不純物
イオンをイオン注入する工程と、 前記不純物の拡散を引き起こさない温度範囲の第1のア
ニールによって前記結晶状態の乱れを回復させる工程
と、 前記ゲート電極にゲート側壁絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート電極及びゲート側壁絶縁膜をマスクとして、
前記イオン注入した不純物と同一導電型の不純物を、前
記イオン注入よりも高いエネルギーでイオン注入する工
程と、 前記第1のアニールより高温の第2のアニールによっ
て、前記第1のアニールにおいて残留した結晶欠陥を回
復させる工程と、を順次為すことを特徴とする半導体装
置の製造方法。1. A step of forming a gate insulating film and a gate electrode on a semiconductor substrate; a step of disturbing a crystalline state of a surface of the semiconductor layer by ion-implanting the semiconductor layer using the gate electrode as a mask; A step of implanting impurity ions into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask; a step of recovering the disorder of the crystalline state by first annealing in a temperature range that does not cause diffusion of the impurities; A step of forming a sidewall insulating film, and using the gate electrode and the gate sidewall insulating film as a mask,
Crystals remaining in the first annealing due to a step of ion-implanting impurities of the same conductivity type as the ion-implanted impurities at a higher energy than the ion-implantation, and a second annealing at a higher temperature than the first annealing. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises sequentially performing a step of recovering a defect.
ト電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、半導体層にイオン注入
することで前記半導体層の表面の結晶状態を乱す工程
と、 前記ゲート電極をマスクとして、前記半導体層に不純物
イオンをイオン注入する工程と、 前記不純物の拡散を引き起こさない温度範囲の第1のア
ニールによって前記結晶状態の乱れを回復させる工程
と、 前記ゲート電極にゲート側壁絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート電極及びゲート側壁絶縁膜をマスクとして、
前記イオン注入した不純物と同一導電型の不純物を、前
記イオン注入よりも高いドーズ量かつ高いエネルギーで
イオン注入する工程と、 前記第1のアニールより高温の第2のアニールによっ
て、前記第1のアニールにおいて残留した結晶欠陥を回
復させる工程と、を順次為すことを特徴とする半導体装
置の製造方法。2. A step of forming a gate insulating film and a gate electrode on a semiconductor substrate, a step of disturbing a crystal state of a surface of the semiconductor layer by ion-implanting the semiconductor layer using the gate electrode as a mask, A step of implanting impurity ions into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask; a step of recovering the disorder of the crystalline state by first annealing in a temperature range that does not cause diffusion of the impurities; A step of forming a sidewall insulating film, and using the gate electrode and the gate sidewall insulating film as a mask,
The first anneal is performed by ion-implanting an impurity of the same conductivity type as the ion-implanted impurity with a higher dose and energy than the ion-implantation, and a second anneal at a higher temperature than the first anneal. The method for manufacturing a semiconductor device, which comprises sequentially performing the step of recovering the remaining crystal defects.
極およびゲート側壁絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート電極およびゲート側壁絶縁膜をマスクとし
て、半導体層に不純物イオンをイオン注入する工程とア
ニールにより前記不純物を活性化する工程と、 前記ゲート側壁絶縁膜を選択的に除去する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、前記半導体層にイオン
注入することで前記半導体層の表面の結晶状態を乱す工
程と、 前記ゲート電極をマスクとして、前記イオン注入した不
純物と同一導電型であって、ソース・ドレイン・エクス
テンションを形成する不純物を、前記イオン注入よりも
低いエネルギーでイオン注入する工程と、 前記ソース・ドレイン・エクステンションを形成する不
純物の拡散を引き起こさない温度範囲の第1のアニール
によって前記結晶状態の乱れを回復させる工程と、 前記第1のアニールより高温の第2のアニールによっ
て、前記第1のアニールにおいて残留した結晶欠陥を回
復させる工程と、を順次為すことを特徴とする半導体装
置の製造方法。3. A step of forming a gate insulating film, a gate electrode and a gate sidewall insulating film on a semiconductor substrate; a step of implanting impurity ions into the semiconductor layer using the gate electrode and the gate sidewall insulating film as a mask; and annealing. And activating the impurities by selectively removing the gate sidewall insulating film, and disturbing the crystalline state of the surface of the semiconductor layer by implanting ions into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask. Ion-implanting an impurity having the same conductivity type as the ion-implanted impurities and forming a source / drain extension with energy lower than that of the ion-implantation, using the gate electrode as a mask; First temperature range not causing diffusion of impurities forming drain extension And a step of recovering the disorder of the crystalline state by Neel, and a step of recovering the crystal defects remaining in the first annealing by a second annealing at a temperature higher than that of the first annealing. Of manufacturing a semiconductor device.
極およびゲート側壁絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート電極およびゲート側壁絶縁膜をマスクとし
て、半導体層に不純物イオンをイオン注入する工程とア
ニールにより前記不純物を活性化する工程と、 前記ゲート側壁絶縁膜を選択的に除去する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、前記半導体層にイオン
注入することで前記半導体層の表面の結晶状態を乱す工
程と、 前記ゲート電極をマスクとして、前記イオン注入した不
純物と同一導電型であって、ソース・ドレイン・エクス
テンションを形成する不純物を、前記イオン注入よりも
低いドーズ量かつ低いエネルギーでイオン注入する工程
と、 前記ソース・ドレイン・エクステンションを形成する不
純物の拡散を引き起こさない温度範囲の第1のアニール
によって前記結晶状態の乱れを回復させる工程と、 前記第1のアニールより高温の第2のアニールによっ
て、前記第1のアニールにおいて残留した結晶欠陥を回
復させる工程と、を順次為すことを特徴とする半導体装
置の製造方法。4. A step of forming a gate insulating film, a gate electrode and a gate sidewall insulating film on a semiconductor substrate; a step of implanting impurity ions into the semiconductor layer using the gate electrode and the gate sidewall insulating film as a mask; and annealing. And activating the impurities by selectively removing the gate sidewall insulating film, and disturbing the crystalline state of the surface of the semiconductor layer by implanting ions into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask. And a step of ion-implanting an impurity having the same conductivity type as the ion-implanted impurities and forming a source / drain extension with a lower dose amount and lower energy than the ion-implantation, using the gate electrode as a mask. And does not cause diffusion of impurities forming the source / drain extension A step of recovering the disorder of the crystalline state by a first annealing in a temperature range, and a step of recovering the crystal defects remaining in the first annealing by a second annealing having a higher temperature than the first annealing. A method of manufacturing a semiconductor device, which is performed sequentially.
めに注入されるイオンが、半導体の電気特性に影響を与
えないイオンであることを特徴とする請求項1乃至4の
いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。5. The ion implanted to disturb the crystal state of the surface of the semiconductor layer is an ion that does not affect the electrical characteristics of the semiconductor. A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
めに注入されるイオンが、目的の導電型とは逆の導電型
を与えるイオンであって、不純物イオン注入工程で目的
の導電型を与えるイオンを該逆の導電型を与えるイオン
よりも高濃度に注入することを特徴とする請求項1乃至
4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。6. The ions implanted to disturb the crystal state of the surface of the semiconductor layer are ions giving a conductivity type opposite to the target conductivity type, and the target conductivity type is changed in the impurity ion implantation step. 5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the given ions are implanted at a higher concentration than the ions giving the opposite conductivity type.
ト電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、半導体層にイオン注入
し、同時に前記半導体層の表面の結晶状態を乱す工程
と、 前記不純物の拡散を引き起こさない温度範囲の第1のア
ニールによって前記結晶状態の乱れを回復させる工程
と、 前記ゲート電極にゲート側壁絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート電極及びゲート側壁絶縁膜をマスクとして、
前記イオン注入した不純物と同一導電型の不純物を、前
記イオン注入よりも高いエネルギーでイオン注入する工
程と、 前記第1のアニールより高温の第2のアニールによっ
て、前記第1のアニールにおいて残留した結晶欠陥を回
復させる工程と、 を順次為すことを特徴とする半導体装置の製造方法。7. A step of forming a gate insulating film and a gate electrode on a semiconductor substrate, a step of ion-implanting a semiconductor layer using the gate electrode as a mask, and at the same time disturbing a crystal state of a surface of the semiconductor layer, Recovering the disorder of the crystalline state by first annealing in a temperature range that does not cause impurity diffusion; forming a gate sidewall insulating film on the gate electrode; using the gate electrode and the gate sidewall insulating film as a mask ,
Crystals remaining in the first annealing due to a step of ion-implanting impurities of the same conductivity type as the ion-implanted impurities at a higher energy than the ion-implantation, and a second annealing at a higher temperature than the first annealing. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises sequentially performing a step of recovering defects.
ト電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、半導体層にイオン注入
し、同時に前記半導体層の表面の結晶状態を乱す工程
と、 前記不純物の拡散を引き起こさない温度範囲の第1のア
ニールによって前記結晶状態の乱れを回復させる工程
と、 前記ゲート電極にゲート側壁絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート電極及びゲート側壁絶縁膜をマスクとして、
前記イオン注入した不純物と同一導電型の不純物を、前
記イオン注入よりも高いドーズ量かつ高いエネルギーで
イオン注入する工程と、 前記第1のアニールより高温の第2のアニールによっ
て、前記第1のアニールにおいて残留した結晶欠陥を回
復させる工程と、を順次為すことを特徴とする半導体装
置の製造方法。8. A step of forming a gate insulating film and a gate electrode on a semiconductor substrate, a step of implanting ions into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask, and at the same time disturbing a crystalline state of the surface of the semiconductor layer, Recovering the disorder of the crystalline state by first annealing in a temperature range that does not cause impurity diffusion; forming a gate sidewall insulating film on the gate electrode; using the gate electrode and the gate sidewall insulating film as a mask ,
The first anneal is performed by ion-implanting an impurity of the same conductivity type as the ion-implanted impurity with a higher dose and energy than the ion-implantation, and a second anneal at a higher temperature than the first anneal. The method for manufacturing a semiconductor device, which comprises sequentially performing the step of recovering the remaining crystal defects.
極およびゲート側壁絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート電極およびゲート側壁絶縁膜をマスクとし
て、半導体層にイオン注入する工程と、 アニールにより前記不純物を活性化する工程と、 前記ゲート側壁絶縁膜を選択的に除去する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、前記イオン注入した不
純物と同一導電型であって、ソース・ドレイン・エクス
テンションを形成する不純物を、前記イオン注入よりも
低いエネルギーでイオン注入し、同時に前記半導体層の
表面の結晶状態を乱す工程と、 前記ソース・ドレイン・エクステンションを形成する不
純物の拡散を引き起こさない温度範囲の第1のアニール
によって前記結晶状態の乱れを回復させる工程と、 前記第1のアニールより高温の第2のアニールによっ
て、前記第1のアニールにおいて残留した結晶欠陥を回
復させる工程と、 を順次為すことを特徴とする半導体装置の製造方法。9. A step of forming a gate insulating film, a gate electrode and a gate sidewall insulating film on a semiconductor substrate; a step of implanting ions into the semiconductor layer using the gate electrode and the gate sidewall insulating film as a mask; A step of activating impurities, a step of selectively removing the gate sidewall insulating film, and a source / drain extension having the same conductivity type as the ion-implanted impurities using the gate electrode as a mask A step of ion-implanting impurities with energy lower than that of the ion-implantation and simultaneously disturbing the crystalline state of the surface of the semiconductor layer; and a first temperature range not causing diffusion of impurities forming the source / drain extensions. A step of recovering the disorder of the crystalline state by annealing, and A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises sequentially performing a step of recovering the crystal defects remaining in the first annealing by a second warm annealing.
電極およびゲート側壁絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート電極およびゲート側壁絶縁膜をマスクとし
て、半導体層にイオン注入する工程と、 アニールにより前記不純物を活性化する工程と、 前記ゲート側壁絶縁膜を選択的に除去する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、前記イオン注入した不
純物と同一導電型であって、ソース・ドレイン・エクス
テンションを形成する不純物を、前記イオン注入よりも
低いドーズ量かつ低いエネルギーでイオン注入し、同時
に前記半導体層の表面の結晶状態を乱す工程と、 前記ソース・ドレイン・エクステンションを形成する不
純物の拡散を引き起こさない温度範囲の第1のアニール
によって前記結晶状態の乱れを回復させる工程と、 前記第1のアニールより高温の第2のアニールによっ
て、前記第1のアニールにおいて残留した結晶欠陥を回
復させる工程と、を順次為すことを特徴とする半導体装
置の製造方法。10. A step of forming a gate insulating film, a gate electrode and a gate sidewall insulating film on a semiconductor substrate; a step of implanting ions into the semiconductor layer using the gate electrode and the gate sidewall insulating film as a mask; A step of activating impurities, a step of selectively removing the gate sidewall insulating film, and a source / drain extension having the same conductivity type as the ion-implanted impurities using the gate electrode as a mask Ion-implanting impurities with a dose and energy lower than that of the ion-implantation, and at the same time disturbing the crystalline state of the surface of the semiconductor layer, and a temperature range that does not cause diffusion of impurities forming the source / drain extensions Recovering the disorder of the crystalline state by the first annealing of A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises sequentially performing a step of recovering crystal defects remaining in the first annealing by a second annealing having a temperature higher than that of the first annealing.
体層を構成する元素よりも重いイオンであることを特徴
とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載の半導体
装置の製造方法。11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the implanted impurity ions are ions that are heavier than elements forming the semiconductor layer.
以上650℃未満であることを特徴とする請求項1乃至
10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。12. The first annealing temperature is 450 ° C.
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature is 650 ° C. or higher.
上1000℃未満であ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 second annealing temperature is 800 ° C. or higher and lower than 1000 ° C.
乱さる領域より深いことを特徴とする請求項1乃至10
のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。14. A region in which impurities are implanted is deeper than a region in which a crystalline state is disturbed.
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1.
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JP2005129930A (en) * | 2003-10-17 | 2005-05-19 | Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw | Method for providing a hierarchical structure of activated impurities in a semiconductor substrate |
CN109728071A (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-07 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Doping semiconductor devices with conductive features |
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2003
- 2003-02-10 JP JP2003032379A patent/JP4207591B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2005129930A (en) * | 2003-10-17 | 2005-05-19 | Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw | Method for providing a hierarchical structure of activated impurities in a semiconductor substrate |
CN109728071A (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-07 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Doping semiconductor devices with conductive features |
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