JP2003318122A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2003318122A JP2003318122A JP2002117267A JP2002117267A JP2003318122A JP 2003318122 A JP2003318122 A JP 2003318122A JP 2002117267 A JP2002117267 A JP 2002117267A JP 2002117267 A JP2002117267 A JP 2002117267A JP 2003318122 A JP2003318122 A JP 2003318122A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体デバイスの製造において、理想的な不
純物濃度分布の拡散層を高効率で形成する。 【解決手段】 本発明は上記目的を達成するために、イ
オン注入工程で加速エネルギーを無段階あるいは多段階
で変化させながら連続注入を行うことにより、高エネル
ギー注入による方法の不純物の分布を制御しやすいとい
う利点を活かしつつ、ハイスループットに拡散層を形成
することが可能になる。
純物濃度分布の拡散層を高効率で形成する。 【解決手段】 本発明は上記目的を達成するために、イ
オン注入工程で加速エネルギーを無段階あるいは多段階
で変化させながら連続注入を行うことにより、高エネル
ギー注入による方法の不純物の分布を制御しやすいとい
う利点を活かしつつ、ハイスループットに拡散層を形成
することが可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程に関し、特にイオン注入法で拡散層を形成するため
の半導体装置の製造方法に関するものである。
工程に関し、特にイオン注入法で拡散層を形成するため
の半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路はますます微細化
が進み、熱処理工程の低温化が更に図られている。そし
て拡散層の形成方法は従来のイオン注入と熱拡散（ドラ
イブイン工程）を組み合わせた方法から、高エネルギー
注入による方法が中心になっている。この方法を使用す
る限り、薄くて深い拡散層の形成が必要な高耐圧デバイ
スのプロセスの開発は非常に困難である。したがって、
高耐圧デバイス用の拡散層の効果的な形成方法が切望さ
れている。
が進み、熱処理工程の低温化が更に図られている。そし
て拡散層の形成方法は従来のイオン注入と熱拡散（ドラ
イブイン工程）を組み合わせた方法から、高エネルギー
注入による方法が中心になっている。この方法を使用す
る限り、薄くて深い拡散層の形成が必要な高耐圧デバイ
スのプロセスの開発は非常に困難である。したがって、
高耐圧デバイス用の拡散層の効果的な形成方法が切望さ
れている。
【０００３】以下、従来の半導体装置における拡散層の
形成方法について説明する。
形成方法について説明する。
【０００４】図１は現在の代表的な高耐圧デバイスの一
例であるＬＯＣＯＳオフセット構造のＭＯＳトランジス
タ（Ｐｃｈ）の断面構造である。１は半導体基板、２は
半導体基板１に形成したウエル拡散層、３，４はウエル
拡散層２上に形成されたドレイン拡散層、ソース拡散
層、５はゲート電極、６はウエルガードバンド拡散層、
７はオフセット領域拡散層、８はＬＯＣＯＳ膜である。
このトランジスタで最も深い拡散層であるウエル拡散層
２の形成を例にあげて説明する。図１の矢印の部分の不
純物濃度分布は一般的に図２及び図３に示すようになっ
ている。このような拡散層の形成は、イオン注入後に熱
拡散（ドライブイン）を行う方法と、高エネルギー注入
による方法の２種類がある。
例であるＬＯＣＯＳオフセット構造のＭＯＳトランジス
タ（Ｐｃｈ）の断面構造である。１は半導体基板、２は
半導体基板１に形成したウエル拡散層、３，４はウエル
拡散層２上に形成されたドレイン拡散層、ソース拡散
層、５はゲート電極、６はウエルガードバンド拡散層、
７はオフセット領域拡散層、８はＬＯＣＯＳ膜である。
このトランジスタで最も深い拡散層であるウエル拡散層
２の形成を例にあげて説明する。図１の矢印の部分の不
純物濃度分布は一般的に図２及び図３に示すようになっ
ている。このような拡散層の形成は、イオン注入後に熱
拡散（ドライブイン）を行う方法と、高エネルギー注入
による方法の２種類がある。
【０００５】イオン注入後に熱拡散（ドライブイン）を
行う方法は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、比較的
低加速エネルギーで基板表面付近にイオンを注入し、比
較的高温長時間の熱拡散を行い目的の濃度、深さの拡散
層を形成するものである。この方法は、高温長時間の熱
処理を行うため注入工程は一回ですみ、簡単に薄くて深
い拡散層を形成することができるが、熱処理によるウエ
ハーの反りが大きいため大口径の基板には使いにくく、
不純物分布は自然の拡散まかせであるため不純物の分布
を制御しにくいという欠点がある。
行う方法は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、比較的
低加速エネルギーで基板表面付近にイオンを注入し、比
較的高温長時間の熱拡散を行い目的の濃度、深さの拡散
層を形成するものである。この方法は、高温長時間の熱
処理を行うため注入工程は一回ですみ、簡単に薄くて深
い拡散層を形成することができるが、熱処理によるウエ
ハーの反りが大きいため大口径の基板には使いにくく、
不純物分布は自然の拡散まかせであるため不純物の分布
を制御しにくいという欠点がある。
【０００６】高エネルギー注入による方法は、図５
（ａ）〜（ｃ）に示すように、イオン注入の加速エネル
ギーを変えることで不純物の分布をコントロールして、
目的の濃度、深さの拡散層を形成するものである。この
方法は熱処理はほとんど行わないため、ウエハーの反り
が少なく、イオン注入のみで不純物濃度分布が決定され
るため、注入条件を最適化することで不純物の分布を制
御しやすいという利点がある。そのため大口径基板を使
用するプロセス、微細化プロセスで最近多用されるよう
になった。
（ａ）〜（ｃ）に示すように、イオン注入の加速エネル
ギーを変えることで不純物の分布をコントロールして、
目的の濃度、深さの拡散層を形成するものである。この
方法は熱処理はほとんど行わないため、ウエハーの反り
が少なく、イオン注入のみで不純物濃度分布が決定され
るため、注入条件を最適化することで不純物の分布を制
御しやすいという利点がある。そのため大口径基板を使
用するプロセス、微細化プロセスで最近多用されるよう
になった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来例の半導体装置の製造方法においては、熱に
よる不純物の拡散がほとんど期待できないため、薄くて
深い拡散層を形成する場合、１回の注入では拡散層をう
まく形成することができない。したがって図５（ａ）〜
（ｃ）に示すように、加速エネルギーを変えて複数回イ
オン注入を行うことが必要になるが、拡散層が深い場合
になだらかな不純物分布を得ようとすると注入回数が非
常に多くなり、その結果、極端にスループットが悪くな
るという欠点がある。
ような従来例の半導体装置の製造方法においては、熱に
よる不純物の拡散がほとんど期待できないため、薄くて
深い拡散層を形成する場合、１回の注入では拡散層をう
まく形成することができない。したがって図５（ａ）〜
（ｃ）に示すように、加速エネルギーを変えて複数回イ
オン注入を行うことが必要になるが、拡散層が深い場合
になだらかな不純物分布を得ようとすると注入回数が非
常に多くなり、その結果、極端にスループットが悪くな
るという欠点がある。
【０００８】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、高エネルギー注入による方法の不純物の分布を制
御しやすいという利点を活かしつつ、スループットのよ
い拡散層形成が可能な、優れた半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
ので、高エネルギー注入による方法の不純物の分布を制
御しやすいという利点を活かしつつ、スループットのよ
い拡散層形成が可能な、優れた半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は、イオンの加速エネルギーを無段階に変化
させながら半導体装置の所定領域に連続注入して拡散層
を形成する。あるいは、イオンの加速エネルギーを多段
階に変化させながら半導体装置の所定領域に連続注入し
て拡散層を形成する。
の製造方法は、イオンの加速エネルギーを無段階に変化
させながら半導体装置の所定領域に連続注入して拡散層
を形成する。あるいは、イオンの加速エネルギーを多段
階に変化させながら半導体装置の所定領域に連続注入し
て拡散層を形成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながらＭＯＳデバイスを例にあげて説
明する。
て、図面を参照しながらＭＯＳデバイスを例にあげて説
明する。
【００１１】図１は、代表的な高耐圧デバイスである、
ＬＯＣＯＳオフセット構造のＭＯＳトランジスタの断面
構造である。図２及び図３はその代表的な拡散層の深さ
方向の１次元不純物濃度分布を表したものである。この
ような高耐圧デバイスでは、一般的に拡散層は不純物濃
度が薄くて深いものが多い。実際の拡散層の実例をあげ
ると、図２及び図３に示した浅い拡散層が深さ１〜２μ
ｍ程度、平均濃度が１×１０16〜１×１０17ｃｍ-3程度
であり、深い拡散層が深さ３〜１５μｍ程度、平均濃度
が１×１０15〜１×１０16ｃｍ-3程度である。
ＬＯＣＯＳオフセット構造のＭＯＳトランジスタの断面
構造である。図２及び図３はその代表的な拡散層の深さ
方向の１次元不純物濃度分布を表したものである。この
ような高耐圧デバイスでは、一般的に拡散層は不純物濃
度が薄くて深いものが多い。実際の拡散層の実例をあげ
ると、図２及び図３に示した浅い拡散層が深さ１〜２μ
ｍ程度、平均濃度が１×１０16〜１×１０17ｃｍ-3程度
であり、深い拡散層が深さ３〜１５μｍ程度、平均濃度
が１×１０15〜１×１０16ｃｍ-3程度である。
【００１２】このような拡散層を従来の高エネルギー注
入による方法で、図５（ａ）に示すような条件で形成す
ると、図５（ｂ）に示すような不純物濃度分布になり、
その結果、図５（ｃ）に示すような凹凸のある不純物分
布をもつ拡散層が形成される。注入条件を複数にわけて
注入する必要があるにもかかわらず、なだらかな不純物
濃度分布を得ることは非常に難しいことがわかる。また
注入工程のスループットが非常に悪くなることが予想さ
れる。
入による方法で、図５（ａ）に示すような条件で形成す
ると、図５（ｂ）に示すような不純物濃度分布になり、
その結果、図５（ｃ）に示すような凹凸のある不純物分
布をもつ拡散層が形成される。注入条件を複数にわけて
注入する必要があるにもかかわらず、なだらかな不純物
濃度分布を得ることは非常に難しいことがわかる。また
注入工程のスループットが非常に悪くなることが予想さ
れる。
【００１３】そこでこの問題を解決するために、加速エ
ネルギーを固定して離散させるのではなく、図６（ａ）
に示すようにイオン注入時に加速エネルギーを連続的に
変化させて注入を行うことにより、イオン注入工程のみ
で図６（ｂ）に示すような非常になだらかな不純物濃度
分布が得られ、その結果、図６（ｃ）に示すような不純
物分布をもつ拡散層を形成することができる。また、連
続的に一回で注入が完了するためスループットも大幅に
改善されることが予想される。
ネルギーを固定して離散させるのではなく、図６（ａ）
に示すようにイオン注入時に加速エネルギーを連続的に
変化させて注入を行うことにより、イオン注入工程のみ
で図６（ｂ）に示すような非常になだらかな不純物濃度
分布が得られ、その結果、図６（ｃ）に示すような不純
物分布をもつ拡散層を形成することができる。また、連
続的に一回で注入が完了するためスループットも大幅に
改善されることが予想される。
【００１４】このような高エネルギー無段階連続注入に
よる方法で（高エネルギー無段階連続注入が可能なイオ
ン注入機を使用して）拡散層を形成すると、拡散層をな
だらかにするだけでなく、図７（ａ）に示すように加速
エネルギーとそのエネルギーごとのイオンの量をコント
ロールすることにより、図７（ｂ）に示すような任意の
不純物分布が得られ、その結果、図７（ｃ）に示すよう
な不純物分布をもつ拡散層を形成することができる。
よる方法で（高エネルギー無段階連続注入が可能なイオ
ン注入機を使用して）拡散層を形成すると、拡散層をな
だらかにするだけでなく、図７（ａ）に示すように加速
エネルギーとそのエネルギーごとのイオンの量をコント
ロールすることにより、図７（ｂ）に示すような任意の
不純物分布が得られ、その結果、図７（ｃ）に示すよう
な不純物分布をもつ拡散層を形成することができる。
【００１５】ＭＯＳトランジスタを例に挙げて説明する
と、一般的に図１の（Ａ）の部分の深さ方向の不純物濃
度分布は、表面付近の浅い部分は基板バイアス効果の影
響を小さくするために薄く、ジャンクション近くの深い
部分はパンチスルー防止と拡散層を浅く抑えるため濃く
設定されるのが理想である。高エネルギー無段階連続注
入による方法で（高エネルギー無段階連続注入が可能な
イオン注入機を使用して）拡散層を形成すると、各デバ
イスにおいて、このように理想的な不純物濃度分布をも
つなだらかな拡散層を、注入条件の設定のみで、非常に
よいスループットで形成することが可能である。
と、一般的に図１の（Ａ）の部分の深さ方向の不純物濃
度分布は、表面付近の浅い部分は基板バイアス効果の影
響を小さくするために薄く、ジャンクション近くの深い
部分はパンチスルー防止と拡散層を浅く抑えるため濃く
設定されるのが理想である。高エネルギー無段階連続注
入による方法で（高エネルギー無段階連続注入が可能な
イオン注入機を使用して）拡散層を形成すると、各デバ
イスにおいて、このように理想的な不純物濃度分布をも
つなだらかな拡散層を、注入条件の設定のみで、非常に
よいスループットで形成することが可能である。
【００１６】実際のイオン注入機では、イオンビームを
走査させてイオン注入を行うのが現状である。この場
合、１回の走査が始まってから終わるまでの間、加速エ
ネルギーを変えると不都合が生じるため、加速エネルギ
ーを無段階で連続的に変化させるのではなく、実際には
限りなく無段階に近い多段階にする必要があるが、その
場合は不都合が生じない範囲内で多段階にしても構わな
い。
走査させてイオン注入を行うのが現状である。この場
合、１回の走査が始まってから終わるまでの間、加速エ
ネルギーを変えると不都合が生じるため、加速エネルギ
ーを無段階で連続的に変化させるのではなく、実際には
限りなく無段階に近い多段階にする必要があるが、その
場合は不都合が生じない範囲内で多段階にしても構わな
い。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明は、加速エネルギー
を無段階あるいは多段階で連続的に変化させてイオンを
注入して拡散層を形成することで、高エネルギー注入に
よる拡散層の形成方法の特長である、不純物分布を制御
しやすいという利点を活かしつつ、理想的な拡散層をス
ループットを落とさずに形成できる優れた半導体装置の
製造方法を提供できる。
を無段階あるいは多段階で連続的に変化させてイオンを
注入して拡散層を形成することで、高エネルギー注入に
よる拡散層の形成方法の特長である、不純物分布を制御
しやすいという利点を活かしつつ、理想的な拡散層をス
ループットを落とさずに形成できる優れた半導体装置の
製造方法を提供できる。
【図１】従来の高耐圧デバイスの一例としてあげたＬＯ
ＣＯＳオフセット構造のＭＯＳトランジスタの断面構造
を示した図
ＣＯＳオフセット構造のＭＯＳトランジスタの断面構造
を示した図
【図２】図１の（Ａ）の部分の深さ方向の１次元不純物
濃度分布を示した図
濃度分布を示した図
【図３】図１の（Ｂ）の部分の深さ方向の１次元不純物
濃度分布を示した図
濃度分布を示した図
【図４】従来のイオン注入後に熱拡散（ドライブイン）
を行う方法を示した図
を行う方法を示した図
【図５】従来の高エネルギー注入による方法を示した図
【図６】本発明の高エネルギー無段階連続注入による方
法を示した図
法を示した図
【図７】本発明の高エネルギー無段階連続注入による方
法を示した図
法を示した図
１ 半導体基板
２ ウエル拡散層
３ ドレイン拡散層
４ ソース拡散層
５ ゲート電極
６ ウエルガードバンド拡散層
７ オフセット領域拡散層
８ ＬＯＣＯＳ膜
Claims (2)
- 【請求項１】 イオンの加速エネルギーを無段階に変化
させながら半導体装置の所定領域に連続注入して拡散層
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 イオンの加速エネルギーを多段階に変化
させながら半導体装置の所定領域に連続注入して拡散層
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117267A JP2003318122A (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117267A JP2003318122A (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003318122A true JP2003318122A (ja) | 2003-11-07 |
Family
ID=29534536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002117267A Pending JP2003318122A (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003318122A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8558340B2 (en) | 2010-07-21 | 2013-10-15 | Sony Corporation | Semiconductor device, solid-state imaging device, method for manufacturing semiconductor device, method for manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus |
| JP2015207787A (ja) * | 2015-07-07 | 2015-11-19 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| KR20170104009A (ko) | 2012-01-23 | 2017-09-13 | 소니 주식회사 | 고체 촬상 장치 및 제조 방법 및 전자 기기 |
| JP2019145836A (ja) * | 2011-08-24 | 2019-08-29 | ローム株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US10770583B2 (en) | 2011-08-24 | 2020-09-08 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
-
2002
- 2002-04-19 JP JP2002117267A patent/JP2003318122A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8558340B2 (en) | 2010-07-21 | 2013-10-15 | Sony Corporation | Semiconductor device, solid-state imaging device, method for manufacturing semiconductor device, method for manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus |
| JP2019145836A (ja) * | 2011-08-24 | 2019-08-29 | ローム株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US10770583B2 (en) | 2011-08-24 | 2020-09-08 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US11038050B2 (en) | 2011-08-24 | 2021-06-15 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US11557672B2 (en) | 2011-08-24 | 2023-01-17 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US11757033B2 (en) | 2011-08-24 | 2023-09-12 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| KR20170104009A (ko) | 2012-01-23 | 2017-09-13 | 소니 주식회사 | 고체 촬상 장치 및 제조 방법 및 전자 기기 |
| KR20190116567A (ko) | 2012-01-23 | 2019-10-14 | 소니 주식회사 | 고체 촬상 장치 및 제조 방법 및 전자 기기 |
| JP2015207787A (ja) * | 2015-07-07 | 2015-11-19 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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