JP2004014779A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2004014779A
JP2004014779A JP2002165634A JP2002165634A JP2004014779A JP 2004014779 A JP2004014779 A JP 2004014779A JP 2002165634 A JP2002165634 A JP 2002165634A JP 2002165634 A JP2002165634 A JP 2002165634A JP 2004014779 A JP2004014779 A JP 2004014779A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mos
region
punch
type
semiconductor substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002165634A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Shimamoto
島本 聡
Katsuhiko Ichinose
一瀬 勝彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2002165634A priority Critical patent/JP2004014779A/en
Publication of JP2004014779A publication Critical patent/JP2004014779A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device, which is capable of restraining the reverse short channel characteristics of a first MOS element while preventing a second MOS element (high Vth MOS element) from deteriorating its short channel characteristics. <P>SOLUTION: A threshold voltage adjustment layer 9 for the second MOS element (high Vth MOS element) is formed after a first region 30 as a first MOS element forming region is masked with a resist film 8. Thereafter, a punch-through preventive layer 10 is formed by the use of the mask which is used when the threshold voltage adjusting layer is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、第1のMOS型素子と第1のMOS型素子より高いゲート電圧で動作する第2のMOS型素子を1つの半導体基板上に形成する半導体装置の製造に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
SRAM(Static Random Access Memory)のメモリセルの周辺回路には、比較的低いゲート電圧で動作するMOS(Metal Oxide Semiconductor)型素子(低VthMOS型素子)が使用される一方、メモリセルには、周辺回路で使用されるMOS型素子より高いゲート電圧で動作するMOS型素子(高VthMOS型素子)が使用されている。
【0003】
したがって、SRAMを製造するには、半導体基板上にメモリセルの周辺回路用の低VthMOS型素子とメモリセル用の高VthMOS型素子を形成する必要がある。
【0004】
これら動作するゲート電圧(しきい値電圧ともいう。)が異なるMOS型素子は、それぞれ異なる濃度の不純物をチャネル形成領域に注入することにより形成されている。
【0005】
また、MOS型素子には、パンチスルーを防止するため、パンチスルーストッパ構造が形成されている。パンチスルーストッパ構造としては、例えば、不純物をチャネルが形成される浅い領域とより深い領域に個別に注入して、浅い領域でのパンチスルーと深い領域でのパンチスルーを抑制する2段halo構造が知られている。この2段halo構造は、低VthMOS型素子と高VthMOS型素子の両方とも同条件(不純物濃度や注入するエネルギー)で形成されている。
【0006】
近年、半導体装置の高集積化のため、個々の半導体素子の微細化が行われており、一例としてMOS型素子の短ゲート化が行われている。MOS型素子の短ゲート化が行われると、トランジスタのソース領域とドレイン領域が接近するため、パンチスルーが生じやすくなる。このため、パンチスルーを防止するための不純物のドーズ量を増加させてきた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
パンチスルーを防止するために注入される不純物の増加に伴い、短ゲート長のMOS型素子で長ゲート長のMOS型素子よりしきい値電圧が大きくなるという逆短チャネル特性が現れてきた。特に逆短チャネル特性は、高VthMOS型素子よりも低VthMOS型素子で顕著に現れている。この逆短チャネル特性は、経験的に素子の電流駆動能力を減少させると考えられ、半導体装置全体の性能向上に悪影響を及ぼすと考えられる。
【0008】
そこで、上記した逆短チャネル特性を抑制するために、パンチスルー防止用に注入していた不純物のドーズ量を減少させることが考えられる。
【0009】
しかし、高VthMOS型素子に比べて低VthMOS型素子の逆短チャネル特性が顕著であるが、高VthMOS型素子と低VthMOS型素子におけるパンチスルーを抑制するための構造は、同条件(不純物濃度や注入エネルギー)で形成されている。したがって、低VthMOS型素子の逆短チャネル特性を抑制できるように不純物のドーズ量を減少させると高VthMOS型素子において、短チャネル特性(短チャネル特性とは、ゲート長を短くするとチャネルが形成されるしきい値電圧が減少してしまう特性をいう。)の悪化が大きく顕在化してきてしまう問題点があった。
【0010】
言い換えれば、高VthMOS型素子の短チャネル特性(Vth−Lowering特性)の悪化が大きく顕在化しない濃度でパンチスルー防止用不純物をドーズすると、低VthMOS型素子で生ずる逆短チャネル特性を抑制できないという問題点があった。
【0011】
本発明の目的は、高VthMOS型素子の短チャネル特性の悪化を防止しながら低VthMOS型素子の逆短チャネル特性を抑制することができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0012】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0014】
本発明における半導体装置の製造方法は、第1のMOS型素子を半導体基板の第1領域に形成する工程と、前記第1のMOS型素子と同一導電型のMOS型素子であって、前記第1のMOS型素子より高いゲート電圧で動作する第2のMOS型素子を、前記半導体基板の第2領域に形成する工程とを備え、前記第2のMOS型素子を形成する工程は、前記第1領域をマスクするレジスト膜を前記半導体基板上に形成する工程と、前記レジスト膜をマスクとした不純物注入により、前記第2のMOS型素子のゲート電圧のしきい値を調整する工程と、前記第2のMOS型素子のゲート電圧のしきい値を調整する工程で使用したマスクを使用して不純物を注入することにより、パンチスルーを防止するパンチスルー防止層を形成する工程とを有するものである。
【0015】
また、本発明における半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の第1領域と第2領域とを分離する素子分離層と、前記第1領域に形成された第1のMOS型素子と、前記第1のMOS型素子と同一導電型のMOS型素子であって、前記第2領域に形成され、前記第1のMOS型素子より高いゲート電圧で動作する第2のMOS型素子とを備え、前記第1のMOS型素子に形成されたパンチスルーを防止するためのパンチスルー防止構造と前記第2のMOS型素子に形成されたパンチスルーを防止するためのパンチスルー防止構造とは相違するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。また、実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0017】
(実施の形態1)
図14は、本発明の一実施の形態である半導体装置の素子部の断面を示した断面図である。
【0018】
図14において、実施の形態における半導体装置の素子部は、P型半導体基板1、(半導体基板の一例)、素子分離層4、P型半導体基板1の第1領域30に形成された第1のMOS(Metal Oxide Semiconductor)型素子、P型半導体基板1の第2領域40に形成された第2のMOS型素子より構成されている。
【0019】
P型半導体基板1は、単結晶シリコンに例えば不純物(ボロンなど)が添加されており、主に価電子帯上にある正孔をキャリアとして導電するように構成されている。
【0020】
素子分離層4は、第1のMOS型素子の形成領域(第1領域30)と第2のMOS型素子の形成領域(第2領域40)とを分離するように構成されており、例えば酸化シリコンなどの絶縁体より構成されている。
【0021】
第1のMOS型素子は、しきい値電圧以上の電圧を印加した時にN型のチャネルが形成されるNMOS型素子であり、Pウェル5に、しきい値電圧調整層7、低濃度N型不純物拡散層13a、13b、高濃度N型不純物拡散層18a、18b、2段パンチスルーストッパ層15a、15bが形成されている。
【0022】
しきい値電圧調整層7の上部には、ゲート絶縁膜11を介してゲート電極12が形成されている。また、ゲート電極12の側面にはサイドスペーサ17が形成されている。なお、高濃度N型不純物拡散層18a、18b上およびゲート電極12上には、コバルトシリサイド膜20が形成されている。
【0023】
しきい値電圧調整層7は、P型の不純物(例えばボロン)を注入することにより形成されており、後述する第2のMOS型素子のしきい値電圧より低いしきい値電圧(Vth)で動作するように不純物が注入されている。したがって、第1のMOS型素子は、第2のMOS型素子に比べて低VthMOS型素子ということができる。
【0024】
2段パンチスルーストッパ層15a、15bは、しきい値電圧調整層7が形成されている浅部とより深い深部におけるパンチスルーを防止することができるように2段にわたって構成されており、第1のMOS型素子のパンチスルー防止構造を形成している。この2段パンチスルーストッパ層15a、15bは、P型の不純物を注入することによって形成されており、第1のMOS型素子における逆短チャネル特性を抑制できる最適な濃度で形成されている。
【0025】
次に、第2のMOS型素子は、しきい値電圧以上の電圧を印加した時に、N型のチャネルが形成されるNMOS型素子であり、Pウェル6に、しきい値電圧調整層9、パンチスルー防止層10、低濃度N型不純物拡散層14a、14b、高濃度N型不純物拡散層19a、19b、2段パンチスルーストッパ層16a、16bが形成されている。
【0026】
また、しきい値電圧調整層9上部には、ゲート絶縁膜11を介してゲート電極12が形成されている。また、ゲート電極12の側面にはサイドスペーサ17が形成されている。なお、高濃度N型不純物拡散層19a、19b上およびゲート電極12上には、コバルトシリサイド膜20が形成されている。
【0027】
しきい値電圧調整層9は、P型の不純物(例えばボロン)を注入することにより形成されており、第1のMOS型素子のしきい値電圧より高いしきい値電圧(Vth)で動作するように不純物が注入されている。すなわち、しきい値電圧調整層9は、第1のMOS型素子のしきい値電圧調整層7に比べて不純物が多く注入されている。したがって、第2のMOS型素子は、第1のMOS型素子に比べて高VthMOS型素子ということができる。
【0028】
2段パンチスルーストッパ層16a、16bは、しきい値電圧調整層9が形成されている浅部とより深い深部におけるパンチスルーを防止することができるように2段にわたって構成されており、P型の不純物を注入することによって形成される。この2段パンチスルーストッパ層16a、16bは、第1のMOS型素子の2段パンチスルーストッパ層15a、15bと同条件(濃度および注入するエネルギー)で形成されている。
【0029】
パンチスルー防止層10は、パンチスルーを抑制できるように構成されており、P型不純物を注入することにより形成されている。このパンチスルー防止層10は、しきい値電圧調整層9を形成するときに使用したマスクを使用して形成されている。このため、マスク増加を伴わずにパンチスルー防止層10を形成することができる。
【0030】
パンチスルー防止層10は、第2のMOS型素子にだけ形成されており、第1のMOS型素子には、形成されていない。
【0031】
第2のMOS型素子のパンチスルー防止構造は、2段パンチスルーストッパ層16a、16bとパンチスルー防止層10により形成されており、2段パンチスルーストッパ層15a、15bより形成されている第1のMOS型素子のパンチスルーストッパ構造とは相違することになる。したがって、それぞれの素子において、独立した最適条件(濃度など)でパンチスルーストッパ構造を形成することができる。
【0032】
つまり、2段パンチスルーストッパ層16a、16bは、第1のMOS型素子における逆短チャネル特性を抑制できる最適な濃度で形成されているが、第2のMOS型素子においては、短チャネル特性の悪化が顕在化してきてしまう濃度で形成されている。しかし、第2のMOS型素子にパンチスルー防止層10を設けることによって、短チャネル特性の悪化を防止することができる。
【0033】
このように実施の形態における半導体装置によれば、第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)の短チャネル特性(Vth−Lowering特性)の悪化を防止しながら、第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)での逆短チャネル特性を抑制することができる。
【0034】
以下に、実施の形態における半導体装置の素子部を製造する工程を図1〜図14を参照しながら説明する。
【0035】
まず、図1に示すようにP型半導体基板1(半導体基板の一例)を用意する。次に、P型半導体基板1の一方の面(主面)に窒化シリコン膜2をCVD法を使用して堆積し、その後フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングする。パターニングは、素子分離溝3(Shallow Groove Isolation)を形成する領域に窒化シリコン膜2が残らないように行う。
【0036】
次に、図2に示すようにP型半導体基板1のエッチングを行い、素子分離溝3を形成する。そして、素子分離溝3を形成したP型半導体基板1にCVD法を使用して例えば酸化シリコンよりなる絶縁膜を堆積する。その後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を使用してP型半導体基板1を研磨する。そして、図3に示すようにパターニングした窒化シリコン膜2を除去することにより、素子分離層4を形成する。この素子分離層4によって、P型半導体基板1の第1領域30と第2領域40とが分離される。
【0037】
次に、図4に示すようにP型半導体基板1の第1領域30と第2領域40にイオン注入法を使用して、不純物(例えば、ボロン)を注入しPウェル5およびPウェル6を形成する。なお、P型半導体基板1の別領域には、Nウェルを形成するが、ここでは省略し、Pウェルのみを例示する。
【0038】
そして、図5に示すようにイオン注入法を使用して、第1領域30と第2領域40の表面近傍に、例えばボロンを注入し、しきい値電圧調整層7を形成する。このしきい値電圧調整層7は、第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)のしきい値を調整するように形成される。
【0039】
次に、P型半導体基板1上にレジストを塗布した後、露光現像することによりパターニングしたレジスト膜8を形成する。パターニングは、図6に示すように、第1領域30にレジスト膜8が残るように行う。
【0040】
そして、図6に示すように第1領域30に形成したレジスト膜8をマスクとして、第2領域40の表面近傍、例えば表面より21nm程度に25keVでフッ化ボロン(BF)を注入し、第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)用のしきい値電圧調整層9を形成する。このしきい値電圧調整層9は、第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)用のしきい値電圧調整層7に上記したフッ化ボロンを注入することにより形成される。しきい値電圧調整層9の不純物のドーズ量は、1012/cmのオーダーである。
【0041】
次に、図7に示すようにしきい値電圧調整層9を形成したときと同様のマスクを使用して、しきい値電圧調整層9より深い領域(例えば82nm)にパンチスルー防止層10を形成する。つまり、マスクを同じにしながら不純物を注入するエネルギーを変えてパンチスルー防止層10を形成する。したがって、第2MOS型素子(高VthMOS型素子)にパンチスルー層10を形成する際、マスク増加を伴わない利点がある。
【0042】
注入されている不純物は、例えば20〜25KeVのエネルギーで打ち込まれたB(ボロン)であり、パンチスルー防止層10における不純物のドーズ量は、例えば、約1×1013/cmである。
【0043】
次に、第1領域30に形成されていたレジスト膜8を除去した後、図8に示すように酸窒化膜よりなるゲート絶縁膜11を形成する。酸窒化膜は、例えばP型半導体基板1を一酸化窒素(N0)、二酸化窒素(NO)、またはアンモニア(NH)といった窒素を含むガス雰囲気中で熱処理することによって形成することができる。
【0044】
その後、ゲート絶縁膜11上にCVD法を使用してN型のポリシリコン膜を堆積する。そして、図9に示すようにフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を使用して、第1領域30と第2領域40にN型のポリシリコンよりなるゲート電極12(例えばゲート長が80nm)を形成する。
【0045】
次に、図10に示すようにイオン注入法を使用してN型の不純物(例えばP(リン))を第1領域30および第2領域40のソース形成領域とドレイン形成領域に注入し、それぞれ低濃度N型不純物拡散層13a、13bおよび低濃度N型不純物拡散層14a、14bを形成する。
【0046】
次に、図11に示すようにP型不純物をイオン注入法を使用して注入することにより、2段パンチスルーストッパ層15a、15bおよび2段パンチスルーストッパ層16a、16bを形成する。
【0047】
2段パンチスルーストッパ層15a、15b、16a、16bは、P型半導体基板1に垂直にP型不純物を注入した後、エネルギーを変えるとともに角度を付けてP型不純物を注入することにより形成される。
【0048】
ここで、2段パンチスルーストッパ層15a、15b、16a、16bは、同条件で形成されており、第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)における逆短チャネル特性を抑制できる最適な濃度で形成されている。
【0049】
したがって、2段パンチスルーストッパ層16a、16bだけでは、第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)の短チャネル特性の悪化を抑制できない。しかし、前述したように第2のMOS型素子形成領域である第2領域40には、別個にパンチスルー防止層10が形成されているため、短チャネル特性の悪化を防止することができる。
【0050】
次に、P型半導体基板1のゲート電極12を形成した面にCVD法を使用して酸化シリコンを堆積した後、異方性エッチングにより堆積した二酸化シリコンを除去する。すると、図12に示すようにゲート電極12の側面には、酸化シリコンが残留し、サイドスペーサ17が形成される。
【0051】
その後、図13に示すようにイオン注入法を使用してN型の不純物(例えばP(リン))を第1領域30および第2領域40のソース形成領域とドレイン形成領域に注入し、それぞれ高濃度N型不純物拡散層18a、18bおよび高濃度N型不純物拡散層19a、19bを形成する。
【0052】
次に、スパッタリング法を使用してCo(コバルト)を第1領域30および第2領域40上に形成した後、熱処理を行いコバルトシリサイド膜20を形成する。
【0053】
このようにして、第1領域30に第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)を形成し、第2領域40に第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)を形成することができる。
【0054】
実施の形態1における半導体装置の製造方法によれば、しきい値電圧調整層9を形成するときに使用したマスクをそのまま使用して、パンチスルー防止層10を形成するので、マスク増加を伴わず、第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)のパンチスルーストッパ構造と第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)のパンチスルーストッパ構造を相違させることができ、各素子の性能向上を図ることができる。
【0055】
すなわち、第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)のパンチスルーストッパ構造と第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)のパンチスルーストッパ構造を相違させることができるので、第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)の短チャネル特性の悪化を防止しながら、第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)の逆短チャネル特性を抑制することができる。
【0056】
なお、実施の形態1では、第1のMOS型素子と第2のMOS型素子がNMOS型素子である場合を例にとって説明したがPMOS型素子であってもよい。この場合、しきい値電圧調整層9は、P(リン)を20keVで注入して形成され、しきい値電圧調整層9の不純物のドーズ量は、1012/cmのオーダーである。
【0057】
また、パンチスルー防止層10は、P(リン)を55keV〜60keVで注入して形成され、パンチスルー防止層10の不純物のドーズ量は、約1×1013/cmである。
【0058】
(実施の形態2)
実施の形態1では、しきい値電圧調整層9とパンチスルー防止層10とを別々に形成した例を説明したが、本実施の形態2では、しきい値調整層とパンチスルー防止層を一度に形成する例を説明する。なお、実施の形態1と同様の部分についての説明は省略する。
【0059】
図5に示すようにイオン注入法を使用して、第1領域30と第2領域40の表面近傍に、例えばボロンを注入し、しきい値電圧調整層7を形成する。このしきい値電圧調整層7は、第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)のしきい値を調整するように形成される。
【0060】
次に、P型半導体基板1上にレジストを塗布した後、露光現像することによりパターニングしたレジスト膜8を形成する。パターニングは、図6に示すように、第1領域30にレジスト膜8が残るように行う。
【0061】
そして、図15に示すように第1領域30に形成したレジスト膜8をマスクとして、P型不純物のイオン注入を行い、パンチスルー防止層21を形成する。P型不純物のイオン注入は、通常(例えば21nm)より深い位置に不純物濃度のピークがくるように行われる。すなわち、パンチスルー防止層21は、通常の深さからより深い位置まで不純物が注入されている層であり、パンチスルーを防止するとともに、しきい値電圧調整層も兼用している。
【0062】
具体的にパンチスルー防止層21に注入されている不純物は、例えば15〜20KeVのエネルギーで打ち込まれたB(ボロン)であり、パンチスルー防止層21における不純物のドーズ量は、例えば、約1×1013/cmである。この後の工程は、実施の形態1で説明した工程と同様なので省略する。
【0063】
このように、しきい値電圧調整層を形成する工程を応用して、第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)にだけ存在するパンチスルー防止層21を形成することができる。
【0064】
したがって、第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)のパンチスルーストッパ構造と第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)のパンチスルーストッパ構造を相違させることができるので、第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)の短チャネル特性の悪化を防止しながら、第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)の逆短チャネル特性を抑制することができる。
【0065】
なお、実施の形態2では、第1のMOS型素子と第2のMOS型素子がNMOS型素子である場合を例にとって説明したがPMOS型素子であってもよい。この場合、パンチスルー防止層21は、P(リン)を55keV〜60keVで注入して形成され、パンチスルー防止層10の不純物のドーズ量は、約1×1013/cmである。
【0066】
以上、本発明者によってなされた発明を前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0067】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【0068】
第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)のパンチスルーストッパ構造と第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)のパンチスルーストッパ構造を相違させることができるので、第2のMOS型素子(高VthMOS型素子)の短チャネル特性の悪化を防止しながら、第1のMOS型素子(低VthMOS型素子)の逆短チャネル特性を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図2】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図3】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図4】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図5】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図6】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図7】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図8】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図9】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図10】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図11】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図12】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図13】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図14】半導体装置の製造工程の一例を示した図である。
【図15】半導体装置の製造工程の他の一例を示した図である。
【符号の説明】
1 P型半導体基板
2 窒化シリコン膜
3 素子分離溝
4 素子分離層
5 Pウェル
6 Pウェル
7 しきい値電圧調整層
8 レジスト膜
9 しきい値電圧調整層
10 パンチスルー防止層
11 ゲート絶縁膜
12 ゲート電極
13a 低濃度N型不純物拡散層
13b 低濃度N型不純物拡散層
14a 低濃度N型不純物拡散層
14b 低濃度N型不純物拡散層
15a 2段パンチスルーストッパ層
15b 2段パンチスルーストッパ層
16a 2段パンチスルーストッパ層
16b 2段パンチスルーストッパ層
17 サイドスペーサ
18a 高濃度N型不純物拡散層
18b 高濃度N型不純物拡散層
19a 高濃度N型不純物拡散層
19b 高濃度N型不純物拡散層
20 コバルトシリサイド膜
21 パンチスルー防止層
30 第1領域
40 第2領域
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing technique thereof, and more particularly, to a semiconductor device in which a first MOS element and a second MOS element operating at a higher gate voltage than the first MOS element are formed on one semiconductor substrate. The present invention relates to a technology that is effective when applied to the manufacture of a device.
[0002]
[Prior art]
In a peripheral circuit of an SRAM (Static Random Access Memory) memory cell, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) element (low VthMOS element) operating at a relatively low gate voltage is used, while a peripheral cell is used in the memory cell. A MOS element (high VthMOS element) that operates at a higher gate voltage than a MOS element used in a circuit is used.
[0003]
Therefore, in order to manufacture an SRAM, it is necessary to form a low VthMOS element for a peripheral circuit of a memory cell and a high VthMOS element for a memory cell on a semiconductor substrate.
[0004]
These MOS elements having different operating gate voltages (also referred to as threshold voltages) are formed by injecting different concentrations of impurities into the channel formation region.
[0005]
In addition, a punch-through stopper structure is formed in the MOS element to prevent punch-through. As the punch-through stopper structure, for example, a two-stage halo structure in which an impurity is individually implanted into a shallow region where a channel is formed and a deeper region to suppress punch-through in a shallow region and punch-through in a deep region is used. Are known. In the two-stage halo structure, both the low VthMOS type device and the high VthMOS type device are formed under the same conditions (impurity concentration and energy to be implanted).
[0006]
2. Description of the Related Art In recent years, individual semiconductor elements have been miniaturized for higher integration of semiconductor devices. For example, MOS-type elements have been shortened in gate length. When the gate length of a MOS element is reduced, punch-through tends to occur because the source region and the drain region of the transistor are close to each other. For this reason, the dose of impurities for preventing punch-through has been increased.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
With an increase in impurities implanted to prevent punch-through, an inverse short-channel characteristic has emerged in which the threshold voltage of a short-gate-length MOS device becomes larger than that of a long-gate-length MOS device. In particular, the inverse short channel characteristic is more conspicuous in a low VthMOS device than in a high VthMOS device. This inverse short channel characteristic is empirically considered to decrease the current driving capability of the element, and is considered to adversely affect the performance improvement of the entire semiconductor device.
[0008]
Therefore, in order to suppress the above-described reverse short channel characteristic, it is conceivable to reduce the dose of the impurity implanted for preventing punch-through.
[0009]
However, the reverse short channel characteristic of the low VthMOS element is more remarkable than that of the high VthMOS element. However, the structure for suppressing the punch-through in the high VthMOS element and the low VthMOS element requires the same conditions (impurity concentration and (Implantation energy). Therefore, when the dose of the impurity is reduced so that the reverse short channel characteristic of the low VthMOS element can be suppressed, in the high VthMOS element, a short channel characteristic (short channel characteristic means that a channel is formed when the gate length is reduced). However, there is a problem that deterioration of the threshold voltage is greatly increased.
[0010]
In other words, if the impurity for punch-through prevention is dosed at a concentration at which the deterioration of the short channel characteristics (Vth-Lowering characteristics) of the high VthMOS device does not become large and conspicuous, the reverse short channel characteristics generated in the low VthMOS device cannot be suppressed. There was a point.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device capable of suppressing the reverse short-channel characteristic of a low VthMOS element while preventing the short channel characteristic of a high VthMOS element from deteriorating.
[0012]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0014]
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a first MOS-type element in a first region of a semiconductor substrate, wherein the first MOS-type element has the same conductivity type as the first MOS-type element. Forming a second MOS element operating at a higher gate voltage than the first MOS element in a second region of the semiconductor substrate, wherein the step of forming the second MOS element comprises Forming a resist film for masking one region on the semiconductor substrate; adjusting a threshold value of a gate voltage of the second MOS element by impurity implantation using the resist film as a mask; Forming a punch-through preventing layer for preventing punch-through by implanting impurities using the mask used in the step of adjusting the gate voltage threshold of the second MOS element. It is intended.
[0015]
In addition, the semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate, an element isolation layer separating a first region and a second region of the semiconductor substrate, a first MOS element formed in the first region, A second MOS-type element having the same conductivity type as the first MOS-type element, the second MOS-type element being formed in the second region and operating at a higher gate voltage than the first MOS-type element; A punch-through preventing structure formed on the first MOS element for preventing punch-through and a punch-through preventing structure formed on the second MOS element for preventing punch-through are different from each other. It is.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.
[0017]
(Embodiment 1)
FIG. 14 is a sectional view showing a section of an element portion of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
[0018]
14, the element portion of the semiconductor device according to the embodiment includes a P-type semiconductor substrate 1, (an example of a semiconductor substrate), an element isolation layer 4, and a first region 30 formed in the first region 30 of the P-type semiconductor substrate 1. It comprises a MOS (Metal Oxide Semiconductor) element and a second MOS element formed in the second region 40 of the P-type semiconductor substrate 1.
[0019]
The P-type semiconductor substrate 1 is configured such that, for example, an impurity (boron or the like) is added to single-crystal silicon, and conductivity is mainly performed using holes on the valence band as carriers.
[0020]
The element isolation layer 4 is configured to separate the formation region (first region 30) of the first MOS type device from the formation region (second region 40) of the second MOS type device. It is composed of an insulator such as silicon.
[0021]
The first MOS-type element is an NMOS-type element in which an N-type channel is formed when a voltage equal to or higher than a threshold voltage is applied. Impurity diffusion layers 13a and 13b, high-concentration N-type impurity diffusion layers 18a and 18b, and two-stage punch-through stopper layers 15a and 15b are formed.
[0022]
A gate electrode 12 is formed above the threshold voltage adjusting layer 7 with a gate insulating film 11 interposed therebetween. A side spacer 17 is formed on a side surface of the gate electrode 12. Note that a cobalt silicide film 20 is formed on the high concentration N-type impurity diffusion layers 18a and 18b and on the gate electrode 12.
[0023]
The threshold voltage adjustment layer 7 is formed by implanting a P-type impurity (for example, boron), and has a threshold voltage (Vth) lower than a threshold voltage of a second MOS element described later. Impurities have been implanted to operate. Therefore, it can be said that the first MOS element is a low Vth MOS element compared to the second MOS element.
[0024]
The two-stage punch-through stopper layers 15a and 15b are formed over two stages so as to prevent punch-through at a shallow portion where the threshold voltage adjustment layer 7 is formed and at a deeper portion where the threshold voltage adjusting layer 7 is formed. Of the MOS type element is formed. The two-stage punch-through stopper layers 15a and 15b are formed by implanting a P-type impurity, and are formed with an optimum concentration capable of suppressing the reverse short channel characteristic in the first MOS element.
[0025]
Next, the second MOS-type element is an NMOS-type element in which an N-type channel is formed when a voltage equal to or higher than the threshold voltage is applied. A punch-through prevention layer 10, low-concentration N-type impurity diffusion layers 14a and 14b, high-concentration N-type impurity diffusion layers 19a and 19b, and two-stage punch-through stopper layers 16a and 16b are formed.
[0026]
A gate electrode 12 is formed above the threshold voltage adjustment layer 9 with a gate insulating film 11 interposed therebetween. A side spacer 17 is formed on a side surface of the gate electrode 12. Note that a cobalt silicide film 20 is formed on the high concentration N-type impurity diffusion layers 19a and 19b and on the gate electrode 12.
[0027]
The threshold voltage adjusting layer 9 is formed by implanting a P-type impurity (for example, boron), and operates at a threshold voltage (Vth) higher than the threshold voltage of the first MOS element. As shown in FIG. That is, the threshold voltage adjusting layer 9 has more impurities implanted than the threshold voltage adjusting layer 7 of the first MOS type device. Therefore, it can be said that the second MOS element is a high Vth MOS element compared to the first MOS element.
[0028]
The two-stage punch-through stopper layers 16a and 16b are formed over two stages so as to prevent punch-through at a shallow portion where the threshold voltage adjusting layer 9 is formed and at a deeper portion where the threshold voltage adjusting layer 9 is formed. Is formed by injecting impurities. The two-stage punch-through stopper layers 16a and 16b are formed under the same conditions (concentration and energy to be implanted) as the two-stage punch-through stopper layers 15a and 15b of the first MOS type device.
[0029]
The punch-through prevention layer 10 is configured to suppress punch-through, and is formed by implanting a P-type impurity. This punch-through prevention layer 10 is formed using the mask used when forming the threshold voltage adjustment layer 9. Therefore, the punch-through prevention layer 10 can be formed without increasing the number of masks.
[0030]
The punch-through prevention layer 10 is formed only on the second MOS type element, and is not formed on the first MOS type element.
[0031]
The punch-through prevention structure of the second MOS element is formed by two-stage punch-through stopper layers 16a and 16b and a punch-through prevention layer 10, and is formed by two-stage punch-through stopper layers 15a and 15b. This is different from the punch-through stopper structure of the MOS type element. Therefore, in each element, a punch-through stopper structure can be formed under independent optimum conditions (such as concentration).
[0032]
In other words, the two-stage punch-through stopper layers 16a and 16b are formed with an optimum concentration capable of suppressing the reverse short-channel characteristic in the first MOS element, but have a short-channel characteristic in the second MOS element. It is formed at a concentration at which the deterioration becomes apparent. However, by providing the anti-punch-through layer 10 in the second MOS element, it is possible to prevent short channel characteristics from deteriorating.
[0033]
As described above, according to the semiconductor device in the embodiment, the first MOS element (low-voltage characteristic) is prevented from deteriorating the short channel characteristic (Vth-Lower characteristic) of the second MOS element (high-Vth MOS element). VthMOS type device) can be suppressed.
[0034]
Hereinafter, steps of manufacturing an element portion of a semiconductor device according to the embodiment will be described with reference to FIGS.
[0035]
First, as shown in FIG. 1, a P-type semiconductor substrate 1 (an example of a semiconductor substrate) is prepared. Next, a silicon nitride film 2 is deposited on one surface (main surface) of the P-type semiconductor substrate 1 by using a CVD method, and thereafter, is patterned by a photolithography technique and an etching technique. The patterning is performed so that the silicon nitride film 2 does not remain in a region where an element isolation groove 3 (Shallow Groove Isolation) is to be formed.
[0036]
Next, the P-type semiconductor substrate 1 is etched as shown in FIG. Then, an insulating film made of, for example, silicon oxide is deposited on the P-type semiconductor substrate 1 in which the element isolation grooves 3 are formed by using the CVD method. After that, the P-type semiconductor substrate 1 is polished by using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. Then, the element isolation layer 4 is formed by removing the patterned silicon nitride film 2 as shown in FIG. The first region 30 and the second region 40 of the P-type semiconductor substrate 1 are separated by the element isolation layer 4.
[0037]
Next, as shown in FIG. 4, an impurity (for example, boron) is implanted into the first region 30 and the second region 40 of the P-type semiconductor substrate 1 by using an ion implantation method, and the P well 5 and the P well 6 are formed. Form. Note that an N well is formed in another region of the P-type semiconductor substrate 1, but is omitted here, and only the P well is illustrated.
[0038]
Then, as shown in FIG. 5, for example, boron is implanted near the surfaces of the first region 30 and the second region 40 by using an ion implantation method to form the threshold voltage adjusting layer 7. This threshold voltage adjustment layer 7 is formed so as to adjust the threshold of the first MOS element (low VthMOS element).
[0039]
Next, after a resist is applied on the P-type semiconductor substrate 1, exposure and development are performed to form a patterned resist film 8. The patterning is performed so that the resist film 8 remains in the first region 30 as shown in FIG.
[0040]
Then, as shown in FIG. 6, using the resist film 8 formed in the first region 30 as a mask, boron fluoride (BF 2 ) is implanted near the surface of the second region 40, for example, at about 21 nm from the surface at 25 keV. A threshold voltage adjusting layer 9 for two MOS devices (high VthMOS devices) is formed. This threshold voltage adjusting layer 9 is formed by injecting the above-mentioned boron fluoride into the threshold voltage adjusting layer 7 for the first MOS element (low VthMOS element). The dose of the impurity in the threshold voltage adjusting layer 9 is on the order of 10 12 / cm 2 .
[0041]
Next, a punch-through prevention layer 10 is formed in a region (for example, 82 nm) deeper than the threshold voltage adjustment layer 9 using the same mask as that used when the threshold voltage adjustment layer 9 is formed as shown in FIG. I do. That is, the punch-through prevention layer 10 is formed by changing the energy for implanting impurities while using the same mask. Therefore, when the punch-through layer 10 is formed in the second MOS element (high VthMOS element), there is an advantage that the number of masks is not increased.
[0042]
The implanted impurity is, for example, B (boron) implanted with an energy of 20 to 25 KeV, and the dose of the impurity in the anti-punchthrough layer 10 is, for example, about 1 × 10 13 / cm 2 .
[0043]
Next, after removing the resist film 8 formed in the first region 30, a gate insulating film 11 made of an oxynitride film is formed as shown in FIG. The oxynitride film can be formed, for example, by performing a heat treatment on the P-type semiconductor substrate 1 in a gas atmosphere containing nitrogen, such as nitrogen monoxide (N0), nitrogen dioxide (NO 2 ), or ammonia (NH 3 ).
[0044]
Thereafter, an N-type polysilicon film is deposited on the gate insulating film 11 by using the CVD method. Then, as shown in FIG. 9, a gate electrode 12 (for example, a gate length of 80 nm) made of N-type polysilicon is formed in the first region 30 and the second region 40 by using a photolithography technique and an etching technique.
[0045]
Next, as shown in FIG. 10, an N-type impurity (for example, P (phosphorus)) is implanted into the source formation region and the drain formation region of the first region 30 and the second region 40 by using an ion implantation method. The low concentration N-type impurity diffusion layers 13a and 13b and the low concentration N-type impurity diffusion layers 14a and 14b are formed.
[0046]
Next, as shown in FIG. 11, a two-stage punch-through stopper layers 15a and 15b and two-stage punch-through stopper layers 16a and 16b are formed by implanting a P-type impurity using an ion implantation method.
[0047]
The two-stage punch-through stopper layers 15a, 15b, 16a, and 16b are formed by implanting a P-type impurity vertically into the P-type semiconductor substrate 1 and then changing the energy and implanting the P-type impurity at an angle. .
[0048]
Here, the two-stage punch-through stopper layers 15a, 15b, 16a, and 16b are formed under the same conditions, and have an optimum concentration that can suppress the reverse short-channel characteristic in the first MOS element (low VthMOS element). Is formed.
[0049]
Therefore, deterioration of short channel characteristics of the second MOS element (high VthMOS element) cannot be suppressed only by the two-stage punch-through stopper layers 16a and 16b. However, as described above, since the punch-through prevention layer 10 is separately formed in the second region 40, which is the second MOS element formation region, it is possible to prevent short channel characteristics from deteriorating.
[0050]
Next, after depositing silicon oxide on the surface of the P-type semiconductor substrate 1 on which the gate electrode 12 is formed by using the CVD method, the deposited silicon dioxide is removed by anisotropic etching. Then, as shown in FIG. 12, silicon oxide remains on the side surface of the gate electrode 12, and a side spacer 17 is formed.
[0051]
Thereafter, as shown in FIG. 13, an N-type impurity (for example, P (phosphorus)) is implanted into the source formation region and the drain formation region of the first region 30 and the second region 40 by using an ion implantation method. The concentration N-type impurity diffusion layers 18a and 18b and the high concentration N-type impurity diffusion layers 19a and 19b are formed.
[0052]
Next, after forming Co (cobalt) on the first region 30 and the second region 40 by using the sputtering method, a heat treatment is performed to form the cobalt silicide film 20.
[0053]
Thus, the first MOS element (low VthMOS element) can be formed in the first region 30 and the second MOS element (high VthMOS element) can be formed in the second region 40.
[0054]
According to the method of manufacturing the semiconductor device in the first embodiment, punch-through prevention layer 10 is formed using the mask used for forming threshold voltage adjusting layer 9 as it is, so that the mask is not increased. The punch-through stopper structure of the first MOS element (low-Vth MOS element) and the punch-through stopper structure of the second MOS element (high-Vth MOS element) can be made different, and the performance of each element can be improved. be able to.
[0055]
That is, the punch-through stopper structure of the first MOS-type element (low-Vth MOS-type element) and the punch-through stopper structure of the second MOS-type element (high-VthMOS-type element) can be made different from each other. The reverse short channel characteristic of the first MOS element (low VthMOS element) can be suppressed while preventing the short channel characteristic of the element (high VthMOS element) from deteriorating.
[0056]
In the first embodiment, the case where the first MOS element and the second MOS element are NMOS elements has been described as an example, but they may be PMOS elements. In this case, the threshold voltage adjustment layer 9 is formed by implanting P (phosphorus) at 20 keV, and the dose of the impurities in the threshold voltage adjustment layer 9 is on the order of 10 12 / cm 2 .
[0057]
The punch-through prevention layer 10 is formed by implanting P (phosphorus) at 55 keV to 60 keV, and the dose of impurities in the punch-through prevention layer 10 is about 1 × 10 13 / cm 2 .
[0058]
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the example in which the threshold voltage adjustment layer 9 and the punch-through prevention layer 10 are formed separately has been described. In the second embodiment, however, the threshold voltage adjustment layer and the punch-through prevention layer are once formed. An example will be described. The description of the same parts as in the first embodiment is omitted.
[0059]
As shown in FIG. 5, for example, boron is implanted in the vicinity of the surfaces of the first region 30 and the second region 40 by ion implantation to form the threshold voltage adjusting layer 7. This threshold voltage adjustment layer 7 is formed so as to adjust the threshold of the first MOS element (low VthMOS element).
[0060]
Next, after a resist is applied on the P-type semiconductor substrate 1, exposure and development are performed to form a patterned resist film 8. The patterning is performed so that the resist film 8 remains in the first region 30 as shown in FIG.
[0061]
Then, as shown in FIG. 15, using the resist film 8 formed in the first region 30 as a mask, ion implantation of a P-type impurity is performed to form the punch-through prevention layer 21. The ion implantation of the P-type impurity is performed such that the impurity concentration peaks at a position deeper than usual (for example, 21 nm). That is, the punch-through prevention layer 21 is a layer into which impurities are implanted from a normal depth to a deeper position, prevents punch-through, and also serves as a threshold voltage adjustment layer.
[0062]
Specifically, the impurity implanted in the punch-through prevention layer 21 is, for example, B (boron) implanted with an energy of 15 to 20 KeV, and the dose of the impurity in the punch-through prevention layer 21 is, for example, about 1 ×. 10 13 / cm 2 . Subsequent steps are the same as the steps described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0063]
As described above, by applying the process of forming the threshold voltage adjusting layer, the punch-through prevention layer 21 existing only in the second MOS element (high VthMOS element) can be formed.
[0064]
Therefore, the punch-through stopper structure of the first MOS-type element (low-Vth MOS-type element) and the punch-through stopper structure of the second MOS-type element (high-VthMOS-type element) can be made different from each other. The reverse short channel characteristic of the first MOS element (low VthMOS element) can be suppressed while preventing the short channel characteristic of the element (high VthMOS element) from deteriorating.
[0065]
In the second embodiment, the case where the first MOS-type element and the second MOS-type element are NMOS-type elements has been described as an example, but they may be PMOS-type elements. In this case, the punch-through prevention layer 21 is formed by implanting P (phosphorus) at 55 keV to 60 keV, and the dose of impurities in the punch-through prevention layer 10 is about 1 × 10 13 / cm 2 .
[0066]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.
[0067]
【The invention's effect】
The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0068]
Since the punch-through stopper structure of the first MOS element (low VthMOS element) and the punch-through stopper structure of the second MOS element (high VthMOS element) can be different, the second MOS element ( The reverse short channel characteristic of the first MOS element (low VthMOS element) can be suppressed while preventing the short channel characteristic of the high VthMOS element from deteriorating.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of a semiconductor device.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 15 is a diagram showing another example of the manufacturing process of the semiconductor device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 P-type semiconductor substrate 2 Silicon nitride film 3 Element isolation groove 4 Element isolation layer 5 P well 6 P well 7 Threshold voltage adjustment layer 8 Resist film 9 Threshold voltage adjustment layer 10 Punch through prevention layer 11 Gate insulating film 12 Gate electrode 13a Low-concentration N-type impurity diffusion layer 13b Low-concentration N-type impurity diffusion layer 14a Low-concentration N-type impurity diffusion layer 14b Low-concentration N-type impurity diffusion layer 15a Two-stage punch-through stopper layer 15b Two-stage punch-through stopper layer 16a 2 Step punch-through stopper layer 16b Two-step punch-through stopper layer 17 Side spacer 18a High concentration N-type impurity diffusion layer 18b High concentration N-type impurity diffusion layer 19a High concentration N-type impurity diffusion layer 19b High concentration N-type impurity diffusion layer 20 Cobalt silicide Film 21 Punch-through prevention layer 30 First region 40 Second region

Claims (4)

第1のMOS型素子を半導体基板の第1領域に形成する工程と、
前記第1のMOS型素子と同一導電型のMOS型素子であって、前記第1のMOS型素子より高いゲート電圧で動作する第2のMOS型素子を、前記半導体基板の第2領域に形成する工程とを備え、
前記第2のMOS型素子を形成する工程は、
前記第1領域をマスクするレジスト膜を前記半導体基板上に形成する工程と、
前記レジスト膜をマスクとした不純物注入により、前記第2のMOS型素子のゲート電圧のしきい値を調整する工程と、
前記第2のMOS型素子のゲート電圧のしきい値を調整する工程で使用したマスクを使用して不純物を注入することにより、パンチスルーを防止するパンチスルー防止層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first MOS-type element in a first region of a semiconductor substrate;
Forming a second MOS element having the same conductivity type as the first MOS element and operating at a gate voltage higher than that of the first MOS element in a second region of the semiconductor substrate; And a step of
The step of forming the second MOS type device includes:
Forming a resist film for masking the first region on the semiconductor substrate;
Adjusting the threshold value of the gate voltage of the second MOS element by implanting impurities using the resist film as a mask;
Forming a punch-through preventing layer for preventing punch-through by implanting impurities using the mask used in the step of adjusting the gate voltage threshold of the second MOS element. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
第1のMOS型素子を半導体基板の第1領域に形成する工程と、
前記第1のMOS型素子と同一導電型のMOS型素子であって、前記第1のMOS型素子より高いゲート電圧で動作する第2のMOS型素子を、前記半導体基板の第2領域に形成する工程とを備え、
前記第2のMOS型素子を形成する工程は、
前記第1領域をマスクするレジスト膜を前記半導体基板上に形成する工程と、前記レジスト膜をマスクとした不純物注入により、パンチスルーを防止するとともに前記第2のMOS型素子のゲート電圧のしきい値を調整するパンチスルー防止層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first MOS-type element in a first region of a semiconductor substrate;
Forming a second MOS element having the same conductivity type as the first MOS element and operating at a gate voltage higher than that of the first MOS element in a second region of the semiconductor substrate; And a step of
The step of forming the second MOS type device includes:
Forming a resist film for masking the first region on the semiconductor substrate; and implanting impurities using the resist film as a mask to prevent punch-through and to set a threshold voltage of the gate voltage of the second MOS element. Forming a punch-through prevention layer for adjusting a value.
半導体基板と、
前記半導体基板の第1領域と第2領域とを分離する素子分離層と、
前記第1領域に形成された第1のMOS型素子と、
前記第1のMOS型素子と同一導電型のMOS型素子であって、前記第2領域に形成され、前記第1のMOS型素子より高いゲート電圧で動作する第2のMOS型素子とを備え、
前記第1のMOS型素子に形成されたパンチスルーを防止するためのパンチスルー防止構造と前記第2のMOS型素子に形成されたパンチスルーを防止するためのパンチスルー防止構造とは相違することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
An element isolation layer for isolating a first region and a second region of the semiconductor substrate;
A first MOS type element formed in the first region;
A second MOS-type element having the same conductivity type as the first MOS-type element, the second MOS-type element being formed in the second region and operating at a higher gate voltage than the first MOS-type element; ,
What is different from the punch-through preventing structure formed on the first MOS-type element for preventing punch-through and the punch-through preventing structure formed on the second MOS-type element for preventing punch-through. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
半導体基板と、
前記半導体基板の第1領域と第2領域とを分離する素子分離層と、
前記第1領域に形成された第1のMOS型素子と、
前記第1のMOS型素子と同一導電型のMOS型であって、前記第2領域に形成され、前記第1のMOS型素子より高いゲート電圧で動作する第2のMOS型素子とを備え、
前記第2のMOS型素子は、前記第1領域をマスクした不純物注入により形成したしきい値電圧調整層と、
前記しきい値電圧調整層を形成する際に使用したマスクを使用して形成したパンチスルー防止層とを有することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
An element isolation layer for isolating a first region and a second region of the semiconductor substrate;
A first MOS type element formed in the first region;
A second MOS element that is of the same conductivity type as the first MOS element and that is formed in the second region and that operates at a higher gate voltage than the first MOS element;
The second MOS element includes a threshold voltage adjustment layer formed by impurity implantation with the first region being masked;
And a punch-through prevention layer formed by using a mask used when forming the threshold voltage adjustment layer.
JP2002165634A 2002-06-06 2002-06-06 Semiconductor device and method of manufacturing the same Pending JP2004014779A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002165634A JP2004014779A (en) 2002-06-06 2002-06-06 Semiconductor device and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002165634A JP2004014779A (en) 2002-06-06 2002-06-06 Semiconductor device and method of manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004014779A true JP2004014779A (en) 2004-01-15

Family

ID=30433425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002165634A Pending JP2004014779A (en) 2002-06-06 2002-06-06 Semiconductor device and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004014779A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007234878A (en) * 2006-03-01 2007-09-13 Toshiba Corp Semiconductor device
US7906400B2 (en) 2007-03-20 2011-03-15 Fujitsu Semiconductor Limited Method of manufacturing a semiconductor device having transistors and semiconductor device having transistors

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007234878A (en) * 2006-03-01 2007-09-13 Toshiba Corp Semiconductor device
US7906400B2 (en) 2007-03-20 2011-03-15 Fujitsu Semiconductor Limited Method of manufacturing a semiconductor device having transistors and semiconductor device having transistors
US8178932B2 (en) 2007-03-20 2012-05-15 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor device having transistors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8987081B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device with offset sidewall structure
JP3077630B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7301208B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
JP3489871B2 (en) MOS transistor and manufacturing method thereof
US9768074B2 (en) Transistor structure and fabrication methods with an epitaxial layer over multiple halo implants
JP4271920B2 (en) Semiconductor device CMOS and method of manufacturing the same
US20050054164A1 (en) Strained silicon MOSFETs having reduced diffusion of n-type dopants
JP2006278974A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8324031B2 (en) Diffusion barrier and method of formation thereof
JP2008066420A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US10163727B2 (en) MOS devices with thinned gate spacers and methods of thinning the gate spacers
US20070052026A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100861835B1 (en) Method for fabricating semiconductor for a dual gate cmos
JP2004303789A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2790050B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3518059B2 (en) Method of manufacturing MIS transistor
US11488871B2 (en) Transistor structure with multiple halo implants having epitaxial layer over semiconductor-on-insulator substrate
JP2004014779A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2009016824A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2591518B2 (en) Semiconductor device
JP2003163220A (en) Manufacturing method for semiconductor device
JPH11243065A (en) Manufacture of semiconductor device and formation of conductive silicon film
JPH06140590A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3240991B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US20080124879A1 (en) Method for Fabricating Semiconductor Device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050601

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080303

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080311

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080701