JP2004297077A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device having a shallow impurity region. <P>SOLUTION: In the method for manufacturing a semiconductor device, a gate electrode part having a gate oxide film, a floating gate on the gate oxide film, a control gate on the floating gate, and an oxide formed by oxidizing the floating gate and the control gate is formed on a semiconductor. Impurities are then added to the semiconductor using the gate electrode part as a mask to form an impurity region having a depth of 0.1 μm or less. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体集積回路等の半導体装置を作製する工程においてドーピング処理を行う技術および上記技術によって作製された半導体装置(素子)に関するものである。   The present invention relates to a technique of performing a doping process in a process of manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit, and a semiconductor device (element) manufactured by the above technology.

従来、ドーピングを行う技術として、熱拡散法やイオン打ち込み法が知られている。熱拡散法は500度〜1200度という高温雰囲気中で不純物を半導体中に拡散させる方法であり、イオン打ち込み法はイオン化した不純物を電界で加速し所定の場所に打ち込む方法である。もっとも、イオン打ち込み法では、高エネルギーイオンによって結晶構造が著しく破壊され、アモルファスもしくはそれに近い状態になり、電気特性が著しく劣化するので、前記熱拡散法を同程度の熱処理を必要とした。イオン打ち込み法は熱拡散法に比べて不純物濃度を制御することが容易であるので、VLSIやULSIを製造するには必要不可欠な技術となった。   Conventionally, a thermal diffusion method and an ion implantation method have been known as techniques for performing doping. The thermal diffusion method is a method in which impurities are diffused into a semiconductor in a high temperature atmosphere of 500 to 1200 degrees. The ion implantation method is a method in which ionized impurities are accelerated by an electric field and implanted into a predetermined place. However, in the ion implantation method, the crystal structure is remarkably destroyed by the high-energy ions, the amorphous state or a state close to the amorphous state is obtained, and the electric characteristics are significantly deteriorated. Since the ion implantation method can control the impurity concentration more easily than the thermal diffusion method, it has become an indispensable technique for manufacturing VLSI and ULSI.

しかし、イオン打ち込み法においても問題がなかったわけではない。最大の問題は、注入されたイオンの拡散を制御することが困難なことであった。これは、特にデザインルールが0.5μm以下のいわゆるクウォーターミクロンデバイスでは大きな問題となった。また、近年では不純物の拡散された領域(拡散領域)を浅く形成することが求められているが、0.1μm以下の深さの拡散領域を再現性良く形成することはイオン注入法では困難であった。以上の点については、図2を用いて説明する。   However, ion implantation is not without its problems. The biggest problem has been the difficulty in controlling the diffusion of the implanted ions. This is a serious problem particularly in a so-called quarter micron device having a design rule of 0.5 μm or less. In recent years, it has been required to form a shallow region in which impurities are diffused (diffusion region). However, it is difficult to form a diffusion region having a depth of 0.1 μm or less with good reproducibility by ion implantation. there were. The above points will be described with reference to FIG.

第1の問題点に関しては、イオン打ち込みによって、半導体中に打ち込まれたイオンが2次散乱によって、横方向に拡散してしまうことと、熱処理工程によって熱的に周囲に拡がってしまうことのためである。このような効果は、デザインルール(典型的にはMOSFETのゲート電極の幅)が1.0μm以上の場合にはほとんど問題ではなかったが、それ以下では、上記の効果による拡散部分が、図2(A)に示すように、ゲート電極の幅に比して大きくなり、ゲート電極205と拡散領域(ソース、ドレイン)202、203の幾何学的重なりが生じる。このような重なりはゲート電極とソース、ドレインの寄生容量のもととなり、動作速度の低下をもたらす。   The first problem is due to the fact that the ions implanted into the semiconductor are diffused in the lateral direction by secondary scattering due to ion implantation, and are thermally expanded to the surroundings by the heat treatment process. is there. Such an effect was hardly a problem when the design rule (typically, the width of the gate electrode of the MOSFET) was 1.0 μm or more. As shown in FIG. 3A, the width becomes larger than the width of the gate electrode, and the gate electrode 205 and the diffusion regions (source and drain) 202 and 203 are geometrically overlapped. Such an overlap causes a parasitic capacitance between the gate electrode, the source and the drain, and lowers the operation speed.

第2の問題点に関しては、大きく分けて2つの効果が原因である。1つは第1の問題点で指摘したような熱的な要因による拡散の効果である。このため、拡散領域の厚さを0.1μm以下にすることは難しい。もう1つの効果は、半導体が結晶性の場合に顕著であるが、イオン打ち込みにおけるチャネリングの効果である。これは、結晶面に垂直に入射した場合には、イオンが全く散乱を受けないために基板の深部にまで到達するという効果である。   The second problem is roughly attributable to two effects. One is the effect of diffusion due to thermal factors as pointed out in the first problem. For this reason, it is difficult to make the thickness of the diffusion region 0.1 μm or less. Another effect is remarkable when the semiconductor is crystalline, but is an effect of channeling in ion implantation. This is an effect that, when the light is perpendicularly incident on the crystal plane, the ions reach a deep part of the substrate because the ions are not scattered at all.

従来は、このチャネリング効果を避けるために、結晶面に対して数°の傾きを持たせてイオン打ち込みをおこなう。しかしながら、このような工夫をおこなっても、半導体内部で軌道の曲げられたイオンがチャネリング条件に合致することがある。したがって、図2(B)に示すように、深い位置までイオンが入り込んでしまう。また、多結晶半導体にイオンを注入する場合には、結晶面はランダムであるので、イオンの深さは全くバラバラとなってしまう。   Conventionally, in order to avoid this channeling effect, ion implantation is performed with an inclination of several degrees with respect to the crystal plane. However, even with such a contrivance, the ions whose orbits are bent inside the semiconductor may meet the channeling conditions. Therefore, as shown in FIG. 2B, ions enter into a deep position. Further, when ions are implanted into a polycrystalline semiconductor, the crystal planes are random, so that the ion depths are completely different.

多結晶半導体を使用する場合には別な問題もある。すなわち、多結晶半導体では、ドーピングされた不純物の熱的な拡散は結晶の粒界を通して進行する傾向があるため、図2(C)に示すように、均等にドーピングをおこなうことができない。これらの問題は、イオン打ち込みと熱処理による再結晶化という従来の方法によっては解決が困難であった。もちろん、熱拡散法によっては到底解決できなかった。   There is another problem when using a polycrystalline semiconductor. That is, in a polycrystalline semiconductor, thermal diffusion of a doped impurity tends to proceed through a grain boundary of a crystal, and therefore, as shown in FIG. 2C, doping cannot be performed uniformly. These problems have been difficult to solve by the conventional methods of ion implantation and recrystallization by heat treatment. Of course, the thermal diffusion method could not solve the problem at all.

本発明の解決すべき課題は以下のようにまとめられる。すわなち、第1に不純物の横方向の拡散を防止することであり、第2にその拡散の深さを制御して、0.1μm以下、好ましくは50nm以下とすることである。本発明は、この2点の問題点において、単結晶もしくは多結晶あるいはそれらに準ずる半導体材料の一部あるいは全部において、少なくとも1つを解決する方法を提供することを目的とする。以上の条件を満たすことによって、チャネル長1.0μm以下、典型的には0.1〜0.3μmのMOSデバイスを安定して作製することができる。   The problems to be solved by the present invention are summarized as follows. That is, firstly, diffusion of impurities in the lateral direction is prevented, and secondly, the depth of the diffusion is controlled to be 0.1 μm or less, preferably 50 nm or less. An object of the present invention is to provide a method for solving at least one of these two problems in a part or all of a single crystal or a polycrystal or a semiconductor material equivalent thereto. By satisfying the above conditions, a MOS device having a channel length of 1.0 μm or less, typically 0.1 to 0.3 μm can be manufactured stably.

本発明は、上記の課題を解決するために、半導体に導電型を付与する不純物を含む高純度の反応性気体(不純物ガス)やそれを水素、フッ素、ヘリウム、アルゴン等の比較的安定なガスに希釈した雰囲気中で、試料半導体表面に対してパルスレーザー光を照射することによって、不純物を前記試料半導体中にドーピングする。この方法では、レーザー照射によって、瞬間的に加熱された半導体表面において、付近の不純物ガスが分解、あるいは半導体表面と反応し、半導体表面のごく薄い部分にのみ不純物がドーピングされる。その厚さは半導体表面の保持されている温度にも依存するが、0.1μm以下とすることが可能である。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a highly pure reactive gas (impurity gas) containing an impurity that imparts a conductivity type to a semiconductor and a relatively stable gas such as hydrogen, fluorine, helium, or argon. By irradiating the surface of the sample semiconductor with a pulsed laser beam in an atmosphere diluted with the above, impurities are doped into the sample semiconductor. In this method, the impurity gas in the vicinity of the semiconductor surface heated instantaneously by laser irradiation is decomposed or reacts with the semiconductor surface, and only a very thin portion of the semiconductor surface is doped with the impurity. The thickness depends on the temperature at which the surface of the semiconductor is held, but can be 0.1 μm or less.

また、このような反応では、熱的な拡散は、レーザー光のパルス幅を1μsec以下、好ましくは100nsec以下とすることによって、実質的になくすことができる。また、本発明では、イオン打ち込みにおいて問題となったチャネリングや2次散乱はなく、したがって、図1(A)に示すように、極めて理想的な拡散領域が形成され、その深さ方向の不純物濃度分布は、図1(B)に示すように必要とする深さにのみ集中的に分布し、半導体に形成された不純物領域における深さ方向の不純物の分布は、分布曲線106で示される。厳密には横方向の拡散も存在するが、その大きさは典型的には50nm以下で、現実のデバイスにおいては無視できるものである。   In such a reaction, thermal diffusion can be substantially eliminated by setting the pulse width of the laser beam to 1 μsec or less, preferably 100 nsec or less. Further, according to the present invention, there is no channeling or secondary scattering which is a problem in ion implantation. Therefore, as shown in FIG. 1A, a very ideal diffusion region is formed, and the impurity concentration in the depth direction is formed. As shown in FIG. 1B, the distribution is concentrated only at the required depth, and the distribution of impurities in the depth direction in the impurity region formed in the semiconductor is indicated by a distribution curve 106. Although there is strictly lateral diffusion, its size is typically less than 50 nm and is negligible in real devices.

さらに、粒界を有する半導体材料においても、熱的な影響が無いので、図1(C)に示すように拡散領域が粒界に影響されることはない。付け加えて言えば、本発明では、パルスレーザーによる加熱という非熱平衡状態を利用するため、従来では不可能であったような高濃度の不純物拡散が可能である。   Further, even in a semiconductor material having a grain boundary, since there is no thermal influence, the diffusion region is not affected by the grain boundary as shown in FIG. In addition, in the present invention, since a non-thermal equilibrium state of heating by a pulsed laser is used, high-concentration impurity diffusion, which has been impossible in the past, is possible.

本発明においては、不純物濃度は、レーザーのエネルギーや、雰囲気中の不純物ガスの濃度、半導体表面温度等を加減することによって目的とする値を得ることができる。本発明においては、不純物が拡散されるべき半導体表面は露出されていても、他の被膜で覆われていてもよい。他の被膜で覆われている場合には、被膜の化学的、物理的性質によって、不純物がブロッキングされ、その結果、半導体中への拡散濃度、拡散深さが制御される。   In the present invention, the desired value of the impurity concentration can be obtained by adjusting the energy of the laser, the concentration of the impurity gas in the atmosphere, the semiconductor surface temperature, and the like. In the present invention, the semiconductor surface where the impurity is to be diffused may be exposed or covered with another film. When the film is covered with another film, impurities are blocked by the chemical and physical properties of the film, and as a result, the diffusion concentration and the diffusion depth in the semiconductor are controlled.

本発明における不純物とは、半導体として珪素半導体(シリコン)を用いた場合において、P型を付与するのであれば、3価の不純物、代表的にはであるB(ボロン)等を用いることができ、N型を付与するのであれば、5価の不純物、代表的にはP(リン)やAs(砒素)等を用いることができる。そしてこれらの不純物を含む反応性気体としてAsH3 ,PH3 ,BF3 ,BCl3 ,B(CH3 3 等を用いることができる。 The impurity in the present invention can be a trivalent impurity, typically B (boron) or the like, when a silicon semiconductor (silicon) is used as the semiconductor and P-type is imparted. , N-type, pentavalent impurities, typically P (phosphorus), As (arsenic), or the like can be used. AsH 3 , PH 3 , BF 3 , BCl 3 , B (CH 3 ) 3 or the like can be used as a reactive gas containing these impurities.

半導体としては、従来のウェファー状の単結晶のシリコン半導体に加えて、TFTを作製するのであれば、気相成長法やスパッタ法等によって成膜した非晶質シリコン半導体薄膜が一般的には用いられる。また、液相成長によって絶縁基板上に作製した多結晶または単結晶のシリコン半導体でも本発明が適用できる。さらに、シリコン半導体に限定されず、他の半導体であってもよいことはいうまでもない。   As a semiconductor, in addition to a conventional wafer-shaped single-crystal silicon semiconductor, an amorphous silicon semiconductor thin film formed by a vapor phase growth method, a sputtering method, or the like is generally used if a TFT is manufactured. Can be Further, the present invention can be applied to a polycrystalline or single-crystal silicon semiconductor formed over an insulating substrate by liquid phase growth. Furthermore, it is needless to say that the semiconductor is not limited to a silicon semiconductor, and may be another semiconductor.

レーザー光としては、パルス発振型のエキシマレーザー装置を用いることが有用である。これは、パルス発振レーザーでは、試料の加熱が瞬間的で、しかも表面だけに限定され、基板に影響を与えないからである。連続発振レーザーによる加熱は、上記のような非熱平衡状態を実現することが不可能な上、局所的な加熱であるがゆえ、加熱部分と基板との熱膨張の著しい違いなどによって、加熱部分が剥離してしまうことがある。この点、パルスレーザーでは、熱緩和時間は、熱膨張のような機械的応力の反応時間に比べて圧倒的に小さく、機械的なダメージを与えない。   It is useful to use a pulse oscillation type excimer laser device as the laser light. This is because in the case of the pulsed laser, heating of the sample is instantaneous and is limited only to the surface, and does not affect the substrate. Heating with a continuous wave laser cannot achieve the above-mentioned non-thermal equilibrium state, and it is a local heating. May peel off. In this regard, in the pulse laser, the thermal relaxation time is overwhelmingly smaller than the reaction time of mechanical stress such as thermal expansion, and does not cause mechanical damage.

特に、エキシマーレーザー光は、紫外光であり、シリコンを初めとする多くの半導体に効率良く吸収される上、パルスの持続時間は10nsecと短い。また、エキシマーレーザーは既に、アモルファスシリコン薄膜をレーザー照射によって結晶化させて、結晶性の高い多結晶シリコン薄膜を得るという実験に使用された実績がある。具体的なレーザーの種類としては、ArFエキシマレーザー(波長193nm)、XeClエキシマレーザー(波長308nm)、XeFエキシマレーザー(波長351nm)、KrFエキシマレーザー(248nm)等を用いることが適当である。   In particular, excimer laser light is ultraviolet light, is efficiently absorbed by many semiconductors such as silicon, and has a short pulse duration of 10 nsec. Excimer lasers have already been used in experiments in which an amorphous silicon thin film is crystallized by laser irradiation to obtain a highly crystalline polycrystalline silicon thin film. As a specific type of laser, it is appropriate to use an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), a XeCl excimer laser (wavelength 308 nm), a XeF excimer laser (wavelength 351 nm), a KrF excimer laser (248 nm), or the like.

本発明においては、半導体表面を加熱あるいは冷却しても構わない。半導体表面の温度を制御することによって、不純物の拡散を促進あるいは抑制することが可能となるので、本発明を実施する者は、目的とする不純物濃度や拡散深さを得るために温度制御をおこなうことが勧められる。   In the present invention, the semiconductor surface may be heated or cooled. By controlling the temperature of the semiconductor surface, the diffusion of impurities can be promoted or suppressed. Therefore, those who carry out the present invention perform temperature control in order to obtain desired impurity concentrations and diffusion depths. It is recommended.

本発明において、不純物ガスの分解を促進するために、直流や交流の電気エネルギーを用いて、不純物ガスをプラズマ化することも有効である。この目的のために加えられる電磁エネルギーとしては、13.56MHzの高周波エネルギーが一般的である。この電磁エネルギーによるドーピングガスの分解によって、ドーピングガスを直接分解できないレーザー光を用いた場合でも効率よくドーピングを行うことができる。電磁エネルギーの種類としては、13.56MHzの周波数に限定されるものではなく、例えば2.45GHzのマイクロ波を用いるとさらに高い活性化率を得ることができる。さらに2.45GHzのマイクロ波と875ガウスの磁場との相互作用で生じるECR条件を用いてもよい。また、ドーピングガスを直接分解できる光エネルギーを用いることも有効である。   In the present invention, it is also effective to convert the impurity gas into plasma using DC or AC electric energy in order to promote the decomposition of the impurity gas. 13.56 MHz high frequency energy is generally used as the electromagnetic energy applied for this purpose. Due to the decomposition of the doping gas by the electromagnetic energy, doping can be efficiently performed even when a laser beam that cannot directly decompose the doping gas is used. The type of electromagnetic energy is not limited to the frequency of 13.56 MHz. For example, if a microwave of 2.45 GHz is used, a higher activation rate can be obtained. Further, an ECR condition generated by an interaction between a microwave of 2.45 GHz and a magnetic field of 875 Gauss may be used. It is also effective to use light energy capable of directly decomposing the doping gas.

本発明の装置の概念図を図3および図4に示す。図3は基板加熱装置を具備したもの、図4は、それに加えてプラズマを発生させる為の電磁装置をも具備したものを示している。これらの図面は概念的なものであるので、当然のことながら、実際の装置においては、必要に応じてその他の部品を具備することがある。以下、その使用方法について概説する。   FIGS. 3 and 4 show conceptual diagrams of the apparatus of the present invention. FIG. 3 shows an apparatus provided with a substrate heating device, and FIG. 4 shows an apparatus provided with an electromagnetic device for generating plasma in addition thereto. Since these drawings are conceptual, it is needless to say that an actual device may include other components as necessary. Hereinafter, the method of use will be outlined.

図3において、試料304は試料ホルダー305上に設置される。最初に、チャンバー301は排気装置に接続した排気系307によって真空排気される。この場合には、できるだけ高真空に排気することが望まれる。すなわち、大気成分である炭素や窒素、酸素は半導体にとっては一般に好ましくないからである。このような元素は、半導体中に取り込まれるが、同時に添加された不純物の活性度を低下させることがある。また、半導体の結晶性を損ない、粒界における不対結合手の原因となる。したがって、10-6torr以下、好ましくは10-8torr以下にまでチャンバー内を真空引きすることが望まれる。 In FIG. 3, the sample 304 is set on a sample holder 305. First, the chamber 301 is evacuated by an exhaust system 307 connected to an exhaust device. In this case, it is desirable to evacuate to as high a vacuum as possible. That is, carbon, nitrogen, and oxygen, which are atmospheric components, are generally not preferable for semiconductors. Such an element is taken into the semiconductor, but may reduce the activity of the impurity added at the same time. In addition, it impairs the crystallinity of the semiconductor and causes dangling bonds at grain boundaries. Therefore, it is desired to evacuate the chamber to 10 -6 torr or less, preferably 10 -8 torr or less.

また、排気と前後してヒーター306を作動させ、チャンバー内部に吸着した大気成分を追い出すことも望ましい。現在の真空装置において使用されているように、チャンバー以外に予備室を設け、チャンバーが直接、大気に触れないような構造とすることも望ましい。当然のことながら、ロータリーポンプや油拡散ポンプに比べて、炭素等の汚染の少ないターボ分子ポンプやクライオポンプを用いることが望ましい。   It is also desirable to operate the heater 306 before and after the exhaust to drive out the atmospheric components adsorbed inside the chamber. As used in current vacuum equipment, it is also desirable to provide a spare chamber in addition to the chamber so that the chamber does not directly contact the atmosphere. As a matter of course, it is desirable to use a turbo-molecular pump or a cryopump with less contamination of carbon or the like as compared with a rotary pump or an oil diffusion pump.

十分に排気されたら、反応性ガスをガス系308によって、チャンバー内に導入する。反応性ガスは、単独のガスからなっていても、あるいは水素やアルゴン、ヘリウム、ネオン等で希釈されていてもよい。また、その圧力は大気圧でも、それ以下でもよい。これらは、目的とする半導体の種類と、不純物濃度、不純物領域の深さ、基板温度等を考慮して選択される。   Once fully evacuated, a reactive gas is introduced into the chamber by the gas system 308. The reactive gas may consist of a single gas, or may be diluted with hydrogen, argon, helium, neon, or the like. The pressure may be atmospheric pressure or lower. These are selected in consideration of the type of the target semiconductor, the impurity concentration, the depth of the impurity region, the substrate temperature, and the like.

次に窓302を通して、レーザー光303が試料に照射される。このとき、試料はヒーターによって、一定の温度に加熱されている。レーザー光は、1か所に付き通常1〜50パルス程度照射される。レーザーパルスのエネルギーのばらつきが極めて大きな状態で、あまりパルス数がすくない場合には不良発生の確率が大きい。一方、あまりにも多くのパルスを1か所に照射することは量産性(スループット)の面から望ましくない。本発明人の知見では、上記のパルス数が量産性からも、歩留りの点からも妥当であった。   Next, the sample is irradiated with the laser beam 303 through the window 302. At this time, the sample is heated to a certain temperature by the heater. The laser light is usually applied to one place at about 1 to 50 pulses. In a state where the energy of the laser pulse has a very large variation and the number of pulses is small, the probability of occurrence of a defect is large. On the other hand, irradiating too many pulses to one location is not desirable in terms of mass productivity (throughput). According to the knowledge of the present inventor, the above-mentioned number of pulses was appropriate from the viewpoint of mass productivity and the yield.

この場合、例えばレーザーのパルスが10mm(x方向)×30mm(y方向)の特定の長方形の形状をしていた場合に、同じ領域にレーザーパルスを10パルスを照射し、終了後は、次の部分に移動するという方法でもよいが、レーザーを1パルスにつき、x方向に1mmづつ移動させていってもよい。   In this case, for example, when the laser pulse has a specific rectangular shape of 10 mm (x direction) × 30 mm (y direction), the same region is irradiated with 10 laser pulses, and after the end, the next The laser may be moved to a portion, but the laser may be moved in the x direction by 1 mm per pulse.

レーザー照射が終了したら、チャンバー内を真空排気し、試料を室温まで冷却して、試料を取り出す。このように、本発明では、ドーピングの工程は極めて簡単であり、かつ、高速である。すなわち、従来のイオン注入プロセスであれば、
(1)ドーピングパターンの形成(レジスト塗布、露光、現像)
(2)イオン注入(あるいはイオンドーピング)
(3)再結晶化
という、3工程が必要であった。しかしながら、本発明では、
(1)ドーピングパターンの形成(レジスト塗布、露光、現像)
(2)レーザー照射
という2工程で完了する。
When the laser irradiation is completed, the inside of the chamber is evacuated, the sample is cooled to room temperature, and the sample is taken out. Thus, in the present invention, the doping process is extremely simple and fast. That is, if it is a conventional ion implantation process,
(1) Doping pattern formation (resist coating, exposure, development)
(2) Ion implantation (or ion doping)
(3) Three steps of recrystallization were required. However, in the present invention,
(1) Doping pattern formation (resist coating, exposure, development)
(2) It is completed in two steps of laser irradiation.

図4の装置においても、図3の場合とほぼ同じである。最初にチャンバー401内を排気系407によって真空排気し、ガス系408より反応性ガスを導入する。そして、試料ホルダー405上の試料404に対して、窓402を通して、レーザー光403を照射する。そのときには高周波もしくは交流(あるいは直流)電源410から、電極409に電力を投入し、チャンバー内部にプラズマ等を発生させて、反応性ガスを活性な状態とする。図では電極は容量結合型に示されているが、誘導(インダクタンス)結合型であってもよい。さらに、容量結合型であっても、試料ホルダーを一方の電極として用いてもよい。また、レーザー照射時には、ヒーター406によって試料を加熱してもよい。   4 is almost the same as that in FIG. First, the inside of the chamber 401 is evacuated by the exhaust system 407 and a reactive gas is introduced from the gas system 408. Then, the sample 404 on the sample holder 405 is irradiated with laser light 403 through the window 402. At that time, power is supplied to the electrode 409 from a high frequency or AC (or DC) power supply 410 to generate plasma or the like inside the chamber, thereby activating the reactive gas. Although the electrodes are shown as being capacitively coupled in the figure, they may be of the inductive (inductance) coupled type. Furthermore, the sample holder may be used as one electrode even if it is a capacitive coupling type. At the time of laser irradiation, the sample may be heated by the heater 406.

図5には本発明の他のドーピング処置装置の様子を示す。すなわち、チャンバー501には、無水石英ガラス製のスリット状の窓502が設けられている。レーザー光は、この窓に合わせて細長い形状に成形される。レーザーのビームは、例えば10mm×300mmの長方形とした。なおレーザー光の位置は固定されている。チャンバーには、排気系507、および反応性ガスを導入するためのガス系508が接続されている。また、チャンバー内には試料ホルダー505が設けられ、その上には試料504が乗せられ、試料ホルダーの下には赤外線ランプ(ヒーターとして機能する)506が設けられている。試料ホルダーは可動であり、試料をレーザーのショットに合わせて移動することができる。   FIG. 5 shows another doping apparatus according to the present invention. That is, a slit-like window 502 made of anhydrous quartz glass is provided in the chamber 501. The laser beam is shaped into an elongated shape to fit this window. The laser beam was, for example, a rectangle of 10 mm × 300 mm. The position of the laser beam is fixed. An exhaust system 507 and a gas system 508 for introducing a reactive gas are connected to the chamber. Further, a sample holder 505 is provided in the chamber, a sample 504 is placed thereon, and an infrared lamp (functioning as a heater) 506 is provided below the sample holder. The sample holder is movable and can move the sample in accordance with the laser shot.

このように、試料の移動のための機構がチャンバー内に組み込まれている際には、ヒーターによる試料ホルダーの熱膨張によって狂いが生じるので、温度制御には細心の注意が必要である。また、試料移送機構によってホコリが生じるので、チャンバー内のメンテナンスは面倒である。   As described above, when the mechanism for moving the sample is incorporated in the chamber, the thermal expansion of the sample holder caused by the heater causes a disorder, so that extreme care is required for temperature control. Further, since dust is generated by the sample transfer mechanism, maintenance in the chamber is troublesome.

図6(A)には本発明の他のドーピング処置装置の様子を示す。すなわち、チャンバー601には、無水石英ガラス製の窓602が設けられている。この窓は実施例3の場合と異なり、試料604全面を覆うだけの広いものである。チャンバーには、排気系607、および反応性ガスを導入するためのガス系608が接続されている。また、チャンバー内には試料ホルダー605が設けられ、その上には試料604が乗せられ、試料ホルダーはヒーターが内蔵されている。試料ホルダーはチャンバーに固定されている。チャンバーの下部にはチャンバーの台601aが設けられており、レーザーのパルスに合わせて、チャンバー全体を移動させることによって、逐次、レーザー照射をおこなう。レーザーのビームは、図5の場合と同じく、細長い形状である。例えば、5mm×100mmの長方形とした。図5と同様、レーザー光の位置は固定されている。図6では、図5と異なり、チャンバー全体が移動する機構を採用する。したがって、チャンバー内には機械部分が存在せず、ホコリ等が生じないのでメンテナンスが容易である。また、移送機構が、ヒーターの熱の影響を受けることは少ない。   FIG. 6A shows another doping apparatus according to the present invention. That is, a window 602 made of anhydrous quartz glass is provided in the chamber 601. Unlike the case of the third embodiment, this window is wide enough to cover the entire surface of the sample 604. An exhaust system 607 and a gas system 608 for introducing a reactive gas are connected to the chamber. A sample holder 605 is provided in the chamber, and a sample 604 is placed on the sample holder 605. The sample holder has a built-in heater. The sample holder is fixed to the chamber. A chamber base 601a is provided below the chamber, and laser irradiation is performed sequentially by moving the entire chamber in accordance with a laser pulse. The laser beam has an elongated shape as in the case of FIG. For example, it was a rectangle of 5 mm × 100 mm. As in FIG. 5, the position of the laser beam is fixed. In FIG. 6, unlike FIG. 5, a mechanism for moving the entire chamber is employed. Therefore, there is no mechanical part in the chamber and no dust or the like is generated, so that maintenance is easy. Further, the transfer mechanism is hardly affected by the heat of the heater.

図6の例では、図5の例に比べて上記のような点で優れているだけでなく、以下のような点でも優れている。すなわち、図5の方式では、試料をチャンバーに入れてから、十分な真空度まで真空排気できるまでレーザー放射をおこなえなかった。すなわちデッドタイムが多かった。しかし、図6の例では、図6(A)のようなチャンバーを多数用意し、それぞれ、順次、試料装填、真空排気、レーザー照射、試料取り出し、というように回転させてゆけば、上記のようなデッドタイムは生じない。そのようなシステムを図6(B)に示した。   The example of FIG. 6 is superior to the example of FIG. 5 not only in the above points, but also in the following points. That is, in the method shown in FIG. 5, after the sample was put in the chamber, laser irradiation could not be performed until the sample was evacuated to a sufficient degree of vacuum. That is, there were many dead times. However, in the example of FIG. 6, a large number of chambers as shown in FIG. 6 (A) are prepared, and each of them is sequentially rotated in the order of sample loading, evacuation, laser irradiation, and sample removal, as described above. No dead time occurs. Such a system is shown in FIG.

すなわち、未処理の試料を内蔵したチャンバー617、616は、排気工程の間に連続的な搬送機構618によって、精密な移動がおこなえるステージを有する架台619に向かう。ステージ上のチャンバー615には、レーザー装置611から放射され、適当な光学装置612、613で加工されたレーザー光が窓を通して中の試料に照射される。ステージを動かすことによって、必要なレーザー照射がおこなわれたチャンバー614は、再び、連続的な搬送機構620によって次の段階に送られ、その間にチャンバー内のヒーターは消灯し、排気され、十分温度が下がってから、試料が取り出される。   That is, the chambers 617 and 616 containing the unprocessed sample are directed by the continuous transfer mechanism 618 to the gantry 619 having a stage capable of precise movement during the evacuation process. The sample on the stage is irradiated with laser light emitted from the laser device 611 and processed by appropriate optical devices 612 and 613 to the chamber 615 on the stage through the window. By moving the stage, the chamber 614 to which the required laser irradiation has been performed is again sent to the next stage by the continuous transport mechanism 620, during which the heater in the chamber is turned off, exhausted, and sufficiently cooled. After lowering, the sample is removed.

このように、本実施例では連続的な処理がおこなえることによって、排気待ちの時間を削減することができ、スループットを向上させられる。もちろん、図6の場合には、スループットは向上するけれども、その分、図5の場合よりチャンバーを多く必要とするので、量産規模や投資規模を考慮して実施すべきである。   As described above, in the present embodiment, continuous processing can be performed, so that the evacuation waiting time can be reduced and the throughput can be improved. Of course, in the case of FIG. 6, although the throughput is improved, a larger number of chambers are required than in the case of FIG. 5, so that it should be carried out in consideration of the mass production scale and investment scale.

以上、図5、図6の例では、レーザービームの形状は細長い線状の長方形であったが、もちろん、長方形や正方形であってもよい。この場合には図7に示すように、半導体ウェファー等の基板を適当な数の領域(図7では32)に分割し、これに順次、レーザーを照射してゆくという方式を採用してもよい。例えば、レーザーの繰り返し周波数が200Hzであれば、ウェファー上の一箇所を処理する時間が0.1秒であり、ウェファーが上下左右(図7の矢印)に移動する時間を考慮しても、1枚のウェファーを処理する時間は10秒弱である。ウェファーの自動搬送をおこなえば、1時間に200枚以上のウェファーを処理できる。この生産性は従来の方式に優るとも劣らない。   As described above, in the examples of FIGS. 5 and 6, the shape of the laser beam is an elongated linear rectangle, but may be a rectangle or a square. In this case, as shown in FIG. 7, a method of dividing a substrate such as a semiconductor wafer into an appropriate number of regions (32 in FIG. 7) and sequentially irradiating a laser may be adopted. . For example, if the repetition frequency of the laser is 200 Hz, the time for processing one location on the wafer is 0.1 second, and the time required for the wafer to move up, down, left, and right (arrows in FIG. 7) is 1 The processing time for one wafer is less than 10 seconds. When wafers are automatically transferred, 200 or more wafers can be processed in one hour. This productivity is not less than that of the conventional method.

なお、同様なレーザードーピング処理装置に関しては、特願平3−283981(平成3年10月4日出願)、同3−290719(平成3年10月8日出願)、同4−100479(平成3年3月26日出願)に記述されている。本発明によって、例えば、チャネル長が0.5μm以下のデバイスを再現性良く作製することができ、また、深さ0.1μm以下の拡散領域(不純物領域)を形成することができる。逆に本発明は、このような条件のデバイスを形成する上で特長を示す。以下に実施例を示し、より詳細に本発明を説明する。   Regarding the same laser doping apparatus, Japanese Patent Application Nos. 3-283981 (filed on Oct. 4, 1991), 3-290719 (filed on Oct. 8, 1991), and 4-100479 (filed on Oct. 8, 1991) (Filed on March 26, 2012). According to the present invention, for example, a device having a channel length of 0.5 μm or less can be manufactured with good reproducibility, and a diffusion region (impurity region) having a depth of 0.1 μm or less can be formed. Conversely, the present invention has features in forming a device under such conditions. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

本発明によって、チャネル長1.0μm以下、典型的には0.1〜0.3μmのMOSデバイスを安定して作製すること、および深さ0.1μm以下の浅い不純物領域を作製できた。上記の実施例においては単結晶シリコン上の半導体素子についてのものであったが、多結晶シリコン等を利用した素子に関しても同様に実施してもよいことは言うまでもない。このように本発明は工業上有益なものである。   According to the present invention, a MOS device having a channel length of 1.0 μm or less, typically 0.1 to 0.3 μm can be stably manufactured, and a shallow impurity region having a depth of 0.1 μm or less can be manufactured. In the above embodiment, the semiconductor device on single crystal silicon has been described. However, it goes without saying that the same may be applied to a device using polycrystalline silicon or the like. Thus, the present invention is industrially useful.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

〔実施例1〕 本発明を用いて、単結晶シリコン基板上にCMOS回路を形成した。その作製手順を図8に示す。まず、単結晶シリコン基板701の(100)面上に、いわゆるLOCOS法によって、フィールド絶縁物702を形成し、さらに、フィールド絶縁物に覆われていない領域の一部にボロンを熱拡散させてP型ウェル703を形成した。この状態で、P型ウェル以外の領域をマスク材704で覆って、ジボラン(B2 6 )を2体積%含有する雰囲気中で、レーザー 照射し、P型ウェルの表面から50nmまでの領域に、ボロンを拡散させ、P+ の領域705を形成した。(図8(A)) Example 1 A CMOS circuit was formed on a single crystal silicon substrate by using the present invention. FIG. 8 shows the manufacturing procedure. First, a field insulator 702 is formed on the (100) plane of a single crystal silicon substrate 701 by a so-called LOCOS method, and boron is thermally diffused to a part of a region which is not covered with the field insulator. A mold well 703 was formed. In this state, a region other than the P-type well is covered with a mask material 704, and laser irradiation is performed in an atmosphere containing 2% by volume of diborane (B 2 H 6 ). Then, boron was diffused to form a P + region 705. (FIG. 8A)

この際には、マスク材704としては、耐レーザー性のよいものが好ましいが、必ずしもレーザー光に対して不透明である必要はない。例えば、窒化珪素や酸化珪素は上記の条件を満たす。また、炭素膜でもよい。   In this case, as the mask material 704, a material having good laser resistance is preferable, but it is not necessary to be opaque to laser light. For example, silicon nitride and silicon oxide satisfy the above conditions. Further, a carbon film may be used.

レーザードーピングは図5に示す装置を用いておこなった。図5に示す装置において、B2 6 /Ar雰囲気下で、試料を加熱せずに、レーザー光を照射してボロン(B)のドーピングを行った。レーザーはKrFエキシマーレーザー(波長248nm、パルス幅20nsec)を使用し、150〜350mJ/cm2 のエネルギー密度で、一か所につき2〜20ショットの照射をおこなった。このとき、試料の温度を室温以下、好ましくは−50℃まで下げると、不純物の拡散が抑制され、不純物のドーピングされたP+ 領域705の深さをより浅くできる。しかしながら、ジボランの凝結点、あるいは沸点を下回る温度にまで下げることは好ましくない。 Laser doping was performed using the apparatus shown in FIG. In the apparatus shown in FIG. 5, boron (B) doping was performed by irradiating a laser beam in a B 2 H 6 / Ar atmosphere without heating the sample. The laser used was a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm, pulse width: 20 nsec), and irradiation was performed at an energy density of 150 to 350 mJ / cm 2 for 2 to 20 shots per one place. At this time, when the temperature of the sample is lowered to room temperature or lower, preferably to −50 ° C., diffusion of impurities is suppressed, and the depth of the P + region 705 doped with impurities can be reduced. However, it is not preferred to lower the temperature below the freezing point or boiling point of diborane.

その後、シリコン基板表面にも同様の操作をおこない、フォスフィンを用いてリンのドーピングをおこなうことによってN+ 領域706を形成した。その後、従来と同様にゲート酸化膜707とゲート電極708および709を形成した。(図8(B)) After that, the same operation was performed on the surface of the silicon substrate, and N + region 706 was formed by doping phosphorus with phosphine. Thereafter, a gate oxide film 707 and gate electrodes 708 and 709 were formed as in the conventional case. (FIG. 8 (B))

その後、PチャネルTFTの領域(図の右側)をマスク材710を被覆し、再び、図5に示すレーザードーピング装置を用いて、ドーピングをおこなった。この際には不純物ガスとしてフォスヒオンを使用し、さらに、基板温度を200〜450℃に加熱した。レーザーのエネルギーやショット数は先の条件の範囲内とした。この時、試料は加熱されているため先のドーピングのときに比較して拡散が大きく、ソース、ドレイン領域711にはリンが深くドーピングされ、N型化する。これに対してゲート電極の下部の領域は、ゲート絶縁膜とゲート電極がマスクとなりレーザーが照射されず、ドーピングが行われず、N+ 型のままである。典型的なドーピング条件は以下の通り。(図8(C))
雰囲気 PH3 5%濃度(H2 希釈)
試料温度 350度
圧力 0.02〜1.00Torr
レーザー KrFエキシマレーザー(波長248nm)
エネルギー密度 150〜350mJ/cm2
パルス数 10ショット
Thereafter, the region of the P-channel TFT (the right side in the figure) was covered with a mask material 710, and doping was performed again using the laser doping apparatus shown in FIG. At this time, phosphion was used as an impurity gas, and the substrate temperature was further increased to 200 to 450 ° C. The laser energy and the number of shots were within the range of the above conditions. At this time, since the sample is heated, the diffusion is larger than that in the previous doping, and the source and drain regions 711 are deeply doped with phosphorus to be N-type. On the other hand, the region below the gate electrode is not irradiated with the laser using the gate insulating film and the gate electrode as a mask, is not doped, and remains N + -type. Typical doping conditions are as follows. (FIG. 8 (C))
Atmosphere PH 3 5% concentration (H 2 dilution)
Sample temperature 350 degrees Pressure 0.02 to 1.00 Torr
Laser KrF excimer laser (wavelength 248 nm)
Energy density 150 to 350 mJ / cm 2
Number of pulses 10 shots

同様に、Pチャネル型TFT(図の右側)に対しても、ジボラン雰囲気でレーザードーピングをおこなうことによって、P型領域を形成し、Pチャネル型TFTを形成することができた。   Similarly, the P-channel TFT (right side in the figure) was subjected to laser doping in a diborane atmosphere to form a P-type region, thereby forming a P-channel TFT.

その後、従来と同様に層間絶縁物712を形成し、コンタクトホールを設けて、電極・配線713を形成した。この電極・配線の材料としては、単層の金属もしくは半導体膜であっても、例えば、窒化チタンとアルミニウムのような多層膜であっても構わないことはいうまでもない。   Thereafter, an interlayer insulator 712 was formed in the same manner as in the related art, contact holes were provided, and electrodes / wirings 713 were formed. It goes without saying that the material of the electrodes and wirings may be a single-layer metal or semiconductor film, or a multilayer film such as titanium nitride and aluminum.

本実施例のトランジスタはチャネル形成領域の表面はゲートに信号を印加しても反転せず、より深い領域がチャネルとなる、いわゆるベリッド・チャネル型のものである。このため、ホットエレクトロン等によってゲート絶縁膜が破壊されることが少なく、信頼性が向上した。   The transistor of this embodiment is a so-called buried channel type in which the surface of the channel formation region is not inverted even when a signal is applied to the gate, and a deeper region becomes a channel. Therefore, the gate insulating film is less likely to be broken by hot electrons or the like, and the reliability has been improved.

本実施例では、このベリッド・チャネルを形成する際に、レーザードーピング法を使用したわけであるが、その他にも、例えば、しきい値電圧制御の目的で本発明を使用できることは本実施例の記述から明らかであろう。   In the present embodiment, the laser doping method was used to form the buried channel. In addition, for example, the present invention can be used for the purpose of controlling the threshold voltage. It will be clear from the description.

〔実施例2〕 本発明を用いて、フローティングゲートを有するMOS素子、例えば、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリーを作製した例を図9に示す。まず、単結晶シリコン基板の(100)面にフィールド絶縁物751を選択的に形成し、さらにゲート電極部752、753を形成する。ゲート電極部の詳細な構成は、図9(E)に示される。ここで、761はゲート酸化膜、762はリンをドープしたポリシリコンのフローティングゲート、763はリンをドープしたポリシリコンのコントロールゲート、764はそれらを覆う絶縁膜である。好ましくは、この絶縁膜764はコントロールゲート、フローティングゲートの酸化物によって構成される。これらを酸化するには陽極酸化法もしくは熱酸化法を用いればよい。ゲート電極部の幅は0.5μmとした。陽極酸化法を採用する場合には、湿式あるいは乾式の2つの方法が用いられるが、それらについては、特願平3−278705(平成3年9月30日出願)また、熱酸化による場合に関しては、特願平3−278706(平成3年9月30日出願)に記載されて方式を用いればよい。 Embodiment 2 FIG. 9 shows an example in which a MOS device having a floating gate, for example, an EPROM, an EEPROM, or a flash memory is manufactured by using the present invention. First, a field insulator 751 is selectively formed on a (100) plane of a single crystal silicon substrate, and gate electrode portions 752 and 753 are formed. A detailed structure of the gate electrode portion is illustrated in FIG. Here, 761 is a gate oxide film, 762 is a floating gate of polysilicon doped with phosphorus, 763 is a control gate of polysilicon doped with phosphorus, and 764 is an insulating film covering them. Preferably, the insulating film 764 is formed of an oxide of a control gate and a floating gate. To oxidize these, an anodic oxidation method or a thermal oxidation method may be used. The width of the gate electrode was 0.5 μm. In the case of employing the anodic oxidation method, two methods, a wet method and a dry method, are used. These methods are described in Japanese Patent Application No. 3-278705 (filed on September 30, 1991). The method described in Japanese Patent Application No. 3-278706 (filed on Sep. 30, 1991) may be used.

その後、マスク材754を選択的に形成し、このマスク材およびゲート電極部をマスクとして、イオン注入法によって、シリコン基板中にリンを注入し、加熱して拡散せしめ、N型領域755を形成した。このN型領域は0.2μm程度の深さになるようにした。また、図9(A)に示すように、このとき形成された不純物領域755は、ゲート電極部の下部に回り込んで拡がっている。   Thereafter, a mask material 754 was selectively formed, and phosphorus was implanted into the silicon substrate by ion implantation using the mask material and the gate electrode portion as a mask, and was heated and diffused to form an N-type region 755. . This N-type region was set to have a depth of about 0.2 μm. Further, as shown in FIG. 9A, the impurity region 755 formed at this time extends around the lower portion of the gate electrode portion.

次に図9(B)のように、リンをドープしたポリシリコンの配線756を形成し、これをワード線とした。しかしながら、不純物領域755の抵抗が十分に小さかい場合には、このようなポリシリコンをわざわざ設けなくとも、不純物領域755をワード線とすることができる。   Next, as shown in FIG. 9B, a wiring 756 made of polysilicon doped with phosphorus was formed and used as a word line. However, when the resistance of the impurity region 755 is sufficiently small, the impurity region 755 can be used as a word line without providing such polysilicon.

さらに、本発明によって、リンのレーザードーピング処理をおこない、浅い(深さ〜50nm)不純物領域757、758を形成した。本実施例では、図6に示す装置を用いて不純物のドーピングを行った。図6(B)に示すように、1枚のウェファーを内蔵した多数のチャンバー(614〜615)を流し、これにレーザー光を照射した。典型的なドーピング条件は以下のとおり。
雰囲気 PH3 5%濃度(H2 希釈)
試料温度 室温
圧力 0.02〜1.00Torr
レーザー KrFエキシマレーザー(波長248nm)
エネルギー密度 150〜350mJ/cm2
パルス数 10ショット
Further, according to the present invention, laser doping of phosphorus was performed to form shallow (depth to 50 nm) impurity regions 757 and 758. In this embodiment, doping of impurities was performed using the apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 6 (B), a large number of chambers (614 to 615) each containing one wafer were flowed and irradiated with laser light. Typical doping conditions are as follows.
Atmosphere PH 3 5% concentration (H 2 dilution)
Sample temperature Room temperature Pressure 0.02-1.00 Torr
Laser KrF excimer laser (wavelength 248 nm)
Energy density 150 to 350 mJ / cm 2
Number of pulses 10 shots

以上の工程によって、浅い不純物領域が形成された。さらに、従来の方法によって、層間絶縁物759を堆積し、コンタクトホールと金属電極・配線760、761を形成して、素子を形成した。図9(D)には、2つのEEPROM素子が記述されており、配線760、761がそれぞれのビット線となる。   Through the above steps, a shallow impurity region was formed. Further, an interlayer insulator 759 was deposited by a conventional method, and a contact hole and metal electrodes / wirings 760 and 761 were formed to form an element. In FIG. 9D, two EEPROM elements are described, and wirings 760 and 761 serve as respective bit lines.

本実施例では、ゲート電極部の左右において、不純物領域の形状が異なる。すなわち、一方はゲート電極の下部にまで回り込んだ深い不純物領域755であり、他の一方はオーバーラップが全く無く、むしろゲート電極部の酸化物のためにオフセット領域が形成された浅い不純物領域757である。実際に生じる回り込みは50nm以下である。この結果、フローティングゲートにキャリヤーを注入する際には、図9(E)に矢印で示すように深い不純物領域から注入される。   In this embodiment, the shape of the impurity region differs between the left and right sides of the gate electrode portion. That is, one is a deep impurity region 755 extending to the lower portion of the gate electrode, and the other is a shallow impurity region 757 having no overlap at all and having an offset region formed by an oxide in the gate electrode portion. It is. The actual wrap around is less than 50 nm. As a result, when carriers are implanted into the floating gate, the carriers are implanted from deep impurity regions as indicated by arrows in FIG.

〔実施例3〕 本発明を用いて、低濃度ドレイン(LDD)構造を用いたMOSFETを作製した例を図10に示す。まず、従来の方法によって、単結晶シリコン基板801上にフィールド絶縁物802を形成し、ゲート絶縁膜803、ゲート電極804を堆積する。そして、本発明のレーザードーピング法を用いて、燐をドープし、浅い(深さ50nm)低濃度N- 型不純物領域805を形成した。(図10(A)) Embodiment 3 FIG. 10 shows an example in which a MOSFET using a low-concentration drain (LDD) structure is manufactured by using the present invention. First, a field insulator 802 is formed on a single crystal silicon substrate 801 by a conventional method, and a gate insulating film 803 and a gate electrode 804 are deposited. Then, phosphorus was doped using the laser doping method of the present invention to form a shallow (50 nm deep) low-concentration N -type impurity region 805. (FIG. 10A)

その後、酸化珪素膜806を堆積し(図10(B))、これを異方性エッチングによって、ゲート電極の側壁部分807を残して除去した。そして、この状態でイオン注入法によって、高濃度の燐イオンを注入し、N+ 領域808を形成した。この際には、先のN- 領域805は側壁の下部のみが残り、LDD領域809が形成された。(図10(C)) Thereafter, a silicon oxide film 806 was deposited (FIG. 10B), and the silicon oxide film 806 was removed by anisotropic etching except for the side wall portion 807 of the gate electrode. Then, in this state, high-concentration phosphorus ions were implanted by ion implantation to form an N + region 808. At this time, only the lower portion of the side wall of the N region 805 remains, and the LDD region 809 is formed. (FIG. 10 (C))

最後に、層間絶縁物810と金属電極・配線811を形成して素子を完成させた。本実施例では、従来の方式と本発明のドーピング方法を組み合わせてLDDを形成したが、例えば、本発明人等の出願である、特願平3−238710(平成3年8月26日出願)、特願平3−238711(平成3年8月26日出願)、特願平3−238712(平成3年8月26日出願)等の方法を使用してもよい。   Finally, an interlayer insulator 810 and a metal electrode / wiring 811 were formed to complete the device. In this embodiment, the LDD is formed by combining the conventional method and the doping method of the present invention. For example, Japanese Patent Application No. Hei 3-238710 (filed on Aug. 26, 1991), which is an application of the present inventors. And Japanese Patent Application No. 3-238711 (filed on Aug. 26, 1991) and Japanese Patent Application No. 3-238712 (filed on Aug. 26, 1991).

本発明の効果を概念的に説明する。The effects of the present invention will be described conceptually. 従来技術の問題点を説明する。The problems of the prior art will be described. 本発明の半導体処理(不純物ドーピング)装置の概念図を示す。1 shows a conceptual diagram of a semiconductor processing (impurity doping) apparatus of the present invention. 本発明の半導体処理(不純物ドーピング)装置の概念図を示す。1 shows a conceptual diagram of a semiconductor processing (impurity doping) apparatus of the present invention. 本発明の半導体処理(不純物ドーピング)装置の例を示す。1 shows an example of a semiconductor processing (impurity doping) apparatus of the present invention. 本発明の半導体処理(不純物ドーピング)装置の例を示す。1 shows an example of a semiconductor processing (impurity doping) apparatus of the present invention. 本発明のレーザー照射方法の例を示す。The example of the laser irradiation method of this invention is shown. 本発明を利用した半導体素子の作製方法の例を示す。An example of a method for manufacturing a semiconductor element using the present invention will be described. 本発明を利用した半導体素子の作製方法の例を示す。An example of a method for manufacturing a semiconductor element using the present invention will be described. 本発明を利用した半導体素子の作製方法の例を示す。An example of a method for manufacturing a semiconductor element using the present invention will be described.

符号の説明Explanation of reference numerals

101 基板
102、103 拡散領域(ソース、ドレイン)
104 ゲート絶縁膜
105 ゲート電極
201 基板
202、203 拡散領域(ソース、ドレイン)
204 ゲート絶縁膜
205 ゲート電極
101 Substrate 102, 103 Diffusion region (source, drain)
104 gate insulating film 105 gate electrode 201 substrates 202, 203 diffusion region (source, drain)
204 gate insulating film 205 gate electrode

Claims (12)

半導体上に、ゲート酸化膜と、前記ゲート酸化膜上のフローティングゲートと、前記フローティングゲート上のコントロールゲートと、前記フローティングゲート及び前記コントロールゲートを酸化して形成した酸化物とを有するゲート電極部を形成し、
前記ゲート電極部をマスクに用いて前記半導体に不純物を添加し、不純物領域を形成することを有し、
前記不純物領域は、深さが0.1μm以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a semiconductor, a gate electrode portion having a gate oxide film, a floating gate on the gate oxide film, a control gate on the floating gate, and an oxide formed by oxidizing the floating gate and the control gate is formed. Forming
Adding an impurity to the semiconductor using the gate electrode portion as a mask to form an impurity region,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the impurity region has a depth of 0.1 μm or less.
半導体上に、ゲート酸化膜と、前記ゲート酸化膜上のフローティングゲートと、前記フローティングゲート上のコントロールゲートと、前記フローティングゲート及び前記コントロールゲートを酸化して形成した酸化物とを有するゲート電極部を形成し、
前記ゲート電極部をマスクに用いて前記半導体に不純物を添加し、不純物領域を形成することを有し、
前記不純物領域は、深さが0.1μm以下であり、前記フローティングゲートと重ならないことを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a semiconductor, a gate electrode portion having a gate oxide film, a floating gate on the gate oxide film, a control gate on the floating gate, and an oxide formed by oxidizing the floating gate and the control gate is formed. Forming
Adding an impurity to the semiconductor using the gate electrode portion as a mask to form an impurity region,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the impurity region has a depth of 0.1 μm or less and does not overlap with the floating gate.
半導体上に、ゲート酸化膜と、前記ゲート酸化膜上のフローティングゲートと、前記フローティングゲート上のコントロールゲートと、前記フローティングゲート及び前記コントロールゲートを酸化して形成した酸化物とを有するゲート電極部を形成し、
前記ゲート電極部をマスクに用いて前記半導体に不純物を添加し、不純物領域を形成することを有し、
前記不純物領域は、深さが0.1μm以下であり、前記フローティングゲートからオフセットしていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a semiconductor, a gate electrode portion having a gate oxide film, a floating gate on the gate oxide film, a control gate on the floating gate, and an oxide formed by oxidizing the floating gate and the control gate is formed. Forming
Adding an impurity to the semiconductor using the gate electrode portion as a mask to form an impurity region,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the impurity region has a depth of 0.1 μm or less and is offset from the floating gate.
半導体上に、ゲート酸化膜と、前記ゲート酸化膜上のフローティングゲートと、前記フローティングゲート上のコントロールゲートと、前記フローティングゲート及び前記コントロールゲートを酸化して形成した酸化物とを有するゲート電極部を形成し、
前記ゲート電極部をマスクに用いて前記半導体に不純物を添加し、不純物領域を形成することを有し、
前記不純物領域は、深さが0.1μm以下であり、前記ゲート電極部への回り込みが50nm以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a semiconductor, a gate electrode portion having a gate oxide film, a floating gate on the gate oxide film, a control gate on the floating gate, and an oxide formed by oxidizing the floating gate and the control gate is formed. Forming
Adding an impurity to the semiconductor using the gate electrode portion as a mask to form an impurity region,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the impurity region has a depth of 0.1 μm or less and a roundabout to the gate electrode portion is 50 nm or less.
請求項1乃至請求項4のいずれか一において、前記不純物はAsであることを特徴とする半導体装置の作製方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the impurity is As. 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、前記不純物はPであることを特徴とする半導体装置の作製方法。   5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity is P. 6. 請求項1乃至請求項6のいずれか一において、前記フローティングゲート及び前記コントロールゲートは、リンをドープした多結晶シリコンを用いて形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。   7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the floating gate and the control gate are formed using phosphorus-doped polycrystalline silicon. 請求項1乃至請求項7のいずれか一において、前記半導体に多結晶又は単結晶シリコンを用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein polycrystalline or single-crystal silicon is used for the semiconductor. 請求項1乃至請求項7のいずれか一において、前記半導体にウェファー状の単結晶シリコンを用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, wherein wafer-like single crystal silicon is used for the semiconductor. 請求項1乃至請求項9のいずれか一において、前記半導体装置がEPROMであることを特徴とする半導体装置の作製方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 9, wherein the semiconductor device is an EPROM. 請求項1乃至請求項9のいずれか一において、前記半導体装置がEEPROMであることを特徴とする半導体装置の作製方法。   10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is an EEPROM. 請求項1乃至請求項9のいずれか一において、前記半導体装置がフラッシュメモリであることを特徴とする半導体装置の作製方法。   10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a flash memory.
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