JP2005175011A - Field effect transistor and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, in an area below an extension region of a field effect transistor, the concentration of dopants which form a halo region is high, thereby forms a neutral region, resulting in increasing parasitic capacitance and that a substrate suspension effect becomes noticeable in an SOI transistor. <P>SOLUTION: Before or after forming a gate electrode 8 of the field effect transistor, dopants of a first conductivity type are introduced in a lower concentration than that of dopants of a second conductivity type of the halo region 6 at a zero or small tilt angle into a position 13 corresponding to the area below the extension region 5 of the first conductivity type in a semiconductor layer 3. Consequently, the dopants of the second conductivity type which form the halo region 6 are compensated for below the extension region 5, resulting in reducing the neutral region. As a result, parasitic capacitance between the source/drain region 4-side face and the neutral region is reduced and parasitic capacitance between the extension region 5 and the neutral region is also reduced. Moreover, in the SOI transistor, the substrate suspension effect is suppressed and thereby the operation becomes stable. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電界効果型トランジスタ及びその製造方法に関し、特に絶縁体上にトランジスタが形成される層状の半導体基板を持つ構造(シリコン・オン・インシュレータ構造、SOI構造)を持つ電界効果型トランジスタ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a field effect transistor and a method for manufacturing the same, and more particularly to a field effect transistor having a structure (silicon-on-insulator structure, SOI structure) having a layered semiconductor substrate in which a transistor is formed on an insulator, and the method thereof. It relates to a manufacturing method.

LSIに用いられる微細な電界効果型トランジスタにおいては、短チャネル効果を抑制するなどして素子特性を向上させることを目的に、第一導電型の不純物が浅く高濃度に導入されたエクステンション領域、及びエクステンション領域に隣接した第二導電型領域であるハロー領域が設けられる。エクステンション領域及びハロー領域が設けられた電界効果型トランジスタの例を図38に示す。なお図38はSOI−MOSFETにこれらの構造が適用された例である。   In a fine field-effect transistor used in LSI, for the purpose of improving element characteristics by suppressing the short channel effect, etc., an extension region in which a first conductivity type impurity is shallowly introduced at a high concentration, and A halo region which is a second conductivity type region adjacent to the extension region is provided. An example of a field effect transistor provided with an extension region and a halo region is shown in FIG. FIG. 38 shows an example in which these structures are applied to an SOI-MOSFET.

ここで、SOI−MOSFETとは、電界効果型トランジスタが絶縁基板上の半導体層に形成されたものを指す。SOIとは「シリコン・オン・インシュレータ」の英文表記の頭文字であり、絶縁体上に半導体層(SOI層と称される)を設ける技術を指す。SOI技術が採用されたトランジスタをSOI−MOSFETと称す。電界効果型トランジスタにSOI技術を用いる目的として、電子回路、特に集積回路の高速化、低消費電力化等が挙げられる。   Here, the SOI-MOSFET refers to a field effect transistor formed on a semiconductor layer over an insulating substrate. SOI is an acronym for English notation of “silicon on insulator” and refers to a technique of providing a semiconductor layer (referred to as an SOI layer) on an insulator. A transistor employing SOI technology is referred to as an SOI-MOSFET. The purpose of using the SOI technology for a field effect transistor is to increase the speed and power consumption of an electronic circuit, particularly an integrated circuit.

図38(b)は上面図であり、図38(a)は図38(b)のB−B’断面における断面図である。支持基板1上に埋めこみ絶縁層2、半導体層3が積層された構造を持つ基板(SOI基板と称される)の半導体層3上にゲート絶縁膜7を介してゲート電極8が設けられる。ゲート電極の両側の半導体層3のうち表面側には、第一導電型の不純物が高濃度に導入されたエクステンション領域5(ソース/ドレインエクステンション領域とも称する)が設けられ、エクステンション領域5の外側には、高濃度の第一導電型の不純物がエクステンション領域よりも深く導入されたソース/ドレイン領域4が形成される。ふたつのエクステンション領域5に挟まれた、ゲート電極下部の半導体層は、第二導電型の不純物が低濃度に導入されたチャネル形成領域9を成す。ゲート電極8に適当な電圧を印加すると、チャネル形成領域9に第一導電型のチャネルが形成され、トランジスタが導通する。チャネル形成領域9のうち、エクステンション領域5の先端部に接した領域には、第二導電型の不純物がチャネル形成領域の他の領域に比べて高濃度に導入されたハロー領域6が設けられる。ただし、ハロー領域6は第二導電型の低濃度領域の一部であり、ハロー領域の不純物濃度はソース/ドレイン領域やエクステンション領域よりも低濃度である。また、ハロー領域を設ける目的は、短チャネル効果を抑制することである。   FIG. 38B is a top view, and FIG. 38A is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. A gate electrode 8 is provided on a semiconductor layer 3 of a substrate (referred to as an SOI substrate) having a structure in which an embedded insulating layer 2 and a semiconductor layer 3 are stacked on a supporting substrate 1 with a gate insulating film 7 interposed therebetween. An extension region 5 (also referred to as a source / drain extension region) into which a first conductivity type impurity is introduced at a high concentration is provided on the surface side of the semiconductor layer 3 on both sides of the gate electrode, and is provided outside the extension region 5. As a result, the source / drain region 4 into which the high-concentration first conductivity type impurity is introduced deeper than the extension region is formed. The semiconductor layer under the gate electrode sandwiched between the two extension regions 5 forms a channel formation region 9 into which a second conductivity type impurity is introduced at a low concentration. When an appropriate voltage is applied to the gate electrode 8, a channel of the first conductivity type is formed in the channel formation region 9, and the transistor becomes conductive. A halo region 6 in which a second conductivity type impurity is introduced at a higher concentration than the other regions of the channel formation region is provided in a region of the channel formation region 9 that is in contact with the tip of the extension region 5. However, the halo region 6 is a part of the low concentration region of the second conductivity type, and the impurity concentration of the halo region is lower than that of the source / drain region and the extension region. The purpose of providing the halo region is to suppress the short channel effect.

なお、支持基板1は典型的にはシリコン基板、埋めこみ絶縁層2は典型的にはSiO、半導体層3は典型的には単結晶シリコンである。また本明細書において第一導電型とは、電界効果型トランジスタにおいてチャネルを形成するキャリアと同一の導電型を指し、第二導電型とは第一導電型と異なる導電型であることを指す。 The support substrate 1 is typically a silicon substrate, the buried insulating layer 2 is typically SiO 2 , and the semiconductor layer 3 is typically single crystal silicon. In this specification, the first conductivity type refers to the same conductivity type as the carrier forming the channel in the field effect transistor, and the second conductivity type refers to a conductivity type different from the first conductivity type.

また、図38の構造とは異なる構成を持つSOI−MOSFETの例として、特開平11−87719(特許文献1)に開示された構造を図41に示す。図41の構造は、図38のトランジスタの半導体層3のうち、チャネル形成領域9の下部に、埋めこみ絶縁膜2に接する第一導電型領域12を設けるものである。特許文献1に記載される図41のトランジスタの製造方法を、前記第一導電型がn型であるnチャネルトランジスタの場合について、図42を参照して説明する。まず支持基板1、埋め込み絶縁層2、半導体層3からなるSOI基板に、n型の不純物をイオン注入によって均一に注入し、900℃60分間のアニールを行い、半導体層をn型にする(図42(a))。次に半導体層3のうち、表面の部分にp型の不純物を導入し、半導体層3の表面にゲート絶縁膜7を形成する(図42(b))。次に斜めイオン注入によりBイオンを注入し、p型のハロー領域6を形成する(図42(c))。続いて、Asを垂直にイオン注入することによりエクステンション領域5を形成し、続いてゲート電極側壁23を形成したのち、ゲート電極8及びゲート電極側壁23をマスクにAsを垂直にイオン注入することによりソース/ドレイン領域4を形成し、図41の形態を得る。
特開平11−87719号公報
FIG. 41 shows a structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-87719 (Patent Document 1) as an example of an SOI-MOSFET having a configuration different from the structure of FIG. In the structure of FIG. 41, the first conductivity type region 12 in contact with the buried insulating film 2 is provided below the channel formation region 9 in the semiconductor layer 3 of the transistor of FIG. The method of manufacturing the transistor of FIG. 41 described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. 42 in the case of an n-channel transistor in which the first conductivity type is n-type. First, an n-type impurity is uniformly implanted by ion implantation into an SOI substrate composed of the support substrate 1, the buried insulating layer 2, and the semiconductor layer 3, and annealed at 900 ° C. for 60 minutes to make the semiconductor layer n-type (see FIG. 42 (a)). Next, a p-type impurity is introduced into the surface portion of the semiconductor layer 3 to form the gate insulating film 7 on the surface of the semiconductor layer 3 (FIG. 42B). Next, B + ions are implanted by oblique ion implantation to form a p-type halo region 6 (FIG. 42C). Subsequently, As + is ion-implanted vertically to form the extension region 5, and then the gate electrode sidewall 23 is formed. Then, As + is ion-implanted vertically using the gate electrode 8 and the gate electrode sidewall 23 as a mask. Thereby, the source / drain region 4 is formed, and the configuration of FIG. 41 is obtained.
JP 11-87719 A

(第一の課題)
ハロー領域6は通常ゲート電極8の形成後に、ゲート電極8をマスクとして、第二導電型不純物(記号15)イオンを斜めイオン注入することにより形成される。この場合、斜めイオン注入の性質上、ゲート電極から離れた領域では第二導電型不純物の濃度が高く、ゲート電極に覆われた部分では第二導電型不純物の濃度は比較的低くなる。
(First issue)
The halo region 6 is normally formed by implanting second conductivity type impurity (symbol 15) ions obliquely using the gate electrode 8 as a mask after the gate electrode 8 is formed. In this case, due to the property of oblique ion implantation, the concentration of the second conductivity type impurity is high in the region away from the gate electrode, and the concentration of the second conductivity type impurity is relatively low in the portion covered with the gate electrode.

この様子を図39に示す。図39は図38(a)のA−A’断面における不純物分布である。ゲート電極に覆われエクステンション領域が形成されていない半導体層の領域(図38(a)の「領域III」)に比べて、ゲート電極に覆われず、エクステンション領域の下部に位置する領域(図38(a)の「領域II」)では、ハロー領域を成す第二導電型不純物の濃度が高い。ハロー領域の第二導電型の不純物濃度は、チャネルが形成される「領域III」において必要な濃度を満たすように調整されるが、この結果、「領域II」においてはトランジスタ動作に対して特に要求されない程度まで不純物濃度が上昇することがある。   This situation is shown in FIG. FIG. 39 shows the impurity distribution in the A-A ′ cross section of FIG. Compared to the region of the semiconductor layer that is covered with the gate electrode and does not have the extension region ("region III" in FIG. 38A), the region that is not covered with the gate electrode and is located below the extension region (FIG. 38). In (A) “region II”), the concentration of the second conductivity type impurity forming the halo region is high. The impurity concentration of the second conductivity type in the halo region is adjusted so as to satisfy the necessary concentration in the “region III” where the channel is formed. As a result, in the “region II”, the transistor operation is particularly required. Impurity concentrations may increase to the extent that they are not.

一方、電界効果型トランジスタの基板中には、半導体層が空乏化しない領域である中性領域10が存在する。この様子を図40及び図43参照に示す。中性領域は基板電極として作用するので、中性領域10とエクステンション領域5との間には寄生容量C、ソース/ドレイン領域4の側面と中性領域10との間には寄生容量Cが付く。なお、中性領域におけるキャリア濃度は通常不純物濃度とほぼ同程度になる。 On the other hand, the neutral region 10 which is a region where the semiconductor layer is not depleted is present in the substrate of the field effect transistor. This is shown in FIGS. 40 and 43. Since the neutral region acts as a substrate electrode, a parasitic capacitance C 1 is provided between the neutral region 10 and the extension region 5, and a parasitic capacitance C 2 is provided between the side surface of the source / drain region 4 and the neutral region 10. Is attached. Note that the carrier concentration in the neutral region is substantially the same as the impurity concentration.

ここで、エクステンション領域5の下部の領域(領域II)において不純物濃度が上昇すると、中性領域10が拡大する。中性領域が拡大すると、エクステンション領域の下部に中性領域が広がる。この結果、中性領域の上端がエクステンション領域に接近して、エクステンション領域下端と中性領域間の寄生容量C1が大きくなるとともに、ソース/ドレイン領域側面と中性領域が接近し、ソース/ドレイン領域側面と中性領域間の寄生容量C2が大きくなるという問題が生じる。   Here, when the impurity concentration increases in the lower region (region II) of the extension region 5, the neutral region 10 expands. When the neutral region is enlarged, the neutral region is expanded below the extension region. As a result, the upper end of the neutral region approaches the extension region, the parasitic capacitance C1 between the lower end of the extension region and the neutral region increases, the side surface of the source / drain region and the neutral region approach, and the source / drain region There arises a problem that the parasitic capacitance C2 between the side surface and the neutral region increases.

SOI−MOSFETの場合は、SOI層の膜厚を薄く形成するか、またはチャネル領域の不純物濃度を低くすると、完全空乏化型SOI−MOSFETと呼ばれる中性領域を持たないトランジスタになる。しかしSOI層の膜厚が比較的厚い場合、あるいはチャネル領域の不純物濃度が高い場合にはSOI−MOSFETであっても中性領域を持つ部分空乏型SOI−MOSFETと呼ばれるトランジスタになる。エクステンション領域5の下部における不純物分布の上昇により、寄生容量C及び寄生容量Cが大きくなるという前述の問題は、部分空乏化型SOI−MOSFETにおいてもバルク基板上の通常のMOSFETと同様に発生する。なお、図40(a)には部分空乏化型トランジスタの場合について、図43には通常のバルク基板上のトランジスタの場合について示したが、課題は同一である。 In the case of an SOI-MOSFET, when the thickness of the SOI layer is reduced or the impurity concentration of the channel region is lowered, a transistor having no neutral region called a fully depleted SOI-MOSFET is obtained. However, when the SOI layer is relatively thick, or when the impurity concentration of the channel region is high, even a SOI-MOSFET becomes a transistor called a partially depleted SOI-MOSFET having a neutral region. The increase in the impurity distribution in the lower portion of the extension region 5, the parasitic capacitance C 1 and the parasitic capacitance C 2 is described above that increases problem likewise occurs with conventional MOSFET on a bulk substrate even in the partial depletion type SOI-MOSFET To do. FIG. 40A shows a case of a partially depleted transistor, and FIG. 43 shows a case of a transistor on a normal bulk substrate, but the problem is the same.

中性領域周辺の寄生容量である前記寄生容量C及び前記寄生容量Cが大きくなると、回路の動作速度が低下し、消費電力も増大するという問題が発生する。従って、ハロー領域を斜めイオン注入によって形成した電界効果型トランジスタにおいて、中性領域周辺の寄生容量を抑制する方策を講じることが必要である。 When the parasitic capacitance C 1 and the parasitic capacitance C 2 is a parasitic capacitance around the neutral region is increased, reduces the operating speed of the circuit, power consumption is a problem that increases. Therefore, it is necessary to take measures to suppress the parasitic capacitance around the neutral region in the field effect transistor in which the halo region is formed by oblique ion implantation.

(第二の課題)
また、部分空乏化型SOI−MOSFETでは、衝突電離などによって発生した余剰な第二導電型のキャリア(nチャネルトランジスタでは正孔。本明細書ではチャネルを形成するキャリアの導電型を第一導電型とする。)が中性領域に蓄積すると、余剰な第二導電型のキャリアに起因する電界によってSOI層中の電位分布が変化し、しきい値電圧の変動や電流値の変動などの異常が現れる。このような異常動作を基板浮遊効果という。エクステンション領域5の下部の領域(領域II)において不純物濃度が高くなると、中性領域に多量の正孔が蓄積するために、トランジスタ内の電位変動量が大きくなり、基板浮遊効果が大きくなる。この様子を図40(b)に示す。なお、図40(b)において、矢印は中性領域に蓄積した余剰な第二導電型のキャリアにより電界を示す。電界の方向はnチャネルトランジスタの場合について描いた。pチャネルトランジスタの場合は逆である。
(Second issue)
In the partially depleted SOI-MOSFET, surplus second conductivity type carriers generated by impact ionization or the like (holes in an n-channel transistor; in this specification, the conductivity type of a carrier forming a channel is defined as a first conductivity type). Is accumulated in the neutral region, the potential distribution in the SOI layer changes due to the electric field caused by the excess second conductivity type carriers, and abnormalities such as threshold voltage fluctuations and current value fluctuations occur. appear. Such an abnormal operation is called a substrate floating effect. If the impurity concentration is high in the region below the extension region 5 (region II), a large amount of holes accumulate in the neutral region, so that the amount of potential fluctuation in the transistor increases and the substrate floating effect increases. This is shown in FIG. In FIG. 40B, an arrow indicates an electric field by excess second conductivity type carriers accumulated in the neutral region. The direction of the electric field is drawn for the case of an n-channel transistor. The opposite is true for p-channel transistors.

また、基板浮遊効果はドレイン電圧の変動に伴ってドレイン電極と静電気的に結合した中性領域の電位が変動した場合にも発生する。この場合も中性領域が大きくなると、寄生容量C及び寄生容量Cが大きくなるので、電位の変動が増し、基板浮遊効果が顕著化する。 The substrate floating effect also occurs when the potential of the neutral region electrostatically coupled to the drain electrode varies with the variation of the drain voltage. When the neutral region in this case is large, the parasitic capacitance C 1 and the parasitic capacitance C 2 is increased, change in the potential is increased, the substrate floating effect is conspicuous.

従って、SOI−MOSFETの基板浮遊効果を縮小するという観点からも、ハロー領域を斜めイオン注入によって形成したトランジスタにおいて中性領域を縮小する方策を講じる必要である。   Therefore, from the viewpoint of reducing the substrate floating effect of the SOI-MOSFET, it is necessary to take measures to reduce the neutral region in the transistor in which the halo region is formed by oblique ion implantation.

(第三の課題)
特許文献1に記載される図41の電界効果型トランジスタは、チャネル形成領域の下部に深い第一導電型領域12が設けられるので、チャネル形成領域に中性領域が形成されにくくなるという特徴を持つ。
(Third issue)
The field effect transistor of FIG. 41 described in Patent Document 1 is characterized in that since the deep first conductivity type region 12 is provided below the channel formation region, it is difficult to form a neutral region in the channel formation region. .

しかし、ゲート電極下部のチャネル形成領域9の下部に設けられた深い第一導電型領域12の影響により、深い第一導電型領域12を設けない場合と比較してチャネル形成領域の電位が変動し、トランジスタの電位分布が変動するという問題が生じる。より具体的には、トランジスタのしきい値電圧が深い第一導電型領域12を設けない通常の設計を行った場合から変化してしまい、しきい値電圧などの仕様において、通常のバルクトランジスタとの性能上の互換性が失われる。   However, due to the influence of the deep first conductivity type region 12 provided below the channel formation region 9 below the gate electrode, the potential of the channel formation region varies compared to the case where the deep first conductivity type region 12 is not provided. As a result, the potential distribution of the transistor fluctuates. More specifically, the threshold voltage of the transistor changes from the case where the normal design without the first conductivity type region 12 is provided, and in the specifications such as the threshold voltage, Performance compatibility is lost.

また、深い第一導電型領域12が設けられると、チャネル形成領域下部に位置する半導体層3と埋めこみ絶縁層2との界面付近において、電位が上昇(nチャネルトランジスタの場合。pチャネルトランジスタの場合は下降)しやすくなり、その結果電位が上昇した領域(nチャネルトランジスタの場合。pチャネルトランジスタの場合は電位が下降した領域)を通した漏れ電流(パンチスルー電流、バックチャネル電流等と呼ばれる)が流れやすくなるという問題もある。   Further, when the deep first conductivity type region 12 is provided, the potential increases near the interface between the semiconductor layer 3 and the buried insulating layer 2 located below the channel formation region (in the case of an n-channel transistor or in the case of a p-channel transistor). As a result, leakage current (referred to as a punch-through current, a back channel current, etc.) through a region where the potential has increased (in the case of an n-channel transistor, a region in which the potential has decreased in the case of a p-channel transistor). There is also a problem that it becomes easier to flow.

従って、チャネル形成領域の下部に第一導電型領域を設けることなく、SOI−MOSFETの中性領域を縮小する技術が望まれる。   Therefore, a technique for reducing the neutral region of the SOI-MOSFET without providing the first conductivity type region below the channel formation region is desired.

[発明の特徴]
本発明の電界効果型トランジスタは、半導体領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、前記半導体領域における前記ゲート電極下部を含む領域に第二導電型チャネル形成領域を有し、前記第二導電型チャネル形成領域における前記ゲート電極と接する前記半導体領域表面を含む領域に、前記第二導電型チャネル形成領域の第二導電型不純物よりも高濃度の第一導電型不純物が導入される領域を有する電界効果型トランジスタであって、前記第一導電型不純物が導入される領域における前記ゲート電極に接する位置の前記半導体領域表面から垂直方向において、前記第一導電型不純物が導入される領域の下側の位置に第二導電型不純物濃度の最大値を有することを特徴とする。
[Features of the invention]
The field effect transistor of the present invention includes a gate electrode provided on a semiconductor region via a gate insulating film, a second conductivity type channel formation region in a region including the lower portion of the gate electrode in the semiconductor region, A region in which a first conductivity type impurity having a higher concentration than the second conductivity type impurity in the second conductivity type channel formation region is introduced into a region including the surface of the semiconductor region in contact with the gate electrode in the two conductivity type channel formation region A field effect transistor having a region where the first conductivity type impurity is introduced in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor region at a position in contact with the gate electrode in the region where the first conductivity type impurity is introduced. It has a maximum value of the second conductivity type impurity concentration at the lower position.

また、上記本発明の電界効果型トランジスタにおいて、前記第一導電型不純物が導入される領域は、前記ゲート電極と接する位置に有するエクステンション領域と、前記エクステンション領域よりも前記ゲート電極と離れた領域で前記エクステンション領域よりも深い位置まで第一導電型不純物が導入されるソース/ドレイン領域と、からなり、前記第二導電型チャネル形成領域における前記エクステンション領域より下側の領域に、第一導電型のカウンター不純物が同位置の第二導電型不純物よりも低濃度に導入されるハローカウンターイオン注入領域を有することを特徴とする。   In the field effect transistor of the present invention, the region into which the first conductivity type impurity is introduced is an extension region that is in contact with the gate electrode, and a region that is farther from the gate electrode than the extension region. Source / drain regions into which the first conductivity type impurity is introduced to a position deeper than the extension region, and a region of the first conductivity type in a region below the extension region in the second conductivity type channel formation region. It has a halo counter ion implantation region into which the counter impurity is introduced at a lower concentration than the second conductivity type impurity at the same position.

上記本発明の電界効果型トランジスタにおいては、前記エクステンション領域を有する位置の前記半導体領域表面から垂直方向において、前記エクステンション領域下端に有することとなるpn接合の位置より下側に前記カウンター不純物濃度の最大値を有することを特徴とする。   In the field effect transistor of the present invention, the maximum counter impurity concentration is below the position of the pn junction at the lower end of the extension region in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor region at the position having the extension region. It has a value.

上記本発明の電界効果型トランジスタにおいては、前記ゲート電極より下側における両側の前記エクステンション領域にはさまれた第二導電型チャネル形成領域は、垂直方向のいずれの位置においても前記第一導電型のカウンター不純物が導入されない領域を有することを特徴とする。   In the field effect transistor of the present invention, the second conductivity type channel formation region sandwiched between the extension regions on both sides below the gate electrode is the first conductivity type at any position in the vertical direction. The counter impurity is not introduced.

また、上記本発明の電界効果型トランジスタは、半導体表面にゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、ゲート電極の両側の半導体の表面に第一導電型の不純物が高濃度に導入されたエクステンション領域、エクステンション領域の外側に第一導電型の不純物が高濃度に、かつエクステンション領域よりも深く導入されたソース/ドレイン領域を持つ電界効果型トランジスタであって、エクステンション領域下部の第二導電型領域には、第二導電型の不純物濃度のよりも低い濃度の第一導電型の不純物が一定の深さに渡って導入されたハローカウンターイオン注入領域を有し、二つのエクステンション領域に挟まれた位置においては、半導体のいかなる深さにおいても前記ハローカウンターイオン注入領域を有しないことを特徴とする。   In the field effect transistor of the present invention, a gate electrode is provided on a semiconductor surface via a gate insulating film, and an extension in which a first conductivity type impurity is introduced at a high concentration on the semiconductor surface on both sides of the gate electrode. A field effect transistor having a source / drain region in which impurities of the first conductivity type are introduced at a high concentration outside the extension region and deeper than the extension region, and the second conductivity type region under the extension region Has a halo counter ion implantation region into which a first conductivity type impurity having a lower concentration than the second conductivity type impurity concentration is introduced over a certain depth, and is sandwiched between two extension regions. The position is characterized by not having the halo counter ion implantation region at any depth of the semiconductor.

また、上記本発明の電界効果型トランジスタにおいては前記半導体領域は、絶縁体上に形成されていることを特徴とする。また、上記本発明の電界効果型トランジスタは、SOI基板上に形成されることを特徴とする。   In the field effect transistor of the present invention, the semiconductor region is formed on an insulator. The field effect transistor of the present invention is formed over an SOI substrate.

また、上記本発明の電界効果型トランジスタにおいては、前記半導体領域は、バルク半導体基板に設けられていることを特徴とする。   In the field effect transistor of the present invention, the semiconductor region is provided in a bulk semiconductor substrate.

上記本発明の電界効果型トランジスタにおいては、前記エクステンション領域の下部およびゲート電極側の側部を囲む領域に、前記エクステンション領域のために導入した第一導電型不純物よりも低濃度に第二導電型不純物が導入されるハロー領域を有し、前記エクステンション領域を有する位置の前記半導体領域表面から垂直方向において、前記ハロー領域に前記カウンター不純物濃度の最大値を有することを特徴とする。   In the field effect transistor of the present invention, the second conductivity type is formed at a lower concentration than the first conductivity type impurity introduced for the extension region in the region surrounding the lower portion of the extension region and the side portion on the gate electrode side. It has a halo region into which impurities are introduced, and has a maximum value of the counter impurity concentration in the halo region in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor region at the position where the extension region is provided.

また、上記本発明の電界効果型トランジスタは、前記エクステンション領域の先端及び前記エクステンション領域の下部を囲むように、第二導電型の不純物がエクステンション領域よりも低濃度に導入されたハロー領域が形成されていることを特徴とする。   In the field effect transistor of the present invention, a halo region in which a second conductivity type impurity is introduced at a lower concentration than the extension region is formed so as to surround the tip of the extension region and the lower portion of the extension region. It is characterized by.

本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、半導体領域上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記半導体領域における前記ゲート電極の下側を含む位置に第二導電型のチャネル形成領域を形成する第二導電型チャネル形成領域形成工程と、前記半導体領域の前記ゲート電極を有さない位置の表面側に第一導電型不純物を導入して第一導電型のエクステンション領域を形成するエクステンション領域形成工程と、前記半導体領域における前記エクステンション領域の下部および前記ゲート電極を有する側の側部に第二導電型不純物を導入してハロー領域を形成するハロー領域形成工程と、前記半導体領域における前記エクステンション領域の下部まで第一導電型のカウンター不純物を導入してハローカウンターイオン注入領域を形成するハローカウンターイオン注入領域形成工程と、を有し、前記ハローカウンターイオン注入領域形成工程は、前記エクステンション領域を有する位置の前記半導体領域表面から垂直方向において、前記エクステンション領域よりも下部に前記カウンター不純物濃度の最大値を有するように前記第一導電型のカウンター不純物を導入することを特徴とする。   The field effect transistor manufacturing method of the present invention includes a gate insulating film forming step of forming a gate insulating film on a semiconductor region, a gate electrode forming step of forming a gate electrode on the gate insulating film, A second conductivity type channel formation region forming step of forming a second conductivity type channel formation region at a position including a lower side of the gate electrode; and a first surface side of the semiconductor region at a position not having the gate electrode. An extension region forming step of forming a first conductivity type extension region by introducing a conductivity type impurity, and a second conductivity type impurity is introduced into the lower portion of the extension region and the side portion having the gate electrode in the semiconductor region; A halo region forming step for forming a halo region, and a lower portion of the extension region in the semiconductor region. A halo counter ion implantation region forming step of forming a halo counter ion implantation region by introducing a conductivity type counter impurity, wherein the halo counter ion implantation region forming step includes the extension region. The counter impurity of the first conductivity type is introduced so as to have the maximum value of the counter impurity concentration below the extension region in a direction perpendicular to the surface.

上記本発明の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記ハローカウンターイオン注入領域形成工程は、前記ハローカウンターイオン注入領域における前記カウンター不純物濃度の最大値を有する位置において、第二導電型不純物よりも低濃度に前記第一導電型のカウンター不純物を導入することを特徴とする。   In the field effect transistor manufacturing method of the present invention, the halo counter ion implantation region forming step is lower than the second conductivity type impurity at a position having the maximum value of the counter impurity concentration in the halo counter ion implantation region. The counter impurity of the first conductivity type is introduced into the concentration.

また、上記本発明の電界効果型トランジスタは、電界効果型トランジスタのゲート電極形成後、半導体領域の垂直方向に対してゼロ度または小傾角で第一導電型のエクステンション領域の下に、低濃度または中濃度の第一導電型不純物を導入することを特徴とする。   In the field effect transistor of the present invention, after the formation of the gate electrode of the field effect transistor, a low concentration or a low concentration or zero angle or lower inclination of the first conductivity type extension region with respect to the vertical direction of the semiconductor region. A medium concentration of the first conductivity type impurity is introduced.

上記本発明の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記半導体領域は、絶縁体上に設けられていることを特徴とする。   In the method for manufacturing a field effect transistor according to the invention, the semiconductor region is provided on an insulator.

また、上記本発明の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記半導体領域は、バルク半導体基板であることを特徴とする。   In the field effect transistor manufacturing method of the present invention, the semiconductor region is a bulk semiconductor substrate.

上記本発明の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記半導体領域上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を有し、前記絶縁膜形成工程の後に、前記エクステンション領域形成工程、前記ハロー領域形成工程および前記ハローカウンターイオン注入領域形成工程を有することを特徴とする。   The field effect transistor manufacturing method of the present invention includes an insulating film forming step of forming an insulating film on the semiconductor region, and the extension region forming step and the halo region forming step after the insulating film forming step. And a step of forming the halo counter ion implantation region.

上記本発明の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記エクステンション領域形成工程は、前記絶縁膜形成工程により形成された前記絶縁膜を有しない状態で行うことを特徴とする。   In the field effect transistor manufacturing method of the present invention, the extension region forming step is performed without the insulating film formed by the insulating film forming step.

上記本発明の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記ハローカウンターイオン注入領域形成工程は、前記ゲート電極形成工程の後に行われることを特徴とする。   In the field effect transistor manufacturing method of the present invention, the halo counter ion implantation region forming step is performed after the gate electrode forming step.

上記本発明の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記ハローカウンターイオン注入領域形成工程は、前記ゲート電極の両側に側壁を形成した後に行われることを特徴とする。   In the field effect transistor manufacturing method of the present invention, the halo counter ion implantation region forming step is performed after forming side walls on both sides of the gate electrode.

上記本発明の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記ハロー領域形成工程は、斜めイオン注入により前記第二導電型不純物を導入することを特徴とする。   In the field effect transistor manufacturing method of the present invention, the halo region forming step introduces the second conductivity type impurity by oblique ion implantation.

なお、本発明および本明細書において、上下の語は、基板(支持基板1、半導体基板22)に対してゲート電極が設けられている側を上側として用いる。また、垂直の語は、電界効果型トランジスタにおける半導体層3または半導体基板22の面に対する垂直を指す。   Note that in the present invention and this specification, upper and lower terms use the side on which the gate electrode is provided as the upper side with respect to the substrate (the support substrate 1 and the semiconductor substrate 22). The term “vertical” refers to the perpendicular to the surface of the semiconductor layer 3 or the semiconductor substrate 22 in the field effect transistor.

[作用]
本発明の目的は、ハロー領域を持つ電界効果型トランジスタ、特にハロー領域を持つSOI−MOSFETにおいて、チャネル領域に第一導電型領域を形成することなく、エクステンション領域下部の第二導電型不純物濃度を補償することにより、中性領域を縮小し、電界効果型トランジスタの特性を向上させることにある。
[Action]
An object of the present invention is to reduce the second conductivity type impurity concentration under the extension region without forming the first conductivity type region in the channel region in a field effect transistor having a halo region, particularly an SOI-MOSFET having a halo region. Compensating is to reduce the neutral region and improve the characteristics of the field effect transistor.

より具体的には、中性領域を縮小することにより、中性領域とエクステンション領域との間に形成される寄生容量C、ソース/ドレイン領域の側面と中性領域との間に形成される寄生容量Cを縮小し、動作速度の向上及び消費電力の低減を測ること、及びSOI−MOSFETにおける基板浮遊効果を縮小することが目的である。 More specifically, by reducing the neutral region, the parasitic capacitance C 1 formed between the neutral region and the extension region is formed between the side surface of the source / drain region and the neutral region. reducing the parasitic capacitance C 2, to measure the reduction in the improvement of the operating speed and power consumption, and it is an object to reduce the substrate floating effect in SOI-MOSFET.

本発明においてはゲート電極形成前または後に、第一導電型のエクステンション領域の下に相当する位置に、ゼロ度または小傾角で、ハロー領域の第二導電型不純物よりも低濃度の第一導電型不純物を導入する。この結果、エクステンション領域の下部において、第二導電型不純物が補償されるので、エクステンション下部またはエクステンション領域近傍で中性領域が形成されなくなる。   In the present invention, before or after the formation of the gate electrode, the first conductivity type having a lower concentration than the second conductivity type impurity in the halo region at a position corresponding to the extension region of the first conductivity type at a zero degree or a small inclination. Impurities are introduced. As a result, the second conductivity type impurity is compensated in the lower portion of the extension region, so that a neutral region is not formed under the extension or in the vicinity of the extension region.

その結果中性領域が縮小し、ソース/ドレイン領域側面と中性領域間の寄生容量、及びエクステンション領域と中性領域間の寄生容量がともに減少するので、当該トランジスタを用いた回路は、従来のトランジスタを用いた回路に比べて、高速、低電力で動作する。   As a result, the neutral region is reduced, and the parasitic capacitance between the side surface of the source / drain region and the neutral region and the parasitic capacitance between the extension region and the neutral region are both reduced. It operates at higher speed and lower power than a circuit using transistors.

また、中性領域が縮小するので、基板浮遊効果が抑制され、トランジスタの動作が安定する。またリーク電流の増加など、基板浮遊効果に伴う様々な特性の劣化が抑制される。   Further, since the neutral region is reduced, the substrate floating effect is suppressed and the operation of the transistor is stabilized. In addition, deterioration of various characteristics associated with the substrate floating effect, such as an increase in leakage current, is suppressed.

特にゲート形成後にエクステンション領域の下に、低濃度の第一導電型不純物を導入すると、チャネル領域には第一導電型不純物が導入されないので、低濃度の第一導電型不純物を導入することによるしきい値電圧の変動を低減ないしは解消できる。   In particular, if a low-concentration first conductivity type impurity is introduced under the extension region after the gate is formed, the first conductivity type impurity is not introduced into the channel region. The variation in threshold voltage can be reduced or eliminated.

ゲート電極形成後、ゼロ度または小傾角で第一導電型のエクステンション領域の下に、低濃度または中濃度の第一導電型不純物を導入する。この結果、エクステンション領域の下部において、第二導電型不純物が補償されるので、エクステンション下部またはエクステンション領域近傍で中性領域が形成されなくなる。   After the formation of the gate electrode, a low-concentration or medium-concentration first-conductivity type impurity is introduced below the first-conductivity-type extension region at zero or a small inclination. As a result, the second conductivity type impurity is compensated in the lower portion of the extension region, so that a neutral region is not formed under the extension or in the vicinity of the extension region.

その結果中性領域が縮小し、ソース/ドレイン領域側面と中性領域間の寄生容量、及びエクステンション領域と中性領域間の寄生容量がともに減少するので、当該トランジスタを用いた回路は、従来のトランジスタを用いた回路に比べて、高速、低電力で動作する。   As a result, the neutral region is reduced, and the parasitic capacitance between the side surface of the source / drain region and the neutral region and the parasitic capacitance between the extension region and the neutral region are both reduced. It operates at higher speed and lower power than a circuit using transistors.

また、中性領域が縮小するので、絶縁体上に形成される電界効果型トランジスタにおいて基板浮遊効果が抑制され、トランジスタの動作が安定する。またリーク電流の増加など、基板浮遊効果に伴う様々な特性の劣化が抑制される。   In addition, since the neutral region is reduced, the substrate floating effect is suppressed in the field effect transistor formed over the insulator, and the operation of the transistor is stabilized. In addition, deterioration of various characteristics associated with the substrate floating effect, such as an increase in leakage current, is suppressed.

また、チャネル領域下部にカウンター注入を行わないので、カウンター注入を伴うチャネル領域の電位分布の変化が極めて小さく、しきい値電圧などのトランジスタ特性の変動も小さい。また、ハローカウンターイオン注入は、第二導電型領域の導電型を第一導電型に反転させない程度の低濃度の注入であるので、ハローカウンターイオン注入により漏れ電流が発生することがない。   Further, since the counter implantation is not performed below the channel region, the change in the potential distribution of the channel region accompanying the counter implantation is extremely small, and the variation in transistor characteristics such as the threshold voltage is also small. In addition, since the halo counter ion implantation is performed at a low concentration that does not reverse the conductivity type of the second conductivity type region to the first conductivity type, no leakage current is generated by the halo counter ion implantation.

(第一の実施形態)
電界効果型トランジスタを形成する半導体領域が、絶縁体上の半導体層である場合を例に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
(First embodiment)
The best mode for carrying out the invention will be described by taking as an example the case where a semiconductor region in which a field effect transistor is formed is a semiconductor layer on an insulator.

[構造]
トランジスタの構造に関する発明の、典型的な形態を図1(a)及び図1(b)に示す。なお、図1(b)は上面図であり、図1(a)は図1(b)のB−B’断面における断面図である。支持基板1上に埋めこみ絶縁層2、半導体層3が積層されたSOI基板において、半導体層3上にゲート絶縁膜7を介してゲート電極8が設けられる。ゲート電極の両側の半導体層には、その上部に第一導電型の不純物が高濃度に導入されたエクステンション領域5が設けられ、エクステンション領域5の外側には、高濃度の第一導電型の不純物が、エクステンション領域よりも深く導入されたソース/ドレイン領域4が形成される。ふたつのエクステンション領域5に挟まれた、ゲート電極下部の半導体層は、第二導電型の不純物が中濃度または低濃度に導入されたチャネル形成領域9を成す。ゲート電極8に適当な電圧を印加すると、チャネル形成領域9に第一導電型のチャネルが形成され、トランジスタが導通する。チャネル形成領域9のうち、エクステンション領域5の先端部に接した領域には、第二導電型の不純物が中程度に導入されたハロー領域6が設けられる。
[Construction]
A typical embodiment of the invention relating to the structure of a transistor is shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). 1B is a top view, and FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1B. In an SOI substrate in which a buried insulating layer 2 and a semiconductor layer 3 are stacked on a supporting substrate 1, a gate electrode 8 is provided on the semiconductor layer 3 with a gate insulating film 7 interposed therebetween. The semiconductor layer on both sides of the gate electrode is provided with an extension region 5 into which a first conductivity type impurity is introduced at a high concentration above the gate electrode, and on the outside of the extension region 5 is a high concentration first conductivity type impurity. However, the source / drain region 4 introduced deeper than the extension region is formed. The semiconductor layer under the gate electrode sandwiched between the two extension regions 5 forms a channel formation region 9 in which impurities of the second conductivity type are introduced at a medium concentration or a low concentration. When an appropriate voltage is applied to the gate electrode 8, a channel of the first conductivity type is formed in the channel formation region 9, and the transistor becomes conductive. In the channel formation region 9, a halo region 6 into which a second conductivity type impurity is moderately introduced is provided in a region in contact with the tip of the extension region 5.

なお、ハロー領域6とは図中にハローカウンターイオン注入領域13と示した領域を含む領域を指す。すなわち、ハローカウンターイオン注入領域13はハロー領域6内の一部の領域である。また、エクステンション領域5およびソース/ドレイン領域4からなる高不純物濃度の第一導電型領域における第一導電型不純物の濃度は、第二導電型の不純物が低濃度に導入されたチャネル形成領域9における第二導電型の不純物濃度よりも高い。ハロー領域6は第二導電型の低濃度領域の一部であり、ハロー領域の第二導電型の不純物濃度はソース/ドレイン領域やエクステンション領域よりも低濃度である。   The halo region 6 refers to a region including the region indicated as the halo counter ion implantation region 13 in the drawing. That is, the halo counter ion implantation region 13 is a partial region in the halo region 6. The concentration of the first conductivity type impurity in the high conductivity concentration first conductivity type region composed of the extension region 5 and the source / drain region 4 is the same as that in the channel formation region 9 in which the second conductivity type impurity is introduced at a low concentration. It is higher than the impurity concentration of the second conductivity type. The halo region 6 is a part of the second conductivity type low concentration region, and the second conductivity type impurity concentration of the halo region is lower than that of the source / drain region and the extension region.

ハロー領域6のうち、エクステンション領域5の下部に位置する位置に、第一導電型不純物が低濃度に注入されたハローカウンターイオン注入領域13が設けられる。ハローカウンターイオン注入領域13には第一導電型不純物が導入されるが、ハローカウンターイオン注入領域13内の各位置において、第一導電型不純物の濃度は第二導電型不純物の濃度を越えない。なお、図1(a)に示したように、トランジスタの横方向断面において、ソース/ドレイン領域4が形成される部分を領域I、エクステンション領域5およびハローカウンターイオン注入領域13が形成される部分を領域II、チャネル形成領域9及びその下部の半導体層からなる部分を領域IIIと記すものとする。   In the halo region 6, a halo counter ion implantation region 13 in which a first conductivity type impurity is implanted at a low concentration is provided at a position located below the extension region 5. The first conductivity type impurity is introduced into the halo counter ion implantation region 13, but the concentration of the first conductivity type impurity does not exceed the concentration of the second conductivity type impurity at each position in the halo counter ion implantation region 13. As shown in FIG. 1A, in the lateral cross section of the transistor, the portion where the source / drain region 4 is formed is the region I, the extension region 5 and the halo counter ion implantation region 13 are formed. A region consisting of the region II, the channel formation region 9 and the semiconductor layer therebelow is referred to as a region III.

なお、ハロー領域6を形成するために第二導電型不純物を注入する工程において、該第二導電型不純物(本明細書において、ハロー不純物と呼ぶ)が導入される範囲32を図2(a)に、エクステンション領域5を形成するために第一導電型不純物を注入する工程において、該第一導電型の不純物が導入される範囲33を図2(b)に、ハローカウンターイオン注入領域6を形成するために第一導電型不純物を注入する工程において、第一導電型の不純物(本明細書において、ハローカウンター不純物と呼ぶ)が導入される範囲34を図2(c)に、それぞれ示した。   Note that, in the step of injecting the second conductivity type impurity to form the halo region 6, the range 32 into which the second conductivity type impurity (referred to as a halo impurity in this specification) is introduced is shown in FIG. In addition, in the step of implanting the first conductivity type impurity to form the extension region 5, the region 33 into which the first conductivity type impurity is introduced is shown in FIG. 2B, and the halo counter ion implantation region 6 is formed. In order to do this, in the step of implanting the first conductivity type impurity, the ranges 34 into which the first conductivity type impurity (referred to herein as a halo counter impurity) is introduced are shown in FIG.

ハローカウンタードープ領域を含む断面である図1(a)のA−A’断面における不純物濃度分布を図3(a)及び図3(b)に示す。図3(a)にはハローカウンターイオン注入以外の第一導電型不純物の濃度、第二導電型不純物の濃度、及びハローカウンターイオン注入による第一導電型不純物の濃度を示す。なお、ハローカウンターイオン注入とは、ハローカウンターイオン注入領域を形成するためのイオン注入を指す。また、図3(a)中のハローカウンターイオン注入以外の第一導電型不純物とは、ソース/ドレイン領域を形成するためのイオン注入、エクステンション領域を形成するためのイオン注入などの、ハローカウンターイオン注入領域を形成するためのイオン注入以外の工程で導入された第一導電型不純物をいう。図1(a)のA−A’断面においては、「ハローカウンターイオン注入以外の第一導電型不純物」は主にソース/ドレイン領域を形成する第一導電型不純物である。図3(a)中の第二導電型不純物はハロー領域を形成するために導入された不純物、チャネルイオン注入工程(チャネル領域の不純物濃度を調整するための注入で、主に素子領域の全体に対するイオン注入)により導入された不純物及びウエル注入工程(ウエルを形成するためのイオン注入で、通常素子領域および素子分離領域に対して高エネルギーでイオン注入する)により導入された不純物などの第二導電型不純物を指す。これらの不純物に関する定義は、後述の同様の図面(図36(a))においても同様である。また、図3(b)は第一及び第二導電型不純物濃度の差の絶対値であるネット不純物濃度の分布を示す。   3A and 3B show the impurity concentration distribution in the A-A ′ cross section of FIG. 1A, which is a cross section including the halo counter-doped region. FIG. 3A shows the concentration of the first conductivity type impurity other than the halo counter ion implantation, the concentration of the second conductivity type impurity, and the concentration of the first conductivity type impurity by the halo counter ion implantation. The halo counter ion implantation refers to ion implantation for forming a halo counter ion implantation region. The first conductivity type impurities other than the halo counter ion implantation in FIG. 3A are halo counter ions such as ion implantation for forming source / drain regions and ion implantation for forming extension regions. A first conductivity type impurity introduced in a process other than ion implantation for forming an implantation region. In the A-A ′ cross section of FIG. 1A, “first conductivity type impurities other than halo counter ion implantation” are mainly first conductivity type impurities that form source / drain regions. The second conductivity type impurity in FIG. 3A is an impurity introduced to form a halo region, a channel ion implantation step (implantation for adjusting the impurity concentration of the channel region, mainly for the entire element region). Second conductivity, such as impurities introduced by ion implantation) and impurities introduced by well implantation step (ion implantation for forming wells, which is usually performed by ion implantation with high energy into the element region and element isolation region) Refers to type impurities. The definition regarding these impurities is the same also in the same drawing (FIG. 36A) described later. FIG. 3B shows a net impurity concentration distribution which is an absolute value of a difference between the first and second conductivity type impurity concentrations.

エクステンション領域の下部の領域IIには、第一導電型のハローカウンター不純物が導入されるが、ハローカウンター不純物の濃度は第二導電型不純物の濃度を上回らない(図3(a))。第一導電型のハローカウンター不純物は第二導電型のハロー不純物を補償する結果、領域IIでは第二導電型を保ったまま、第二導電型不純物のネット濃度が下がる。この様子を図3(b)に示す。ハロー領域6にはチャネル形成領域よりも高濃度の第二導電型不純物が導入されるが、第二導電型のネット不純物濃度という観点においては、ハローカウンターイオン注入領域を除いたハロー領域6の第二導電型のネット不純物濃度はチャネル形成領域における第二導電型のネット不純物濃度に比べて高くなるが、ハロー領域6のうちハローカウンターイオン注入領域の第二導電型のネット不純物濃度は、チャネル形成領域の第二導電型のネット不純物濃度に比べて低くてもよい。   The first conductivity type halo counter impurity is introduced into the region II below the extension region, but the concentration of the halo counter impurity does not exceed the concentration of the second conductivity type impurity (FIG. 3A). As a result of the first conductivity type halo counter impurity compensating for the second conductivity type halo impurity, the net concentration of the second conductivity type impurity is lowered while maintaining the second conductivity type in the region II. This is shown in FIG. The second conductivity type impurity having a higher concentration than that of the channel formation region is introduced into the halo region 6. From the viewpoint of the net impurity concentration of the second conductivity type, the second conductivity type impurity in the halo region 6 excluding the halo counter ion implantation region is introduced. The net impurity concentration of the second conductivity type is higher than the net impurity concentration of the second conductivity type in the channel formation region, but the second conductivity type net impurity concentration in the halo counter ion implantation region of the halo region 6 is different from that of the channel formation region. It may be lower than the net impurity concentration of the second conductivity type in the region.

従来技術においては、ハロー領域を斜めイオン注入により形成したことを反映して、領域IIにおける第二導電型の不純物濃度が極めて高くなるが、図1から図4において示した発明においては、領域IIにおいて、第二導電型不純物が第一導電型のハローカウンター不純物によって補償されるため、第二導電型不純物のネット不純物濃度が抑制される。第二導電型不純物のネット不純物濃度が低い領域では、中性領域が形成されにくいので、その結果エクステンション領域5の下部及びエクステンション領域5の先端付近では中性領域が形成されにくくなり、中性領域10の範囲が縮小する。この様子を図4(a)及び図4(b)に図示する。なお、従来の形態では図40(a)及び図40(b)に示されているように、中性領域10の範囲が大きい。   In the prior art, the impurity concentration of the second conductivity type in the region II is extremely high, reflecting that the halo region is formed by oblique ion implantation. In the invention shown in FIGS. In FIG. 5, since the second conductivity type impurity is compensated by the first conductivity type halo counter impurity, the net impurity concentration of the second conductivity type impurity is suppressed. In the region where the net impurity concentration of the second conductivity type impurity is low, it is difficult to form a neutral region. As a result, it is difficult to form a neutral region below the extension region 5 and near the tip of the extension region 5. The range of 10 is reduced. This is illustrated in FIGS. 4 (a) and 4 (b). In the conventional form, the range of the neutral region 10 is large as shown in FIGS. 40 (a) and 40 (b).

中性領域が縮小すると、エクステンション領域5と中性領域10の距離が大きくなるので、中性領域10とエクステンション領域5との間の寄生容量Cが縮小し、またソース/ドレイン領域4と中性領域10の距離が大きくなるので、ソース/ドレイン領域4の側面と中性領域10との間の寄生容量Cが縮小する。この結果第一の課題が解決される。 When the neutral region is reduced, the distance between the extension region 5 and the neutral region 10 is increased, so that the parasitic capacitance C 1 between the neutral region 10 and the extension region 5 is reduced and the source / drain region 4 is Since the distance of the neutral region 10 is increased, the parasitic capacitance C 2 between the side surface of the source / drain region 4 and the neutral region 10 is reduced. As a result, the first problem is solved.

また、中性領域が縮小すると、基板浮遊効果が発生した際に、中性領域に蓄積するキャリア(通常チャネルの導電型とは逆導電型のキャリア)の量が減少する上、中性領域に蓄積したキャリアからの電界が図4(b)に示す通り二次元的に分散するので、基板浮遊効果によるしきい値変動が抑制されるので、第二の課題が解決される。   In addition, when the neutral region is reduced, when the substrate floating effect occurs, the amount of carriers accumulated in the neutral region (carriers having a conductivity type opposite to that of the normal channel) is reduced, and the neutral region is reduced. Since the electric field from the accumulated carriers is two-dimensionally dispersed as shown in FIG. 4B, the threshold fluctuation due to the substrate floating effect is suppressed, so that the second problem is solved.

また、特許文献1の従来技術(図41)においては、中性領域を縮小するためにチャネル領域の下部を第一導電型にするため、チャネル領域の電位分布がチャネル領域の下部を第一導電型にしない場合と比べて変化し、しきい値電圧などのトランジスタ特性が変動してしまうが、本発明ではエクステンション領域5の下部だけにハローカウンターイオン注入を行い、チャネル領域下部には第一導電型の不純物を注入しないので、本発明の構成を通常のトランジスタに追加することによるチャネル領域の電位分布の変化が極めて小さく、しきい値電圧などのトランジスタ特性の変動が抑制されるので、第三の課題が解決される。   In the prior art of Patent Document 1 (FIG. 41), since the lower part of the channel region is set to the first conductivity type in order to reduce the neutral region, the potential distribution of the channel region is the first conductive type in the lower part of the channel region. Although the transistor characteristics such as threshold voltage change in comparison with the case where it is not formed into a mold, in the present invention, halo counter ion implantation is performed only under the extension region 5 and the first conductive material is formed under the channel region. Since the impurity of the type is not implanted, the change in the potential distribution of the channel region due to the addition of the structure of the present invention to a normal transistor is extremely small, and fluctuations in transistor characteristics such as threshold voltage are suppressed. The problem is solved.

[製造方法]
トランジスタの製造方法に関する典型的な形態を図5、図6を参照して説明する。なお、図5及び図6は、トランジスタの構造を説明する図面である図1(b)のB−B’断面に相当する位置での断面図である。支持基板1上に埋めこみ絶縁層2、半導体層3が積層されたSOI基板に、チャネル不純物となる第二導電型不純物をイオン注入などによって導入したのち、半導体層3の表面に熱酸化あるいは窒素中の熱処理などによりゲート絶縁膜7を設け、CVD法によりポリシリコンを堆積し、通常のリソグラフィ及びRIE(反応性イオンエッチング)などのエッチング工程によりシリコンを加工することによってゲート電極8を形成する。続いてゲート電極8の側面を薄く熱酸化して側壁絶縁膜14を形成する(この時、半導体層3の表面も同時に酸化される)。続いて第二導電型不純物15を、ゲート電極8をマスクに斜めイオン注入により導入し、第二導電型の不純物が低濃度に導入されたハロー領域6を形成し、図5(a)の形態を得る。
[Production method]
A typical embodiment of a method for manufacturing a transistor will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are cross-sectional views at positions corresponding to the BB ′ cross-section of FIG. 1B, which is a drawing for explaining the structure of the transistor. A second conductivity type impurity serving as a channel impurity is introduced into the SOI substrate in which the insulating layer 2 and the semiconductor layer 3 are embedded on the support substrate 1 by ion implantation, and then the surface of the semiconductor layer 3 is thermally oxidized or in nitrogen. A gate insulating film 7 is provided by heat treatment or the like, polysilicon is deposited by a CVD method, and the gate electrode 8 is formed by processing silicon by an etching process such as normal lithography and RIE (reactive ion etching). Subsequently, the side surface of the gate electrode 8 is thermally oxidized thinly to form the sidewall insulating film 14 (at this time, the surface of the semiconductor layer 3 is also oxidized simultaneously). Subsequently, the second conductivity type impurity 15 is introduced by oblique ion implantation using the gate electrode 8 as a mask to form the halo region 6 into which the second conductivity type impurity is introduced at a low concentration, and the configuration shown in FIG. Get.

続いて、第一導電型不純物16を、ゲート電極をマスクに垂直にイオン注入し、第一導電型の不純物が高濃度に導入されたエクステンション領域5を形成し、図5(b)の形態を得る。   Subsequently, the first conductivity type impurity 16 is ion-implanted perpendicularly using the gate electrode as a mask to form the extension region 5 into which the first conductivity type impurity is introduced at a high concentration, and the configuration of FIG. obtain.

続いて、第一導電型不純物17を、ゲート電極をマスクに、エクステンション領域5の下部に広がるように垂直にイオン注入して、第一導電型の不純物が低濃度に導入されたハローカウンターイオン注入領域13を形成し、図6(a)の形態を得る。   Subsequently, the first conductivity type impurity 17 is ion-implanted vertically so as to spread under the extension region 5 using the gate electrode as a mask, and the halo counter ion implantation in which the first conductivity type impurity is introduced at a low concentration is performed. Region 13 is formed to obtain the configuration of FIG.

続いて、CVDなどによる膜堆積とエッチバックによる側壁形成工程により絶縁体よりなるゲート電極側壁23を形成し、ゲート電極8及びゲート電極側壁23をマスクに第一導電型不純物をイオン注入して、第一導電型の不純物が高濃度に導入されたソース/ドレイン領域4を形成したのち、熱処理を行って不純物を活性化したのち、コバルトなどの金属をスパッタなどの堆積技術で堆積したのち熱処理を行い、続いて未反応の金属をエッチングにより除去することによりゲート電極8及びソース/ドレイン領域の上部にシリサイド領域18を形成し、続いて層間絶縁膜19を形成し、コンタクトメタル20及び配線21を通常のコンタクト形成工程、配線形成工程により形成し、図6(b)の形態を得る。   Subsequently, a gate electrode sidewall 23 made of an insulator is formed by film deposition by CVD or the like and a sidewall formation step by etchback, and first conductivity type impurities are ion-implanted using the gate electrode 8 and the gate electrode sidewall 23 as a mask, After forming the source / drain regions 4 into which the first conductivity type impurity is introduced at a high concentration, the heat treatment is performed to activate the impurities, and then a metal such as cobalt is deposited by a deposition technique such as sputtering, and then the heat treatment is performed. Then, unreacted metal is removed by etching to form a silicide region 18 on the gate electrode 8 and the source / drain regions, an interlayer insulating film 19 is subsequently formed, and the contact metal 20 and the wiring 21 are formed. Formed by a normal contact formation process and wiring formation process, the configuration shown in FIG. 6B is obtained.

[素子寸法、プロセス条件の一例]
素子寸法及びプロセス条件の一例について、図5、図6を参照して説明する。支持基板1上に厚さ100nmの埋めこみ絶縁層2、厚さ50nmのシリコンよりなる半導体層3が積層されたSOI基板の表面を5〜10nm犠牲酸化し、チャネル不純物となるホウ素をドーズ量3×1012cm−2〜3×1013cm−2程度の条件でイオン注入によって導入する。
[Example of element dimensions and process conditions]
An example of element dimensions and process conditions will be described with reference to FIGS. The surface of the SOI substrate in which the buried insulating layer 2 having a thickness of 100 nm and the semiconductor layer 3 made of silicon having a thickness of 50 nm are stacked on the support substrate 1 is sacrificially oxidized by 5 to 10 nm, and boron serving as a channel impurity is dosed 3 ×. It introduce | transduces by ion implantation on the conditions of about 10 < 12 > cm <-2 > -3 * 10 < 13 > cm <-2 >.

次に、半導体層3の表面を熱酸化して厚さ2nmのゲート絶縁膜を設ける。次にCVD法(化学的気相堆積法、ケミカル・ヴェーパー・デポジション法)によりポリシリコンを150nm堆積し、これを通常のリソグラフィ及びRIE(反応性イオンエッチング、リアクティブ・イオン・エッチング)工程により幅100nm(但し、ここでいう幅は、ソース−ドレイン方向の幅を指す。これはゲート長に相当するものである。)に加工し、ゲート長100nmのゲート電極8を形成する。続いてゲート電極8の側面を薄く熱酸化して厚さ2〜10nmの側壁絶縁膜14を形成する。続いて第二導電型不純物イオン15として、BF2イオンをゲート電極8をマスクにドーズ量5×1012cm−2〜量3×1013cm−2程度の条件で斜めイオン注入することによりホウ素をシリコン中に導入し、第二導電型の不純物がであるホウ素が低濃度に導入されたハロー領域6を形成し、図5(a)の形態を得る。ハロー領域を形成するための斜めイオン注入の角度は典型的には10度から45度、より典型的には20度ないし30度である。 Next, the surface of the semiconductor layer 3 is thermally oxidized to provide a gate insulating film having a thickness of 2 nm. Next, 150 nm of polysilicon is deposited by CVD (Chemical Vapor Deposition, Chemical Vapor Deposition), and this is performed by normal lithography and RIE (Reactive Ion Etching, Reactive Ion Etching) processes. The gate electrode 8 having a gate length of 100 nm is formed by processing to a width of 100 nm (where the width refers to the width in the source-drain direction, which corresponds to the gate length). Subsequently, the side surface of the gate electrode 8 is thermally oxidized thinly to form a sidewall insulating film 14 having a thickness of 2 to 10 nm. Subsequently, as the second conductivity type impurity ions 15, boron is implanted by obliquely ion-implanting BF2 ions under conditions of a dose amount of 5 × 10 12 cm −2 to 3 × 10 13 cm −2 using the gate electrode 8 as a mask. A halo region 6 introduced into silicon and doped with boron, which is an impurity of the second conductivity type, is formed at a low concentration to obtain the configuration shown in FIG. The angle of oblique ion implantation for forming the halo region is typically 10 to 45 degrees, more typically 20 to 30 degrees.

続いて、第一導電型不純物イオン16として、ヒ素を注入エネルギー1〜5keV、ドーズ量2×1014cm−2〜量2×1015cm−2で垂直にイオン注入し、第一導電型の不純物であるヒ素が高濃度に導入されたエクステンション領域5を形成し、図5(b)の形態を得る。 Subsequently, as the first conductivity type impurity ions 16, arsenic is ion-implanted vertically with an implantation energy of 1 to 5 keV and a dose amount of 2 × 10 14 cm −2 to an amount of 2 × 10 15 cm −2 . The extension region 5 into which arsenic, which is an impurity, is introduced at a high concentration is formed to obtain the configuration shown in FIG.

続いて、第一導電型不純物イオン17として、ヒ素イオンをゲート電極をマスクに、エクステンション領域5の下部に広がるように注入エネルギー100keV、ドーズ量4×1012cm−2から3×1013cm−2程度の量で垂直にイオン注入し、第一導電型の不純物であるヒ素が低濃度に導入されたハローカウンターイオン注入領域13を形成し、図6(a)の形態を得る。 Subsequently, as the first conductivity type impurity ions 17, arsenic ions are implanted with a gate electrode as a mask, and an implantation energy of 100 keV and a dose of 4 × 10 12 cm −2 to 3 × 10 13 cm so as to spread below the extension region 5. Ions are implanted vertically in an amount of about 2 to form a halo counter ion implantation region 13 into which arsenic, which is a first conductivity type impurity, is introduced at a low concentration, thereby obtaining the configuration of FIG.

続いて、CVD法によりSiOを100nm堆積し、これをエッチバックすることにより、ゲート電極側壁23を形成し、ゲート電極8及びゲート電極側壁23をマスクに第一導電型不純物であるヒ素を注入エネルギー50〜200keV、ドーズ量1〜3×1015cm−2でイオン注入して、第一導電型の不純物が高濃度に導入されたソース/ドレイン領域4を形成する。続いて1000℃以上、数秒間の熱処理を行ってイオン注入により導入した不純物を活性化させる。続いて、コバルトをスパッタリング技術によって10〜25nm堆積し、熱処理を行うことにより、コバルトとゲートを形成するポリシリコンの間、およびコバルトとソース/ドレインを形成するシリコンとの間でシリサイド化反応を進行させ、続いて未反応の金属をエッチングにより除去することによりゲート電極8の上部及びソース/ドレイン領域の上部にシリサイド領域18を形成し、続いてCVD法でSiOを堆積することにより厚さ500〜1000nmの層間絶縁膜19を形成し、層間絶縁膜19をCMP法(ケミカル・メカニカル・ポリッシュ法)により平坦化したのち、コンタクトメタル20及び配線21を通常のコンタクト形成工程、配線形成工程により形成し、図6(b)の形態を得る。 Subsequently, 100 nm of SiO 2 is deposited by the CVD method, and this is etched back to form the gate electrode side wall 23, and arsenic as the first conductivity type impurity is implanted using the gate electrode 8 and the gate electrode side wall 23 as a mask. Ions are implanted at an energy of 50 to 200 keV and a dose of 1 to 3 × 10 15 cm −2 to form a source / drain region 4 into which a first conductivity type impurity is introduced at a high concentration. Subsequently, a heat treatment is performed at 1000 ° C. for several seconds to activate the impurities introduced by ion implantation. Subsequently, cobalt is deposited by sputtering to a thickness of 10 to 25 nm, and heat treatment is performed, so that a silicidation reaction proceeds between cobalt and polysilicon forming the gate and between cobalt and silicon forming the source / drain. Subsequently, unreacted metal is removed by etching to form a silicide region 18 on the top of the gate electrode 8 and the top of the source / drain region, and then SiO 2 is deposited by CVD to have a thickness of 500. An interlayer insulating film 19 having a thickness of ˜1000 nm is formed, and the interlayer insulating film 19 is planarized by a CMP method (chemical mechanical polishing method), and then a contact metal 20 and a wiring 21 are formed by a normal contact forming process and a wiring forming process. 6B is obtained.

ここでは、ハロー領域を形成するための第二導電型不純物イオン15の注入(本明細書ではハローイオン注入と記す)、エクステンション領域を形成するための第一導電型不純物イオン16の注入(本明細書ではエクステンションイオン注入と記す)、ハローカウンタードープ領域を形成するための第一導電型不純物イオン17の注入(本明細書ではハローカウンターイオン注入と記す)の三つのイオン注入工程が、この順で実施される例を示したが、三者の順序を任意に入れ換えても良い。   Here, implantation of second conductivity type impurity ions 15 for forming a halo region (referred to as halo ion implantation in this specification) and implantation of first conductivity type impurity ions 16 for forming an extension region (this specification). Three ion implantation steps of the first conductivity type impurity ions 17 for forming the halo counter-doped region (referred to as “halo counter ion implantation” in this specification) in this order. Although an example of implementation is shown, the order of the three may be arbitrarily changed.

一般にドーズ量の高いエクステンションイオン注入では、イオン注入中にウエハに付着もしくは侵入する金属などの汚染物質の量が最も多いが、汚染物質が多く付着したウエハが続く工程で使用されるイオン注入装置に運び入れられることを防ぐことを重視する場合、エクステンションイオン注入を三者のうち、最後に実施しても良い。また、同様の理由から、ハローカウンターイオン注入、ハローイオン注入、エクステンションイオン注入と、ドーズ量の低いものから順に実施しても良い(その例を、工程順に図7(a)、図7(b)、図8(a)、図8(b)に示す。これらは図5及び図6の図面に対応する。)。   In general, in the extension ion implantation with a high dose amount, the amount of contaminants such as metal adhering to or invading the wafer during ion implantation is the largest. In the case where importance is placed on preventing it from being carried in, extension ion implantation may be performed last among the three. For the same reason, the halo counter ion implantation, the halo ion implantation, the extension ion implantation, and the one with the lowest dose may be performed in this order (examples are shown in FIGS. 7A and 7B in the order of steps). 8 (a) and 8 (b), which correspond to the drawings of FIGS.

また、エクステンションイオン注入によって半導体層表面がアモルファス化される場合、形成されたアモルファス層を通してイオン注入することにより、続いて実施されるイオン注入工程においてイオンのチャネリングを低減することができる。チャネリング防止を目的とする場合は、ハローイオン注入またはハローカウンターイオン注入の一方または両方を、エクステンションイオン注入の後に実施しても良い。   Further, in the case where the surface of the semiconductor layer is made amorphous by extension ion implantation, ion channeling can be reduced in an ion implantation process performed subsequently by performing ion implantation through the formed amorphous layer. For the purpose of preventing channeling, one or both of halo ion implantation and halo counter ion implantation may be performed after extension ion implantation.

なお、電界効果型トランジスタを形成する各領域(ソース/ドレイン領域等)が形成される部分に注入された不純物イオンが充分に活性化し、半導体を第一または第二の導電型とならしめるのは、一般に熱処理などの工程を得たあとであるが、本明細書の製造工程に関する説明においては、不純物の活性化前であっても当該領域を形成するイオンが注入された時点以降では、当該領域の名称を使用する。たとえば、ハローイオン注入後、熱処理による活性化前であっても、ハロー領域を形成する不純物が導入された領域をハロー領域と呼ぶ。   It is to be noted that impurity ions implanted in a portion where each region (source / drain region, etc.) forming a field effect transistor is sufficiently activated to make the semiconductor have the first or second conductivity type. Generally, after obtaining a process such as a heat treatment, in the description of the manufacturing process in this specification, after the point in time when ions forming the region are implanted even before the activation of the impurity, the region Use the name. For example, even after halo ion implantation and before activation by heat treatment, a region into which an impurity forming a halo region is introduced is called a halo region.

[性能向上についてのシミュレーション結果]
図9に示すゲート長70nm、シリコン層厚さ50nm、p型(第二導電型)のハロー領域を持つnチャネル部分空乏化型SOI−MOSFETにおいて、第一導電型であるエクステンション領域の下部にエネルギー100keV、ドーズ量6.0×1012cm−2でAsイオン(第一導電型)をイオン注入する工程を追加してハローカウンターイオン注入領域を形成した提案構造と、前記Asイオン注入が追加されずハローカウンターイオン注入領域が形成されない従来構造の二者において、電位分布とドレイン電流をシミュレーションした結果を図10(a)及び図10(b)に示す。
[Simulation results on performance improvement]
In the n-channel partially depleted SOI-MOSFET having a gate length of 70 nm, a silicon layer thickness of 50 nm, and a p-type (second conductivity type) halo region shown in FIG. A proposed structure in which a halo counter ion implantation region is formed by adding a step of ion implantation of As + ions (first conductivity type) at 100 keV and a dose amount of 6.0 × 10 12 cm −2 , and the As + ion implantation is performed. FIG. 10A and FIG. 10B show the simulation results of the potential distribution and the drain current in the two conventional structures in which the halo counter ion implantation region is not formed and is not added.

図10(a)はシリコン層の裏側界面から5nm上方の位置における、シリコン層内の横方向の電位分布である。図中、中央部で電位分布が平坦な部分が中性領域であるが、提案構造では明らかに中性領域の幅が縮小している。中性領域が縮小すると、図4(a)中にC1及びC2と示した寄生容量が低減するので、提案構造では寄生容量が縮小していることがわかる。   FIG. 10A shows a potential distribution in the lateral direction in the silicon layer at a position 5 nm above the back side interface of the silicon layer. In the figure, the portion where the potential distribution is flat at the center is the neutral region, but the width of the neutral region is clearly reduced in the proposed structure. When the neutral region is reduced, the parasitic capacitances indicated as C1 and C2 in FIG. 4A are reduced, and it can be seen that the parasitic capacitance is reduced in the proposed structure.

また、従来構造と提案構造の両者においては、ハローイオン注入、チャネルイオン注入など、チャネル形成領域の不純物分布を支配するイオン注入条件は同一であるにもかかわらず、図10(b)に示すように、提案構造ではオフ電流が約1桁改善している。これは、従来構造においては、ドレイン端におけるチャネルキャリアの衝突電離によって発生した正孔が、中性領域に蓄積することによってトランジスタのしきい値電圧を低下させ、オフ電流を増加させているのに対して、提案構造では図10(a)に示した如く中性領域が小さく、蓄積する正孔量が小さいので、しきい値電圧の低下が抑制され、オフ電流が低減される。   Further, in both the conventional structure and the proposed structure, the ion implantation conditions such as halo ion implantation and channel ion implantation that control the impurity distribution in the channel formation region are the same as shown in FIG. In addition, in the proposed structure, the off-current is improved by about one digit. This is because in the conventional structure, holes generated by impact ionization of channel carriers at the drain end accumulate in the neutral region, thereby lowering the threshold voltage of the transistor and increasing the off-current. On the other hand, in the proposed structure, as shown in FIG. 10A, the neutral region is small and the amount of accumulated holes is small, so that the threshold voltage is prevented from lowering and the off-current is reduced.

[不純物分布の形態]
ハローカウンターイオン注入によって形成される第一導電型不純物分布の望ましい形態について図11から図13を参照して説明する。なお、図11から図13はエクステンション領域が存在する位置における垂直方向(図1に記号C−C’で示した断面)における不純物分布である。
[Form of impurity distribution]
A desirable form of the first conductivity type impurity distribution formed by the halo counter ion implantation will be described with reference to FIGS. 11 to 13 show the impurity distribution in the vertical direction (the cross section indicated by the symbol CC ′ in FIG. 1) at the position where the extension region exists.

図11から図13に示すように、本発明のトランジスタにおいては、ハローカウンターイオン注入によって導入された第一導電型不純物濃度が最大となる位置は、エクステンション領域下端のpn接合よりも下部にあることが望ましい。これは、本発明の目的がエクステンション領域下部の第二導電型領域において、ネット不純物濃度(第一導電型不純物濃度と第二導電型不純物濃度の差の絶対値)を低下させることにより中性領域を縮小し、素子特性を改良することにあるためである。また、本発明においてはエクステンション領域下端より下部では、常に第二導電型の不純物濃度がハローカウンターイオン注入により導入される第一導電型不純物の濃度を上回るように設定されることが最も望ましい。   As shown in FIGS. 11 to 13, in the transistor of the present invention, the position where the concentration of the first conductivity type impurity introduced by the halo counter ion implantation becomes maximum is below the pn junction at the lower end of the extension region. Is desirable. This is because the object of the present invention is to reduce the net impurity concentration (absolute value of the difference between the first conductivity type impurity concentration and the second conductivity type impurity concentration) in the second conductivity type region below the extension region. This is because the device characteristics are improved. In the present invention, it is most desirable to set the impurity concentration of the second conductivity type to always exceed the concentration of the first conductivity type impurity introduced by the halo counter ion implantation below the lower end of the extension region.

ハロー領域が形成されるとき、エクステンション領域の下部では、第二導電型不純物の濃度が比較的高いハロー領域が、ある一定の深さにわたって分布している。このようなハロー領域内のネット不純物濃度を有効に低下させるためには、第二導電型不純物濃度が分布する一定の深さ方向の領域に第一導電型不純物を導入することが望ましい。第一導電型不純物濃度が最大となる位置をエクステンション領域下端のpn接合の位置よりも下部に位置させることにより、この要請を実現することができる。   When the halo region is formed, the halo region having a relatively high concentration of the second conductivity type impurity is distributed over a certain depth below the extension region. In order to effectively reduce the net impurity concentration in such a halo region, it is desirable to introduce the first conductivity type impurity into a region in a certain depth direction where the second conductivity type impurity concentration is distributed. This requirement can be realized by positioning the position where the first conductivity type impurity concentration is maximum below the position of the pn junction at the lower end of the extension region.

図11(a)はSOI層が薄い場合、またはハローカウンターイオン注入が高エネルギーで行われる場合であり、SOI層3内においてハローカウンターイオン注入により導入された第一導電型不純物はSOI層内部において、深さ方向に向って単調に増加する。この場合、第一導電型不純物濃度が最大となる位置は、SOI層3と埋め込み絶縁層2の界面、または界面の近傍(界面のごく近傍では界面の影響という、イオン注入条件とは異なる理由で不純物濃度が低下する場合があるので、正確に界面で最大になるとは限らないため)であり、エクステンション領域下端のpn接合よりも下部である。また、ハローカウンターイオン注入により導入される第一導電型不純物の濃度は、第二導電型不純物の濃度を上回らない。   FIG. 11A shows the case where the SOI layer is thin, or the case where the halo counter ion implantation is performed with high energy, and the first conductivity type impurity introduced by the halo counter ion implantation in the SOI layer 3 is inside the SOI layer. , Monotonically increasing in the depth direction. In this case, the position where the first conductivity type impurity concentration becomes maximum is the interface between the SOI layer 3 and the buried insulating layer 2 or in the vicinity of the interface (for the reason different from the ion implantation condition, that is, the influence of the interface in the very vicinity of the interface). This is because the impurity concentration may decrease, so it is not necessarily the maximum at the interface, and is lower than the pn junction at the lower end of the extension region. Further, the concentration of the first conductivity type impurity introduced by the halo counter ion implantation does not exceed the concentration of the second conductivity type impurity.

図11(b)はSOI層が厚い場合、またはハローカウンターイオン注入がやや低エネルギーで行われる場合であり、ハローカウンターイオン注入により導入された第一導電型不純物はSOI層内部において、深さ方向に向って増加し、エクステンション領域下端のpn接合よりも下部で最大になり、その後深さ方向に向って減少する。ハローカウンターイオン注入により導入される第一導電型不純物の濃度は、第二導電型不純物の濃度を上回らない。   FIG. 11B shows the case where the SOI layer is thick or the halo counter ion implantation is performed at a slightly low energy, and the first conductivity type impurity introduced by the halo counter ion implantation is in the depth direction within the SOI layer. Increases toward the bottom, reaches the maximum below the pn junction at the lower end of the extension region, and then decreases toward the depth. The concentration of the first conductivity type impurity introduced by the halo counter ion implantation does not exceed the concentration of the second conductivity type impurity.

図12は、図11(b)に示した形態のうちの一例であり、ハロー領域の深さ方向のテール近傍で、ハローカウンターイオン注入により導入された第一導電型不純物が、ハロー領域を形成するために導入された第二導電型不純物を上回る場合である。但し、チャネルイオン注入により導入された第二導電型不純物濃度と、ハローイオン注入(ハロー領域を形成するためのイオン注入のこと)によって導入された第二導電型不純物の濃度との和(場合によってはチャネルイオン注入よりより高濃度のイオン注入であるウェルイオン注入によって導入された第二導電型不純物の濃度をさらに加えた和)を上回らないので、第二導電型不純物の濃度が第一導電型不純物の濃度を上回り、半導体層は第二導電型であることを保持する。   FIG. 12 shows an example of the configuration shown in FIG. 11B, in which the first conductivity type impurity introduced by the halo counter ion implantation forms the halo region in the vicinity of the tail in the depth direction of the halo region. This is a case where it exceeds the second conductivity type impurity introduced for the purpose. However, the sum of the second conductivity type impurity concentration introduced by channel ion implantation and the concentration of the second conductivity type impurity introduced by halo ion implantation (ion implantation for forming a halo region) (in some cases) Does not exceed the sum of the concentration of the second conductivity type impurities introduced by well ion implantation, which is higher than the channel ion implantation), so that the concentration of the second conductivity type impurities is the first conductivity type. The concentration of impurities is exceeded, and the semiconductor layer is kept to be of the second conductivity type.

本発明においてはエクステンション領域下端より下部では、常に第二導電型の不純物濃度がハローカウンターイオン注入により導入される第一導電型不純物の濃度を上回るように設定することにより、エクステンション領域下部のエクステンション領域から離れた位置において、第一導電型領域が形成されないようにすることが、パンチスルーによるリーク電流を防ぐという観点から最も望ましい。しかし、pn接合内に位置する第一導電型領域の全体が空乏化する程度の、深さ方向に薄い第一導電型領域であれば、形成されても影響は少ない。また、ゲート長が長いトランジスタなど、パンチスルーが起こりにくいトランジスタであれば、空乏化しない程度の大きな第一導電型領域が形成されていても良い。   In the present invention, by setting the impurity concentration of the second conductivity type below the lower end of the extension region so as to always exceed the concentration of the first conductivity type impurity introduced by the halo counter ion implantation, the extension region below the extension region is set. It is most desirable from the viewpoint of preventing leakage current due to punch-through to prevent the first conductivity type region from being formed at a position away from the center. However, if the first conductivity type region is thin in the depth direction so that the entire first conductivity type region located in the pn junction is depleted, there is little influence even if it is formed. In addition, in the case of a transistor that does not easily cause punch-through, such as a transistor with a long gate length, a large first conductivity type region that does not deplete may be formed.

図13は、図11及び図12と同じ断面における不純物濃度の垂直方向の分布を、第一導電型不純物濃度の総和(エクステンション領域の形成、ハローカウンターイオン注入、あるいはその他の理由により分布する不純物の濃度の総和)を破線で、第二導電型不純物濃度の総和(ハロー領域の形成、チャネルイオン注入、ウェルイオン注入、あるいはその他の理由により分布する不純物の濃度の総和)を実線で示したものである。図13(a)は図11(a)に、図13(b)は図11(b)にそれぞれ対応している。   FIG. 13 shows the vertical distribution of the impurity concentration in the same cross section as FIG. 11 and FIG. 12 as the sum of the first conductivity type impurity concentration (extension region formation, halo counter ion implantation, or other reasons for the distribution of impurities distributed for other reasons). The total concentration) is indicated by a broken line, and the total concentration of second conductivity type impurities (the total concentration of impurities distributed due to halo region formation, channel ion implantation, well ion implantation, or other reasons) is indicated by a solid line. is there. FIG. 13A corresponds to FIG. 11A, and FIG. 13B corresponds to FIG. 11B.

図13(a)及び図13(b)に示されるように、エクステンション領域が形成される位置における第一導電型不純物の垂直方向分布において、本発明のトランジスタは極小値を持つ。その極小値をとる位置より上部(シリコン表面側)ではエクステンション領域を形成するために導入された第一導電型の不純物が高濃度に分布する。極小値をとる位置より下部(シリコン層下部界面側)では、深さ方向に向って第一導電型不純物濃度は単調に増加し、SOI層と埋め込み絶縁層の界面あるいは界面近傍で最大となる(図13(a))か、あるいは深さ方向に向って第一導電型不純物濃度が一旦増加し、極大値をとったのち、再度減少する(図13(b))。また、図13(a)及び図13(b)のいずれの場合においても、その極小値をとる位置より下部において、第一導電型不純物濃度が最大となる位置において、第一導電型不純物の濃度は第二導電型不純物濃度を上回らない。また、その極小値はエクステンション領域下端のpn接合付近に位置する。   As shown in FIGS. 13A and 13B, the transistor of the present invention has a minimum value in the vertical distribution of the first conductivity type impurity at the position where the extension region is formed. Above the position where the minimum value is obtained (on the silicon surface side), the first conductivity type impurity introduced to form the extension region is distributed at a high concentration. Below the position where the minimum value is taken (on the lower layer interface side of the silicon layer), the first conductivity type impurity concentration monotonously increases in the depth direction, and reaches a maximum at the interface between the SOI layer and the buried insulating layer or near the interface ( FIG. 13 (a)), or the first conductivity type impurity concentration once increases in the depth direction, takes a maximum value, and then decreases again (FIG. 13 (b)). 13A and 13B, the concentration of the first conductivity type impurity at the position where the first conductivity type impurity concentration is maximum below the position where the minimum value is obtained. Does not exceed the second conductivity type impurity concentration. The minimum value is located near the pn junction at the lower end of the extension region.

図14は、図11及び図12と同じ断面におけるネット不純物濃度の垂直方向の分布を示す。図14では、図11(a)と同様にSOIが薄い場合、またはハローカウンターイオン注入のエネルギーが高い場合を想定して描いているが、以下図14を参照して説明する内容は、図11(b)や図12で想定しているようにSOI層が厚い場合、またはハローカウンターイオン注入のエネルギーが低い場合でも同様である。エクステンション領域下端のpn接合よりも上部(シリコン表面側)では半導体は第一導電型であり、エクステンション領域下端のpn接合よりも下部(シリコン下部界面側)では半導体は第二導電型である。本発明においては、第一導電型のハローカウンターイオン注入を導入することにより、エクステンション領域下端のpn接合よりも下部の第二導電型領域におけるネット不純物濃度を抑制する。また、第一導電型不純物がエクステンション領域よりも下部に導入されるが、pn接合よりも下部は第二導電型を保つ。これにより、エクステンション領域下部の第二導電型領域において、中性領域を縮小し、素子特性が改良される。   FIG. 14 shows the vertical distribution of the net impurity concentration in the same cross section as FIG. 11 and FIG. FIG. 14 is drawn assuming that the SOI is thin or the energy of the halo counter ion implantation is high as in FIG. 11A. However, the contents described below with reference to FIG. The same applies to the case where the SOI layer is thick or the energy of the halo counter ion implantation is low as assumed in FIG. The semiconductor is the first conductivity type above the pn junction at the lower end of the extension region (silicon surface side), and the semiconductor is the second conductivity type below the pn junction at the lower end of the extension region (on the silicon lower interface side). In the present invention, the net impurity concentration in the second conductivity type region below the pn junction at the lower end of the extension region is suppressed by introducing the first conductivity type halo counter ion implantation. The first conductivity type impurity is introduced below the extension region, but the second conductivity type is maintained below the pn junction. Thereby, in the second conductivity type region below the extension region, the neutral region is reduced, and the element characteristics are improved.

図9の構造ついて素子特性をシミュレーションした条件、すなわちハローカウンターイオン注入条件としてイオン種をAs、注入エネルギーを100keV、ドーズ量を6.0×1012cm−2とした場合について、ゲート電極端部の位置(図9のA−A’断面)において図14に示されるネット不純物濃度の垂直方向分布を調べたところ、第二導電型領域でのネット不純物濃度の最大値(図14参照)は5.5%、またハローカウンターイオン注入濃度最大の位置(同じく図14参照。この場合はシリコン層下部界面)でのネット不純物濃度は17.6%低下していた。また、同様の構造及びプロセス条件で、ドーズ量だけを1.8×1013cm−2に変更した場合には、第二導電型領域でのネット不純物濃度の最大値(図14参照)は29%、またハローカウンターイオン注入濃度最大の位置(同じく図14参照。この場合はシリコン層下部界面)でのネット不純物濃度は66%低下していた。また中性領域の縮小及び基板浮遊効果の縮小は、上記いずれの条件(ドーズ量が6.0×1012cm−2の場合と1.8×1013cm−2の場合)においてもデバイスシミュレーションにおいて認められた。 The conditions of simulating the device characteristics for the structure of FIG. 9, that is, the case where the ion species is As + , the implantation energy is 100 keV, and the dose is 6.0 × 10 12 cm −2 as the halo counter ion implantation conditions. When the vertical distribution of the net impurity concentration shown in FIG. 14 is examined at the position of the portion (cross section AA ′ in FIG. 9), the maximum value of the net impurity concentration in the second conductivity type region (see FIG. 14) is The net impurity concentration at 5.5% and the maximum halo counter ion implantation concentration position (see also FIG. 14; in this case, the lower interface of the silicon layer) was reduced by 17.6%. Further, when only the dose is changed to 1.8 × 10 13 cm −2 with the same structure and process conditions, the maximum value of the net impurity concentration in the second conductivity type region (see FIG. 14) is 29. %, And the net impurity concentration at the position where the halo counter ion implantation concentration was maximum (see also FIG. 14; in this case, the lower interface of the silicon layer) was 66% lower. Further, the reduction of the neutral region and the reduction of the substrate floating effect are performed by device simulation under any of the above conditions (when the dose is 6.0 × 10 12 cm −2 and 1.8 × 10 13 cm −2 ). It was recognized in.

また、ソース/ドレイン領域の下にpn接合がある場合(例えば図35(a)または図35(b)の場合)、ハローカウンターイオン注入によって形成される第一導電型不純物の垂直方向分布において、不純物濃度が最大となる位置は、たとえばエクステンション領域の下端のpn接合より深く、ソース/ドレイン領域の下端のpn接合よりも浅い位置に設けられる。   In the case where there is a pn junction under the source / drain region (for example, in the case of FIG. 35A or FIG. 35B), in the vertical distribution of the first conductivity type impurity formed by halo counter ion implantation, The position where the impurity concentration is maximum is provided, for example, at a position deeper than the pn junction at the lower end of the extension region and shallower than the pn junction at the lower end of the source / drain region.

[不純物分布の形態]における以上の議論は、トランジスタが完成した状態で、第一及び第二導電型の不純物が活性化した状態を想定して議論したが、トランジスタが形成途中で、第一及び第二導電型の不純物が活性化していない状態についても、同様の議論が成り立つ。   The above discussion in [Difference of impurity distribution] is based on the assumption that the first and second conductivity type impurities are activated in a state where the transistor is completed. The same argument holds for the state where the second conductivity type impurity is not activated.

また、製造方法においては、以上の議論において、「ハローカウンターイオン注入濃度最大の位置」を「ハローカウンターイオン注入時に注入される不純物分布の最大値」、「エクステンション領域下端のpn接合」を「エクステンション領域下端のpn接合が形成される位置」、「ハロー領域」を「ハロー領域が形成される位置」など、「不純物分布の最大値」は「当該イオン注入時に注入される不純物分布の最大値」、各「領域」は、「当該領域が形成される位置」と読み換えた条件を満たすように注入エネルギーなどイオン注入工程における条件を設定すれば良い。   In the manufacturing method, in the above discussion, “maximum position of halo counter ion implantation concentration” is “maximum value of impurity distribution implanted at the time of halo counter ion implantation”, and “pn junction at the lower end of the extension region” is “extension”. “Maximum value of impurity distribution” such as “position where pn junction at the lower end of the region is formed”, “position where halo region is formed” and “position where halo region is formed” is “maximum value of impurity distribution implanted during the ion implantation” For each “region”, conditions in the ion implantation process such as implantation energy may be set so as to satisfy the condition read as “position where the region is formed”.

(第二の実施形態)
電界効果型トランジスタを形成する半導体領域が、バルク半導体基板である場合を例に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
(Second embodiment)
The best mode for carrying out the invention will be described by taking as an example a case where a semiconductor region in which a field effect transistor is formed is a bulk semiconductor substrate.

絶縁体上に形成されるトランジスタではなく、通常のバルク基板上に形成されるトランジスタにおいても、本発明の構造を採用しても良い。バルク基板上のトランジスタにおいては、通常基板浮遊効果は発生しないので、前記第二の課題は存在しない。しかし、バルク基板上のトランジスタにおいても第一及び第三の課題は発生するので、その解決に有効である。   The structure of the present invention may be adopted not only for a transistor formed on an insulator but also for a transistor formed on a normal bulk substrate. In the transistor on the bulk substrate, since the substrate floating effect does not usually occur, the second problem does not exist. However, the first and third problems also occur in the transistor on the bulk substrate, which is effective in solving the problem.

第一の実施形態では絶縁体上の半導体層上にトランジスタが形成される場合を記載したが、第二の実施形態では、トランジスタが形成される基板が、通常のバルク基板である場合について記載する。第二の実施形態の構造、製造方法は基板の構造が異なることを除いて、第一の実施形態と同様である。   In the first embodiment, the case where the transistor is formed on the semiconductor layer on the insulator is described. However, in the second embodiment, the case where the substrate on which the transistor is formed is a normal bulk substrate is described. . The structure and manufacturing method of the second embodiment are the same as those of the first embodiment except that the structure of the substrate is different.

バルク基板上のトランジスタに第一の実施形態を適用した場合について、図15、図16、図17に示す。図15は第一の実施形態の図1に対応する図面であり、バルク基板上のトランジスタに適用した場合の典型的構造を示す。図16は第一の実施形態の図2に対応する図面であり、バルク基板上のトランジスタに適用された場合に、各領域の不純物が分布する範囲(記号32、33、34)をハッチ領域で示す。図17は第一の実施形態の図4(a)に対応する図面であり発明の効果を示す。不純物分布は第一の実施形態を説明する図4と同様である。バルク基板上のトランジスタに本発明を適用した場合においても、寄生容量C、Cが通常の構造の場合(図43)に比べて縮小されるという発明の効果は変わらない。 The case where the first embodiment is applied to a transistor on a bulk substrate is shown in FIG. 15, FIG. 16, and FIG. FIG. 15 is a drawing corresponding to FIG. 1 of the first embodiment, and shows a typical structure when applied to a transistor on a bulk substrate. FIG. 16 is a drawing corresponding to FIG. 2 of the first embodiment, and when applied to a transistor on a bulk substrate, a range (symbols 32, 33, and 34) in which impurities in each region are distributed is indicated by a hatch region. Show. FIG. 17 is a drawing corresponding to FIG. 4A of the first embodiment and shows the effect of the invention. The impurity distribution is the same as in FIG. 4 for explaining the first embodiment. Even when the present invention is applied to the transistor on the bulk substrate, the effect of the invention that the parasitic capacitances C 1 and C 2 are reduced as compared with the case of the normal structure (FIG. 43) does not change.

図15、図16、図17に示されるように、第二の実施形態は、第一の実施形態の製造方法において、支持基板1、埋めこみ絶縁層2、半導体層3の三層からなるSOI基板を、半導体基板22に置き換えた構成を持つ。   As shown in FIGS. 15, 16, and 17, the second embodiment is an SOI substrate including three layers of a support substrate 1, a buried insulating layer 2, and a semiconductor layer 3 in the manufacturing method of the first embodiment. Is replaced with a semiconductor substrate 22.

第二の実施形態の製造方法は、第一の実施形態の製造方法において、支持基板1、埋めこみ絶縁層2、半導体層3の三層からなるSOI基板を、半導体基板22に置き換えたものである(第一の実施形態の図5及び図6にそれぞれ対応する図を、図18及び図19に示す。)。すなわち、本発明は、半導体上に形成される電界効果型トランジスタの構造及び製造方法に対して、その基板がSOI基板である場合(第一の実施形態に記載)及び通常の半導体基板である場合(第二の実施形態に記載)のいずれに対しても実施することができる。なお、半導体基板22は通常シリコン基板であるが、他の材料であっても良い。また、半導体基板22はシリコンと他の半導体材料からなる多層構造を持つ半導体基板であっても良い。   The manufacturing method of the second embodiment is obtained by replacing the SOI substrate including the support substrate 1, the buried insulating layer 2, and the semiconductor layer 3 with the semiconductor substrate 22 in the manufacturing method of the first embodiment. (The figures corresponding to FIGS. 5 and 6 of the first embodiment are shown in FIGS. 18 and 19, respectively). That is, the present invention relates to a structure of a field effect transistor formed on a semiconductor and a method for manufacturing the same when the substrate is an SOI substrate (described in the first embodiment) and a normal semiconductor substrate. It can be implemented for any of (described in the second embodiment). The semiconductor substrate 22 is usually a silicon substrate, but other materials may be used. The semiconductor substrate 22 may be a semiconductor substrate having a multilayer structure made of silicon and another semiconductor material.

バルク基板上の電界効果型トランジスタでは、通常基板浮遊効果は発生しないので、第二の課題は発生しないが、第一の課題及び第二の課題を解決する作用及び効果については、第一の実施形態と同様である。また、基板不純物濃度が低く、その結果基板抵抗が高いため、SOIトランジスタと同様に基板浮遊効果が発生し、第二の課題を解決する必要がある場合は、本発明は第二の課題の解決に有効である。   In the field effect transistor on the bulk substrate, since the substrate floating effect does not normally occur, the second problem does not occur. However, the first problem and the action and effect for solving the second problem are described in the first implementation. It is the same as the form. Further, since the substrate impurity concentration is low and, as a result, the substrate resistance is high, the substrate floating effect occurs as in the case of the SOI transistor, and the present invention solves the second problem when the second problem needs to be solved. It is effective for.

本実施形態は、第一の実施形態におけるSOI基板を単にバルク基板に置き換えたものであるので、不純物分布の形態についても、シリコン層に下部界面が存在しないことを除いて第一の実施形態と同様である。第一の実施形態における不純物分布の形態において、「シリコン下部界面側」を「基板下方」と読み換えれば良い。但し、第二の実施形態においては埋め込み絶縁層が存在しないので、半導体中で、ハローカウンターイオン注入第一導電型不純物が深さ方向に単調に増加する構造(図11(a))は存在しない。同様に、エクステンション下端のpn接合より下部で、第一導電型不純物が深さ方向に単調に増加する構造(図11(a))も第二の実施形態においては存在しない。   In this embodiment, the SOI substrate in the first embodiment is simply replaced with a bulk substrate. Therefore, the impurity distribution is the same as that in the first embodiment except that the lower interface does not exist in the silicon layer. It is the same. In the form of the impurity distribution in the first embodiment, “the lower silicon interface” may be read as “below the substrate”. However, since there is no buried insulating layer in the second embodiment, there is no structure (FIG. 11A) in which the halo counter ion-implanted first conductivity type impurity monotonously increases in the depth direction in the semiconductor. . Similarly, the structure in which the first conductivity type impurity monotonously increases in the depth direction below the pn junction at the lower end of the extension (FIG. 11A) does not exist in the second embodiment.

第二の実施形態におけるエクステンション領域下部の垂直方向の不純物分布の例を図20に示す。図20(a)は第一の実施形態の図11(b)に相当するものである。図20(b)は基板中の一部の領域で第二導電型不純物濃度が第一導電型不純物濃度を上回る場合で、第一の実施形態の場合と同様、パンチスルーが起こりにくい場合には適用しても良い。   An example of the impurity distribution in the vertical direction below the extension region in the second embodiment is shown in FIG. FIG. 20A corresponds to FIG. 11B of the first embodiment. FIG. 20B shows the case where the second conductivity type impurity concentration is higher than the first conductivity type impurity concentration in a part of the substrate, and in the case where punch-through is unlikely to occur as in the first embodiment. It may be applied.

(第三の実施形態)
第一の実施形態及び第二の実施形態においては、以下の形態に従ってハローイオン注入、ハローカウンターイオン注入、及びエクステンションイオン注入を実施しても良い。
(Third embodiment)
In the first embodiment and the second embodiment, halo ion implantation, halo counter ion implantation, and extension ion implantation may be performed according to the following embodiment.

ゲート電極8の側面に側壁絶縁膜14を設けたのち、ハローイオン注入、ハローカウンターイオン注入、及びエクステンションイオン注入の3種類のイオン注入する実施例を図5及び図6を参照して説明したが、3種類のイオン注入のうち1つ以上を、側壁絶縁膜14形成前に実施しても良い。   Although an embodiment in which three types of ion implantation, that is, halo ion implantation, halo counter ion implantation, and extension ion implantation are performed after the sidewall insulating film 14 is provided on the side surface of the gate electrode 8 has been described with reference to FIGS. One or more of the three types of ion implantation may be performed before the sidewall insulating film 14 is formed.

また、側壁絶縁膜14を設けない製造方法を用いても良い。側壁絶縁膜14を設けない形態を図21(a)及び図21(b)に示す。図21(a)及び図21(b)は第一実施形態において製造方法を説明する図面である図6(a)及び図6(b)にそれぞれ対応する。   Further, a manufacturing method in which the sidewall insulating film 14 is not provided may be used. A mode in which the sidewall insulating film 14 is not provided is shown in FIGS. FIG. 21A and FIG. 21B respectively correspond to FIG. 6A and FIG. 6B which are drawings for explaining the manufacturing method in the first embodiment.

また、側壁絶縁膜14のうち、半導体層3の表面に形成された部分をRIE等のエッチング工程によって除去した後に、上記3種類のイオン注入する工程のうち一つ以上を実施する工程を用いても良い。エクステンションイオン注入は低いエネルギーで実施されるので半導体層3上に絶縁膜があると、多くのイオンが半導体層中に到達せず、半導体上の絶縁膜中に入ってしまう問題があるが、側壁絶縁膜14のうち、半導体層3の表面に形成された部分をRIE等のエッチング工程によりこの問題を解決できる。その例を図22(a)及び図22(b)に示す。図22(a)及び図22(b)は第一実施形態において製造方法を説明する図面である図6(a)及び図6(b)にそれぞれ対応する。   Further, after removing a portion of the sidewall insulating film 14 formed on the surface of the semiconductor layer 3 by an etching process such as RIE, a process of performing one or more of the three kinds of ion implantation processes is used. Also good. Since extension ion implantation is performed with low energy, if there is an insulating film on the semiconductor layer 3, there is a problem that many ions do not reach the semiconductor layer but enter the insulating film on the semiconductor. A portion of the insulating film 14 formed on the surface of the semiconductor layer 3 can be solved by an etching process such as RIE. An example is shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b). FIG. 22A and FIG. 22B correspond to FIG. 6A and FIG. 6B, respectively, which are drawings for explaining the manufacturing method in the first embodiment.

また、SiOやSiなどの絶縁膜をCVD法などの堆積工程により、ゲート電極8の側面に側壁絶縁膜14を形成しても良い。例えば、熱酸化により側壁絶縁膜14を形成するかわりにSiOやSiなどの絶縁膜をCVD法などの堆積工程で薄く(例えば5nm〜20nm)堆積した上、RIEによるエッチバック工程により半導体層表面に形成された材料を除去したのち、前記3種類のイオン注入工程のうち1つ以上を実施しても良い。その形態を図23(a)及び図23(b)に示す。図23(a)及び図23(b)は第一実施形態において製造方法を説明する図面である図6(a)及び図6(b)にそれぞれ対応する。SiOやSiなどの絶縁膜をCVD法などの堆積工程により側壁絶縁膜14を設ける方法では、ゲート絶縁膜7の側面にも側壁絶縁膜14が形成される。CVD法では熱酸化に比べて厚めの絶縁膜を形成しやすいので、この方法は厚めの側壁絶縁膜を形成した場合等に有効である。 Alternatively, the sidewall insulating film 14 may be formed on the side surface of the gate electrode 8 by depositing an insulating film such as SiO 2 or Si 3 N 4 by a CVD method or the like. For example, instead of forming the sidewall insulating film 14 by thermal oxidation, an insulating film such as SiO 2 or Si 3 N 4 is deposited thinly (for example, 5 nm to 20 nm) by a deposition process such as a CVD method, and then an etch back process by RIE. After removing the material formed on the surface of the semiconductor layer, one or more of the three types of ion implantation processes may be performed. Its form is shown in FIGS. 23 (a) and 23 (b). FIG. 23A and FIG. 23B respectively correspond to FIG. 6A and FIG. 6B which are drawings for explaining the manufacturing method in the first embodiment. In the method in which the sidewall insulating film 14 is provided by depositing an insulating film such as SiO 2 or Si 3 N 4 by a CVD method or the like, the sidewall insulating film 14 is also formed on the side surface of the gate insulating film 7. The CVD method is easier to form a thicker insulating film than thermal oxidation. This method is effective when a thicker sidewall insulating film is formed.

また、ハローカウンターイオン注入を斜めイオン注入により導入しても良い。この場合、垂直に注入した同じ側壁絶縁膜厚を持つ場合に比べて、ハローカウンターイオン注入領域はチャネル側に広がる(図24)。   Alternatively, halo counter ion implantation may be introduced by oblique ion implantation. In this case, the halo counter ion implantation region expands to the channel side as compared with the case of having the same sidewall insulating film thickness implanted vertically (FIG. 24).

また、一般的には、ハローイオン注入、ハローカウンターイオン注入、及びエクステンションイオン注入の3種類のイオン注入が終了したのち、膜厚の厚く、単層または多層の構造を持つゲート電極側壁23を形成したのちにソース/ドレイン領域を形成するためのイオン注入を実施するが、ゲート電極側壁23を形成してソース/ドレイン領域を形成するためのイオン注入を実施し、ゲート電極側壁23を除去した後で、ハローイオン注入、ハローカウンターイオン注入、及びエクステンションイオン注入の3種類のイオン注入のうち1つ以上を実施する工程を用いても良い。   In general, after the three types of ion implantation of halo ion implantation, halo counter ion implantation, and extension ion implantation are completed, the gate electrode sidewall 23 having a thick film structure with a single layer or a multilayer structure is formed. After that, ion implantation for forming the source / drain region is performed. After the gate electrode sidewall 23 is formed and the ion implantation for forming the source / drain region is performed, and the gate electrode sidewall 23 is removed. Thus, a step of performing one or more of the three types of ion implantations of halo ion implantation, halo counter ion implantation, and extension ion implantation may be used.

(第四の実施形態)
第一の実施形態、第二の実施形態及び第三の実施形態において、以下の形態に従ってハローカウンターイオン注入を実施しても良い。第四の実施形態は、ゲート電極側壁23を形成後、ハローイオン注入およびエクステンションイオン注入を実施したのち、ゲート電極8の側面に第二の側壁(図25の記号23、図26の記号23、図27の記号24、図28の記号24)を形成し、ゲート電極8と前記第二の側壁にゲート電極側壁23をマスクにハローカウンターイオン注入を行うものである。ハローイオン注入、チャネルイオン注入などの条件によって、第一及び第二の実施形態の方法では、ハローカウンターイオン注入された不純物がチャネル領域側に広がりすぎる場合に、第四の実施形態はハローカウンターイオン注入された不純物がチャネル領域側にひろがることを防ぐ効果を有する。第四の実施例は、ハローカウンターイオン注入領域とエクステンション領域の位置関係を調整する方法として有効である。
(Fourth embodiment)
In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, halo counter ion implantation may be performed according to the following mode. In the fourth embodiment, after forming the gate electrode sidewall 23, halo ion implantation and extension ion implantation are performed, and then the second sidewall (symbol 23 in FIG. 25, symbol 23 in FIG. Symbol 24 in FIG. 27 and symbol 24) in FIG. 28 are formed, and halo counter ion implantation is performed on the gate electrode 8 and the second sidewall using the gate electrode sidewall 23 as a mask. According to the method of the first and second embodiments, if the impurity implanted with the halo counter ion is excessively spread to the channel region side according to the conditions such as halo ion implantation and channel ion implantation, the fourth embodiment is limited to the halo counter ion. This has the effect of preventing the implanted impurities from spreading to the channel region side. The fourth embodiment is effective as a method for adjusting the positional relationship between the halo counter ion implantation region and the extension region.

なお、実施形態を説明する図面、図25(a)、図26(a)、図27(a)、及び図28(a)はそれぞれ第一実施形態において製造方法を説明する図面である図6(a)に対応する。実施形態を説明する図面、図25(b)、図26(b)、図27(b)、及び図28(b)はそれぞれ第一実施形態において製造方法を説明する図面である図6(b)に対応する。   25A, FIG. 26A, FIG. 27A, and FIG. 28A are drawings for explaining the manufacturing method in the first embodiment, respectively. Corresponds to (a). Drawing explaining embodiment, Drawing 25 (b), Drawing 26 (b), Drawing 27 (b), and Drawing 28 (b) are drawings explaining a manufacturing method in a first embodiment, respectively (b) ).

ゲート電極側壁23を形成後、ハローイオン注入およびエクステンションイオン注入を実施したのち、ゲート電極8の側面にゲート電極側壁23を形成し、ゲート電極8及びゲート電極側壁23をマスクにエクステンション領域の下部にハローカウンターイオン注入を実施した場合を図25に示す。この場合、ハローカウンターイオン注入領域はエクステンション領域の先端よりも後退した形態になりやすい。従ってエクステンション−中性領域間容量Cを削減する効果は小さいが、深いソース/ドレイン−中性領域間容量Cを削減する効果は第一及び第二の実施形態と変わらない。また、この場合、ソース/ドレイン領域4の先端よりも、ハローカウンターイオン注入の先端がチャネル側になるように、ハローカウンターイオン注入には拡散しやすい不純物を用いることが好ましい。例えばnチャネルトランジスタの場合はリンを用いることが、好ましい。なお、ゲート側壁23の厚さは典型的には50nmから100nmである。ゲート側壁23はSiO、Siなどの絶縁膜、またはこれらの絶縁膜からなる多層膜である。 After the gate electrode side wall 23 is formed, halo ion implantation and extension ion implantation are performed, and then the gate electrode side wall 23 is formed on the side surface of the gate electrode 8, and the gate electrode 8 and the gate electrode side wall 23 are used as masks to extend below the extension region. FIG. 25 shows a case where halo counter ion implantation is performed. In this case, the halo counter ion-implanted region tends to recede from the tip of the extension region. Thus Extension - the effect of reducing neutral region capacitance C 1 is small, deep source / drain - effect of reducing the neutral region capacitance C 2 is not different from the first and second embodiments. In this case, it is preferable to use an impurity that is easily diffused in the halo counter ion implantation so that the halo counter ion implantation tip is closer to the channel side than the tip of the source / drain region 4. For example, in the case of an n-channel transistor, it is preferable to use phosphorus. The thickness of the gate sidewall 23 is typically 50 nm to 100 nm. The gate sidewall 23 is an insulating film such as SiO 2 or Si 3 N 4 or a multilayer film made of these insulating films.

また、他の実施形態では、図25に示す実施形態において、ハローカウンターイオン注入を斜めイオン注入により実施する。これを図26に示す。この実施形態では、ハローカウンターイオン注入の注入角度を調整することにより、図25に示す実施形態に比べて、よりハローカウンターイオン注入領域の位置をエクステンション領域の先端に近付けたり、あるいはエクステンション領域の先端よりもチャネル領域側に伸ばすことができる。   In another embodiment, the halo counter ion implantation is performed by oblique ion implantation in the embodiment shown in FIG. This is shown in FIG. In this embodiment, by adjusting the implantation angle of the halo counter ion implantation, the position of the halo counter ion implantation region is brought closer to the tip of the extension region or the tip of the extension region than in the embodiment shown in FIG. It can extend to the channel region side.

また、図25、または図26の実施形態においてゲート電極側壁23が多層膜である場合、その一部が形成された時点で、ハローカウンターイオン注入を行っても良い。その例を図27及び図28に示す。第一のゲート側壁24を堆積後エッチバックを行い、ゲート電極側面を除く半導体上に堆積された絶縁膜を除去する場合が図27、第一のゲート側壁24を堆積後、ゲート電極側面を除く半導体上に堆積された絶縁膜を除去しない場合が図28である。なお、第一のゲート側壁24と第二のゲート側壁25は同一材料であっても良いし、異なる材料であっても良い。   In the embodiment of FIG. 25 or FIG. 26, when the gate electrode side wall 23 is a multilayer film, halo counter ion implantation may be performed when a part of the sidewall is formed. Examples thereof are shown in FIGS. In the case of removing the insulating film deposited on the semiconductor except for the side surface of the gate electrode by performing etch back after depositing the first gate side wall 24, the side surface of the gate electrode is removed after depositing the first gate side wall 24. FIG. 28 shows the case where the insulating film deposited on the semiconductor is not removed. The first gate sidewall 24 and the second gate sidewall 25 may be made of the same material or different materials.

第四の実施形態は、ハローカウンターイオン注入時のゲート電極の側壁(記号23または24)を厚くすると、ハローカウンターイオン注入領域の位置をエクステンション領域の先端から後退させることができ、またハローカウンターイオン注入を斜めイオン注入により実施し、その注入角度を調整することによりハローカウンターイオン注入領域の位置をエクステンション領域の先端に近付けたり、あるいはエクステンション領域の先端よりもチャネル領域側に伸ばすことができる。第四の実施形態は、ゲート電極の側壁の膜厚と、ハローカウンターイオン注入の注入角度を調整することによって、ハローカウンターイオン注入領域を制御性良く任意の位置に配置することを可能とするものである。   In the fourth embodiment, when the side wall (symbol 23 or 24) of the gate electrode at the time of halo counter ion implantation is thickened, the position of the halo counter ion implantation region can be retreated from the tip of the extension region. Implantation is performed by oblique ion implantation, and by adjusting the implantation angle, the position of the halo counter ion implantation region can be brought closer to the tip of the extension region or can be extended to the channel region side than the tip of the extension region. In the fourth embodiment, by adjusting the film thickness of the side wall of the gate electrode and the implantation angle of the halo counter ion implantation, the halo counter ion implantation region can be arranged at an arbitrary position with good controllability. It is.

(第五の実施形態)
第一から第四の実施形態は、エクステンション領域5の一部または全部が、チャネル形成領域の半導体の表面よりも上方にあるトランジスタに適用されても良い。その一例を図29に示す。
(Fifth embodiment)
The first to fourth embodiments may be applied to a transistor in which a part or all of the extension region 5 is above the semiconductor surface of the channel formation region. An example is shown in FIG.

第五の実施形態の構造は、第一から第四の実施形態のトランジスタを形成する製造方法に、チャネル形成領域の半導体をエッチングによって掘り下げる工程を追加することによって製造される。あるいは、第五の実施形態の構造は、第一から第四の実施形態のトランジスタを形成する製造方法に、エピタキシャル成長によりエクステンション領域のうちチャネル形成領域の半導体の表面よりも突起した領域を形成することにより製造される。なお、エピタキシャル成長によりエクステンション領域の一部または全部を形成する製造方法においては、エピタキシャル成長よりも前にハローカウンターイオン注入を行っても良いし、エピタキシャル成長後にハローカウンターイオン注入を行っても良い。   The structure of the fifth embodiment is manufactured by adding a step of digging down the semiconductor in the channel formation region to the manufacturing method of forming the transistor of the first to fourth embodiments. Alternatively, in the structure of the fifth embodiment, in the manufacturing method for forming the transistors of the first to fourth embodiments, a region protruding from the semiconductor surface of the channel formation region in the extension region is formed by epitaxial growth. Manufactured by. In the manufacturing method in which a part or all of the extension region is formed by epitaxial growth, halo counter ion implantation may be performed before epitaxial growth, or halo counter ion implantation may be performed after epitaxial growth.

(第六の実施形態)
第一から第五の実施形態において、ハローカウンターイオン注入によって導入される第一導電型不純物の一部が、ゲート電極下部のチャネル形成領域が第二導電型を維持できる程度に低濃度に導入される実施形態について述べる。
(Sixth embodiment)
In the first to fifth embodiments, a part of the first conductivity type impurity introduced by the halo counter ion implantation is introduced at a low concentration so that the channel formation region under the gate electrode can maintain the second conductivity type. An embodiment will be described.

ゲート長が長い、チャネル領域に導入されている第二導電型不純物の濃度が高いなど、パンチスルーによる漏れ電流が比較的流れ難いトランジスタである場合、またはトランジスタの仕様上ゲート電極下部のチャネル形成領域低濃度の第一導電型不純物が導入されても良い場合、またはトランジスタの仕様上第一導電型不純物の導入によってしきい値電圧がある程度変化しても良い場合、ゲート電極下部のチャネル形成領域が第二導電型を維持できる程度に第一導電型不純物が低濃度に導入されても良い。   If the transistor has a long gate length, the concentration of the second conductivity type impurity introduced into the channel region is high, or the like, and the leakage current due to punch-through is relatively difficult to flow, or the channel formation region below the gate electrode due to transistor specifications When a low-concentration first conductivity type impurity may be introduced, or when the threshold voltage may change to some extent by the introduction of the first conductivity type impurity due to transistor specifications, the channel formation region below the gate electrode The first conductivity type impurity may be introduced at a low concentration to such an extent that the second conductivity type can be maintained.

その構造を図30、図31及び図32に示す。図30及び図32において、破線に囲まれた領域が、第一導電型不純物が導入される領域35である。なお、領域35はエクステンション下部に限られず、また場合によってはハロー領域内部に限られないので、第一実施例のハローカウンターイオン注入領域13に対してカウンターイオン注入領域と呼ぶ。また、カウンターイオン注入領域35を形成するイオン注入をカウンターイオン注入、カウンターイオン注入領域35を形成するために注入された不純物をカウンター不純物と呼ぶ。なお、カウンターイオン注入領域、カウンターイオン注入、カウンター不純物は、それぞれハローカウンターイオン注入領域、ハローカウンターイオン注入、ハローカウンター不純物を包含する概念である。カウンター不純物がハロー領域内部に限られる場合に、カウンターイオン注入領域、カウンターイオン注入、カウンター不純物をそれぞれハローカウンターイオン注入領域、ハローカウンターイオン注入、ハローカウンター不純物と呼ぶ。   The structure is shown in FIG. 30, FIG. 31 and FIG. 30 and 32, a region surrounded by a broken line is a region 35 into which the first conductivity type impurity is introduced. Note that the region 35 is not limited to the lower portion of the extension, and in some cases, is not limited to the inside of the halo region. Therefore, the region 35 is called a counter ion implantation region with respect to the halo counter ion implantation region 13 of the first embodiment. Further, ion implantation for forming the counter ion implantation region 35 is referred to as counter ion implantation, and impurities implanted to form the counter ion implantation region 35 are referred to as counter impurities. The counter ion implantation region, the counter ion implantation, and the counter impurity are concepts including a halo counter ion implantation region, a halo counter ion implantation, and a halo counter impurity, respectively. When the counter impurity is limited to the inside of the halo region, the counter ion implantation region, the counter ion implantation, and the counter impurity are referred to as a halo counter ion implantation region, a halo counter ion implantation, and a halo counter impurity, respectively.

エクステンション領域下部のカウンターイオン注入領域は、互いに接続しても良く(図30(a))、また接続しなくても良い(図30(b))。ただし、本発明において、カウンターイオン注入領域とは、第二導電型不純物は第一導電型不純物を上回る領域を指す。第二導電型不純物は第一導電型不純物を上回わらないようにすることにより、カウンターイオン注入領域が第一導電型になることが妨げられ、その結果パンチスルーによる漏れ電流が防がれる。なお、図30(b)において二つのカウンターイオン注入領域35に挟まれたチャネル領域9は第二導電型であり、本発明においてはチャネル形成領域内に第一導電型領域が形成されない。その例として、図30(a)のD−D’断面における不純物分布を図31(a)及び図31(b)に示す。なお、カウンター不純物濃度の最大値は、エクステンション領域下端のpn接合の深さと同じ位置よりも下方にある。図31(a)はSOI層の下部界面近傍で最大になる場合、図31(b)はSOI層の下部界面よりも上部で最大になる場合である。   The counter ion implantation regions below the extension region may be connected to each other (FIG. 30A) or may not be connected (FIG. 30B). However, in the present invention, the counter ion implantation region refers to a region where the second conductivity type impurity exceeds the first conductivity type impurity. By preventing the second conductivity type impurity from exceeding the first conductivity type impurity, the counter ion implantation region is prevented from becoming the first conductivity type, and as a result, leakage current due to punch-through is prevented. In FIG. 30B, the channel region 9 sandwiched between two counter ion implantation regions 35 is of the second conductivity type, and in the present invention, the first conductivity type region is not formed in the channel formation region. As an example, FIG. 31A and FIG. 31B show the impurity distribution in the D-D ′ cross section of FIG. The maximum value of the counter impurity concentration is below the same position as the depth of the pn junction at the lower end of the extension region. FIG. 31A shows the case where the maximum is in the vicinity of the lower interface of the SOI layer, and FIG. 31B shows the case where the maximum is provided above the lower interface of the SOI layer.

また、第六の実施形態は、バルク半導体基板上のトランジスタに適用されても良い。トランジスタの断面図の一例を図32(a)に、図32(a)のD−D’断面における縦方向の不純物濃度分布を図32(b)に示す。   The sixth embodiment may be applied to a transistor on a bulk semiconductor substrate. FIG. 32A shows an example of a cross-sectional view of the transistor, and FIG. 32B shows the impurity concentration distribution in the vertical direction in the D-D ′ cross section of FIG.

第六の実施形態における製造方法においては、第一から第五の実施形態において、ゲート電極の形成前にカウンターイオン注入を行うという変更を加えても良い。その一例を図33及び図34を参照して説明する。支持基板1上に埋めこみ絶縁層2、半導体層3が積層されたSOI基板に、熱酸化により犠牲酸化膜38を形成したのち、チャネル不純物となる第二導電型不純物、及びカウンターイオン注入領域を形成するための第一導電型不純物イオン36を注入する。カウンターイオン注入領域を形成するための第一導電型不純物イオンが主に分布する領域は半導体表面から離れた位置にあり、カウンターイオン注入領域を形成するための第一導電型不純物イオン36の濃度の最大値は、後に形成されるエクステンション領域の下端のpn接合の位置よりも下部になるようにする(図33(a))。   In the manufacturing method in the sixth embodiment, in the first to fifth embodiments, a modification may be made in which counter ion implantation is performed before the formation of the gate electrode. An example of this will be described with reference to FIGS. A sacrificial oxide film 38 is formed by thermal oxidation on an SOI substrate in which the buried insulating layer 2 and the semiconductor layer 3 are stacked on the support substrate 1, and then a second conductivity type impurity serving as a channel impurity and a counter ion implantation region are formed. First conductivity type impurity ions 36 are implanted for this purpose. The region where the first conductivity type impurity ions for forming the counter ion implantation region are mainly distributed is located away from the semiconductor surface, and the concentration of the first conductivity type impurity ions 36 for forming the counter ion implantation region is the same. The maximum value is set to be lower than the position of the pn junction at the lower end of the extension region to be formed later (FIG. 33A).

続いて、半導体層3の表面に熱酸化あるいは窒素中の熱処理などによりゲート絶縁膜7を設け、CVD法によりポリシリコンを堆積し、これを通常のリソグラフィ及びRIE(反応性イオンエッチング)などのエッチング工程により加工し、ゲート電極8を形成する。続いてゲート電極8の側面を薄く熱酸化して側壁絶縁膜14を形成する(この時、半導体層3の表面も同時に酸化される)。続いて第二導電型不純物15を、ゲート電極8をマスクに斜めイオン注入により導入し、第二導電型の不純物が低濃度に導入されたハロー領域6を形成し、図33(b)の形態を得る。   Subsequently, a gate insulating film 7 is provided on the surface of the semiconductor layer 3 by thermal oxidation or heat treatment in nitrogen, and polysilicon is deposited by a CVD method, which is etched by ordinary lithography and RIE (reactive ion etching). The gate electrode 8 is formed by processing according to the process. Subsequently, the side surface of the gate electrode 8 is thermally oxidized thinly to form the sidewall insulating film 14 (at this time, the surface of the semiconductor layer 3 is also oxidized simultaneously). Subsequently, the second conductivity type impurity 15 is introduced by oblique ion implantation using the gate electrode 8 as a mask to form the halo region 6 into which the second conductivity type impurity is introduced at a low concentration, and the configuration shown in FIG. Get.

続いて、第一導電型不純物16をゲート電極をマスクに垂直にイオン注入し、第一導電型の不純物が高濃度に導入されたエクステンション領域5を形成し、図34(a)の形態を得る。   Subsequently, the first conductivity type impurity 16 is ion-implanted perpendicularly using the gate electrode as a mask to form the extension region 5 into which the first conductivity type impurity is introduced at a high concentration, thereby obtaining the configuration of FIG. .

続いて、CVDなどの堆積技術によりゲート電極側壁23を形成し、ゲート電極8及びゲート電極側壁23をマスクに第一導電型不純物をイオン注入して、第一導電型の不純物が高濃度に導入されたソース/ドレイン領域4を形成したのち、熱処理を行って不純物を活性化したのち、コバルトなどの金属をスパッタなどの堆積技術で堆積したのち熱処理を行い、続いて未反応の金属をエッチングにより除去することによりゲート電極8及びソース/ドレイン領域の上部にシリサイド領域18を形成し、続いて層間絶縁膜19を形成し、コンタクトメタル20及び配線21を通常のコンタクト形成工程、配線形成工程により形成し、図34(b)の形態を得る。なお、図33及び図34を参照して説明した製造方法は、バルク基板上のトランジスタの製造に用いられても良い。また、本明細書に記載した製造方法のうち、ハローカウンター注入に関する変形例(第四の実施形態など)を除く他の変形例と組み合わせても良い。   Subsequently, the gate electrode sidewall 23 is formed by a deposition technique such as CVD, and the first conductivity type impurity is ion-implanted using the gate electrode 8 and the gate electrode sidewall 23 as a mask, so that the first conductivity type impurity is introduced at a high concentration. After the formed source / drain regions 4 are formed, a heat treatment is performed to activate the impurities, a metal such as cobalt is deposited by a deposition technique such as sputtering, and then the unreacted metal is etched. By removing, a silicide region 18 is formed on the gate electrode 8 and the source / drain region, an interlayer insulating film 19 is formed, and a contact metal 20 and a wiring 21 are formed by a normal contact forming process and a wiring forming process. As a result, the configuration shown in FIG. Note that the manufacturing method described with reference to FIGS. 33 and 34 may be used for manufacturing a transistor over a bulk substrate. Moreover, you may combine with the other modification except the modification (4th embodiment etc.) regarding the halo counter injection | pouring among the manufacturing methods described in this specification.

(発明の他の実施形態)
本発明の各実施形態においては、下記の構成が選択されても良い。
(Other Embodiments of the Invention)
In each embodiment of the present invention, the following configuration may be selected.

支持基板1は通常シリコン基板であるが、他の材料で置き換えて良い。また、支持基板1を持たず、全体が絶縁体である基板上に半導体が設けられる構造、例えばSOS(シリコン・オン・サファイア)基板を用いた構造やガラス基板上にシリコン層を設ける構造を用いても良い。   The support substrate 1 is usually a silicon substrate, but may be replaced with other materials. Further, a structure in which a semiconductor is provided on a substrate that does not have the support substrate 1 and is entirely an insulator, for example, a structure using an SOS (silicon on sapphire) substrate or a structure in which a silicon layer is provided on a glass substrate is used. May be.

半導体層3は単結晶であることが、オン電流の向上及びオフ電流の抑制という観点から最も望ましいが、要求されるオン電流の仕様が低い場合、または要求されるオフ電流の仕様が大きい場合は、アモルファス、多結晶など単結晶以外の材料であっても良い。   The semiconductor layer 3 is most preferably a single crystal from the viewpoint of improving on-current and suppressing off-current, but when the required on-current specification is low or the required off-current specification is large. A material other than a single crystal such as amorphous or polycrystalline may be used.

埋め込み絶縁層2は通常SiOであるが、Si、多孔質SiOなど、SiO以外の絶縁体であっても良い。また、埋め込み絶縁層の部分に空洞が設けられていても良い。また埋め込み絶縁層は、複数の絶縁材料よりなる多層膜であっても良い。埋め込み絶縁層の厚さは一般に80nm〜1マイクロメーターであるが、この範囲以外であっても、発明の効果は変わらない。 Although the buried insulating layer 2 is usually SiO 2, Si 3 N 4, such as a porous SiO 2, it may be an insulator other than SiO 2. A cavity may be provided in the buried insulating layer. The buried insulating layer may be a multilayer film made of a plurality of insulating materials. The thickness of the buried insulating layer is generally 80 nm to 1 micrometer, but the effect of the invention does not change even if it is outside this range.

また、シリコン層3をシリコン以外の半導体層で置き換えても良い。また、二種類以上の半導体の組み合わせによって置き換えて良い。また部分空乏化型SOI−MOSFETにおけるシリコン層2の厚さは、典型的には50〜200nmであるが、これ以外の範囲を適宜選択しても良い。特にゲート長が微細なトランジスタ、典型的にはゲート長が100nm以下のトランジスタでは、半導体層を50nm以下としても良い。また、200nm以上の半導体層が絶縁体上に設けられるトランジスタに採用しても良い。   Further, the silicon layer 3 may be replaced with a semiconductor layer other than silicon. Further, it may be replaced by a combination of two or more kinds of semiconductors. The thickness of the silicon layer 2 in the partially depleted SOI-MOSFET is typically 50 to 200 nm, but other ranges may be selected as appropriate. In particular, in a transistor with a fine gate length, typically a transistor with a gate length of 100 nm or less, the semiconductor layer may be 50 nm or less. Alternatively, a transistor in which a semiconductor layer with a thickness of 200 nm or more is provided over an insulator may be used.

ソース/ドレイン領域、エクステンション領域などの、高濃度領域には、典型的には5×1018cm−3から1×1021cm−3のドナー不純物もしくはアクセプタ不純物が導入される。より典型的には、3×1019cm−3から1×1020cm−3のドナー不純物もしくはアクセプタ不純物が導入される。不純物の導入は例えばイオン注入、あるいは気相拡散により行う。イオン注入時の典型的なドーズ量は1×1014cm−2から3×1015cm−2、より典型的には3×1014cm−2から1×1015cm−2である。 Typically, 5 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 of donor impurities or acceptor impurities are introduced into high concentration regions such as source / drain regions and extension regions. More typically, 3 × 10 19 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 of donor impurities or acceptor impurities are introduced. Impurities are introduced by, for example, ion implantation or gas phase diffusion. Typical doses during ion implantation are 1 × 10 14 cm −2 to 3 × 10 15 cm −2 , more typically 3 × 10 14 cm −2 to 1 × 10 15 cm −2 .

ハロー領域、ハローカウンターイオン注入領域、チャネル形成領域などの低濃度領域におけるネット不純物濃度(第一導電型不純物濃度と、第二導電型不純物濃度の差の絶対値)は、典型的には1×1017cm−3から1×1019cm−3、より典型的には5×1017cm−3から5×1018cm−3である。但し、これらの典型的な不純物濃度を各領域の主要部分に持つトランジスタにおいても、イオン注入の条件によっては局所的にこれらの典型的な値を超える場合がある。 The net impurity concentration (absolute value of the difference between the first conductivity type impurity concentration and the second conductivity type impurity concentration) in a low concentration region such as a halo region, a halo counter ion implantation region, or a channel formation region is typically 1 ×. 10 17 cm −3 to 1 × 10 19 cm −3 , more typically 5 × 10 17 cm −3 to 5 × 10 18 cm −3 . However, even in a transistor having these typical impurity concentrations in the main part of each region, these typical values may be locally exceeded depending on ion implantation conditions.

ソース/ドレイン領域に導入する第一導電型の不純物、及びソース/ドレイン領域に導入する第一導電型の不純物は、nチャネルトランジスタの場合はn型の導電型を持つドナー不純物を、pチャネルトランジスタの場合はp型の導電型を持つアクセプタ不純物を選べば良い。   For the first conductivity type impurity introduced into the source / drain region and the first conductivity type impurity introduced into the source / drain region, in the case of an n channel transistor, a donor impurity having an n type conductivity type is used as a p channel transistor. In this case, an acceptor impurity having a p-type conductivity may be selected.

ハロー領域に導入される第二導電型の不純物は、nチャネルトランジスタの場合はp型の導電型を持つアクセプタ不純物を、pチャネルトランジスタの場合はn型の導電型を持つドナー不純物を選べば良い。   As the second conductivity type impurity introduced into the halo region, an acceptor impurity having a p-type conductivity type may be selected for an n-channel transistor, and a donor impurity having an n-type conductivity type may be selected for a p-channel transistor. .

ハローカウンターイオン注入領域に導入される第一導電型の不純物は、nチャネルトランジスタの場合はn型の導電型を持つドナー不純物を、pチャネルトランジスタの場合はp型の導電型を持つアクセプタ不純物を選べば良い。   The first conductivity type impurity introduced into the halo counter ion implantation region is an n-type donor impurity in the case of an n-channel transistor, and an acceptor impurity having a p-type conductivity in the case of a p-channel transistor. Just choose.

n型不純物の典型例はヒ素、リン、アンチモンである。p型不純物は典型例はホウ素、インジウムである。   Typical examples of n-type impurities are arsenic, phosphorus and antimony. Typical examples of p-type impurities are boron and indium.

本発明の実施例において、シリコンの熱酸化により形成したゲート絶縁膜を、他の方法により形成したSiO膜に置き換えても良い。例えばラジカル酸化によって形成したSiO膜を用いても良い。また、ゲート絶縁膜をSiO以外の絶縁材料より置き換えて良い。また、SiOとそれ以外の絶縁膜との多層膜、あるいはSiO以外の絶縁膜同士の多層膜に置き換えて良い。また、ゲート絶縁膜をHfO、HfSiOなどの高誘電率材料に置き換えても良い。 In the embodiment of the present invention, the gate insulating film formed by thermal oxidation of silicon may be replaced with an SiO 2 film formed by another method. For example, a SiO 2 film formed by radical oxidation may be used. Further, the gate insulating film may be replaced with an insulating material other than SiO 2 . Further, it may be replaced with multi-layer film or a multilayer film between the insulation films other than SiO 2, the SiO 2 and the other insulating film. The gate insulating film may be replaced with a high dielectric constant material such as HfO 2 or HfSiO 4 .

イオン注入した不純物の活性化は、イオン注入後、通常の電気炉によるアニール、ランプアニールなどの加熱処理によって行う。なお、チャネル領域へ不純物を導入する場合、各実施例において、例えば犠牲酸化膜を形成した後にイオン注入によって行う。注入したイオンを活性化するための熱処理は、イオン注入直後に行っても良く、ソース/ドレイン領域に導入した不純物を活性化するための熱処理で兼ねても良い。   The ion-implanted impurity is activated by heat treatment such as annealing in an ordinary electric furnace or lamp annealing after ion implantation. In addition, when introducing an impurity into a channel region, in each embodiment, for example, a sacrificial oxide film is formed and then ion implantation is performed. The heat treatment for activating the implanted ions may be performed immediately after the ion implantation, or may be combined with the heat treatment for activating the impurities introduced into the source / drain regions.

ゲート電極材料がポリシリコン、多結晶シリコン−ゲルマニウム混晶等の半導体により形成される場合、ゲートへの不純物導入は、ソース/ドレインへの不純物導入と同時に行っても良い。また、ゲート電極材料の堆積と同時に行っても良い。また、ゲート電極材料を堆積し、ゲート電極の形状に加工する前に行っても良い。   In the case where the gate electrode material is formed of a semiconductor such as polysilicon or polycrystalline silicon-germanium mixed crystal, the introduction of impurities into the gate may be performed simultaneously with the introduction of impurities into the source / drain. Further, it may be performed simultaneously with the deposition of the gate electrode material. Alternatively, it may be performed before the gate electrode material is deposited and processed into the shape of the gate electrode.

チャネル形成領域のうち、ハロー領域が形成されない部分は通常第二導電型であり、ソース/ドレイン領域及びエクステンション領域よりも不純物濃度が低い。典型的な不純物濃度は1×1017cm−3から5×1018cm−3の範囲である。エクステンション領域、ソース/ドレイン領域、ハロー領域(ハローカウンターイオン注入領域を含む)及びチャネル形成領域を除く半導体領域の不純物濃度は、チャネル形成領域と同程度の不純物濃度あるいはチャネル形成領域よりも低濃度の不純物濃度を持つ。 Of the channel formation region, the portion where the halo region is not formed is usually of the second conductivity type and has a lower impurity concentration than the source / drain region and the extension region. Typical impurity concentrations range from 1 × 10 17 cm −3 to 5 × 10 18 cm −3 . The impurity concentration of the semiconductor region excluding the extension region, the source / drain region, the halo region (including the halo counter ion implantation region) and the channel formation region is the same as the channel formation region or lower than the channel formation region. Has impurity concentration.

ハロー領域は第二導電型であり、ソース/ドレイン領域及びエクステンション領域よりも不純物濃度が低い。また、ハロー領域はハロー領域を除く第二導電型部分よりも不純物濃度が高い。典型的な不純物濃度は5×1017cm−3から1×1019cm−3の範囲である。ハロー領域は通常エクステンション領域下部からチャネル形成領域内部にわたって形成される。 The halo region is of the second conductivity type and has a lower impurity concentration than the source / drain region and the extension region. The halo region has a higher impurity concentration than the second conductivity type portion excluding the halo region. Typical impurity concentrations range from 5 × 10 17 cm −3 to 1 × 10 19 cm −3 . The halo region is usually formed from the bottom of the extension region to the inside of the channel formation region.

また、ハロー領域は半導体層表面に達する場合もあれば、達しない場合もある。ハロー領域がエクスクテンション領域下部から、エクステンション領域の下部コーナー部にかけて形成され、ハロー領域が半導体表面に達しないトランジスタに対して、図37(a)及び図37(b)に示すように、本発明の各実施形態を実施しても効果は同様である。図37(a)は図1(a)に、図37(b)は図15(a)に、それぞれ相当する図である。   Further, the halo region may or may not reach the surface of the semiconductor layer. For a transistor in which the halo region is formed from the lower portion of the extension region to the lower corner portion of the extension region and the halo region does not reach the semiconductor surface, as shown in FIGS. The effect is the same even if each embodiment of the invention is implemented. FIG. 37 (a) corresponds to FIG. 1 (a), and FIG. 37 (b) corresponds to FIG. 15 (a).

但し、ゲート長の短いトランジスタでは、両側のハロー領域が非常に近接し、一部で接触する。この場合、チャネル形成領域のうち、ハロー領域が形成されない領域は小さい。また、ゲート長の短いトランジスタでは、両側のハロー領域が接触し、また場合によっては重なることがある。この場合、チャネル形成領域はすべてハロー領域で形成される。その場合の不純物分布の典型例を図36に示す。図36(a)は第一の実施形態に関する図3(a)に、図36(b)は第一の実施形態に関する図1(a)に、それぞれ相当する図である。   However, in a transistor having a short gate length, the halo regions on both sides are very close to each other and are in contact with each other. In this case, of the channel formation region, the region where the halo region is not formed is small. Further, in a transistor having a short gate length, the halo regions on both sides are in contact with each other and sometimes overlap. In this case, all channel formation regions are formed by halo regions. A typical example of the impurity distribution in that case is shown in FIG. FIG. 36A corresponds to FIG. 3A relating to the first embodiment, and FIG. 36B corresponds to FIG. 1A relating to the first embodiment.

第一の実施形態の各図面においては、ソース/ドレイン領域が半導体層の下部界面に達する形態を主に記載したが、下部界面に達しない構成を用いても良い。例えば、第一の実施形態において半導体層が厚い場合、典型的には例えば300nm以上の場合、第二の実施形態と同じくソース/ドレイン領域の下部にpn接合が形成される形態を取る。この例を図35に示す。これは図1(a)に対応する図面である。図35(a)はフィールド絶縁膜31が埋め込み絶縁膜2に達する場合、図35(b)はフィールド絶縁膜31が埋め込み絶縁膜2に達しない場合である。   In each drawing of the first embodiment, the form in which the source / drain regions reach the lower interface of the semiconductor layer is mainly described, but a configuration that does not reach the lower interface may be used. For example, when the semiconductor layer is thick in the first embodiment, typically, for example, 300 nm or more, a pn junction is formed below the source / drain region as in the second embodiment. An example of this is shown in FIG. This is a drawing corresponding to FIG. FIG. 35A shows the case where the field insulating film 31 reaches the buried insulating film 2, and FIG. 35B shows the case where the field insulating film 31 does not reach the buried insulating film 2.

本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態を示す断面図および平面図。1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view showing a first embodiment of a field effect transistor according to the invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 1st Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態の不純物分布を示す。The impurity distribution of 1st Embodiment of the field effect transistor of this invention is shown. 本発明の効果を説明する断面図。Sectional drawing explaining the effect of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態の電界効果型トランジスタの製法を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the field effect transistor of 1st Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態の電界効果型トランジスタの製法を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the field effect transistor of 1st Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態の電界効果型トランジスタの製法を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the field effect transistor of 1st Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態の電界効果型トランジスタの製法を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the field effect transistor of 1st Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 1st Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の第1の実施形態の効果を説明する図。The figure explaining the effect of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態を説明する不純物分布図。FIG. 3 is an impurity distribution diagram illustrating a first embodiment of a field effect transistor according to the invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態を説明する不純物分布図。FIG. 3 is an impurity distribution diagram illustrating a first embodiment of a field effect transistor according to the invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態を説明する不純物分布図。FIG. 3 is an impurity distribution diagram illustrating a first embodiment of a field effect transistor according to the invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第1の実施形態を説明する不純物分布図。FIG. 3 is an impurity distribution diagram illustrating a first embodiment of a field effect transistor according to the invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第2の実施形態を示す断面図および平面図。Sectional drawing and top view which show 2nd Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第2の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 2nd Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第2の実施形態の効果を説明する断面図。Sectional drawing explaining the effect of 2nd Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第2の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 2nd Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第2の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 2nd Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第2の実施形態を説明する不純物分布図。FIG. 5 is an impurity distribution diagram illustrating a second embodiment of the field effect transistor according to the invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第3の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 3rd Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第3の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 3rd Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第3の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 3rd Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第3の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 3rd Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第4の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 4th Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第4の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 4th Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第4の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 4th Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第4の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 4th Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第5の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 5th Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第6の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 6th Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第6の実施形態の不純物分布。The impurity distribution of 6th Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第6の実施形態の断面図及び不純物分布。Sectional drawing and impurity distribution of 6th Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第6の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 6th Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタの第6の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining 6th Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタのその他の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining other embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタのその他の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining other embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果型トランジスタのその他の実施形態を説明する断面図。Sectional drawing explaining other embodiment of the field effect transistor of this invention. 従来の技術を説明する断面図および上面図。Sectional drawing and top view explaining the prior art. 従来の技術における不純物分布を示す。The impurity distribution in a prior art is shown. 従来の技術の問題点を説明する断面図。Sectional drawing explaining the problem of the prior art. 従来の技術を説明する断面図。Sectional drawing explaining the prior art. 従来の技術を説明する断面図。Sectional drawing explaining the prior art. 従来の技術の問題点を説明する断面図。Sectional drawing explaining the problem of the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 支持基板
2 埋めこみ絶縁層
3 SOI層
4 ソース/ドレイン領域
5 エクステンション領域
6 ハロー領域
7 ゲート絶縁膜
8 ゲート電極
9 チャネル形成領域
10 中性領域
11 中性領域の電荷による電界
12 深い第一導電型領域
13 ハローカウンターイオン注入領域
14 側壁絶縁膜
15 第二導電型不純物イオン
16 第一導電型不純物イオン
17 第一導電型不純物イオン
18 シリサイド領域
19 層間絶縁膜
20 コンタクトメタル
21 配線
22 半導体基板
23 ゲート電極側壁
24 第一のゲート電極側壁
25 第二のゲート電極側壁
26 ソース/ドレイン領域を形成するための第一導電型不純物
27 左右のハロー領域を形成する不純物が重なった領域
31 フィールド絶縁膜
32 ハロー領域を形成するための第二導電型不純物が導入される範囲
33 エクステンション領域を形成するための第一導電型不純物が導入される範囲
34 ハローカウンターイオン注入領域を形成するための第一導電型不純物が導入される範囲
35 カウンターイオン注入領域
36 カウンターイオン注入領域を形成するための第一導電型不純物イオン
37 カウンターイオン注入領域を形成するための第一導電型不純物イオンが主に分布する領域
38 犠牲酸化膜
C1 エクステンション−中性領域間容量
C2 深いソース/ドレイン−中性領域間容量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support substrate 2 Buried insulating layer 3 SOI layer 4 Source / drain region 5 Extension region 6 Halo region 7 Gate insulating film
8 Gate electrode
9 Channel formation region
10 Neutral region
11 Electric field due to neutral region charge
12 Deep first conductivity type region
13 Hello counter ion implantation area
14 Side wall insulating film
15 Second conductivity type impurity ions
16 First conductivity type impurity ions
17 First conductivity type impurity ions
18 Silicide region
19 Interlayer insulation film
20 Contact metal
21 Wiring
22 Semiconductor substrate
23 Gate electrode side wall
24 Side wall of first gate electrode
25 Side wall of second gate electrode
26 First conductivity type impurity for forming source / drain regions
27 Region where impurities forming left and right halo regions overlap
31 Field insulating film
32 Range in which the second conductivity type impurity for forming the halo region is introduced
33 Range in which first conductivity type impurity for forming extension region is introduced 34 Range in which first conductivity type impurity for forming halo counter ion implantation region is introduced 35 Counter ion implantation region
36 First conductivity type impurity ions for forming counter ion implantation region
37 Region in which first conductivity type impurity ions are mainly distributed to form counter ion implantation region 38 Sacrificial oxide film
C1 Extension-neutral capacity
C2 Deep source / drain-neutral region capacitance

Claims (16)

半導体領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、
前記半導体領域における前記ゲート電極下部を含む領域に第二導電型チャネル形成領域を有し、
前記第二導電型チャネル形成領域における前記ゲート電極と接する前記半導体領域表面を含む領域に、前記第二導電型チャネル形成領域の第二導電型不純物よりも高濃度の第一導電型不純物が導入される領域を有する電界効果型トランジスタであって、
前記第一導電型不純物が導入される領域における前記ゲート電極に接する位置の前記半導体領域表面から垂直方向において、前記第一導電型不純物が導入される領域の下側の位置に第二導電型不純物濃度の最大値を有することを特徴とする電界効果型トランジスタ。
A gate electrode is provided on the semiconductor region via a gate insulating film,
A second conductivity type channel forming region in a region including the lower portion of the gate electrode in the semiconductor region;
A first conductivity type impurity having a concentration higher than that of the second conductivity type impurity in the second conductivity type channel formation region is introduced into a region including the surface of the semiconductor region in contact with the gate electrode in the second conductivity type channel formation region. A field effect transistor having a region,
A second conductivity type impurity at a position below the region where the first conductivity type impurity is introduced in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor region at a position in contact with the gate electrode in the region where the first conductivity type impurity is introduced. A field effect transistor having a maximum concentration.
前記第一導電型不純物が導入される領域は、前記ゲート電極と接する位置に有するエクステンション領域と、前記エクステンション領域よりも前記ゲート電極と離れた領域で前記エクステンション領域よりも深い位置まで第一導電型不純物が導入されるソース/ドレイン領域と、からなり、
前記第二導電型チャネル形成領域における前記エクステンション領域より下側の領域に、第一導電型のカウンター不純物が同位置の第二導電型不純物よりも低濃度に導入されるハローカウンターイオン注入領域を有することを特徴とする請求項1に記載の電界効果型トランジスタ。
The region into which the first conductivity type impurity is introduced includes an extension region having a position in contact with the gate electrode, and a first conductivity type to a position deeper than the extension region in a region farther from the gate electrode than the extension region. And a source / drain region into which impurities are introduced,
The second conductivity type channel formation region has a halo counter ion implantation region into which the first conductivity type counter impurity is introduced at a lower concentration than the second conductivity type impurity at the same position in a region below the extension region. The field effect transistor according to claim 1.
前記エクステンション領域を有する位置の前記半導体領域表面から垂直方向において、前記エクステンション領域下端に有することとなるpn接合の位置より下側に前記カウンター不純物濃度の最大値を有することを特徴とする請求項2に記載の電界効果型トランジスタ。 3. The counter impurity concentration has a maximum value below a position of a pn junction to be provided at a lower end of the extension region in a direction perpendicular to a surface of the semiconductor region at a position having the extension region. The field effect transistor described in 1. 前記ゲート電極より下側における両側の前記エクステンション領域にはさまれた第二導電型チャネル形成領域は、垂直方向のいずれの位置においても前記第一導電型のカウンター不純物が導入されない領域を有することを特徴とする請求項2または請求項3のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタ。 The second conductivity type channel formation region sandwiched between the extension regions on both sides below the gate electrode has a region where the first conductivity type counter impurity is not introduced at any position in the vertical direction. 4. The field effect transistor according to claim 2, wherein the field effect transistor is characterized by the following. 前記半導体領域は、絶縁体上に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor region is formed on an insulator. 前記半導体領域は、バルク半導体基板に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタ。 The field effect transistor according to claim 1, wherein the semiconductor region is provided in a bulk semiconductor substrate. 前記エクステンション領域の下部およびゲート電極側の側部を囲む領域に、前記エクステンション領域のために導入した第一導電型不純物よりも低濃度に第二導電型不純物が導入されるハロー領域を有し、
前記エクステンション領域を有する位置の前記半導体領域表面から垂直方向において、前記ハロー領域に前記カウンター不純物濃度の最大値を有することを特徴とする請求項2乃至請求項6に記載の電界効果型トランジスタ。
A region surrounding the lower portion of the extension region and the side portion on the gate electrode side has a halo region in which the second conductivity type impurity is introduced at a lower concentration than the first conductivity type impurity introduced for the extension region;
7. The field effect transistor according to claim 2, wherein the halo region has a maximum value of the counter impurity concentration in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor region at a position having the extension region.
半導体領域上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
半導体領域における前記ゲート電極の下側を含む位置に第二導電型のチャネル形成領域を形成する第二導電型チャネル形成領域形成工程と、
前記半導体領域の前記ゲート電極を有さない位置の表面側に第一導電型不純物を導入して第一導電型のエクステンション領域を形成するエクステンション領域形成工程と、
前記半導体領域における前記エクステンション領域の下部および前記ゲート電極を有する側の側部に第二導電型不純物を導入してハロー領域を形成するハロー領域形成工程と、
前記半導体領域における前記エクステンション領域の下部まで第一導電型のカウンター不純物を導入してハローカウンターイオン注入領域を形成するハローカウンターイオン注入領域形成工程と、を有し、
前記ハローカウンターイオン注入領域形成工程は、前記エクステンション領域を有する位置の前記半導体領域表面から垂直方向において、前記エクステンション領域よりも下部に前記カウンター不純物濃度の最大値を有するように前記第一導電型のカウンター不純物を導入することを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
A gate insulating film forming step of forming a gate insulating film on the semiconductor region;
Forming a gate electrode on the gate insulating film; and
A second conductivity type channel formation region forming step of forming a second conductivity type channel formation region at a position including the lower side of the gate electrode in the semiconductor region;
An extension region forming step of forming a first conductivity type extension region by introducing a first conductivity type impurity into the surface side of the semiconductor region where the gate electrode is not provided;
A halo region forming step of forming a halo region by introducing a second conductivity type impurity to a lower portion of the extension region and a side portion having the gate electrode in the semiconductor region;
A halo counter ion implantation region forming step of forming a halo counter ion implantation region by introducing a counter impurity of a first conductivity type to a lower portion of the extension region in the semiconductor region,
In the halo counter ion implantation region forming step, the first conductivity type has a maximum value of the counter impurity concentration below the extension region in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor region at the position having the extension region. A method of manufacturing a field effect transistor, comprising introducing a counter impurity.
前記ハローカウンターイオン注入領域形成工程は、前記ハローカウンターイオン注入領域における前記カウンター不純物濃度の最大値を有する位置において、第二導電型不純物よりも低濃度に前記第一導電型のカウンター不純物を導入することを特徴とする請求項8に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。 The halo counter ion implantation region forming step introduces the first conductivity type counter impurity at a lower concentration than the second conductivity type impurity at a position having the maximum value of the counter impurity concentration in the halo counter ion implantation region. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 8. 前記半導体領域は、絶縁体上に設けられていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。 The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 8, wherein the semiconductor region is provided on an insulator. 前記半導体領域は、バルク半導体基板であることを特徴とする、請求項8または請求項9に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。 10. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 8, wherein the semiconductor region is a bulk semiconductor substrate. 前記半導体領域上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を有し、
前記絶縁膜形成工程の後に、前記エクステンション領域形成工程、前記ハロー領域形成工程および前記ハローカウンターイオン注入領域形成工程、を有することを特徴とする請求項8乃至請求項11のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
An insulating film forming step of forming an insulating film on the semiconductor region;
12. The method according to claim 8, further comprising the extension region forming step, the halo region forming step, and the halo counter ion implantation region forming step after the insulating film forming step. A method of manufacturing a field effect transistor.
前記エクステンション領域形成工程は、前記絶縁膜形成工程により形成された前記絶縁膜を有しない状態で行うことを特徴とする請求項12に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。 13. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 12, wherein the extension region forming step is performed without the insulating film formed in the insulating film forming step. 前記ハローカウンターイオン注入領域形成工程は、前記ゲート電極形成工程の後に行われることを特徴とする請求項8乃至請求項13のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。 14. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 8, wherein the halo counter ion implantation region forming step is performed after the gate electrode forming step. 前記ハローカウンターイオン注入領域形成工程は、前記ゲート電極の両側に側壁を形成した後に行われることを特徴とする請求項8乃至請求項14のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。 15. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 8, wherein the halo counter ion implantation region forming step is performed after sidewalls are formed on both sides of the gate electrode. . 前記ハロー領域形成工程は、斜めイオン注入により前記第二導電型不純物を導入することを特徴とする請求項8乃至請求項15のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。

16. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 8, wherein the halo region forming step introduces the second conductivity type impurity by oblique ion implantation.

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