JP2005191267A - Method of manufacturing cmos semiconductor device - Google Patents
Method of manufacturing cmos semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005191267A JP2005191267A JP2003430594A JP2003430594A JP2005191267A JP 2005191267 A JP2005191267 A JP 2005191267A JP 2003430594 A JP2003430594 A JP 2003430594A JP 2003430594 A JP2003430594 A JP 2003430594A JP 2005191267 A JP2005191267 A JP 2005191267A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- region
- gate
- sidewall insulating
- type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、p型およびn型MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを有するCMOS半導体装置の製造方法に係り、特に不純物拡散領域を精度良く形成するCMOS半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a CMOS semiconductor device having p-type and n-type MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors, and more particularly to a method of manufacturing a CMOS semiconductor device in which an impurity diffusion region is formed with high accuracy.
CMOS−LSIなどの半導体装置はムーアの法則を満たして、最小加工サイズの微細化が進められている。微細化が進むと集積度の向上や電子速度の飛躍的向上が期待され、素子動作の超高速化が実現される。 Semiconductor devices such as CMOS-LSI satisfy Moore's law and miniaturization of the minimum processing size has been promoted. As miniaturization progresses, the degree of integration and the speed of electrons are expected to increase dramatically, and an ultra-high speed device operation is realized.
しかしながら、微細化に伴って様々な問題が生じてくる。例えば、ゲート長が短くなると閾値電圧のロールオフが生じ、印加電圧が0であってもドレイン電流が流れる短チャネル効果が生じる。 However, various problems arise with miniaturization. For example, when the gate length is shortened, the threshold voltage rolls off, and a short channel effect in which the drain current flows even when the applied voltage is zero occurs.
通常、図1に示すように、浅い接合領域101の不純物イオンはゲート電極102をマスクとしてイオン打ち込み法により半導体基板表面に注入され、ゲート103の両側の半導体領域に浅い接合領域101aが形成される。注入した後の工程において不純物イオンを活性化するための熱処理により、不純物イオンが熱拡散して浅い接合領域101bがゲート103の直下まで形成される。このようになると短チャネル効果が生じ、閾値電圧Vthのロールオフが生じるという問題が生じる。特に半導体装置の微細化によりゲート長Lgが短くなるにつれてゲート直下の浅い接合領域の侵入が顕著になることが懸念される。
Normally, as shown in FIG. 1, impurity ions in the shallow junction region 101 are implanted into the surface of the semiconductor substrate by ion implantation using the
そこで、この対策として、図2に示すように、浅い接合領域101cの不純物イオン注入の際に、ゲート103の側壁面に薄膜のサイドウォール絶縁膜104を形成して、ゲート長Lgよりゲート長方向厚さが大なるマスクを使用して、ゲート103の端部から離隔された領域に浅い接合領域101cの不純物イオンを注入することが提案されている。このようにすると、活性化のための熱処理後であっても浅い接合領域101dがゲート直下に入り込むことを抑制し、短チャネル効果を抑制することができると期待される。
Therefore, as a countermeasure, as shown in FIG. 2, when impurity ions are implanted into the
また、特許文献1では、浅い接合領域を形成する際に、ゲートをマスクとして不純物イオンを注入し、深い接合領域であるソース/ドレイン領域を形成する際に、n型MOSトランジスタとp型MOSトランジスタとで異なるゲート長方向厚さのサイドウォール絶縁膜をマスクとして用いることが提案されている。ゲート長方向厚さの大なるサイドウォール絶縁膜でn型MOSトランジスタのソース/ドレイン領域を形成し、サイドウォール絶縁膜をエッチングにより薄膜化してp型MOSトランジスタのソース/ドレイン領域をゲート端部のより近くに形成し、次いで活性化熱処理するというものである。 In Patent Document 1, when forming shallow junction regions, impurity ions are implanted using a gate as a mask, and when forming source / drain regions which are deep junction regions, n-type MOS transistors and p-type MOS transistors are used. It has been proposed to use a sidewall insulating film having a different gate length thickness as a mask. A source / drain region of the n-type MOS transistor is formed with a sidewall insulating film having a large thickness in the gate length direction, the sidewall insulating film is thinned by etching, and the source / drain region of the p-type MOS transistor is formed at the gate end. It is formed closer and then an activation heat treatment.
また、特許文献2では、サイドウォール絶縁膜の積層体を形成し、ゲート長方向厚さの大なるサイドウォール絶縁膜積層体をマスクとして不純物イオンを注入してソース/ドレイン領域を形成し、次いで不純物イオンの活性化の熱処理を行い、さらに外側のサイドウォール絶縁膜を除去して内側のサイドウォール絶縁膜をマスクとして不純物イオンを注入し浅い接合領域を形成し低温で浅い接合領域の活性化熱処理を行う。これらの処理はn型およびp型MOSトランジスタについて同様に行い、短チャネル効果を抑制するというものである。
ところで、例えばゲート長が40nmのp型MOSトランジスタの場合、短チャネル効果を抑制するために、p型の不純物イオンであるB+を注入する際のサイドウォール絶縁膜のゲート長方向厚さは10nm程度が必要である。しかしながら、n型MOSトランジスタにはAs+が不純物イオンとして用いられており、As+はB+より拡散係数が大幅に低いので、p型と同じ膜厚のサイドウォール絶縁膜を用いると、活性化熱処理後であってもゲート端部からの浅い接合領域が遠くに離隔しすぎ、寄生抵抗が増加し電流駆動能力が低下してしまうという問題がある。 By the way, in the case of a p-type MOS transistor having a gate length of 40 nm, for example, the thickness of the sidewall insulating film in the gate length direction when implanting B + that is p-type impurity ions is 10 nm in order to suppress the short channel effect. A degree is necessary. However, As + is used as impurity ions in n-type MOS transistors, and As + has a much lower diffusion coefficient than B +. Even after the heat treatment, there is a problem that the shallow junction region from the gate end portion is too far away, the parasitic resistance is increased, and the current driving capability is lowered.
また、上記の特許文献1の手法では、単にサイドウォール絶縁膜をエッチングしているのでサイドウォール絶縁膜のゲート長方向厚さを精度良く制御することは困難であり、また、浅い接合領域はゲート電極をマスクとして、n型およびp型MOSトランジスタを形成しているので、短チャネル効果を抑制することは困難である。 In the method disclosed in Patent Document 1, since the sidewall insulating film is simply etched, it is difficult to accurately control the thickness of the sidewall insulating film in the gate length direction. Since the n-type and p-type MOS transistors are formed using the electrode as a mask, it is difficult to suppress the short channel effect.
また、上記の特許文献2の手法では、浅い接合領域をn型MOSトランジスタとp型MOSトランジスタについて同じ長さのマスクを使用して形成しているので、n型とp型の不純物イオンの拡散係数が異なることにより短チャネル効果が生じるという問題がある。
In the method disclosed in
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、閾値電圧のロールオフを抑制しつつ飽和ドレイン電流の最大化を図るCMOS半導体装置の製造方法を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a CMOS semiconductor device that can maximize saturation drain current while suppressing roll-off of a threshold voltage. is there.
本発明の一観点によれば、半導体基板にp型トランジスタが形成される第1の領域とn型トランジスタが形成される第2の領域を備えたCMOS半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電極からなるゲートを形成する工程と、前記ゲートの側壁面にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート電極およびサイドウォール絶縁膜をマスクとして第1および第2の領域にp型およびn型不純物を各々注入して第1および第2の浅い接合領域を形成する工程とを備え、前記第1および第2の浅い接合領域を形成する工程において、n型不純物を注入する際にマスクとして使用するサイドウォール絶縁膜が、p型不純物を注入する際にマスクとして使用するサイドウォール絶縁膜よりも、ゲート長方向の厚さが小なることを特徴とするCMOS半導体装置の製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a CMOS semiconductor device including a first region in which a p-type transistor is formed and a second region in which an n-type transistor is formed on a semiconductor substrate, Forming a gate comprising a gate insulating film and a gate electrode on the substrate; forming a sidewall insulating film on the side wall surface of the gate; and first and second gates using the gate electrode and the sidewall insulating film as a mask. Forming first and second shallow junction regions by respectively implanting p-type and n-type impurities into the first region, and in the step of forming the first and second shallow junction regions, The side wall insulating film used as a mask when implanting p is more in the gate length direction than the side wall insulating film used as a mask when implanting p-type impurities. Method of manufacturing a CMOS semiconductor device thickness is characterized by comprising small is provided.
本発明によれば、半導体基板中での拡散係数がp型不純物とn型不純物をゲート側壁面から異なる距離に注入して浅い接合領域を形成し、後の活性化熱処理工程においてp型およびn型不純物が熱により拡散し、浅い接合領域が再配置される。注入する際に用いるマスクはゲート電極とその両側壁面に形成されたサイドウォール絶縁膜であり、サイドウォール絶縁膜の厚さを異ならせることにより、浅い接合領域が形成される位置を制御する。
n型不純物を注入する際に使用するサイドウォール絶縁膜のゲート長方向の厚さがp型不純物を注入する際に使用するサイドウォール絶縁膜のゲート長方向の厚さよりも小さくすることにより、n型不純物よりなる第2の浅い接合領域をp型不純物よりなる第1の浅い接合領域よりもゲートの側壁面の近くに形成する。このことにより浅い接合領域が再配置された際に第1の浅い接合領域がゲート直下に過大に侵入することを防止すると共に、第2の浅い接合領域がゲート側壁面から過大に離隔することを防止することができる。その結果、閾値電圧のロールオフを抑制しつつ飽和ドレイン電流の最大化を図ることができる。
According to the present invention, a p-type impurity and an n-type impurity having a diffusion coefficient in a semiconductor substrate are implanted at different distances from the gate side wall surface to form a shallow junction region. The type impurities are diffused by heat, and the shallow junction region is rearranged. A mask used for implantation is a gate electrode and sidewall insulating films formed on both side wall surfaces thereof, and the position where the shallow junction region is formed is controlled by varying the thickness of the sidewall insulating film.
By making the thickness in the gate length direction of the sidewall insulating film used when implanting the n-type impurity smaller than the thickness in the gate length direction of the sidewall insulating film used when implanting the p-type impurity, n A second shallow junction region made of a p-type impurity is formed closer to the side wall surface of the gate than a first shallow junction region made of a p-type impurity. As a result, when the shallow junction region is rearranged, the first shallow junction region is prevented from excessively intruding directly under the gate, and the second shallow junction region is excessively separated from the gate sidewall surface. Can be prevented. As a result, it is possible to maximize the saturation drain current while suppressing the roll-off of the threshold voltage.
本発明の他の観点によれば、半導体基板にp型トランジスタが形成される第1の領域とn型トランジスタが形成される第2の領域を備えたCMOS半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電極からなるゲートを形成する工程と、前記ゲートの側壁面に第1のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記第1のサイドウォール絶縁膜を覆う第2のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記第1の領域において、ゲート電極、第1および第2のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてp型不純物を注入して第1の浅い接合領域を形成する工程と、第2のサイドウォール絶縁膜を除去する工程と、前記第2の領域において、ゲート電極および第1のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてn型不純物を注入して第2の浅い接合領域を形成する工程とを備えることを特徴とするCMOS半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a CMOS semiconductor device comprising a first region in which a p-type transistor is formed on a semiconductor substrate and a second region in which an n-type transistor is formed. Forming a gate comprising a gate insulating film and a gate electrode on a semiconductor substrate; forming a first sidewall insulating film on a side wall surface of the gate; and a second covering the first sidewall insulating film. And forming a first shallow junction region by implanting p-type impurities using the gate electrode and the first and second sidewall insulation films as a mask in the first region. A step of removing the second sidewall insulating film, and implanting an n-type impurity in the second region using the gate electrode and the first sidewall insulating film as a mask. Method of manufacturing a CMOS semiconductor device characterized by comprising a step of forming a second shallow junction regions Te is provided.
本発明によれば、n型不純物を注入する際に使用するサイドウォール絶縁膜を第1のサイドウォール絶縁膜とし、p型不純物を注入する際に使用するサイドウォール絶縁膜を第1のサイドウォール絶縁膜と第2のサイドウォール絶縁膜の積層体とすることにより、n型不純物よりなる第2の浅い接合領域をp型不純物よりなる第1の浅い接合領域よりもゲートの側壁面の近くに形成する。したがって、第2のサイドウォール絶縁膜のゲート長方向の厚さを制御することにより、精度良く第1および第2の浅い接合領域を形成することができる。 According to the present invention, the sidewall insulating film used when implanting the n-type impurity is the first sidewall insulating film, and the sidewall insulating film used when implanting the p-type impurity is the first sidewall. By forming a stacked body of the insulating film and the second sidewall insulating film, the second shallow junction region made of n-type impurities is closer to the side wall surface of the gate than the first shallow junction region made of p-type impurities. Form. Therefore, the first and second shallow junction regions can be accurately formed by controlling the thickness of the second sidewall insulating film in the gate length direction.
本発明のその他の観点によれば、半導体基板にp型トランジスタが形成される第1の領域とn型トランジスタが形成される第2の領域を備えたCMOS半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電極からなるゲートを形成する工程と、前記ゲートの側壁面に第1のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記第2の領域において、ゲート電極および第1のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてn型不純物を注入して第2の浅い接合領域を形成する工程と、前記第1のサイドウォール絶縁膜を覆う第2のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記第1の領域において、ゲート電極、第1および第2のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてp型不純物を注入して第1の浅い接合領域を形成する工程とを備えることを特徴とするCMOS半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a CMOS semiconductor device comprising a first region in which a p-type transistor is formed on a semiconductor substrate and a second region in which an n-type transistor is formed. Forming a gate made of a gate insulating film and a gate electrode on a semiconductor substrate; forming a first sidewall insulating film on a side wall surface of the gate; and in the second region, the gate electrode and the first Forming a second shallow junction region by implanting n-type impurities using the side wall insulating film as a mask, and forming a second side wall insulating film covering the first side wall insulating film; Forming a first shallow junction region by implanting p-type impurities in the first region using the gate electrode and the first and second sidewall insulating films as a mask; Method of manufacturing a CMOS semiconductor device characterized by obtaining is provided.
本発明によれば、第2のサイドウォール絶縁膜を除去することなく第1および第2の浅い接合領域を形成するので、除去する際の過大なエッチングにより生ずる短チャネル効果(n型MOSトランジスタの閾値電圧のロールオフ)等を回避することができ、工程数減を図ることができる。 According to the present invention, since the first and second shallow junction regions are formed without removing the second sidewall insulating film, the short channel effect (n-type MOS transistor of the n-type MOS transistor) caused by excessive etching at the time of removal is formed. Threshold voltage roll-off) can be avoided, and the number of processes can be reduced.
本発明によれば、浅い接合領域を形成する際にマスクとして使用するサイドウォール絶縁膜の厚さを異ならせて浅い接合領域が形成される位置を制御することにより、浅い接合領域が再配置された際に第1の浅い接合領域がゲート直下に過大に侵入することを防止すると共に、第2の浅い接合領域がゲート側壁面から過大に離隔することを防止することができる。その結果、閾値電圧のロールオフを抑制しつつ飽和ドレイン電流の最大化を図ることができる。 According to the present invention, the shallow junction region is rearranged by controlling the position where the shallow junction region is formed by changing the thickness of the sidewall insulating film used as a mask when forming the shallow junction region. In this case, it is possible to prevent the first shallow junction region from excessively penetrating directly under the gate and to prevent the second shallow junction region from being excessively separated from the gate side wall surface. As a result, it is possible to maximize the saturation drain current while suppressing the roll-off of the threshold voltage.
以下図面を参照しつつ実施の形態を説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造工程により形成される半導体装置の断面図である。
(First embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device formed by the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
図3を参照するに、半導体装置10は、半導体基板、例えばシリコン基板11に形成されたp型MOSトランジスタ12とn型MOSトランジスタ13から構成され、それぞれのMOSトランジスタ12、13の浅い接合領域29、30がゲート22の端部からほぼ同様の距離だけ離隔して形成されている。その結果、p型およびn型MOSトランジスタ12、13において短チャネル効果の抑制と飽和ドレイン電流の最大化を両立することができる。以下、この半導体装置の製造方法を詳細に説明する。
Referring to FIG. 3, the
図4〜図7は、第1の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。 4 to 7 are cross-sectional views illustrating the manufacturing steps of the semiconductor device according to the first embodiment.
図4(A)の工程では、シリコン基板11にSTI法により素子分離領域14を形成する。具体的には、シリコン基板11のトレンチエッチングによりトレンチ11−1を形成し、トレンチ11−1の内壁の熱酸化、CVD法によるシリコン酸化膜の充填を行い、次いでCMP法による平坦化を行い素子分離領域14を形成する。なお、シリコン基板11は、バルク基板でもSOI基板(Silicon on Insulating substrate)でもよい。SOI基板を用いることにより、後の工程で形成されるソース/ドレイン領域と基板との間に生じる空乏層による寄生容量を低減して、トランジスタの動作速度を向上することができる。また、STI法は公知の方法を用いて形成することができる。
In the step of FIG. 4A, an
図4(A)の工程ではさらに、イオン注入法によりp型MOSトランジスタを形成する素子領域15にAs+、P+などのn型不純物イオンを打込み、p型MOSトランジスタを形成する素子領域16にB+、BF2 +などのp型不純物イオンを打込み、それぞれn型ウェル領域18、p型ウェル領域19を形成する。
Further, in the step of FIG. 4A, n-type impurity ions such as As + and P + are implanted into the
次いで図4(B)の工程では、シリコン基板11の表面のシリコン自然酸化膜(不図示)をHF処理により除去し、CVD法、スパッタ法、あるいは熱酸化処理により、例えば厚さが3nmのシリコン酸化膜(後にゲート絶縁膜となる。)20aを形成する。熱酸化処理は、例えば酸素雰囲気中で600℃〜1100℃の温度で1分間〜20分間行う。なお、シリコン酸化膜20aの替わりに、シリコン酸窒化膜やシリコン窒化膜でもよく、さらにこれらの膜とシリコン酸化膜との積層体でもよい。
Next, in the process of FIG. 4B, a silicon natural oxide film (not shown) on the surface of the
図4(B)の工程ではさらに、シリコン酸化膜20a上にCVD法によりノンドープのポリシリコン膜21aを形成する。例えば減圧CVD法により、チャンバー内圧力を10Pa〜50Pa、基板温度を600℃〜650℃の範囲で加熱して、モノシランガスを流量50sccm〜300sccm、5分間〜60分間流し、厚さ20nm〜200nmのポリシリコン膜21a(後にゲート電極となる。)を形成する。PH3ガス等を混合して、P+やB+をドープしたドープトポリシリコン膜を形成してもよい。
In the step of FIG. 4B, a
次いで図4(C)の工程では、ポリシリコン膜21a上にレジスト膜(不図示)を形成しパターニングして、レジスト膜をマスクとしてRIE法によりポリシリコン膜21aおよびシリコン酸化膜20aをエッチングして、ゲート電極21およびゲート絶縁膜20よりなるゲート22を形成する。ここでは、ゲート長を例えば40nmに設定する。
4C, a resist film (not shown) is formed on the
次いで図4(D)の工程では、図4(C)の構造体を覆うようにCVD法により例えば厚さ5nmのシリコン窒化膜23aを形成する。シリコン窒化膜23aは、例えば基板温度を650℃、圧力20Paに設定して、ジクロロシランガス(流量660sccm)およびアンモニアガス(流量870sccm)を用いて形成する。
Next, in the step of FIG. 4D, a
次いで図5(A)の工程では、シリコン窒化膜23aをCxHyFzガスを用いてRIE法によりエッチバックし、ゲート22の側壁面にシリコン窒化膜よりなる第1サイドウォール絶縁膜23を形成する。第1サイドウォール絶縁膜23のゲート長方向厚さL1を1nm〜10nm(好ましくは3〜5nm)の範囲に設定する。ここではL1を5nmとする。
In the step of FIG. 5 (A) then etched back by RIE using the
次いで図5(B)の工程では、図5(A)の構造体を覆うように、CVD法により例えば厚さ5nmのシリコン酸化膜(不図示)を形成する。シリコン酸化膜は、例えば基板温度を850℃、圧力100Paに設定して、シランガス(流量800sccm)および酸素ガス(流量600sccm)を用いて形成する。次いで、シリコン酸化膜をCF4とH2の混合ガスを用いてRIE法によりエッチバックし、シリコン酸化膜よりなる第2サイドウォール絶縁膜24を形成する。第2サイドウォール絶縁膜24のゲート長方向厚さL2を1nm〜10nm(好ましくは3〜5nm)の範囲に設定する。ここではL2を5nmとする。
Next, in the process of FIG. 5B, a silicon oxide film (not shown) having a thickness of, for example, 5 nm is formed by a CVD method so as to cover the structure of FIG. The silicon oxide film is formed using, for example, silane gas (flow rate 800 sccm) and oxygen gas (flow rate 600 sccm) at a substrate temperature of 850 ° C. and a pressure of 100 Pa. Next, the silicon oxide film is etched back by RIE using a mixed gas of CF 4 and H 2 to form a second
次いで図5(C)の工程では、図5(B)の構造体をレジスト膜25により覆い、p型MOSトランジスタの素子領域15に開口部25−1を形成する。次いで、ゲート電極21と第1および第2サイドウォール絶縁膜23、24をマスクとして、p型MOSトランジスタの素子領域16にAs+(例えば注入エネルギー30keV、ドーズ量1×1013cm-2)を例えば注入角度35度に設定して打ち込み、ゲート22の両側のシリコン基板11にn型ポケット領域26を形成する。
5C, the structure of FIG. 5B is covered with a resist
図5(C)の工程ではさらに、ゲート電極21と第1および第2サイドウォール絶縁膜23、24をマスクとして、B+(例えば注入エネルギー1keV、ドーズ量4×1014cm-2)を基板面にほぼ垂直に打ち込み、ゲート22の両側にp型の浅い接合領域29を形成する。ここで、p型MOSトランジスタの浅い接合領域29は、ポケット領域26の上側、すなわちシリコン基板11の表面側に形成され、第2サイドウォール絶縁膜24の表面から外側の領域に形成される。すなわち、ゲート22の側壁面から約10nmの位置から外側の領域に形成される。
In the step of FIG. 5C, B + (for example, implantation energy 1 keV, dose amount 4 × 10 14 cm −2 ) is formed on the substrate using the
次いで図6(A)の工程では、レジスト膜25を除去し、次いで等方性エッチング、例えばウェットエッチングにより第2サイドウォール絶縁膜24を除去する。
Next, in the step of FIG. 6A, the resist
次いで図6(B)の工程では、図6(A)の構造体をレジスト膜31により覆い、n型MOSトランジスタの素子領域16に開口部31−1を形成する。次いで、ゲート電極21と第1サイドウォール絶縁膜23をマスクとして、B+(例えば注入エネルギー10keV、ドーズ量1×1013cm-2)を例えば入射角35度に設定して打ち込み、ゲート22の両側のシリコン基板11にp型ポケット領域28を形成する。
6B, the structure shown in FIG. 6A is covered with a resist
図6(B)の工程ではさらに、ゲート電極21と第1サイドウォール絶縁膜23をマスクとして、As+(注入エネルギー1keV)を基板面にほぼ垂直に打ち込み、ゲートの両側に浅い接合領域30を形成する。ここで、浅い接合領域30は、ポケット領域の上側、すなわちシリコン基板表面側に形成され、第1サイドウォール絶縁膜23の表面から外側の領域に形成される。すなわち、ゲート22の側壁面から例えば約5nmの位置から外側の領域に形成される。
6B, As + (injection energy 1 keV) is implanted almost perpendicularly to the substrate surface using the
次いで図6(C)の工程では、レジスト膜31を除去し、構造体の表面を覆うシリコン窒化膜(不図示)を、例えば膜厚50nmに形成する。形成方法は図4(D)において説明した方法と同様である。次いで、シリコン窒化膜をCxHyFzガスを用いてRIE法によりエッチバックし、シリコン窒化膜よりなる第3サイドウォール絶縁膜32を形成する。第3サイドウォール絶縁膜32のゲート長方向厚さL3を10nm〜100nm(好ましくは30〜50nm)の範囲に設定し、ここでは50nmとする。
6C, the resist
次いで図7(A)の工程では、図6(C)の構造体表面をレジスト膜33により覆い、p型MOSトランジスタの素子領域15を開口する。次いで、ゲート電極21と第1および第3サイドウォール絶縁膜23、32をマスクとして、B+(例えば注入エネルギー5keV、ドーズ量2×1015cm-2)を基板面にほぼ垂直に打ち込み、ゲート22の両側の素子領域15に深い接合領域であるソース/ドレイン領域34を形成する。ソース/ドレイン領域34は、第3サイドウォール絶縁膜32の表面から外側の領域に形成される。
7A, the structure surface of FIG. 6C is covered with a resist
次いで図7(B)の工程では、レジスト膜33を除去し、次いで構造体表面をレジスト膜36により覆い、n型MOSトランジスタの素子領域16に開口部36−1を形成する。次いで、ゲート電極21と第1および第3サイドウォール絶縁膜23、32をマスクとして、P+(例えば注入エネルギー6keV、ドーズ量2×1015cm-2)を基板面にほぼ垂直に打ち込み、ゲート22の両側の素子領域16に深い接合領域であるソース/ドレイン領域35を形成する。ここで、ソース/ドレイン領域35は、第3サイドウォール絶縁膜32の表面から外側の領域に形成される。
7B, the resist
次いで図7(C)の工程では、RTP装置などで構造体を例えば800℃に加熱して、ソース/ドレイン領域34、35、浅い接合領域2、ポケット領域の不純物イオンの活性化熱処理を行う。シリコン基板中でのB+の拡散係数はAs+よりも大きいので、p型の浅い接合領域29がn型の浅い接合領域30よりも拡大して、ゲート22の下側付近のp型およびn型の浅い接合領域29、30の分布は、n型MOSトランジスタ13とほぼ同様となる。例えばp型MOSトランジスタ12の浅い接合領域29はn型MOSトランジスタと比較してゲート22の側壁面から離隔して注入されたので、活性化熱処理により拡散しても、短チャネル効果の発生を抑制することができる。なお、活性化熱処理が行われる温度範囲(例えば400℃〜1000℃)では、不純物イオンのシリコン基板中の拡散係数は、B+>BF2 +>Sb+>As+の関係を有している。浅い接合領域29、30の不純物イオンとして、B+の替わりにBF2 +、As+の替わりにSb+を用いてもよい。
Next, in the process of FIG. 7C, the structure is heated to, for example, 800 ° C. with an RTP apparatus or the like, and activation heat treatment of impurity ions in the source /
図7(C)の工程ではさらに、レジスト膜36を除去し、構造体の表面にスパッタ法によりTi膜あるいはCo膜(不図示)を形成し、加熱処理を行って基板表面およびゲート電極表面をシリサイド化しTiSi2膜、CoSi2膜などのシリサイド膜を形成する。次いでシリサイド化しなかったTi膜、Co膜を除去する。この後の工程は図示および詳しい説明を省略するが、図7(C)の構造体を層間絶縁膜により覆い、層間絶縁膜上に配線層を形成する。配線層とp型およびn型MOSトランジスタとの間は、ソース/ドレイン領域に接触するコンタクトにより電気的に接続され、さらに多層の層間絶縁膜や配線層等が形成され半導体装置が完成される。
In the step of FIG. 7C, the resist
本実施の形態によれば、不純物イオンを注入する際にマスクとして、ゲート電極に加えて第1サイドウォール絶縁膜単体あるいは、第1および第2サイドウォール絶縁膜の積層体をそれぞれn型、p型の浅い接合領域30、29の形成において使い分けているので、それぞれのゲート長方向厚さにより、n型の浅い接合領域30をp型の浅い接合領域29よりもゲート側壁面に近接して精度良く配置することができる。その結果、活性化熱処理後の再配置した浅い接合領域29、30の分布がn型MOSトランジスタ13とp型MOSトランジスタ12とでゲート側壁面と浅い接合領域のゲート側端部との距離がほぼ同じに配置されるので、短チャネル効果を防止すると共に、n型MOSトランジスタ13の寄生抵抗を抑制することができる。したがって、閾値電圧のロールオフを抑制しつつ飽和ドレイン電流の最大化を図ることができる。
According to the present embodiment, the first sidewall insulating film alone or the stacked body of the first and second sidewall insulating films, in addition to the gate electrode, is used as a mask when impurity ions are implanted. Since the
本実施の形態の一実施例として、本実施の形態の製造方法によりゲート長を40nmのCMOS半導体装置を作製した。このCMOS半導体装置の閾値電圧は、n型MOSトランジスタでは+0.1V、p型MOSトランジスタでは−0.1Vとなった。また、ドレイン電圧がそれぞれ1V(n型MOSトランジスタ)、−1V(p型MOSトランジスタ)の条件で、ゲート幅1μm当たりの飽和ドレイン電流がn型MOSトランジスタでは1mA、p型MOSトランジスタでは450μAが得られた。このことより、ゲート長が40nmと短小化されていても、閾値電圧のロールオフが抑制され、大きな飽和ドレイン電流が得られる半導体装置が実現できたことが分かる。 As an example of this embodiment, a CMOS semiconductor device having a gate length of 40 nm was manufactured by the manufacturing method of this embodiment. The threshold voltage of this CMOS semiconductor device was +0.1 V for the n-type MOS transistor and −0.1 V for the p-type MOS transistor. In addition, when the drain voltage is 1 V (n-type MOS transistor) and -1 V (p-type MOS transistor), the saturation drain current per 1 μm gate width is 1 mA for the n-type MOS transistor and 450 μA for the p-type MOS transistor. It was. This shows that even when the gate length is shortened to 40 nm, a semiconductor device capable of suppressing the roll-off of the threshold voltage and obtaining a large saturation drain current can be realized.
なお、上記の実施の形態において、B+の替わりにBF2 +を用いてもよく。As+の替わりにSb+を用いてもよい。 In the above embodiment, BF 2 + may be used instead of B + . Sb + may be used instead of As + .
また、図5(C)の工程において、ポケット領域26を形成する前に浅い接合領域29を形成してもよい。図6(B)の工程でも同様である。
In the step of FIG. 5C, the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、深い接合領域の形成を浅い接合領域の後に行っているが、浅い接合領域の形成の前に行ってもよい。例えば、図4(C)の工程の後に、第1サイドウォール絶縁膜と第3サイドウォール絶縁膜の積層体のゲート長方向厚さに同程度のゲート長方向厚さの第4サイドウォール絶縁膜をゲート側壁面に形成して、図7(A)および(B)の工程と同様に深い接合領域を形成し、次いで活性化熱処理を行い、さらに第4サイドウォール絶縁膜を除去する。次いで図4(D)〜図6(C)の工程と同様にして行い、次いで浅い接合領域の活性加熱処理を行う。この方法によれば、浅い接合領域を形成する前に高温の深い接合領域の活性化熱処理を行うので、浅い接合領域の活性化熱処理をより低温で行うことができ、拡散による浅い接合領域の再配置を制御良く行うことができる。この効果はゲート長が短小化されるにつれて一層増大する。 In the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment, the deep junction region is formed after the shallow junction region. However, the deep junction region may be formed before the shallow junction region is formed. For example, after the step of FIG. 4C, a fourth sidewall insulating film having a gate length direction thickness comparable to the gate length direction thickness of the stacked body of the first sidewall insulating film and the third sidewall insulating film. Is formed on the gate side wall surface, a deep junction region is formed in the same manner as in the steps of FIGS. 7A and 7B, and then an activation heat treatment is performed, and the fourth side wall insulating film is further removed. Next, the process is performed in the same manner as in the steps of FIGS. 4D to 6C, and then an active heat treatment is performed on the shallow junction region. According to this method, since the activation heat treatment of the high-temperature deep junction region is performed before forming the shallow junction region, the activation heat treatment of the shallow junction region can be performed at a lower temperature, and the shallow junction region is regenerated by diffusion. Arrangement can be performed with good control. This effect is further increased as the gate length is reduced.
以下、第1の実施の変形例に係る半導体装置の製造方法について説明する。本変形例は、浅い接合領域の形成を、n型MOSトランジスタを先に行い、p型MOSトランジスタを後にした以外は第1の実施の形態と同様である。 Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to a modification of the first embodiment will be described. In this modification, the shallow junction region is formed in the same manner as in the first embodiment except that the n-type MOS transistor is formed first and the p-type MOS transistor is formed later.
図8〜図9は第1の実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 8 to 9 are cross-sectional views showing the manufacturing steps of the semiconductor device according to the modification of the first embodiment. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図8(A)の工程では、図4(A)〜図2(A)までの工程と同様にして、シリコン基板11上のp型MOSトランジスタおよびn型トランジスタの素子領域15、16にシリコン酸化膜のゲート絶縁膜20とポリシリコン膜のゲート電極21からなるゲート22を形成する。
In the process of FIG. 8A, silicon oxide is formed on the
次いで図8(B)の工程では、図8(A)の構造体表面をレジスト膜41により覆い、n型MOSトランジスタの領域に開口部41−1を形成する。次いで、ゲート電極21と第1サイドウォール絶縁膜23をマスクとして、図6(B)の工程と同様にしてB+を基板面に斜めに打ち込み、次いで、As+を基板面に垂直に打ち込んで第1サイドウォール絶縁膜23の外側の素子領域16にp型ポケット領域28およびn型の浅い接合領域30を形成する。
8B, the structure surface of FIG. 8A is covered with a resist film 41, and an opening 41-1 is formed in the region of the n-type MOS transistor. Next, using the
次いで図8(C)の工程では、レジスト膜41を除去し、構造体表面を覆うように、図5(B)の工程と同様にして、CVD法によりシリコン酸化膜を形成し、エッチバックしてゲート長方向厚さL2の第2サイドウォール絶縁膜24を形成する。
Next, in the step of FIG. 8C, the resist film 41 is removed, and a silicon oxide film is formed by the CVD method and etched back in the same manner as in the step of FIG. 5B so as to cover the surface of the structure. A second
次いで図9の工程では、図5(C)の工程と同様にして、図8(C)の構造体表面をレジスト膜42により覆い、p型MOSトランジスタの素子領域15に開口部42−1を形成し、次いで、ゲート電極21と第1および第2サイドウォール絶縁膜23、24をマスクとして、As+を斜めから打ち込み、さらにB+を基板面にほぼ垂直に打ち込み、n型ポケット領域26およびp型の浅い接合領域29を形成する。次いで、図示は省略するが、レジスト膜42を除去し、等方性エッチング例えばウェットエッチングにより第2サイドウォール絶縁膜24を除去する。さらに、第1の実施の形態と同様に、図6(C)〜図7(C)の工程を行う。
Next, in the process of FIG. 9, as in the process of FIG. 5C, the structure surface of FIG. 8C is covered with a resist
本変形例によれば、先にゲート電極と第1サイドウォール絶縁膜をマスクとして使用してp型の浅い接合領域を形成し、その後に、第1サイドウォール絶縁膜を覆う第2サイドウォール絶縁膜をマスクとしてn型の浅い接合領域を形成しているので、上記の第1の実施の形態における第2サイドウォール絶縁膜のエッチング工程を経ることなく両方の浅い接合領域を形成する。したがって、エッチングが過大となる場合の問題を回避することができ、また、工程数減により製造方法の単純化および容易化を図ることができる。 According to this modification, a p-type shallow junction region is first formed using the gate electrode and the first sidewall insulating film as a mask, and then the second sidewall insulation covering the first sidewall insulating film is formed. Since the n-type shallow junction region is formed using the film as a mask, both shallow junction regions are formed without going through the etching process of the second sidewall insulating film in the first embodiment. Therefore, it is possible to avoid problems when etching becomes excessive, and it is possible to simplify and facilitate the manufacturing method by reducing the number of processes.
なお、本変形例では第2サイドウォール絶縁膜を第3ウォール絶縁膜のゲート長方向厚さが等しい(L2=L3)場合は、第2サイドウォール絶縁膜を除去せずにソース/ドレイン領域を形成してもよい。第1の実施の形態に係る製造方法よりさらに工程数を減少し、簡略化することができる。 In this modification, when the second sidewall insulating film has the same thickness in the gate length direction of the third wall insulating film (L2 = L3), the source / drain regions are not removed without removing the second sidewall insulating film. It may be formed. The number of steps can be further reduced and simplified as compared with the manufacturing method according to the first embodiment.
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、ゲート電極の側壁面を酸化処理してシリコン酸化膜の第1サイドウォール絶縁膜を設けたことに主な特徴がある。
(Second Embodiment)
The semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention is mainly characterized in that the side wall surface of the gate electrode is oxidized to provide the first side wall insulating film of the silicon oxide film.
図10(A)〜(D)は、第2の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。 10A to 10D are cross-sectional views illustrating the manufacturing steps of the semiconductor device according to the second embodiment.
図10(A)の工程では、図4(A)および(B)と同様にして、半導体基板11に素子分離領域14を形成し、ゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜20aとゲート電極となるポリシリコン膜21aを形成する。
In the step of FIG. 10A, as in FIGS. 4A and 4B, the
図10(A)の工程ではさらに、ポリシリコン膜21a上に、CVD法やスパッタ法によりシリコン酸化膜51a(膜厚200nm)を形成する。
In the step of FIG. 10A, a
次いで図10(B)の工程では、シリコン酸化膜51a上にレジスト膜(不図示)を形成しパターニングして、レジスト膜をマスクとしてRIE法により、シリコン酸化膜51a、ポリシリコン膜21aを順次エッチングして、シリコン酸化膜20a上にポリシリコン膜のゲート電極21およびシリコン酸化膜のティップマスク51の積層体52を形成する。この際、積層体52のゲート長方向厚さL4は、最終的なゲート長より長く設定する。すなわち、ゲート長方向厚さL4=ゲート長+第1サイドウォール絶縁膜のゲート長方向厚さL1×2に設定する。
10B, a resist film (not shown) is formed and patterned on the
次いで図10(C)の工程では、RTP装置を用いて、酸素雰囲気中で温度800℃〜900℃の範囲で5秒〜10秒加熱してポリシリコン膜21の側壁面を熱酸化する。ゲート長方向厚さL1が1nm〜10nm(好ましくは3nm〜5nm)に設定した第1サイドウォール絶縁膜53を形成する。ついで、異方性エッチングによりゲート上のティップマスク51および構造体52直下を除く半導体基板11上のシリコン酸化膜20aを除去して、図10(D)に示す構造体を形成する。次いで、第1の実施の形態の図5(B)〜図7(C)の工程と、第2サイドウォール絶縁膜をシリコン窒化膜により形成する以外は略同様にして、本実施の形態に係る半導体装置を形成する。
Next, in the process of FIG. 10C, the sidewall surface of the
本実施の形態によれば、第1サイドウォール絶縁膜53をポリシリコン膜の側壁面を酸化することにより形成するので、膜厚の制御が確実で容易となるので、浅い接合領域を形成する際のマスクのゲート長方向の長さの制御が良好となり、精度良く浅い接合領域を形成することができる。
According to the present embodiment, since the first
なお、上記の説明においてn型MOSトランジスタとp型MOSトランジスタを入れ換えて、厚いサイドウォール絶縁膜、例えば第1および第2サイドウォール絶縁膜の積層体をマスクとしてn型の不純物イオン(As+またはSb+)を用いてn型MOSトランジスタの浅い接合を形成し、薄いサイドウォール絶縁膜、例えば第1サイドウォール絶縁膜をマスクとしてp型の不純物イオン(B+またはBF2 +)を用いてp型MOSトランジスタの浅い接合を形成してもよい。 In the above description, the n-type MOS transistor and the p-type MOS transistor are replaced, and n-type impurity ions (As + or As + or Sb + ) is used to form a shallow junction of the n-type MOS transistor, and p-type impurity ions (B + or BF 2 + ) are used as a mask using the thin sidewall insulating film, for example, the first sidewall insulating film as a mask. A shallow junction of the type MOS transistor may be formed.
以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、本発明の半導体装置は、第1の実施の形態の変形例と第2の実施の形態を組み合わせてもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, the semiconductor device of the present invention may be a combination of the modification of the first embodiment and the second embodiment.
なお、以上の実施の形態の説明に関して更に以下の付記を開示する。
(付記1) 半導体基板にp型トランジスタが形成される第1の領域とn型トランジスタが形成される第2の領域を備えたCMOS半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電極からなるゲートを形成する工程と、
前記ゲートの側壁面にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極およびサイドウォール絶縁膜をマスクとして第1および第2の領域にp型およびn型不純物を各々注入して第1および第2の浅い接合領域を形成する工程とを備え、
前記第1および第2の浅い接合領域を形成する工程において、n型不純物を注入する際にマスクとして使用するサイドウォール絶縁膜が、p型不純物を注入する際にマスクとして使用するサイドウォール絶縁膜よりも、ゲート長方向の厚さが小なることを特徴とするCMOS半導体装置の製造方法。
(付記2) 半導体基板にp型トランジスタが形成される第1の領域とn型トランジスタが形成される第2の領域を備えたCMOS半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電極からなるゲートを形成する工程と、
前記ゲートの側壁面に第1のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記第1のサイドウォール絶縁膜を覆う第2のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域において、ゲート電極、第1および第2のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてp型不純物を注入して第1の浅い接合領域を形成する工程と、
第2のサイドウォール絶縁膜を除去する工程と、
前記第2の領域において、ゲート電極および第1のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてn型不純物を注入して第2の浅い接合領域を形成する工程とを備えることを特徴とするCMOS半導体装置の製造方法。
(付記3) 前記第2の浅い接合領域を形成する工程の後に、
前記第1のサイドウォール絶縁膜を覆う第3のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極、第1および第3のサイドウォール絶縁膜をマスクとして、前記第1の領域においてp型不純物、第2の領域においてn型不純物を各々注入して各々深い接合領域を形成する工程とを備えることを特徴とする付記2記載のCMOS半導体装置の製造方法。
(付記4) 半導体基板にp型トランジスタが形成される第1の領域とn型トランジスタが形成される第2の領域を備えたCMOS半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電極からなるゲートを形成する工程と、
前記ゲートの側壁面に第1のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の領域において、ゲート電極および第1のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてn型不純物を注入して第2の浅い接合領域を形成する工程と、
前記第1のサイドウォール絶縁膜を覆う第2のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域において、ゲート電極、第1および第2のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてp型不純物を注入して第1の浅い接合領域を形成する工程とを備えることを特徴とするCMOS半導体装置の製造方法。
(付記5) 前記第1の浅い接合領域を形成する工程の後に、
前記第2のサイドウォール絶縁膜を除去する工程と、
前記第1のサイドウォール絶縁膜を覆う第3のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極、第1および第3のサイドウォール絶縁膜をマスクとして、前記第1の領域においてp型不純物、第2の領域においてn型不純物を各々注入して深い接合領域を形成する工程とを備えることを特徴とする付記4記載のCMOS半導体装置の製造方法。
(付記6) 前記ゲートを形成する工程と前記第1のサイドウォール絶縁膜を形成する工程との間に、
前記ゲートの側壁面に第4のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極、第4のサイドウォール絶縁膜をマスクとして、前記第1の領域においてp型不純物、第2の領域においてn型不純物を各々注入して深い接合領域を形成する工程と、
前記第4のサイドウォール絶縁膜を除去する工程とを備え、
前記第4のサイドウォール絶縁膜は、積層された前記第1のサイドウォール絶縁膜と第2のサイドウォール絶縁膜に対して、ゲート長方向の厚さが同程度か大なることを特徴とする付記2または4記載のCMOS半導体装置の製造方法。
(付記7) 前記ゲートを形成する工程において、最終的なゲート長さよりも大なる長さのゲートを形成すると共に、
前記第1のサイドウォール絶縁膜を形成する工程において、ゲート電極の側壁面を酸化処理してシリコン酸化膜に改質し第1のサイドウォール絶縁膜とすることを特徴とする付記2〜6のうちいずれか一項記載のCMOS半導体装置の製造方法。
(付記8) 所定の温度に加熱して前記第1および第2の浅い接合領域のp型およびn型不純物を活性化する工程を備え、
前記所定の温度において、前記p型不純物は、前記n型不純物よりも前記半導体基板中の拡散係数が大なることを特徴とする付記1〜7のうち、いずれか一項記載のCMOS半導体装置の製造方法。
(付記9) 前記第1のサイドウォール絶縁膜と第2のサイドウォール絶縁膜は異なる材料よりなることを特徴とする付記2〜8のうち、いずれか一項記載のCMOS半導体装置の製造方法。
(付記10) 前記p型不純物がB+およびBF2 +のうち少なくともいずれかの不純物イオンであり、前記n型不純物がAs+およびSb+のうち少なくともいずれかの不純物イオンであることを特徴とする付記1〜9のうち、いずれか一項記載のCMOS半導体装置の製造方法。
In addition, the following additional remarks are disclosed regarding description of the above embodiment.
(Supplementary Note 1) A method of manufacturing a CMOS semiconductor device including a first region in which a p-type transistor is formed and a second region in which an n-type transistor is formed on a semiconductor substrate,
Forming a gate comprising a gate insulating film and a gate electrode on the semiconductor substrate;
Forming a sidewall insulating film on the sidewall surface of the gate;
Forming p-type and n-type impurities in the first and second regions using the gate electrode and the sidewall insulating film as a mask to form first and second shallow junction regions, respectively.
In the step of forming the first and second shallow junction regions, the sidewall insulating film used as a mask when implanting n-type impurities is used as the sidewall insulating film used as a mask when implanting p-type impurities. A method of manufacturing a CMOS semiconductor device, wherein the thickness in the gate length direction is smaller than that of the CMOS semiconductor device.
(Supplementary Note 2) A method of manufacturing a CMOS semiconductor device including a first region in which a p-type transistor is formed and a second region in which an n-type transistor is formed on a semiconductor substrate,
Forming a gate comprising a gate insulating film and a gate electrode on the semiconductor substrate;
Forming a first sidewall insulating film on the side wall surface of the gate;
Forming a second sidewall insulating film covering the first sidewall insulating film;
In the first region, forming a first shallow junction region by implanting p-type impurities using the gate electrode and the first and second sidewall insulating films as a mask;
Removing the second sidewall insulating film;
And a step of forming a second shallow junction region by implanting an n-type impurity using the gate electrode and the first sidewall insulating film as a mask in the second region. Method.
(Supplementary Note 3) After the step of forming the second shallow junction region,
Forming a third sidewall insulating film covering the first sidewall insulating film;
Forming deep junction regions by implanting p-type impurities in the first region and n-type impurities in the second region using the gate electrode and the first and third sidewall insulating films as a mask; The method for manufacturing a CMOS semiconductor device according to
(Supplementary Note 4) A method of manufacturing a CMOS semiconductor device including a first region in which a p-type transistor is formed and a second region in which an n-type transistor is formed on a semiconductor substrate,
Forming a gate comprising a gate insulating film and a gate electrode on the semiconductor substrate;
Forming a first sidewall insulating film on the side wall surface of the gate;
Forming a second shallow junction region by implanting an n-type impurity using the gate electrode and the first sidewall insulating film as a mask in the second region;
Forming a second sidewall insulating film covering the first sidewall insulating film;
And a step of forming a first shallow junction region by implanting a p-type impurity using the gate electrode and the first and second sidewall insulating films as a mask in the first region. Device manufacturing method.
(Supplementary Note 5) After the step of forming the first shallow junction region,
Removing the second sidewall insulating film;
Forming a third sidewall insulating film covering the first sidewall insulating film;
Forming a deep junction region by implanting p-type impurities in the first region and n-type impurities in the second region, using the gate electrode and the first and third sidewall insulating films as a mask. A method for manufacturing a CMOS semiconductor device according to appendix 4, wherein the method is provided.
(Appendix 6) Between the step of forming the gate and the step of forming the first sidewall insulating film,
Forming a fourth sidewall insulating film on the side wall surface of the gate;
Forming a deep junction region by implanting p-type impurities in the first region and n-type impurities in the second region using the gate electrode and the fourth sidewall insulating film as a mask;
Removing the fourth sidewall insulating film,
The fourth sidewall insulating film has a thickness in the gate length direction that is approximately the same as or larger than that of the stacked first sidewall insulating film and second sidewall insulating film. A method for manufacturing a CMOS semiconductor device according to
(Supplementary Note 7) In the step of forming the gate, a gate having a length larger than the final gate length is formed,
In the step of forming the first sidewall insulating film, the side wall surface of the gate electrode is oxidized to be modified into a silicon oxide film to form a first sidewall insulating film. The manufacturing method of the CMOS semiconductor device as described in any one of them.
(Supplementary Note 8) A step of activating p-type and n-type impurities in the first and second shallow junction regions by heating to a predetermined temperature,
8. The CMOS semiconductor device according to any one of appendices 1 to 7, wherein the p-type impurity has a diffusion coefficient in the semiconductor substrate larger than that of the n-type impurity at the predetermined temperature. Production method.
(Supplementary Note 9) The method for manufacturing a CMOS semiconductor device according to any one of
(Supplementary Note 10) The p-type impurity is at least one impurity ion of B + and BF 2 + , and the n-type impurity is at least one impurity ion of As + and Sb +. The manufacturing method of a CMOS semiconductor device according to any one of Supplementary notes 1 to 9.
10 半導体装置
11 シリコン基板
12 p型MOSトランジスタ
13 n型MOSトランジスタ
15 p型MOSトランジスタを形成する素子領域
16 n型MOSトランジスタを形成する素子領域
18 n型ウェル領域
19 p型ウェル領域
20 ゲート絶縁膜
20a シリコン酸化膜
21 ゲート電極
21a ポリシリコン膜
22 ゲート
23、53 第1サイドウォール絶縁膜
23a シリコン窒化膜
24 第2サイドウォール絶縁膜
26 n型ポケット領域
28 p型ポケット領域
29、30 浅い接合領域
32 第3サイドウォール絶縁膜
34、35 ソース/ドレイン領域
38a、38b シリサイド膜
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電極からなるゲートを形成する工程と、
前記ゲートの側壁面にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極およびサイドウォール絶縁膜をマスクとして第1および第2の領域にp型およびn型不純物を各々注入して第1および第2の浅い接合領域を形成する工程とを備え、
前記第1および第2の浅い接合領域を形成する工程において、n型不純物を注入する際にマスクとして使用するサイドウォール絶縁膜が、p型不純物を注入する際にマスクとして使用するサイドウォール絶縁膜よりも、ゲート長方向の厚さが小なることを特徴とするCMOS半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a CMOS semiconductor device comprising a first region in which a p-type transistor is formed on a semiconductor substrate and a second region in which an n-type transistor is formed,
Forming a gate comprising a gate insulating film and a gate electrode on the semiconductor substrate;
Forming a sidewall insulating film on the sidewall surface of the gate;
Forming p-type and n-type impurities in the first and second regions using the gate electrode and the sidewall insulating film as a mask to form first and second shallow junction regions, respectively.
In the step of forming the first and second shallow junction regions, the sidewall insulating film used as a mask when implanting n-type impurities is used as the sidewall insulating film used as a mask when implanting p-type impurities. A method of manufacturing a CMOS semiconductor device, wherein the thickness in the gate length direction is smaller than that of the CMOS semiconductor device.
前記半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電極からなるゲートを形成する工程と、
前記ゲートの側壁面に第1のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記第1のサイドウォール絶縁膜を覆う第2のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域において、ゲート電極、第1および第2のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてp型不純物を注入して第1の浅い接合領域を形成する工程と、
前記第2のサイドウォール絶縁膜を除去する工程と、
前記第2の領域において、ゲート電極および第1のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてn型不純物を注入して第2の浅い接合領域を形成する工程とを備えることを特徴とするCMOS半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a CMOS semiconductor device comprising a first region in which a p-type transistor is formed on a semiconductor substrate and a second region in which an n-type transistor is formed,
Forming a gate comprising a gate insulating film and a gate electrode on the semiconductor substrate;
Forming a first sidewall insulating film on the side wall surface of the gate;
Forming a second sidewall insulating film covering the first sidewall insulating film;
In the first region, forming a first shallow junction region by implanting p-type impurities using the gate electrode and the first and second sidewall insulating films as a mask;
Removing the second sidewall insulating film;
And a step of forming a second shallow junction region by implanting an n-type impurity using the gate electrode and the first sidewall insulating film as a mask in the second region. Method.
前記半導体基板上にゲート絶縁膜およびゲート電極からなるゲートを形成する工程と、
前記ゲートの側壁面に第1のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の領域において、ゲート電極および第1のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてn型不純物を注入して第2の浅い接合領域を形成する工程と、
前記第1のサイドウォール絶縁膜を覆う第2のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域において、ゲート電極、第1および第2のサイドウォール絶縁膜をマスクとしてp型不純物を注入して第1の浅い接合領域を形成する工程とを備えることを特徴とするCMOS半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a CMOS semiconductor device comprising a first region in which a p-type transistor is formed on a semiconductor substrate and a second region in which an n-type transistor is formed,
Forming a gate comprising a gate insulating film and a gate electrode on the semiconductor substrate;
Forming a first sidewall insulating film on the side wall surface of the gate;
Forming a second shallow junction region by implanting an n-type impurity using the gate electrode and the first sidewall insulating film as a mask in the second region;
Forming a second sidewall insulating film covering the first sidewall insulating film;
And a step of forming a first shallow junction region by implanting a p-type impurity using the gate electrode and the first and second sidewall insulating films as a mask in the first region. Device manufacturing method.
前記第1のサイドウォール絶縁膜を形成する工程において、ゲート電極の側壁面を酸化処理してシリコン酸化膜に改質し第1のサイドウォール絶縁膜とすることを特徴とする請求項2または3記載のCMOS半導体装置の製造方法。 In the step of forming the gate, forming a gate having a length larger than the final gate length,
4. The step of forming the first sidewall insulating film includes oxidizing the sidewall surface of the gate electrode to form a silicon oxide film to form a first sidewall insulating film. A manufacturing method of the described CMOS semiconductor device.
5. The method of manufacturing a CMOS semiconductor device according to claim 2, wherein the first sidewall insulating film and the second sidewall insulating film are made of different materials. 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003430594A JP4796747B2 (en) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | Manufacturing method of CMOS semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003430594A JP4796747B2 (en) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | Manufacturing method of CMOS semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005191267A true JP2005191267A (en) | 2005-07-14 |
JP4796747B2 JP4796747B2 (en) | 2011-10-19 |
Family
ID=34788919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003430594A Expired - Fee Related JP4796747B2 (en) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | Manufacturing method of CMOS semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4796747B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105575876A (en) * | 2014-10-16 | 2016-05-11 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Formation method of semiconductor structure |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06342884A (en) * | 1991-07-09 | 1994-12-13 | Samsung Electron Co Ltd | Mos semiconductor device and its manufacture |
JPH09167804A (en) * | 1995-12-15 | 1997-06-24 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
JPH09321299A (en) * | 1996-05-31 | 1997-12-12 | Nippon Steel Corp | Fabrication of semiconductor device |
JP2001015737A (en) * | 1999-06-29 | 2001-01-19 | Toshiba Corp | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2001110913A (en) * | 1999-10-06 | 2001-04-20 | Nec Corp | Manufacturing method of semiconductor device |
JP2002231821A (en) * | 2001-01-31 | 2002-08-16 | Mitsubishi Electric Corp | Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device |
WO2003052799A2 (en) * | 2001-12-14 | 2003-06-26 | Advanced Micro Devices, Inc. | A method of forming differential spacers for individual optimization of n-channel and p-channel transistors |
JP2004282068A (en) * | 2003-03-12 | 2004-10-07 | Samsung Electronics Co Ltd | Method for forming semiconductor device |
JP2004349372A (en) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device |
-
2003
- 2003-12-25 JP JP2003430594A patent/JP4796747B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06342884A (en) * | 1991-07-09 | 1994-12-13 | Samsung Electron Co Ltd | Mos semiconductor device and its manufacture |
JPH09167804A (en) * | 1995-12-15 | 1997-06-24 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
JPH09321299A (en) * | 1996-05-31 | 1997-12-12 | Nippon Steel Corp | Fabrication of semiconductor device |
JP2001015737A (en) * | 1999-06-29 | 2001-01-19 | Toshiba Corp | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2001110913A (en) * | 1999-10-06 | 2001-04-20 | Nec Corp | Manufacturing method of semiconductor device |
JP2002231821A (en) * | 2001-01-31 | 2002-08-16 | Mitsubishi Electric Corp | Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device |
WO2003052799A2 (en) * | 2001-12-14 | 2003-06-26 | Advanced Micro Devices, Inc. | A method of forming differential spacers for individual optimization of n-channel and p-channel transistors |
JP2004282068A (en) * | 2003-03-12 | 2004-10-07 | Samsung Electronics Co Ltd | Method for forming semiconductor device |
JP2004349372A (en) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105575876A (en) * | 2014-10-16 | 2016-05-11 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Formation method of semiconductor structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4796747B2 (en) | 2011-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4971593B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US7754593B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
KR100757026B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
JP2010010215A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR100498178B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2008270380A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP5627165B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
US8048759B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2007027622A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
US7851853B2 (en) | Semiconductor device comprising high-withstand voltage MOSFET and its manufacturing method | |
JP2006202860A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JPH11243195A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
JP2008227365A (en) | Semiconductor apparatus and method of manufacturing the same | |
JP4796747B2 (en) | Manufacturing method of CMOS semiconductor device | |
JP5434489B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2007288051A (en) | Semiconductor device, and manufacturing method thereof | |
JP5132943B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2008258354A (en) | Semiconductor device, and manufacturing method thereof | |
JP2005175143A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2006210668A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP3725137B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2006253300A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2003332579A (en) | Semiconductor device | |
JPH11261071A (en) | Manufacture of polycrystalline silicon thin film transistor | |
JP4923871B2 (en) | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060925 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20080728 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090617 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100706 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100902 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110719 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110801 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4796747 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140805 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |