JP2005260123A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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成生 佐藤
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博幸 金田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of a semiconductor device having an MIS transistor capable of decreasing a junction capacitance without lowering a resistance properties against a short channel effect, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The semiconductor device has a second conductive source/drain diffusion layers 36 arranged within a semiconductor substrate 10 by sandwiching a first conductive channel region, and a first conductive pocket region 24 formed between at least one of the source/drain diffusion layers 36 and the channel region. An effective impurity concentration of the source/drain diffusion layer 36 at the depth in which the pocket region 24 is formed is lower than the effective impurity concentration of the pocket region 24 at the same depth. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に係り、特にソース/ドレイン領域の接合容量を低減したMISトランジスタを有する半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a MIS transistor with a reduced junction capacitance in a source / drain region and a manufacturing method thereof.

半導体装置の微細化・高集積化とともに、MISトランジスタの高速化が要求されている。MISトランジスタのスイッチング速度を向上するには、ゲート長を短くしてオン電流を増加するだけでなく、ゲート容量を低減する必要がある。しかしながら、ゲート長を短くすると短チャネル効果が顕著になるため、その対策としてウェル濃度やポケット(ハロー)濃度を高くする必要がある。結果として、ソース/ドレイン拡散層と基板との間の接合容量が増大し、十分な特性を引き出すことができない。   Along with miniaturization and high integration of semiconductor devices, it is required to increase the speed of MIS transistors. In order to improve the switching speed of the MIS transistor, it is necessary not only to shorten the gate length and increase the on-current, but also to reduce the gate capacitance. However, since the short channel effect becomes remarkable when the gate length is shortened, it is necessary to increase the well concentration and the pocket (halo) concentration as a countermeasure. As a result, the junction capacitance between the source / drain diffusion layer and the substrate increases, and sufficient characteristics cannot be obtained.

接合容量を低減する方法として、ソース/ドレイン拡散層の直下に、ソース/ドレイン拡散層とは逆導電型の低濃度拡散層を形成する方法が知られている(例えば特許文献1乃至3を参照)。   As a method for reducing the junction capacitance, a method is known in which a low-concentration diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the source / drain diffusion layer is formed immediately below the source / drain diffusion layer (see, for example, Patent Documents 1 to 3). ).

従来の半導体装置の構造について図14を用いて説明する。   A structure of a conventional semiconductor device will be described with reference to FIG.

図14(a)に示すように、第1導電型のシリコン基板100上には、素子分離膜102が形成されている。素子分離膜102により画定された素子領域上には、ゲート絶縁膜104を介してゲート電極106が形成されている。ゲート電極106の両側のシリコン基板100内には、第2導電型のソース/ドレイン拡散層108が形成されている。ソース/ドレイン拡散層108のチャネル領域側には、第1導電型のポケット領域110が形成されている。ソース/ドレイン拡散層108の底面下には、第1導電型の低濃度不純物層112が形成されている。なお、図14(b)に示す半導体装置は、低濃度不純物層112が形成されていない構造である。   As shown in FIG. 14A, an element isolation film 102 is formed on the first conductivity type silicon substrate 100. A gate electrode 106 is formed on the element region defined by the element isolation film 102 with a gate insulating film 104 interposed therebetween. A source / drain diffusion layer 108 of the second conductivity type is formed in the silicon substrate 100 on both sides of the gate electrode 106. A pocket region 110 of the first conductivity type is formed on the channel region side of the source / drain diffusion layer 108. A low-concentration impurity layer 112 of the first conductivity type is formed below the bottom surface of the source / drain diffusion layer 108. Note that the semiconductor device illustrated in FIG. 14B has a structure in which the low-concentration impurity layer 112 is not formed.

図14(a)に示す構造のようにソース/ドレイン拡散層108の底面下に低濃度不純物層112を形成すると、空乏層114は基板方向に広がる。低濃度不純物層112が形成されていない図14(b)に示す構造と比較すると、低濃度不純物層112を形成した場合の方が空乏層114の基板方向への延びが大きくなり、接合容量を低減することができる。
特開平09−232444号公報 特開2000−031479号公報 特開2001−077361号公報 特開2002−043567号公報
When the low-concentration impurity layer 112 is formed below the bottom surface of the source / drain diffusion layer 108 as in the structure shown in FIG. 14A, the depletion layer 114 spreads in the substrate direction. Compared to the structure shown in FIG. 14B in which the low-concentration impurity layer 112 is not formed, the depletion layer 114 extends more in the substrate direction when the low-concentration impurity layer 112 is formed, and the junction capacitance is increased. Can be reduced.
JP 09-232444 A JP 2000-031479 A JP 2001-077361 A JP 2002-043567 A

図15(a)に示すように、ソース/ドレイン拡散層108とシリコン基板100との間の接合容量は、ソース/ドレイン拡散層底面部に存在する面積成分(Cj)と、ゲート端領域に存在するゲート端成分(Cjg)とに大別される。   As shown in FIG. 15A, the junction capacitance between the source / drain diffusion layer 108 and the silicon substrate 100 exists in the area component (Cj) existing at the bottom of the source / drain diffusion layer and in the gate end region. And the gate end component (Cjg).

図15(b)は、図15(a)に示す構造におけるソース/ドレイン拡散層の幅と接合容量との関係を示すグラフである。図15(b)において、グラフの傾きが面積成分の接合容量Cjに相当し、y切片がゲート端成分の接合容量Cjgに相当する。図15(b)の関係から明らかなように、素子の微細化に伴いソース/ドレイン拡散層の面積を縮小化(間隔dを縮小化)すると、面積成分の接合容量Cjは低減する。これは、MISトランジスタが微細化するほどに接合容量Cjgの全体に占める割合が大きくなることを意味する。   FIG. 15B is a graph showing the relationship between the width of the source / drain diffusion layer and the junction capacitance in the structure shown in FIG. In FIG. 15B, the slope of the graph corresponds to the junction capacitance Cj of the area component, and the y-intercept corresponds to the junction capacitance Cjg of the gate end component. As is clear from the relationship of FIG. 15B, when the area of the source / drain diffusion layer is reduced (the interval d is reduced) as the element is miniaturized, the junction capacitance Cj of the area component is reduced. This means that as the MIS transistor is miniaturized, the ratio of the junction capacitance Cjg to the whole increases.

面積成分の接合容量Cjは、図14(a)に示す従来の半導体装置の構造により低減することができる。一方、図14(a)に示す従来の半導体装置においてゲート端成分の接合容量を低減するためには、ポケット領域110に第2導電型の低濃度不純物層を形成してチャネル方向に空乏層が伸びるようにする必要がある。しかしながら、ポケット領域110に第2導電型の低濃度不純物層を形成することはポケット領域110の濃度を下げることを意味し、ひいては短チャネル耐性が劣化する。   The junction capacitance Cj of the area component can be reduced by the structure of the conventional semiconductor device shown in FIG. On the other hand, in the conventional semiconductor device shown in FIG. 14A, in order to reduce the junction capacitance of the gate end component, a low-concentration impurity layer of the second conductivity type is formed in the pocket region 110 and a depletion layer is formed in the channel direction. It needs to be stretched. However, the formation of the second conductivity type low-concentration impurity layer in the pocket region 110 means that the concentration of the pocket region 110 is lowered, and the short channel resistance is deteriorated.

このように、従来の半導体装置では、微細トランジスタで最も削減すべきゲート端成分の接合容量Cjgを、短チャネル効果に対する耐性を劣化することなく効果的に低減することは困難であった。   As described above, in the conventional semiconductor device, it is difficult to effectively reduce the junction capacitance Cjg of the gate end component that should be reduced most in the fine transistor without deteriorating the resistance to the short channel effect.

本発明の目的は、短チャネル効果に対する耐性を低下することなく、接合容量を低減しうる半導体装置及びその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of reducing the junction capacitance without reducing the resistance to the short channel effect and a method for manufacturing the same.

本発明の一観点によれば、半導体基板内に、第1導電型のチャネル領域を挟んで配置された第2導電型のソース/ドレイン拡散層と、前記ソース/ドレイン拡散層の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に形成された第1導電型のポケット領域とを有し、前記ポケット領域が形成された深さにおける前記ソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度は、同じ深さにおける前記ポケット領域の実効不純物濃度よりも低い半導体装置が提供される。   According to an aspect of the present invention, a source / drain diffusion layer of a second conductivity type disposed in a semiconductor substrate with a channel region of the first conductivity type interposed therebetween, at least one of the source / drain diffusion layer, and the A pocket region of the first conductivity type formed between the channel region and the effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at a depth where the pocket region is formed is equal to the pocket region at the same depth. A semiconductor device having a lower effective impurity concentration is provided.

また、本発明の他の観点によれば、半導体基板内に、第1導電型のチャネル領域を挟んで配置された第2導電型のソース/ドレイン拡散層と、前記ソース/ドレイン拡散層の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に形成された第1導電型のポケット領域とを有し、前記半導体基板と前記ソース/ドレイン拡散層とを同電位にしたときに前記ソース/ドレイン拡散層と前記ポケット領域の間に形成される空乏層は、前記ポケット領域側に伸びる幅よりも、前記ソース/ドレイン拡散層側に伸びる幅が広い半導体装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a second conductivity type source / drain diffusion layer disposed in a semiconductor substrate with a first conductivity type channel region interposed therebetween, and at least one of the source / drain diffusion layers A pocket region of a first conductivity type formed between the first and the channel region, and the source / drain diffusion layer and the source / drain diffusion layer when the semiconductor substrate and the source / drain diffusion layer have the same potential A semiconductor device is provided in which the depletion layer formed between the pocket regions has a wider width extending toward the source / drain diffusion layer than the width extending toward the pocket region.

本発明によれば、ポケット領域が形成された深さにおけるソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度を、同じ深さにおけるポケット領域の実効不純物濃度よりも低くするので、ゲート端成分の接合容量Cjgを大幅に低減することができる。また、このような不純物濃度プロファイルでは、空乏層はポケット領域側よりもソース/ドレイン拡散層側に伸びるため、短チャネル効果耐性を劣化することはない。したがって、短チャネル効果耐性を劣化することなく、寄生容量を低減することができる。   According to the present invention, since the effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at the depth at which the pocket region is formed is lower than the effective impurity concentration of the pocket region at the same depth, the junction capacitance Cjg of the gate end component is reduced. It can be greatly reduced. In such an impurity concentration profile, since the depletion layer extends to the source / drain diffusion layer side rather than the pocket region side, the short channel effect resistance is not deteriorated. Therefore, the parasitic capacitance can be reduced without deteriorating the short channel effect resistance.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による半導体装置及びその製造方法について図1乃至図8を用いて説明する。
[First Embodiment]
The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は本実施形態による半導体装置の構造を示す概略断面図、図2は実効不純物濃度の深さ方向分布を示すグラフ、図3は本実施形態による半導体装置における空乏層幅の関係を示す図、図4はソース/ドレイン拡散層内への空乏層の広がりを示す図、図5はソース/ドレイン拡散層への空乏層の広がり及び接合位置をシミュレーションにより計算した結果を示す図、図6は接合容量とソース/ドレイン拡散層の幅との関係を示すグラフ、図7及び図8は本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。   1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, FIG. 2 is a graph showing the distribution of effective impurity concentration in the depth direction, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship of the depletion layer width in the semiconductor device according to the present embodiment. 4 is a diagram showing the spread of the depletion layer into the source / drain diffusion layer, FIG. 5 is a diagram showing the result of calculation of the spread of the depletion layer into the source / drain diffusion layer and the junction position by simulation, and FIG. A graph showing the relationship between the junction capacitance and the width of the source / drain diffusion layer, FIGS. 7 and 8 are process cross-sectional views showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

はじめに、本実施形態による半導体装置の構造について図1乃至図6を用いて説明する。   First, the structure of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

第1導電型のシリコン基板10上には、素子分離膜12が形成されている。素子分離膜12により画定された素子領域上には、ゲート絶縁膜18を介してゲート電極20が形成されている。ゲート電極20の側壁部分には、側壁絶縁膜30が形成されている。ゲート電極20の両側のシリコン基板100内には、第2導電型のソース/ドレイン拡散層36が形成されている。ソース/ドレイン拡散層36は、ゲート電極20側端部がゲート電極20下まで延在する浅く高濃度の不純物拡散領域22と、ゲート電極20側端部が側壁絶縁膜30下まで延在する深く低濃度の不純物拡散領域32とを有している。ソース/ドレイン拡散層36のチャネル領域側には、第1導電型のポケット領域24が形成されている。   An element isolation film 12 is formed on the first conductivity type silicon substrate 10. A gate electrode 20 is formed on the element region defined by the element isolation film 12 via a gate insulating film 18. A sidewall insulating film 30 is formed on the sidewall portion of the gate electrode 20. A source / drain diffusion layer 36 of the second conductivity type is formed in the silicon substrate 100 on both sides of the gate electrode 20. The source / drain diffusion layer 36 includes a shallow and high-concentration impurity diffusion region 22 whose end on the gate electrode 20 side extends to the lower side of the gate electrode 20 and a deeper end on the side of the gate electrode 20 that extends to the lower side of the sidewall insulating film 30. And a low-concentration impurity diffusion region 32. A pocket region 24 of the first conductivity type is formed on the channel region side of the source / drain diffusion layer 36.

ここで、本実施形態による半導体装置は、不純物拡散領域32の不純物濃度分布に主たる特徴がある。   Here, the semiconductor device according to the present embodiment is mainly characterized by the impurity concentration distribution of the impurity diffusion region 32.

ゲート電極20端部における実効不純物濃度の深さ方向分布(図1の実線の矢印に沿った不純物濃度分布)は、図2(a)に実線で示されている。また、側壁絶縁膜30端部における実効不純物濃度の深さ方向分布(図1の点線の矢印に沿った不純物濃度分布)は、図2(a)に点線で示されている。なお、実効不純物濃度とは、実効的にキャリアとして機能する不純物の濃度を意味し、
実効不純物濃度=|(アクセプタ濃度)−(ドナー濃度)|
として表される。
The effective impurity concentration distribution in the depth direction (impurity concentration distribution along the solid line arrow in FIG. 1) at the end of the gate electrode 20 is indicated by a solid line in FIG. In addition, the effective impurity concentration distribution in the depth direction (impurity concentration distribution along the dotted arrow in FIG. 1) at the end of the sidewall insulating film 30 is indicated by a dotted line in FIG. The effective impurity concentration means the concentration of impurities that effectively function as carriers,
Effective impurity concentration = | (acceptor concentration) − (donor concentration) |
Represented as:

図2(a)の実線と点線との比較から明らかなように、本実施形態による半導体装置では、ポケット領域24が形成されている深さにおいて、側壁絶縁膜30端部における第2導電型不純物の実効不純物濃度が、ゲート電極20端部における第1導電型不純物の実効不純物濃度よりも低くなっている。   As is clear from the comparison between the solid line and the dotted line in FIG. 2A, in the semiconductor device according to the present embodiment, the second conductivity type impurity at the end of the sidewall insulating film 30 at the depth where the pocket region 24 is formed. The effective impurity concentration is lower than the effective impurity concentration of the first conductivity type impurity at the end of the gate electrode 20.

すなわち、本実施形態による半導体装置では、ポケット領域24が形成されている深さにおいて、不純物拡散領域32の実効不純物濃度がポケット領域24の実効不純物濃度よりも低くなるように、不純物拡散領域32の不純物濃度を下げている。或いは空乏層幅の観点から考えれば、図3に示すように、ポケット領域側の空乏層幅よりもソース/ドレイン領域側の空乏層幅の方が広くなるように、不純物拡散領域32の不純物濃度を下げている。   That is, in the semiconductor device according to the present embodiment, the impurity diffusion region 32 has a depth at which the pocket region 24 is formed such that the effective impurity concentration of the impurity diffusion region 32 is lower than the effective impurity concentration of the pocket region 24. Impurity concentration is lowered. Alternatively, from the viewpoint of the depletion layer width, as shown in FIG. 3, the impurity concentration of the impurity diffusion region 32 is such that the depletion layer width on the source / drain region side is wider than the depletion layer width on the pocket region side. Is lowered.

従来の半導体装置では、図2(b)に示されるように、ポケット領域24が形成されている深さにおいて、不純物拡散領域32の実効不純物濃度が、ポケット領域24の実効不純物濃度よりも高くなっている。この場合、図4(b)に示すように、ポケット領域24とソース/ドレイン拡散層36との間に形成される空乏層42は、ソース/ドレイン拡散層36側にはあまり広がらない。   In the conventional semiconductor device, as shown in FIG. 2B, the effective impurity concentration of the impurity diffusion region 32 is higher than the effective impurity concentration of the pocket region 24 at the depth where the pocket region 24 is formed. ing. In this case, as shown in FIG. 4B, the depletion layer 42 formed between the pocket region 24 and the source / drain diffusion layer 36 does not spread so much on the source / drain diffusion layer 36 side.

これに対し、本実施形態による半導体装置のように不純物拡散領域32の実効不純物濃度をポケット領域24の実効不純物濃度よりも低くすると、図4(a)に示すように、ポケット領域24とソース/ドレイン拡散層36との間に形成される空乏層42はソース/ドレイン拡散層36側にも広がる。   On the other hand, when the effective impurity concentration of the impurity diffusion region 32 is made lower than the effective impurity concentration of the pocket region 24 as in the semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. The depletion layer 42 formed between the drain diffusion layer 36 also extends to the source / drain diffusion layer 36 side.

図5は、プロセスシミュレータ(シノプシス(Synopsys)社製、TSUPREM4)により計算したN型トランジスタのドレイン近傍における実効不純物濃度分布を示す図である。図中、PN接合の位置を実線で、空乏層の位置を点線で示している。図5(a)は不純物拡散領域32を形成するためのイオン注入として、リンイオン、10keV、2×1015cm−2の条件を用いた従来構造の場合であり、図5(b)は不純物拡散領域32を形成するためのイオン注入として、リンイオン、10keV、1×1014cm−2の条件を用いた本発明の第1構造の場合である。また、図5(c)は本発明の第2構造で、側壁絶縁膜の幅を45nmとした場合である。なお、従来構造及び本発明の第1構造では、側壁絶縁膜の幅を70nmとしている。 FIG. 5 is a diagram showing an effective impurity concentration distribution in the vicinity of the drain of the N-type transistor calculated by a process simulator (manufactured by Synopsys, TSUPREM4). In the figure, the position of the PN junction is indicated by a solid line, and the position of the depletion layer is indicated by a dotted line. FIG. 5A shows a conventional structure using phosphorus ions, 10 keV, and 2 × 10 15 cm −2 as ion implantation for forming the impurity diffusion region 32, and FIG. 5B shows impurity diffusion. This is the case of the first structure of the present invention using phosphorus ions, 10 keV, and 1 × 10 14 cm −2 as ion implantation for forming the region 32. FIG. 5C shows the second structure of the present invention in which the side wall insulating film has a width of 45 nm. In the conventional structure and the first structure of the present invention, the width of the sidewall insulating film is 70 nm.

図5(a)と図5(b)との比較から、本発明の構造を用いることにより、空乏層がソース/ドレイン領域の方向に広がることが判る。一方、本発明の構造ではソース/ドレイン拡散層を形成するためのドーズ量が少ないため、接合位置もソース/ドレイン拡散層方向に移動していることが判る。このことは、エクステンション領域の直下における寄生容量が増大し、接合容量Cjgが十分低減されないことを意味する。図5(c)に示すように側壁絶縁膜を70nmから45nmに薄くすることにより、従来構造の場合とほぼ等しい位置に接合を形成するとともに、空乏層端をソース/ドレイン拡散層方向に広げることが可能となる。   From a comparison between FIG. 5A and FIG. 5B, it can be seen that the depletion layer spreads in the direction of the source / drain region by using the structure of the present invention. On the other hand, in the structure of the present invention, since the dose amount for forming the source / drain diffusion layer is small, it can be seen that the junction position also moves in the direction of the source / drain diffusion layer. This means that the parasitic capacitance immediately below the extension region increases and the junction capacitance Cjg is not sufficiently reduced. As shown in FIG. 5C, by thinning the sidewall insulating film from 70 nm to 45 nm, a junction is formed at a position substantially equal to that in the conventional structure, and the end of the depletion layer is expanded in the direction of the source / drain diffusion layer. Is possible.

図6は、接合容量をデバイスシミュレータ(シノプシス社製、Medici)により計算した結果を示すグラフである。なお、端子電圧は0Vとした。図中、横軸は図15に示したと同様のソース/ドレイン拡散層の幅dであり、縦軸は接合容量Cである。また、○印が図5(a)に対応する従来構造の場合、□印が図5(b)に対応する本発明の第1構造の場合、△印が図5(c)に対応する本発明の第2構造の場合である。   FIG. 6 is a graph showing the results of calculating the junction capacitance using a device simulator (Medici, manufactured by Synopsys). The terminal voltage was 0V. In the figure, the horizontal axis represents the width d of the source / drain diffusion layer similar to that shown in FIG. 15, and the vertical axis represents the junction capacitance C. Further, in the case of the conventional structure corresponding to FIG. 5A, the mark ◯ indicates the book corresponding to FIG. 5C in the case of the first structure of the present invention corresponding to FIG. 5B. This is the case of the second structure of the invention.

図6に示すように、本実施形態の構造(□印及び△印)を適用することにより、従来構造(○印)の場合よりも接合容量を低減することができる。また、側壁絶縁膜の幅を70nm(□印)から45nm(△印)に減らすことにより、接合容量を更に低減することができる。   As shown in FIG. 6, by applying the structure of the present embodiment (□ mark and Δ mark), the junction capacity can be reduced as compared with the conventional structure (◯ mark). Further, the junction capacitance can be further reduced by reducing the width of the sidewall insulating film from 70 nm (□ mark) to 45 nm (Δ mark).

図6の各プロットを直線近似した結果、従来構造、本発明の第1構造、本発明の第2構造に関し、それぞれ、
C = 1.67x + 0.36,
C = 1.50x + 0.37,
C = 1.50x + 0.27、
の式を得た。接合容量CをC=Ad+Bの一次関数で表した場合、傾きAが面積成分の接合容量Cj(fF/μm)を表し、切片Bがゲート端成分の接合容量Cjg(fF/μm)を表す。したがって、上式から、本発明の第1の構造を適用した場合にはゲート端成分の接合容量が若干増加するが、本発明の第2の構造を適用することにより従来構造と比較してゲート端成分の接合容量を約25%低減できることが判る。また、本発明の第1の構造及び第2の構造を適用することにより、従来構造と比較して面積成分の接合容量を約10%低減できることが判る。
As a result of linear approximation of each plot in FIG. 6, regarding the conventional structure, the first structure of the present invention, and the second structure of the present invention,
C = 1.67x + 0.36
C = 1.50x + 0.37,
C = 1.50x + 0.27,
Was obtained. When the junction capacitance C is represented by a linear function of C = Ad + B, the slope A represents the junction capacitance Cj (fF / μm 2 ) of the area component, and the intercept B represents the junction capacitance Cjg (fF / μm) of the gate end component. . Therefore, from the above formula, when the first structure of the present invention is applied, the junction capacitance of the gate end component is slightly increased. It can be seen that the junction capacity of the end component can be reduced by about 25%. It can also be seen that by applying the first structure and the second structure of the present invention, the junction capacity of the area component can be reduced by about 10% compared to the conventional structure.

このように、本実施形態の半導体装置によれば、ゲート端成分の接合容量Cjgが大幅に低減され、短チャネル効果耐性を劣化することなく寄生容量を低減することができる。   Thus, according to the semiconductor device of this embodiment, the junction capacitance Cjg of the gate end component is significantly reduced, and the parasitic capacitance can be reduced without degrading the short channel effect resistance.

次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図7及び図8を用いて説明する。   Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

まず、シリコン基板10中に、例えばSTI法により例えば膜厚が400nmのシリコン酸化膜を埋め込み、シリコン酸化膜よりなる素子分離膜12を形成する。なお、図では、左側の素子領域がN型トランジスタ形成領域であり、右側の素子領域がP型トランジスタ形成領域であるとする。   First, a silicon oxide film having a film thickness of, for example, 400 nm is buried in the silicon substrate 10 by, eg, STI method to form an element isolation film 12 made of a silicon oxide film. In the figure, it is assumed that the left element region is an N-type transistor formation region and the right element region is a P-type transistor formation region.

次いで、N型トランジスタ形成領域を露出しP型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜をマスクとして、例えばボロンイオン(B)を、加速エネルギーを150keV、ドーズ量を3×1013cm−2としてイオン注入し、シリコン基板10のN型トランジスタ形成領域にPウェル14を形成する。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the N-type transistor formation region and covers the P-type transistor formation region, using this photoresist film as a mask, for example, boron ions (B + ) are applied with acceleration energy. Ions are implanted at 150 keV and a dose of 3 × 10 13 cm −2 to form a P well 14 in the N-type transistor formation region of the silicon substrate 10.

続いて、同様のフォトレジスト膜をマスクとして、例えばボロンイオンを、加速エネルギーを30keV、ドーズ量を1×1013cm−2としてイオン注入する。これにより、N型トランジスタの閾値電圧制御を行う。 Subsequently, using the same photoresist film as a mask, for example, boron ions are ion-implanted with an acceleration energy of 30 keV and a dose of 1 × 10 13 cm −2 . Thereby, threshold voltage control of the N-type transistor is performed.

次いで、P型トランジスタ形成領域を露出しN型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜をマスクとして、例えばリンイオン(P)を、加速エネルギーを300keV、ドーズ量を3×1013cm−2としてイオン注入し、シリコン基板10のP型トランジスタ形成領域にNウェル16を形成する。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the P-type transistor formation region and covers the N-type transistor formation region, for example, phosphorus ions (P + ) and acceleration energy are set to 300 keV using the photoresist film as a mask. Then, ions are implanted at a dose of 3 × 10 13 cm −2 to form an N well 16 in the P-type transistor formation region of the silicon substrate 10.

続いて、同様のフォトレジスト膜をマスクとして、例えば砒素イオン(As)を、加速エネルギーを100keV、ドーズ量を1×1013cm−2としてイオン注入する。これにより、P型トランジスタの閾値電圧制御を行う(図7(a))。 Subsequently, using the same photoresist film as a mask, for example, arsenic ions (As + ) are ion-implanted with an acceleration energy of 100 keV and a dose of 1 × 10 13 cm −2 . Thereby, the threshold voltage control of the P-type transistor is performed (FIG. 7A).

次いで、例えばドライ酸化法によりシリコン基板10を熱酸化し、素子領域上に、例えば膜厚2nmのシリコン酸化膜を形成する。これにより、シリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜18を形成する。   Next, the silicon substrate 10 is thermally oxidized by, for example, a dry oxidation method, and a silicon oxide film having a thickness of, for example, 2 nm is formed on the element region. Thereby, a gate insulating film 18 made of a silicon oxide film is formed.

次いで、CVD法により、ゲート絶縁膜18上に、例えば膜厚200nmのノンドープのポリシリコン膜を堆積する。   Next, a 200 nm-thick non-doped polysilicon film is deposited on the gate insulating film 18 by CVD.

フォトリソグラフィー及びドライエッチングによりポリシリコン膜をパターニングし、ポリシリコン膜よりなり、ゲート長が例えば100nmのゲート電極20を形成する(図7(b))。   The polysilicon film is patterned by photolithography and dry etching to form a gate electrode 20 made of the polysilicon film and having a gate length of, for example, 100 nm (FIG. 7B).

次いで、N型トランジスタ形成領域を露出しP型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜及びゲート電極20をマスクとして、例えば砒素イオンを、加速エネルギーを3keV、ドーズ量を1×1015cm−2としてイオン注入し、N型トランジスタのエクステンション領域となる不純物拡散領域22を形成する。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the N-type transistor formation region and covers the P-type transistor formation region, using this photoresist film and the gate electrode 20 as a mask, for example, arsenic ions are applied with acceleration energy. Ion implantation is performed with 3 keV and a dose amount of 1 × 10 15 cm −2 to form an impurity diffusion region 22 that becomes an extension region of the N-type transistor.

次いで、同様のフォトレジスト膜及びゲート電極22をマスクとして、例えばボロンイオンを、加速エネルギーを10keV、ドーズ量を1×1013cm−2、基板法線に対する傾斜角を30度として、4方向からそれぞれイオン注入し、N型トランジスタ形成領域にポケット領域24を形成する。 Next, using the same photoresist film and gate electrode 22 as a mask, for example, boron ions, acceleration energy of 10 keV, dose amount of 1 × 10 13 cm −2 , tilt angle with respect to the substrate normal of 30 degrees, and from four directions Ion implantation is performed to form a pocket region 24 in the N-type transistor formation region.

次いで、P型トランジスタ形成領域を露出しN型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜及びゲート電極20をマスクとして、例えばボロンイオンを、加速エネルギーを0.5keV、ドーズ量を1×1015cm−2としてイオン注入し、P型トランジスタのエクステンション領域となる不純物拡散領域26を形成する。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the P-type transistor formation region and covers the N-type transistor formation region, using this photoresist film and the gate electrode 20 as a mask, boron ions, for example, are applied with acceleration energy. Ion implantation is performed with 0.5 keV and a dose of 1 × 10 15 cm −2 to form an impurity diffusion region 26 that becomes an extension region of the P-type transistor.

次いで、同様のフォトレジスト膜及びゲート電極20をマスクとして、例えば砒素イオンを、加速エネルギーを40keV、ドーズ量を1×1013cm−2、基板法線に対する傾斜角を30度として、4方向からそれぞれイオン注入し、P型トランジスタ形成領域にポケット領域28を形成する(図7(c))。 Next, using the same photoresist film and gate electrode 20 as a mask, for example, arsenic ions, acceleration energy of 40 keV, dose amount of 1 × 10 13 cm −2 , tilt angle with respect to the substrate normal of 30 degrees, and four directions Each ion is implanted to form a pocket region 28 in the P-type transistor formation region (FIG. 7C).

次いで、CVD法により例えば膜厚100nmのシリコン酸化膜を堆積した後、このシリコン酸化膜をドライエッチングによりエッチバックし、ゲート電極20の側壁部分に側壁絶縁膜30を形成する。なお、膜厚100nmのシリコン酸化膜を用いた場合、側壁絶縁膜30の幅は例えば80nmとなる。   Next, after depositing, for example, a 100 nm-thickness silicon oxide film by the CVD method, this silicon oxide film is etched back by dry etching to form a sidewall insulating film 30 on the sidewall portion of the gate electrode 20. When a silicon oxide film having a thickness of 100 nm is used, the width of the sidewall insulating film 30 is, for example, 80 nm.

次いで、N型トランジスタ形成領域を露出しP型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜、ゲート電極20及び側壁絶縁膜30をマスクとして、例えばリンイオンを、加速エネルギーを10keV、ドーズ量を1×1014cm−2としてイオン注入し、N型トランジスタ形成領域の不純物拡散領域22よりも深い領域に、ポケット領域24よりも不純物濃度が低い不純物拡散領域32を形成する。不純物拡散領域32を形成するためのイオン注入条件は、実効不純物濃度が、同じ深さにおけるポケット領域24の実効不純物濃度よりも低くなるように、適宜設定する。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the N-type transistor formation region and covers the P-type transistor formation region, phosphorous ions, for example, are formed using the photoresist film, the gate electrode 20 and the sidewall insulating film 30 as a mask. Then, ion implantation is performed with an acceleration energy of 10 keV and a dose of 1 × 10 14 cm −2 , and an impurity diffusion region 32 having an impurity concentration lower than that of the pocket region 24 in a region deeper than the impurity diffusion region 22 of the N-type transistor formation region. Form. The ion implantation conditions for forming the impurity diffusion region 32 are appropriately set so that the effective impurity concentration is lower than the effective impurity concentration of the pocket region 24 at the same depth.

なお、従来のプロセスでは、例えばリンイオンを、加速エネルギーを10keV、ドーズ量を2×1015cm−2としてイオン注入しており、本実施形態による半導体装置の製造方法に用いるイオン注入条件は、従来条件と比較して一桁以上低濃度である。 In the conventional process, for example, phosphorus ions are ion-implanted with an acceleration energy of 10 keV and a dose of 2 × 10 15 cm −2 , and the ion implantation conditions used in the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment are as follows. Compared to the conditions, the concentration is one digit or more lower.

次いで、P型トランジスタ形成領域を露出しN型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜、ゲート電極20及び側壁絶縁膜30をマスクとして、例えばボロンイオンを、加速エネルギーを5keV、ドーズ量を1×1014cm−2としてイオン注入し、P型トランジスタ形成領域の不純物拡散領域26よりも深い領域に、ポケット領域28よりも不純物濃度が低い不純物拡散領域34を形成する(図8(a))。不純物拡散領域34を形成するためのイオン注入条件は、実効不純物濃度が、同じ深さにおけるポケット領域28の実効不純物濃度よりも低くなるように、適宜設定する。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the P-type transistor formation region and covers the N-type transistor formation region, using this photoresist film, the gate electrode 20 and the sidewall insulating film 30 as a mask, for example, boron ions Is implanted with an acceleration energy of 5 keV and a dose of 1 × 10 14 cm −2 , and an impurity diffusion region having a lower impurity concentration than the pocket region 28 in a region deeper than the impurity diffusion region 26 of the P-type transistor formation region. 34 is formed (FIG. 8A). The ion implantation conditions for forming the impurity diffusion region 34 are appropriately set so that the effective impurity concentration is lower than the effective impurity concentration of the pocket region 28 at the same depth.

なお、従来のプロセスでは、例えばボロンイオンを、加速エネルギーを5keV、ドーズ量を2×1015cm−2としてイオン注入しており、本実施形態による半導体装置の製造方法に用いるイオン注入条件は、従来条件と比較して一桁以上低濃度である。 In the conventional process, for example, boron ions are ion-implanted with an acceleration energy of 5 keV and a dose of 2 × 10 15 cm −2 , and the ion implantation conditions used in the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment are as follows: Compared with conventional conditions, the concentration is one digit or more lower.

次いで、例えば1050℃、1秒間の短時間熱処理を行い、注入した不純物を活性化する。こうして、N型トランジスタ形成領域に、不純物拡散領域22,32よりなるエクステンションソース・ドレイン構造のソース/ドレイン拡散層36を形成し、P型トランジスタ形成領域に、不純物拡散領域26,34よりなるエクステンションソース・ドレイン構造のソース/ドレイン拡散層38を形成する(図8(b))。   Next, for example, a short-time heat treatment at 1050 ° C. for 1 second is performed to activate the implanted impurities. Thus, the source / drain diffusion layer 36 having the extension source / drain structure including the impurity diffusion regions 22 and 32 is formed in the N-type transistor formation region, and the extension source including the impurity diffusion regions 26 and 34 is formed in the P-type transistor formation region. A source / drain diffusion layer 38 having a drain structure is formed (FIG. 8B).

次いで、サリサイドプロセスにより、ソース/ドレイン拡散層36,38上及びゲート電極20上に、例えば膜厚30nmのシリサイド膜40を選択的に形成する(図8(c))。例えば、スパッタ法によりコバルト膜を堆積し、熱処理によりこのコバルト膜をシリコン露出部分と反応させて選択的にコバルトシリサイド膜を形成した後、未反応のコバルト膜を除去することにより、コバルトシリサイド膜を選択的に形成する。   Next, a silicide film 40 of, eg, a 30 nm-thickness is selectively formed on the source / drain diffusion layers 36 and 38 and the gate electrode 20 by a salicide process (FIG. 8C). For example, a cobalt film is deposited by sputtering, and this cobalt film is reacted with a silicon exposed portion by heat treatment to selectively form a cobalt silicide film, and then the unreacted cobalt film is removed to form a cobalt silicide film. Selectively form.

このように、本実施形態によれば、ポケット領域が形成された深さにおけるソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度を、同じ深さにおけるポケット領域の実効不純物濃度よりも低くするので、ゲート端成分の接合容量Cjgを大幅に低減することができる。また、このような不純物濃度プロファイルでは、空乏層はポケット領域側よりもソース/ドレイン拡散層側に伸びるため、短チャネル効果耐性を劣化することはない。したがって、短チャネル効果耐性を劣化することなく、寄生容量を低減することができる。   Thus, according to the present embodiment, the effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at the depth at which the pocket region is formed is made lower than the effective impurity concentration of the pocket region at the same depth. The junction capacitance Cjg can be greatly reduced. In such an impurity concentration profile, since the depletion layer extends to the source / drain diffusion layer side rather than the pocket region side, the short channel effect resistance is not deteriorated. Therefore, the parasitic capacitance can be reduced without deteriorating the short channel effect resistance.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態による半導体装置及びその製造方法について図9乃至図11を用いて説明する。なお、図1乃至図8に示す第1実施形態による半導体装置及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。
[Second Embodiment]
A semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Components similar to those of the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

図9は第1実施形態による半導体装置の課題を説明する図、図10は本実施形態による半導体装置の構造を示す概略断面図、図11は本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining the problem of the semiconductor device according to the first embodiment, FIG. 10 is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 11 is a process sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. FIG.

第1実施形態による半導体装置では、不純物拡散領域32の不純物濃度を低下することにより、ポケット層24とソース/ドレイン拡散層36との間に形成される空乏層42がソース/ドレイン拡散層36側に広がるようにしている。しかしながら、ソース/ドレイン拡散層36上にシリサイド膜40を形成する場合、素子の微細化に伴い以下のような問題が生じることも想定される。   In the semiconductor device according to the first embodiment, by reducing the impurity concentration of the impurity diffusion region 32, the depletion layer 42 formed between the pocket layer 24 and the source / drain diffusion layer 36 becomes the source / drain diffusion layer 36 side. To spread. However, when the silicide film 40 is formed on the source / drain diffusion layer 36, it is assumed that the following problems occur as the element is miniaturized.

すなわち、エクステンション領域となる不純物拡散領域22が浅くなると、図9に示すように、ポケット領域24とソース/ドレイン拡散層36との間に形成される空乏層42とソース/ドレイン拡散層36上に形成されるシリサイド膜40との距離が極めて短くなる。このため、最悪の場合には、空乏層42がシリサイド膜40に達し、格子欠陥によりリーク電流が増加する虞がある(図中、○印を付した領域)。また、シリサイド膜40とソース/ドレイン拡散層36との界面近傍の不純物濃度が低下するため、シリサイド膜40とソース/ドレイン拡散層36との間の接触抵抗が増加する虞がある。   That is, when the impurity diffusion region 22 serving as the extension region becomes shallow, as shown in FIG. 9, the depletion layer 42 and the source / drain diffusion layer 36 formed between the pocket region 24 and the source / drain diffusion layer 36 are formed. The distance from the silicide film 40 to be formed becomes extremely short. For this reason, in the worst case, the depletion layer 42 reaches the silicide film 40, and there is a possibility that the leakage current increases due to lattice defects (regions marked with ◯ in the figure). Further, since the impurity concentration in the vicinity of the interface between the silicide film 40 and the source / drain diffusion layer 36 decreases, there is a possibility that the contact resistance between the silicide film 40 and the source / drain diffusion layer 36 increases.

本実施形態では、上述のようなリーク電流やコンタクト抵抗の増加を抑制しうる半導体装置の構造及びその製造方法を提供する。   In the present embodiment, a structure of a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can suppress an increase in leakage current and contact resistance as described above are provided.

はじめに、本実施形態による半導体装置の構造について図10を用いて説明する。   First, the structure of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG.

図10に示すように、本実施形態による半導体装置は、基本的な構成は図1に示す第1実施形態による半導体装置と同様である。本実施形態による半導体装置の主たる特徴は、ソース/ドレイン拡散層36上に半導体層46が形成されており、シリサイド膜40とソース/ドレイン拡散層36との電気的接続部分が底上げされていることにある。半導体層46は、ソース/ドレイン拡散層36上にエピタキシャル成長した層であり、その表面は、シリコン基板10の表面、すなわちシリコン基板10とゲート絶縁膜18との界面の位置よりも高くに位置している。このようにして半導体装置を構成することにより、空乏層42とシリサイド膜40との距離を離すことができ、格子欠陥によるリーク電流を抑制することができる。   As shown in FIG. 10, the basic configuration of the semiconductor device according to the present embodiment is the same as that of the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. The main feature of the semiconductor device according to the present embodiment is that the semiconductor layer 46 is formed on the source / drain diffusion layer 36 and the electrical connection portion between the silicide film 40 and the source / drain diffusion layer 36 is raised. It is in. The semiconductor layer 46 is a layer epitaxially grown on the source / drain diffusion layer 36, and the surface thereof is located higher than the surface of the silicon substrate 10, that is, the position of the interface between the silicon substrate 10 and the gate insulating film 18. Yes. By configuring the semiconductor device in this manner, the distance between the depletion layer 42 and the silicide film 40 can be increased, and leakage current due to lattice defects can be suppressed.

次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図11を用いて説明する。   Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

まず、図7(a)に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、シリコン基板10中に、素子分離膜12、Pウェル14及びNウェル16を形成する。   First, the element isolation film 12, the P well 14 and the N well 16 are formed in the silicon substrate 10 in the same manner as in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG.

次いで、例えばドライ酸化法によりシリコン基板10を熱酸化し、素子領域上に、例えば膜厚2nmのシリコン酸化膜を形成する。これにより、シリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜18を形成する。   Next, the silicon substrate 10 is thermally oxidized by, for example, a dry oxidation method, and a silicon oxide film having a thickness of, for example, 2 nm is formed on the element region. Thereby, a gate insulating film 18 made of a silicon oxide film is formed.

次いで、CVD法により、ゲート絶縁膜18上に、例えば膜厚200nmのノンドープのポリシリコン膜を堆積する。   Next, a 200 nm-thick non-doped polysilicon film is deposited on the gate insulating film 18 by CVD.

次いで、例えばCVD法により、ポリシリコン膜上に、例えば膜厚5nmのシリコン酸化膜を堆積し、シリコン酸化膜よりなるキャップ膜44を形成する。   Next, a silicon oxide film of, eg, a 5 nm-thickness is deposited on the polysilicon film by, eg, CVD, and a cap film 44 made of the silicon oxide film is formed.

次いで、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによりキャップ膜44及びポリシリコン膜をパターニングし、上面がキャップ膜44により覆われ、ポリシリコン膜よりなり、ゲート長が例えば100nmのゲート電極20を形成する(図11(a))。   Next, the cap film 44 and the polysilicon film are patterned by photolithography and dry etching, and the upper surface is covered with the cap film 44, made of the polysilicon film, and the gate electrode 20 having a gate length of, for example, 100 nm is formed (FIG. 11 ( a)).

次いで、図7(c)乃至図8(b)に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、ポケット領域24,28、側壁絶縁膜30、ソース/ドレイン拡散層36,38を形成する。   Next, the pocket regions 24 and 28, the sidewall insulating film 30, and the source / drain diffusion layers 36 and 38 are formed in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIGS. Form.

次いで、CVD法により、ソース/ドレイン拡散層36,38上に、例えば膜厚50nmのシリコンよりなる半導体層46を選択的にエピタキシャル成長する(図11(b))。この際、ゲート電極20上にはキャップ膜44が形成されているため、ゲート電極20上には半導体層46は形成されない。   Next, a semiconductor layer 46 made of, for example, silicon having a thickness of 50 nm is selectively epitaxially grown on the source / drain diffusion layers 36 and 38 by CVD (FIG. 11B). At this time, since the cap film 44 is formed on the gate electrode 20, the semiconductor layer 46 is not formed on the gate electrode 20.

次いで、例えばウェットエッチングにより、例えば10nm相当のシリコン酸化膜のエッチングを行い、ゲート電極20上のキャップ膜44を除去する。   Next, the silicon oxide film corresponding to, for example, 10 nm is etched by wet etching, for example, and the cap film 44 on the gate electrode 20 is removed.

次いで、N型トランジスタ形成領域を露出しP型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜、ゲート電極20及び側壁絶縁膜30をマスクとして、例えばリンイオンを、加速エネルギーを6keV、ドーズ量を2×1015cm−2としてイオン注入する。このイオン注入は、N型トランジスタのゲート電極20及びソース/ドレイン拡散層36のための補償イオン注入であり、ゲート電極20の空乏化の防止、半導体層46とシリサイド層42との間のコンタクト抵抗低減の効果がある。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the N-type transistor formation region and covers the P-type transistor formation region, phosphorous ions, for example, are formed using the photoresist film, the gate electrode 20 and the sidewall insulating film 30 as a mask. Then, ion implantation is performed with an acceleration energy of 6 keV and a dose of 2 × 10 15 cm −2 . This ion implantation is compensation ion implantation for the gate electrode 20 and the source / drain diffusion layer 36 of the N-type transistor, prevents depletion of the gate electrode 20, and contact resistance between the semiconductor layer 46 and the silicide layer 42. There is a reduction effect.

次いで、P型トランジスタ形成領域を露出しN型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜、ゲート電極20及び側壁絶縁膜30をマスクとして、例えばボロンイオンを、加速エネルギーを3keV、ドーズ量を2×1015cm−2としてイオン注入する。このイオン注入は、P型トランジスタのゲート電極20及びソース/ドレイン拡散層38のための補償イオン注入であり、ゲート電極20の空乏化の防止、半導体層46とシリサイド層42との間のコンタクト抵抗低減の効果がある。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the P-type transistor formation region and covers the N-type transistor formation region, using this photoresist film, the gate electrode 20 and the sidewall insulating film 30 as a mask, for example, boron ions Are ion-implanted with an acceleration energy of 3 keV and a dose of 2 × 10 15 cm −2 . This ion implantation is compensation ion implantation for the gate electrode 20 and the source / drain diffusion layer 38 of the P-type transistor, prevents depletion of the gate electrode 20, and contact resistance between the semiconductor layer 46 and the silicide layer 42. There is a reduction effect.

次いで、例えば1050℃、1秒間の短時間熱処理を行い、注入した不純物を活性化する。   Next, for example, a short-time heat treatment at 1050 ° C. for 1 second is performed to activate the implanted impurities.

次いで、例えば図8(c)に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、サリサイドプロセスにより、半導体層46上及びゲート電極20上に、例えば膜厚30nmのシリサイド膜40を選択的に形成する(図11(c))。   Next, for example, a silicide film 40 of, eg, a 30 nm-thickness is selected on the semiconductor layer 46 and the gate electrode 20 by the salicide process in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. (FIG. 11C).

このように、本実施形態によれば、ポケット領域が形成された深さにおけるソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度を、同じ深さにおけるポケット領域の実効不純物濃度よりも低くするので、ゲート端成分の接合容量Cjgを大幅に低減することができる。また、このような不純物濃度プロファイルでは、空乏層はポケット領域側よりもソース/ドレイン拡散層側に伸びるため、短チャネル効果耐性を劣化することはない。したがって、短チャネル効果耐性を劣化することなく、寄生容量を低減することができる。   Thus, according to the present embodiment, the effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at the depth at which the pocket region is formed is made lower than the effective impurity concentration of the pocket region at the same depth. The junction capacitance Cjg can be greatly reduced. In such an impurity concentration profile, since the depletion layer extends to the source / drain diffusion layer side rather than the pocket region side, the short channel effect resistance is not deteriorated. Therefore, the parasitic capacitance can be reduced without deteriorating the short channel effect resistance.

また、ソース/ドレイン拡散層上に半導体層を成長してシリサイド膜とソース/ドレイン拡散層との電気的接続部分を底上げするので、空乏層とシリサイド膜との距離を離すことができ、格子欠陥によるリーク電流を抑制することができる。   In addition, the semiconductor layer is grown on the source / drain diffusion layer to raise the electrical connection between the silicide film and the source / drain diffusion layer, so that the distance between the depletion layer and the silicide film can be increased, and the lattice defect Leakage current due to can be suppressed.

[第3実施形態]
本発明の第3実施形態による半導体装置の製造方法について図12を用いて説明する。なお、図1乃至図11に示す第1及び第2実施形態による半導体装置及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。
[Third Embodiment]
A method for fabricating a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same components as those of the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the first and second embodiments shown in FIGS. 1 to 11 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

本実施形態では、図10に示す第2実施形態による半導体装置の他の製造方法を示す。図12は本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。   In the present embodiment, another method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIG. 10 will be described. FIG. 12 is a process cross-sectional view illustrating the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment.

まず、図11(a)に示す第2実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、シリコン基板に、素子分離膜12、Pウェル14、Nウェル16、ゲート絶縁膜18、上面がキャップ膜44に覆われたゲート電極20とを形成する(図12(a))。   First, in the same way as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIG. 11A, an element isolation film 12, a P well 14, an N well 16, a gate insulating film 18 and a top surface are cap films. The gate electrode 20 covered with 44 is formed (FIG. 12A).

次いで、CVD法により例えば膜厚100nmのシリコン窒化膜を堆積した後、このシリコン窒化膜をドライエッチングによりエッチバックし、ゲート電極20の側壁部分に側壁絶縁膜48を形成する。   Next, after depositing, for example, a silicon nitride film having a thickness of 100 nm by the CVD method, the silicon nitride film is etched back by dry etching to form a sidewall insulating film 48 on the sidewall portion of the gate electrode 20.

次いで、N型トランジスタ形成領域を露出しP型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜、ゲート電極20及び側壁絶縁膜48をマスクとして、例えばリンイオンを、加速エネルギーを10keV、ドーズ量を1×1014cm−2としてイオン注入し、不純物拡散領域32を形成する。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the N-type transistor formation region and covers the P-type transistor formation region, phosphorus ions, for example, are formed using the photoresist film, the gate electrode 20 and the sidewall insulating film 48 as a mask. The impurity diffusion region 32 is formed by ion implantation with an acceleration energy of 10 keV and a dose of 1 × 10 14 cm −2 .

次いで、P型トランジスタ形成領域を露出しN型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜、ゲート電極20及び側壁絶縁膜48をマスクとして、例えばボロンイオンを、加速エネルギーを5keV、ドーズ量を1×1014cm−2としてイオン注入し、不純物拡散領域34を形成する(図12(b))。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the P-type transistor formation region and covers the N-type transistor formation region, using this photoresist film, the gate electrode 20 and the sidewall insulating film 48 as a mask, for example, boron ions Are implanted with an acceleration energy of 5 keV and a dose of 1 × 10 14 cm −2 to form an impurity diffusion region 34 (FIG. 12B).

次いで、CVD法により、不純物拡散領域32,34上に、例えば膜厚50nmのシリコンよりなる半導体層46を選択的にエピタキシャル成長する。この際、ゲート電極20上にはキャップ膜44が形成されているため、ゲート電極20上には半導体層46は形成されない(図12(c))。   Next, a semiconductor layer 46 made of silicon having a film thickness of, for example, 50 nm is selectively epitaxially grown on the impurity diffusion regions 32 and 34 by CVD. At this time, since the cap film 44 is formed on the gate electrode 20, the semiconductor layer 46 is not formed on the gate electrode 20 (FIG. 12C).

なお、本実施形態による半導体装置の製造方法では、エクステンションとなる不純物拡散層22,26、ポケット領域24,28の形成前に、半導体層46を形成することを一つの特徴としている。これは、半導体層46のエピタキシャル成長時におけるシリコン基板10の表面濃度が高過ぎるとエピタキシャル成長の速度が遅くなるためである。この目的のもと、シリコン基板10の表面濃度が1×1019cm−2以下の状態で半導体層46を形成するために、半導体層46の形成後にエクステンションとなる不純物拡散層22,26及びポケット領域24,28を形成することとしたものである。 Note that the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment is characterized in that the semiconductor layer 46 is formed before the impurity diffusion layers 22 and 26 and the pocket regions 24 and 28 serving as extensions are formed. This is because if the surface concentration of the silicon substrate 10 during the epitaxial growth of the semiconductor layer 46 is too high, the speed of the epitaxial growth becomes slow. For this purpose, in order to form the semiconductor layer 46 in a state where the surface concentration of the silicon substrate 10 is 1 × 10 19 cm −2 or less, the impurity diffusion layers 22 and 26 that become extensions after the formation of the semiconductor layer 46 and pockets are formed. The regions 24 and 28 are formed.

なお、シリコン基板10の表面濃度を下げて半導体層46の成長速度を向上する観点からは、不純物拡散層32,34をも半導体層46の成長後に形成することが望ましい。但し、半導体層46の膜厚が厚いときには、不純物拡散層32,34を形成する際のイオン注入エネルギーを高くする必要があり、この結果、注入イオンのゲート絶縁膜突き抜けが生じてチャネルの不純物濃度が変化する虞がある。したがって、半導体層46を先に形成するか不純物拡散層32,34を先に形成するかは、半導体層46の膜厚や成長速度、不純物拡散層32,34を形成する際の注入エネルギー等に応じて、適宜選択することが望ましい。   From the viewpoint of reducing the surface concentration of the silicon substrate 10 and improving the growth rate of the semiconductor layer 46, it is desirable to form the impurity diffusion layers 32 and 34 after the growth of the semiconductor layer 46. However, when the thickness of the semiconductor layer 46 is large, it is necessary to increase the ion implantation energy when forming the impurity diffusion layers 32 and 34. As a result, the implanted ions penetrate through the gate insulating film, resulting in the impurity concentration of the channel. May change. Accordingly, whether the semiconductor layer 46 is formed first or the impurity diffusion layers 32 and 34 is formed first depends on the film thickness and growth rate of the semiconductor layer 46, the implantation energy when forming the impurity diffusion layers 32 and 34, and the like. Accordingly, it is desirable to select appropriately.

次いで、例えばウェットエッチングにより、例えば10nm相当のシリコン酸化膜のエッチングを行い、ゲート電極20上のキャップ膜44を除去する。   Next, the silicon oxide film corresponding to, for example, 10 nm is etched by wet etching, for example, and the cap film 44 on the gate electrode 20 is removed.

次いで、N型トランジスタ形成領域を露出しP型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜、ゲート電極20及び側壁絶縁膜48をマスクとして、例えばリンイオンを、加速エネルギーを6keV、ドーズ量を2×1015cm−2としてイオン注入する。このイオン注入は、N型トランジスタのゲート電極20及びソース/ドレイン拡散層36のための補償イオン注入であり、ゲート電極20の空乏化の防止、半導体層46とシリサイド層42との間のコンタクト抵抗低減の効果がある。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the N-type transistor formation region and covers the P-type transistor formation region, phosphorus ions, for example, are formed using the photoresist film, the gate electrode 20 and the sidewall insulating film 48 as a mask. Then, ion implantation is performed with an acceleration energy of 6 keV and a dose of 2 × 10 15 cm −2 . This ion implantation is compensation ion implantation for the gate electrode 20 and the source / drain diffusion layer 36 of the N-type transistor, prevents depletion of the gate electrode 20, and contact resistance between the semiconductor layer 46 and the silicide layer 42. There is a reduction effect.

次いで、P型トランジスタ形成領域を露出しN型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、このフォトレジスト膜、ゲート電極20及び側壁絶縁膜48をマスクとして、例えばボロンイオンを、加速エネルギーを3keV、ドーズ量を2×1015cm−2としてイオン注入する。このイオン注入は、P型トランジスタのゲート電極20及びソース/ドレイン拡散層38のための補償イオン注入であり、ゲート電極20の空乏化の防止、半導体層46とシリサイド層42との間のコンタクト抵抗低減の効果がある。 Next, after forming a photoresist film (not shown) that exposes the P-type transistor formation region and covers the N-type transistor formation region, using this photoresist film, the gate electrode 20 and the sidewall insulating film 48 as a mask, for example, boron ions Are ion-implanted with an acceleration energy of 3 keV and a dose of 2 × 10 15 cm −2 . This ion implantation is compensation ion implantation for the gate electrode 20 and the source / drain diffusion layer 38 of the P-type transistor, prevents depletion of the gate electrode 20, and contact resistance between the semiconductor layer 46 and the silicide layer 42. There is a reduction effect.

次いで、例えば1050℃、1秒間の短時間熱処理を行い、注入した不純物を活性化する。なお、本実施形態による半導体装置の製造方法では、この活性加熱処理工程時にエクステンションとなる不純物拡散層22,26及びポケット領域24,28が形成されていないため、例えば第1実施形態による半導体装置の製造方法において図8(a)に示す工程の後に行う熱処理よりも高温或いは長時間の熱処理が可能である。したがって、不純物の活性化、特にゲート電極における不純物の活性化を十分に行うことができる。   Next, for example, a short-time heat treatment at 1050 ° C. for 1 second is performed to activate the implanted impurities. In the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, the impurity diffusion layers 22 and 26 and the pocket regions 24 and 28 that become extensions during the active heat treatment process are not formed. In the manufacturing method, heat treatment can be performed at a higher temperature or for a longer time than the heat treatment performed after the step shown in FIG. Therefore, activation of impurities, particularly activation of impurities in the gate electrode can be sufficiently performed.

次いで、例えばウェットエッチングにより、側壁絶縁膜48を除去する(図13(a))。   Next, the sidewall insulating film 48 is removed by, eg, wet etching (FIG. 13A).

次いで、図7(c)に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、不純物拡散領域22,26、ポケット領域24,28を形成する(図13(b))。   Next, impurity diffusion regions 22 and 26 and pocket regions 24 and 28 are formed in the same manner as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment shown in FIG. 7C (FIG. 13B).

次いで、例えば1025℃、1秒間の短時間熱処理を行い、注入した不純物を活性化する。こうして、N型トランジスタ形成領域に、不純物拡散領域22,32よりなるエクステンションソース・ドレイン構造のソース/ドレイン拡散層36を形成し、P型トランジスタ形成領域に、不純物拡散領域26,34よりなるエクステンションソース・ドレイン構造のソース/ドレイン拡散層38を形成する。   Next, short-time heat treatment is performed at 1025 ° C. for 1 second, for example, to activate the implanted impurities. Thus, the source / drain diffusion layer 36 having the extension source / drain structure including the impurity diffusion regions 22 and 32 is formed in the N-type transistor formation region, and the extension source including the impurity diffusion regions 26 and 34 is formed in the P-type transistor formation region. A source / drain diffusion layer 38 having a drain structure is formed.

次いで、CVD法により例えば膜厚100nmのシリコン酸化膜を堆積した後、このシリコン酸化膜をドライエッチングによりエッチバックし、ゲート電極20の側壁部分に側壁絶縁膜30を形成する。   Next, after depositing, for example, a 100 nm-thickness silicon oxide film by the CVD method, this silicon oxide film is etched back by dry etching to form a sidewall insulating film 30 on the sidewall portion of the gate electrode 20.

次いで、図8(c)に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、サリサイドプロセスにより、半導体層46上及びゲート電極20上に、例えば膜厚30nmのシリサイド膜40を選択的に形成する(図13(c))。   Next, a silicide film 40 of, eg, a 30 nm-thickness is selectively formed on the semiconductor layer 46 and the gate electrode 20 by a salicide process in the same manner as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment shown in FIG. (FIG. 13C).

このように、本実施形態によれば、ポケット領域が形成された深さにおけるソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度を、同じ深さにおけるポケット領域の実効不純物濃度よりも低くするので、ゲート端成分の接合容量Cjgを大幅に低減することができる。また、このような不純物濃度プロファイルでは、空乏層はポケット領域側よりもソース/ドレイン拡散層側に伸びるため、短チャネル効果耐性を劣化することはない。したがって、短チャネル効果耐性を劣化することなく、寄生容量を低減することができる。   Thus, according to the present embodiment, the effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at the depth at which the pocket region is formed is made lower than the effective impurity concentration of the pocket region at the same depth. The junction capacitance Cjg can be greatly reduced. In such an impurity concentration profile, since the depletion layer extends to the source / drain diffusion layer side rather than the pocket region side, the short channel effect resistance is not deteriorated. Therefore, the parasitic capacitance can be reduced without deteriorating the short channel effect resistance.

また、エクステンション及びポケット領域の形成前に、ソース/ドレイン領域上に半導体層を成長し、ゲート電極及び半導体層にドーピングを行うので、エクステンション及びポケット領域のプロファイルに影響を与えることなく、ゲート電極及び半導体層にドーピングされた不純物を十分に活性化することができる。   In addition, since the semiconductor layer is grown on the source / drain region and the gate electrode and the semiconductor layer are doped before the extension and pocket regions are formed, the gate electrode and the gate region are not affected without affecting the profile of the extension and pocket regions. Impurities doped in the semiconductor layer can be sufficiently activated.

[変形実施形態]
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

例えば、上記実施形態では、ゲート端成分の接合容量Cjgに着目し、ポケット領域が形成された深さにおけるソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度を、同じ深さにおけるポケット領域の実効不純物濃度よりも低く設定することにより、接合容量Cjgの低減を図ったが、更に面積成分の接合容量Cjをも低減しうる構成とすることも可能である。例えば、図1に示す第1実施形態による半導体装置において、図8(a)の不純物拡散領域32,34の注入条件を最適化することにより、ソース/ドレイン拡散層36,38の底面付近における実効不純物濃度をウェルの実効不純物濃度よりも低くすることにより、底面の空乏層もソース/ドレイン拡散層側に広がり、面積成分の接合容量Cjをも低減することができる。   For example, in the above embodiment, paying attention to the junction capacitance Cjg of the gate end component, the effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at the depth where the pocket region is formed is set to be larger than the effective impurity concentration of the pocket region at the same depth. Although the junction capacitance Cjg is reduced by setting it low, a configuration that can further reduce the junction capacitance Cj of the area component is also possible. For example, in the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 1, the effective conditions in the vicinity of the bottom surfaces of the source / drain diffusion layers 36 and 38 are optimized by optimizing the implantation conditions of the impurity diffusion regions 32 and 34 in FIG. By making the impurity concentration lower than the effective impurity concentration of the well, the depletion layer at the bottom also extends to the source / drain diffusion layer side, and the junction capacitance Cj of the area component can also be reduced.

また、上記第1乃至第3実施形態では、不純物拡散領域22,26,32,34を形成するためのイオン注入により、ゲート電極20へのドーピングを同時に行っている。このため、ゲート端成分の接合容量を減らすために不純物拡散領域32,34を形成するためのイオン注入のドーズ量を低減すると、ゲート電極20へ注入されるドーズ量も低減する。ゲート電極20に注入されるドーズ量が少ないと、ゲート電極20の不純物濃度が下がるため、ゲート絶縁膜18との界面のゲート電極20が空乏化し、ドレイン電流が減少してしまう。一方、代わりに不純物拡散領域22,26を形成するためのイオン注入のドーズ量を増やすと、不純物拡散領域22,26が深さ方向及び横方向に広がり、短チャネル効果が悪化する。   In the first to third embodiments, the gate electrode 20 is simultaneously doped by ion implantation for forming the impurity diffusion regions 22, 26, 32, and 34. For this reason, if the dose amount of the ion implantation for forming the impurity diffusion regions 32 and 34 is reduced in order to reduce the junction capacitance of the gate end component, the dose amount implanted into the gate electrode 20 is also reduced. If the dose amount injected into the gate electrode 20 is small, the impurity concentration of the gate electrode 20 is lowered, so that the gate electrode 20 at the interface with the gate insulating film 18 is depleted and the drain current is reduced. On the other hand, if the dose of ion implantation for forming the impurity diffusion regions 22 and 26 is increased instead, the impurity diffusion regions 22 and 26 spread in the depth direction and the lateral direction, and the short channel effect is deteriorated.

このような場合には、ゲート電極20となるポリシリコン膜の堆積後・パターニング前に、ポリシリコン膜へのドーピングを行うことが望ましい。ポリシリコン膜のパターニング前にドーピングを行うことにより、ソース/ドレイン領域への不純物濃度分布に影響を与えることなく、ゲート電極20へのイオン注入ドーズ量を増加することができる。なお、N型トランジスタ形成領域のポリシリコン膜へは、例えばリンイオンを、加速エネルギーを10keV、ドーズ量を2×1015cm−2としてイオン注入し、P型トランジスタ形成領域のポリシリコン膜へは、例えばボロンイオンを、加速エネルギーを5keV、ドーズ量を2×1015cm−2としてイオン注入する。 In such a case, it is desirable to dope the polysilicon film after deposition of the polysilicon film to be the gate electrode 20 and before patterning. Doping before the patterning of the polysilicon film can increase the ion implantation dose to the gate electrode 20 without affecting the impurity concentration distribution in the source / drain regions. For example, phosphorus ions are ion-implanted into the polysilicon film in the N-type transistor formation region with an acceleration energy of 10 keV and a dose amount of 2 × 10 15 cm −2 , and the polysilicon film in the P-type transistor formation region is For example, boron ions are ion-implanted with an acceleration energy of 5 keV and a dose of 2 × 10 15 cm −2 .

また、上記実施形態では、ポケット領域をソース拡散層側及びドレイン拡散層側にそれぞれ設けたが、何れか一方(例えばドレイン拡散層側)のみに設けるようにしてもよい。この場合、少なくともポケット領域が形成された側のソース/ドレイン拡散層(例えばドレイン拡散層)の実効不純物濃度を、同じ深さにおけるポケット領域の実効不純物濃度よりも低くするようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the pocket area | region was provided in the source diffusion layer side and the drain diffusion layer side, respectively, you may make it provide only in any one (for example, drain diffusion layer side). In this case, at least the effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer (for example, the drain diffusion layer) on the side where the pocket region is formed may be lower than the effective impurity concentration of the pocket region at the same depth.

以上詳述した通り、本発明の特徴をまとめると以下の通りとなる。   As detailed above, the characteristics of the present invention are summarized as follows.

(付記1) 半導体基板内に、第1導電型のチャネル領域を挟んで配置された第2導電型のソース/ドレイン拡散層と、
前記ソース/ドレイン拡散層の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に形成された第1導電型のポケット領域とを有し、
前記ポケット領域が形成された深さにおける前記ソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度は、同じ深さにおける前記ポケット領域の実効不純物濃度よりも低い
ことを特徴とする半導体装置。
(Supplementary Note 1) A source / drain diffusion layer of a second conductivity type disposed in a semiconductor substrate with a channel region of the first conductivity type interposed therebetween,
A pocket region of a first conductivity type formed between at least one of the source / drain diffusion layers and the channel region;
An effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at a depth where the pocket region is formed is lower than an effective impurity concentration of the pocket region at the same depth.

(付記2) 半導体基板内に、第1導電型のチャネル領域を挟んで配置された第2導電型のソース/ドレイン拡散層と、
前記ソース/ドレイン拡散層の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に形成された第1導電型のポケット領域とを有し、
前記半導体基板と前記ソース/ドレイン拡散層とを同電位にしたときに前記ソース/ドレイン拡散層と前記ポケット領域の間に形成される空乏層は、前記ポケット領域側に伸びる幅よりも、前記ソース/ドレイン拡散層側に伸びる幅が広い
ことを特徴とする半導体装置。
(Additional remark 2) The source / drain diffused layer of the 2nd conductivity type arrange | positioned on both sides of the channel region of the 1st conductivity type in the semiconductor substrate,
A pocket region of a first conductivity type formed between at least one of the source / drain diffusion layers and the channel region;
The depletion layer formed between the source / drain diffusion layer and the pocket region when the semiconductor substrate and the source / drain diffusion layer are at the same potential has a width larger than the width extending toward the pocket region. / A semiconductor device characterized by having a wide width extending toward the drain diffusion layer.

(付記3) 付記1又は2記載の半導体装置において、
前記半導体基板の表面側における前記ソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度は、前記ポケット領域が形成された深さにおける実効不純物濃度よりも高い
ことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 3) In the semiconductor device according to Appendix 1 or 2,
An effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer on the surface side of the semiconductor substrate is higher than an effective impurity concentration at a depth where the pocket region is formed.

(付記4) 付記1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記ソース/ドレイン拡散層が形成された領域の前記半導体基板上に成長された半導体層を更に有する
ことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 4) In the semiconductor device according to any one of appendices 1 to 3,
A semiconductor device further comprising a semiconductor layer grown on the semiconductor substrate in a region where the source / drain diffusion layer is formed.

(付記5) 半導体基板の第1導電型の領域に第2導電型の第1の不純物を導入し、前記第1導電型のチャネル領域を挟んで配置された第2導電型のソース/ドレイン拡散層を形成する工程と、
前記半導体基板内に前記第1導電型の第2の不純物を導入し、前記ソース/ドレイン拡散層の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に第1導電型のポケット領域を形成する工程とを有し、
前記ソース/ドレイン拡散層を形成する工程及び前記ポケット領域を形成する工程では、前記ポケット領域が形成された深さにおける前記ソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度が、同じ深さにおける前記ポケット領域の実効不純物濃度よりも低くなるように、前記第1の不純物及び前記第2の不純物の導入条件を制御する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Additional remark 5) The 2nd conductivity type 1st impurity is introduce | transduced into the 1st conductivity type area | region of a semiconductor substrate, The 2nd conductivity type source / drain diffusion arrange | positioned on both sides of the said 1st conductivity type channel area | region Forming a layer;
Introducing a second impurity of the first conductivity type into the semiconductor substrate, and forming a pocket region of the first conductivity type between at least one of the source / drain diffusion layers and the channel region. And
In the step of forming the source / drain diffusion layer and the step of forming the pocket region, the effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at the depth at which the pocket region is formed is equal to that of the pocket region at the same depth. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein conditions for introducing the first impurity and the second impurity are controlled so as to be lower than an effective impurity concentration.

(付記6) 半導体基板の第1導電型の領域上に、ゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体基板に第2導電型の第1の不純物を導入し、第1の不純物拡散層を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体基板に前記第1導電型の第2の不純物を導入し、第2の不純物拡散層を形成する工程と、
前記ゲート電極の側壁部分に側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記側壁絶縁膜をマスクとして前記半導体基板に前記第2導電型の第3の不純物を導入し、第3の不純物拡散層を形成する工程とを有し、
前記第1の不純物拡散層及び前記第3の不純物拡散層とからなり前記第1導電型のチャネル領域を挟んで配置された前記第2導電型のソース/ドレイン拡散層と、前記チャネル領域と前記ソース/ドレイン拡散層との間に前記第1導電型のポケット領域とを形成する半導体装置の製造方法であって、
前記第2の不純物拡散層を形成する工程及び前記第3の不純物拡散層を形成する工程では、前記ポケット領域が形成された深さにおける前記ソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度が、同じ深さにおける前記ポケット領域の実効不純物濃度よりも低くなるように、前記第2の不純物及び前記第3の不純物の導入条件を制御する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Additional remark 6) The process of forming a gate electrode on the area | region of the 1st conductivity type of a semiconductor substrate,
Introducing a first conductivity type first impurity into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask to form a first impurity diffusion layer;
Introducing a second impurity of the first conductivity type into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask to form a second impurity diffusion layer;
Forming a sidewall insulating film on the sidewall portion of the gate electrode;
A step of introducing a third impurity of the second conductivity type into the semiconductor substrate using the gate electrode and the sidewall insulating film as a mask to form a third impurity diffusion layer;
The source / drain diffusion layer of the second conductivity type comprising the first impurity diffusion layer and the third impurity diffusion layer and disposed with the channel region of the first conductivity type interposed therebetween, the channel region, A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a pocket region of the first conductivity type is formed between a source / drain diffusion layer,
In the step of forming the second impurity diffusion layer and the step of forming the third impurity diffusion layer, the effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at the depth at which the pocket region is formed is the same depth. The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the introduction conditions of the second impurity and the third impurity are controlled so as to be lower than the effective impurity concentration of the pocket region in

(付記7) 付記6記載の半導体装置の製造方法において、
前記側壁絶縁膜を形成する工程の後に、前記第3の不純物拡散層上に半導体層を成長する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Supplementary note 7) In the method for manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 6,
The method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of growing a semiconductor layer on the third impurity diffusion layer after the step of forming the sidewall insulating film.

(付記8) 付記7記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体層を形成する工程の後に、前記ゲート電極及び前記側壁絶縁膜をマスクとして前記半導体層に前記第2導電型の第4の不純物を導入する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 8) In the method for manufacturing a semiconductor device according to Appendix 7,
A step of introducing a fourth impurity of the second conductivity type into the semiconductor layer using the gate electrode and the sidewall insulating film as a mask after the step of forming the semiconductor layer. Production method.

(付記9) 付記6乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第3の不純物拡散層を形成する工程の後に、前記側壁絶縁膜を除去する工程を更に有し、
前記第1の不純物拡散層を形成する工程及び前記第2の不純物拡散層を形成する工程は、前記側壁絶縁膜を除去する工程の後に行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 9) In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 6 to 8,
After the step of forming the third impurity diffusion layer, the method further includes the step of removing the sidewall insulating film,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step of forming the first impurity diffusion layer and the step of forming the second impurity diffusion layer are performed after the step of removing the sidewall insulating film.

(付記10) 付記9記載の半導体装置の製造方法において、
前記第3の不純物拡散層を形成する工程の後、前記側壁絶縁膜を除去する工程の前に、前記第3の不純物を活性化するための熱処理工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Additional remark 10) In the manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 9,
A semiconductor device characterized by further comprising a heat treatment step for activating the third impurity after the step of forming the third impurity diffusion layer and before the step of removing the sidewall insulating film. Production method.

(付記11) 付記6乃至10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ゲート電極を形成する工程は、前記ゲート電極となる半導体層の堆積後、パターニング前に、第2導電型の第5の不純物を導入する工程を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 11) In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 6 to 10,
The step of forming the gate electrode includes a step of introducing a fifth impurity of the second conductivity type after deposition of the semiconductor layer to be the gate electrode and before patterning.

本発明の第1実施形態による半導体装置の構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device by 1st Embodiment of this invention. 実効不純物濃度の深さ方向分布を示すグラフである。It is a graph which shows the depth direction distribution of effective impurity concentration. 本発明の第1実施形態による半導体装置における空乏層幅の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the depletion layer width in the semiconductor device by 1st Embodiment of this invention. ソース/ドレイン拡散層内への空乏層の広がりを説明する図である。It is a figure explaining the spread of the depletion layer in a source / drain diffused layer. ソース/ドレイン拡散層への空乏層の広がり及び接合位置をシミュレーションにより計算した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated the spread of the depletion layer to the source / drain diffused layer, and the junction position by simulation. 接合容量とソース/ドレイン拡散層の幅との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between junction capacity | capacitance and the width | variety of a source / drain diffused layer. 本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。It is process sectional drawing (the 1) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。FIG. 9 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention; 第1実施形態による半導体装置の課題を説明する図である。It is a figure explaining the subject of the semiconductor device by a 1st embodiment. 本発明の第2実施形態による半導体装置の構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。It is process sectional drawing (the 1) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。It is process sectional drawing (the 2) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 3rd Embodiment of this invention. 従来の半導体装置の構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor device. 素子の微細化と接合容量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between refinement | miniaturization of an element and junction capacitance.

符号の説明Explanation of symbols

10…シリコン基板
12…素子分離膜
14…Pウェル
16…Nウェル
18…ゲート絶縁膜
20…ゲート電極
22,26,32,34…不純物拡散領域
24,28…ポケット領域
30,48…側壁絶縁膜
36,38…ソース/ドレイン拡散層
40…シリサイド膜
42…空乏層
44…キャップ膜
46…半導体層
100…シリコン基板
102…素子分離膜
104…ゲート絶縁膜
106…ゲート電極
108…ソース/ドレイン拡散層
110…ポケット領域
112…低濃度不純物層
114…空乏層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon substrate 12 ... Element isolation film 14 ... P well 16 ... N well 18 ... Gate insulating film 20 ... Gate electrodes 22, 26, 32, 34 ... Impurity diffusion regions 24, 28 ... Pocket regions 30, 48 ... Side wall insulating films 36, 38 ... Source / drain diffusion layer 40 ... Silicide film 42 ... Depletion layer 44 ... Cap film 46 ... Semiconductor layer 100 ... Silicon substrate 102 ... Element isolation film 104 ... Gate insulating film 106 ... Gate electrode 108 ... Source / drain diffusion layer 110 ... pocket region 112 ... low-concentration impurity layer 114 ... depletion layer

Claims (5)

半導体基板内に、第1導電型のチャネル領域を挟んで配置された第2導電型のソース/ドレイン拡散層と、
前記ソース/ドレイン拡散層の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に形成された第1導電型のポケット領域とを有し、
前記ポケット領域が形成された深さにおける前記ソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度は、同じ深さにおける前記ポケット領域の実効不純物濃度よりも低い
ことを特徴とする半導体装置。
A second conductivity type source / drain diffusion layer disposed in the semiconductor substrate with the first conductivity type channel region interposed therebetween;
A pocket region of a first conductivity type formed between at least one of the source / drain diffusion layers and the channel region;
An effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at a depth where the pocket region is formed is lower than an effective impurity concentration of the pocket region at the same depth.
半導体基板内に、第1導電型のチャネル領域を挟んで配置された第2導電型のソース/ドレイン拡散層と、
前記ソース/ドレイン拡散層の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に形成された第1導電型のポケット領域とを有し、
前記半導体基板と前記ソース/ドレイン拡散層とを同電位にしたときに前記ソース/ドレイン拡散層と前記ポケット領域の間に形成される空乏層は、前記ポケット領域側に伸びる幅よりも、前記ソース/ドレイン拡散層側に伸びる幅が広い
ことを特徴とする半導体装置。
A second conductivity type source / drain diffusion layer disposed in the semiconductor substrate with the first conductivity type channel region interposed therebetween;
A pocket region of a first conductivity type formed between at least one of the source / drain diffusion layers and the channel region;
The depletion layer formed between the source / drain diffusion layer and the pocket region when the semiconductor substrate and the source / drain diffusion layer are at the same potential has a width larger than the width extending toward the pocket region. / A semiconductor device characterized by having a wide width extending toward the drain diffusion layer.
請求項1又は2記載の半導体装置において、
前記ソース/ドレイン拡散層が形成された領域の前記半導体基板上に成長された半導体層を更に有する
ことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
A semiconductor device further comprising a semiconductor layer grown on the semiconductor substrate in a region where the source / drain diffusion layer is formed.
半導体基板の第1導電型の領域に第2導電型の第1の不純物を導入し、前記第1導電型のチャネル領域を挟んで配置された第2導電型のソース/ドレイン拡散層を形成する工程と、
前記半導体基板内に前記第1導電型の第2の不純物を導入し、前記ソース/ドレイン拡散層の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に第1導電型のポケット領域を形成する工程とを有し、
前記ソース/ドレイン拡散層を形成する工程及び前記ポケット領域を形成する工程では、前記ポケット領域が形成された深さにおける前記ソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度が、同じ深さにおける前記ポケット領域の実効不純物濃度よりも低くなるように、前記第1の不純物及び前記第2の不純物の導入条件を制御する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A second conductivity type first impurity is introduced into the first conductivity type region of the semiconductor substrate to form a second conductivity type source / drain diffusion layer disposed with the first conductivity type channel region interposed therebetween. Process,
Introducing a second impurity of the first conductivity type into the semiconductor substrate, and forming a pocket region of the first conductivity type between at least one of the source / drain diffusion layers and the channel region. And
In the step of forming the source / drain diffusion layer and the step of forming the pocket region, the effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at the depth at which the pocket region is formed is equal to that of the pocket region at the same depth. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein conditions for introducing the first impurity and the second impurity are controlled so as to be lower than an effective impurity concentration.
半導体基板の第1導電型の領域上に、ゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体基板に第2導電型の第1の不純物を導入し、第1の不純物拡散層を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体基板に前記第1導電型の第2の不純物を導入し、第2の不純物拡散層を形成する工程と、
前記ゲート電極の側壁部分に側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記側壁絶縁膜をマスクとして前記半導体基板に前記第2導電型の第3の不純物を導入し、第3の不純物拡散層を形成する工程とを有し、
前記第1の不純物拡散層及び前記第3の不純物拡散層とからなり前記第1導電型のチャネル領域を挟んで配置された前記第2導電型のソース/ドレイン拡散層と、前記チャネル領域と前記ソース/ドレイン拡散層との間に前記第1導電型のポケット領域とを形成する半導体装置の製造方法であって、
前記第2の不純物拡散層を形成する工程及び前記第3の不純物拡散層を形成する工程では、前記ポケット領域が形成された深さにおける前記ソース/ドレイン拡散層の実効不純物濃度が、同じ深さにおける前記ポケット領域の実効不純物濃度よりも低くなるように、前記第2の不純物及び前記第3の不純物の導入条件を制御する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a gate electrode on the first conductivity type region of the semiconductor substrate;
Introducing a first conductivity type first impurity into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask to form a first impurity diffusion layer;
Introducing a second impurity of the first conductivity type into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask to form a second impurity diffusion layer;
Forming a sidewall insulating film on the sidewall portion of the gate electrode;
A step of introducing a third impurity of the second conductivity type into the semiconductor substrate using the gate electrode and the sidewall insulating film as a mask to form a third impurity diffusion layer;
The source / drain diffusion layer of the second conductivity type comprising the first impurity diffusion layer and the third impurity diffusion layer and disposed with the channel region of the first conductivity type interposed therebetween, the channel region, A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a pocket region of the first conductivity type is formed between a source / drain diffusion layer,
In the step of forming the second impurity diffusion layer and the step of forming the third impurity diffusion layer, the effective impurity concentration of the source / drain diffusion layer at the depth at which the pocket region is formed is the same depth. The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the introduction conditions of the second impurity and the third impurity are controlled so as to be lower than the effective impurity concentration of the pocket region in
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JP2007294641A (en) * 2006-04-25 2007-11-08 Sharp Corp Method of manufacturing semiconductor device

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