JP2006093658A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低抵抗で浅い不純物拡散領域を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体基板１０の表面層に設けられ、導電性に寄与する第１の不純物及びゲルマニウムを含む第１の拡散領域２２と、第１の拡散領域２２の表面から第１の拡散領域２２より浅く設けられ、導電性に寄与しない第２の不純物を含む第２の拡散領域２４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に、イオン注入法による活性領域を有する半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置において半導体層中での不純物濃度分布の制御は極めて重要な問題である。例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板に作られた微細な金属・酸化物・半導体（ＭＯＳ）トランジスタにおいては、高い駆動電流を実現し、且つ短チャネル効果を抑制するために、浅く急峻な不純物濃度分布の不純物拡散層を形成することが要求される。

例えば、ＭＯＳトランジスタのソース・ドレインのエクステンション領域においては、半導体基板の表面から２０ｎｍ以下の浅いところにｐｎ接合を形成する必要がある。浅いｐｎ接合を形成するために、浅い不純物添加領域が必要である。浅い不純物添加領域の形成には、低加速エネルギ及び低ドーズで不純物を半導体基板にイオン注入する。半導体基板に添加された不純物は熱処理により活性化され、浅い不純物拡散領域が形成される。

例えば、イオン注入されたボロン（Ｂ）等のｐ型不純物、及びリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）等のｎ型不純物は、半導体基板のＳｉ結晶中での拡散係数が大きい。急速熱処理（ＲＴＡ）等による高温での活性化熱処理で、不純物が半導体基板の内方及び外方へ拡散してしまう。そのため、高濃度の不純物を有する浅い不純物拡散領域を半導体基板に形成することは困難である。一方、不純物の拡散を抑制するために、活性化の熱処理温度を下げると、高濃度の不純物の活性化は望めない。

不純物の拡散を抑制するために、窒素（Ｎ）や窒素分子（Ｎ₂）のイオン、及びＢのイオンを共注入する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、Ｎ⁺やＮ2⁺の注入により生成された点欠陥を介してＢの増速拡散が引き起こされる恐れがある。

このように、高濃度の不純物が活性化した低抵抗の浅い不純物拡散領域を半導体基板に形成することは困難である。
特許第３４４２１５４号公報

本発明は、低抵抗で浅い不純物拡散領域を有する半導体装置及びその製造方法を提供する。

本発明の第１の態様によれば、（イ）半導体基板の表面層に設けられ、導電性に寄与する第１の不純物及びゲルマニウムを含む第１の拡散領域と、（ロ）第１の拡散領域の表面から第１の拡散領域より浅く設けられ、導電性に寄与しない第２の不純物を含む第２の拡散領域とを備える半導体装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、（イ）半導体基板に、ゲルマニウム及びシリコンのいずれかのイオンを注入してアモルファス領域を形成し、（ロ）導電性に寄与する第１の不純物のイオンをアモルファス領域に注入し、（ハ）導電性に寄与しない第２の不純物のイオンをアモルファス領域に注入し、（ニ）半導体基板表面を加熱して第１の不純物のイオンを活性化させることを含む半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、低抵抗で浅い不純物拡散領域を有する半導体装置及びその製造方法を提供することができる。

以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

本発明の実施の形態に係る半導体装置は、図１に示すように、半導体基板１０の表面層に設けられた第１の拡散領域２２、及び第１の拡散領域２２の表面から第１の拡散領域２２より浅く設けられた第２の拡散領域２４を備える。第１の拡散領域２２には、半導体基板１０とｐｎ接合を形成するため、導電性に寄与する第１の不純物が含まれる。半導体基板１０の導電型に従って、第１の不純物として、半導体結晶のバンド構造における禁止帯内で伝導帯、あるいは価電子帯に対して浅いエネルギ準位を有する不純物が用いられる。例えば、Ｓｉ結晶に対して、ｐ型不純物としてＢ、ｎ型不純物としてＰ等が用いられる。また、第１の拡散領域２２にはゲルマニウム（Ｇｅ）が含まれる。Ｇｅは、第１の拡散領域２２の外側の半導体基板１０内に分布してもよい。第２の拡散領域２４には、更に導電性に寄与しない第２の不純物が含まれる。第２の不純物は、例えば、フッ素（Ｆ）、Ｎ等である。

第１の拡散領域２２の深さは、例えば、１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下、更に好ましくは３０ｎｍ以下である。第２の拡散領域２４の深さは、第１の拡散領域２２の深さに対する比が、０．１以上、且つ、１未満、好ましくは０．２５以上、且つ、０．５以下である。

次に、図１に示した半導体装置において、Ｓｉ等のｎ型の半導体基板１０中に第１及び第２の不純物として、Ｂ及びＦを添加してｐｎ接合を形成する不純物添加方法を説明する。半導体装置としては、ｐＭＯＳトランジスタを対象としている。ｐＭＯＳトランジスタのソース・ドレインのエクステンション領域形成における、不純物添加及び熱処理を主に説明する。他の、例えばフォトリソグラフィ、エッチング等の製造工程については、説明を省略する。

図２に示すように、ｎ型の半導体基板１０表面に、熱酸化法等により約１ｎｍの厚さの酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等の酸化膜１１を形成する。図３に示すように、酸化膜１１を通して、Ｇｅによるプレアモルファス化イオン注入（ＰＡＩ）を行う。イオン注入条件は、例えば、加速エネルギが５ｋｅＶ、ドーズが１×１０¹⁵ｃｍ^-2である。Ｇｅの飛程は、約８ｎｍである。ＧｅＰＡＩの損傷により、酸化膜１１及び半導体基板１０の界面より約１６ｎｍの深さのアモルファス領域１６が形成される。

図４に示すように、酸化膜１１を通して、アモルファス領域１６にＢ⁺を注入して第１の不純物注入領域１８を形成する。イオン注入条件は、例えば、加速エネルギが０．２ｋｅＶ、ドーズが１×１０¹⁵ｃｍ^-2である。注入されたＢ⁺の飛程は、アモルファス領域１６の表面から約２ｎｍの深さである。

図５に示すように、酸化膜１１を通して、アモルファス領域１６に形成された第１の不純物注入領域１８にＦ⁺を共注入する。Ｆ⁺の共注入により第２の不純物注入領域２０が形成される。イオン注入条件は、例えば、加速エネルギが２．５ｋｅＶ、ドーズが１×１０¹⁵ｃｍ^-2である。注入されたＦ⁺の飛程は、アモルファス領域１６の表面から約８ｎｍの深さである。

図６に示すように、ＲＴＡ等により、第１の不純物注入領域１８に注入されたＢが拡散しながら電気的に活性化され、ｐ型の拡散領域１２２が形成される。同時に、拡散したＦを含む拡散領域１２４が、拡散領域１２２より深く形成される。ＲＴＡによる活性化熱処理は、例えば８００℃〜９００℃、５ｓ〜１０ｓの条件で行われる。また、図５に示したアモルファス領域１６は、活性加熱処理で再結晶化する。

図７に示すように、酸化膜１１上に、化学気相成長（ＣＶＤ）により、ＳｉＯ₂膜、窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）膜、ボロン添加酸化膜（ＢＳＧ）等の絶縁膜２６を堆積する。ＣＶＤ温度は、６５０℃〜７００℃である。引き続き、スパイクＲＴＡにより、１０００℃〜１０８０℃の活性加熱処理が行われる。ここで、「スパイクＲＴＡ」とは、最高到達温度での保持時間をゼロとするＲＴＡである。その後、図８に示すように、絶縁膜２６、及び酸化膜１１を、ウェットエッチングにより除去する。このようにして、半導体装置の活性領域として第１の拡散領域２２が形成される。第１の拡散領域２２の上部には、活性化したＢと共にＦを含む第２の拡散領域２４が形成される。

近年、浅いｐｎ接合を実現するため、フラッシュランプやレーザ等の極短パルス光を用いて、イオン注入された不純物を活性化熱処理する方法が提案されている。しかし、極短パルス光による熱処理については、未知な部分が多い。また、Ｂ⁺をＦ⁺やＮ⁺等と共注入すると、Ｂの拡散が抑制されて急峻な不純物分布が実現できることが報告されている。しかし、ＦやＮ等のイオン注入により、Ｓｉ結晶中に格子間Ｓｉや空孔等の点欠陥が生成される。イオン注入に起因する点欠陥は、Ｂ等の注入不純物と対になり易い。点欠陥と対になると、Ｂは比較的容易にＳｉ結晶中を動くことができるため、増速拡散が生じる。実施の形態では、ＧｅＰＡＩにより形成されたアモルファス領域１６内にＢ及びＦが共注入されている。アモルファス領域１６は、結晶構造を有していないため、イオン注入に起因する点欠陥が発生しない。その結果、Ｂの増速拡散を抑制して急峻な不純物分布が得ることができ、浅い不純物拡散領域を実現することが可能となる。

なお、上述のＢとＦの共注入では、Ｂ⁺を注入して第１の不純物注入領域１８を形成した後に、Ｆ⁺を注入している。しかし、アモルファス領域１６内にイオン注入されるのであれば、Ｆ⁺を注入して第２の不純物注入領域２０を形成した後に、Ｂ⁺を注入してもよい。

実施の形態により形成された活性領域（第１の拡散領域）のスパイクＲＴＡ後のＢ濃度は、図９に示すように、表面から約１０ｎｍ付近の平坦領域で約１×１０²⁰ｃｍ^-3である。Ｂの拡散深さは、約２７ｎｍである。ここで、Ｂ濃度分布は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定されている。また、Ｂの拡散深さは、Ｂ濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3に減少する位置としている。図９には、比較例として、ＧｅＰＡＩを用いずにＢとＦの共注入で形成された活性領域のスパイクＲＴＡ後のＢ濃度分布を併せて示してある。実施の形態による活性領域のＢ濃度分布と比べ、比較例の活性領域のＢ拡散深さは、約２８．５ｎｍと深くなっている。比較例による活性領域のシート抵抗Ｒｓは、図１０に示すように、実施の形態による活性領域に比べて、約１３％増加する。シート抵抗Ｒｓは、活性領域の活性化率、及び活性領域の深さに反比例する。したがって、ＧｅＰＡＩ、及びＢとＦの共注入により、活性領域の活性化率が増加していることが判る。このように、実施の形態によれば、低抵抗の活性領域を実現することが可能となる。

また、図１１に示すように、ＧｅＰＡＩにより形成されたアモルファス領域にＢと共注入されるＦ⁺の加速エネルギを変化させると、スパイクＲＴＡ後の活性領域のＢ濃度分布が変化する。比較例としてＦ⁺共注入無しで形成した活性領域に比べて、Ｆ⁺加速エネルギが２．５ｋｅＶ以下の共注入の活性領域で急峻なＢ濃度分布が実現されている。Ｆ⁺加速エネルギが５ｋｅＶ以上の共注入の活性領域では、Ｂの拡散距離が共注入無しの活性領域よりも増大している。なお、ドーズが１×１０¹⁵ｃｍ^-2のＢに対するＦの共注入ドーズ比（以下、Ｆ／Ｂドーズ比と称す。）は、１である。

２．５ｋｅＶの加速エネルギでＦ⁺が共注入された実施の形態に係る活性領域では、図１２に示すように、活性加熱処理後にＦが活性領域表面から約６ｎｍの深さに拡散している。注入されたＦ⁺の飛程は、活性領域表面から約８ｎｍの深さである。したがって、活性化熱処理により、Ｆは活性領域の表面側に拡散していることが判る。一方、７ｋｅＶの加速エネルギでＦ⁺が共注入された活性領域では、図１３に示すように、活性加熱処理後のＦ濃度分布には、活性領域表面から約２２ｎｍの深さにシャープなピークが見られる。Ｆ⁺共注入直後のＦ濃度分布は、飛程が約１３ｎｍで、ブロードな形状である。ＧｅＰＡＩによるアモルファス領域の深さが約１６ｎｍであるため、アモルファス領域より深い領域のＳｉ結晶にＦ⁺共注入による点欠陥が生成される。共注入されたＦは、活性加熱処理により生成された点欠陥に凝集される。また、Ｂも点欠陥と対になり、増速拡散等によりＳｉ結晶の中に深く拡散する。

活性領域のシート抵抗Ｒｓは、図１４に示すように、Ｆ⁺加速エネルギの増加と共に減少する。Ｆ⁺加速エネルギが１ｋｅＶ、及びＦ／Ｂドーズ比が１では、共注入無しの比較例に比べてシート抵抗Ｒｓが約２％増加している。しかし、図１１に示したように、１ｋｅＶのＦ＋加速エネルギで共注入された活性領域の拡散深さは、共注入無しの比較例に対して約２〜３ｎｍ浅い。Ｆ⁺加速エネルギが１ｋｅＶの共注入では、活性領域の拡散深さが浅くなる分、抵抗が上昇する。しかし、同じ活性領域の拡散深さで換算して比較例と比べると、１ｋｅＶのＦ⁺加速エネルギで共注入された活性領域の抵抗は低くなる。このように、Ｂ⁺と共注入するＦ⁺加速エネルギを２．５ｋｅＶ以下にすることにより、Ｂの拡散を抑制して低抵抗の活性領域を形成することが可能となる。

Ｆ⁺加速エネルギが７ｋｅＶの場合、図１５に示すように、Ｆ／Ｂドーズ比が１以下ではＢ濃度分布はほとんど変化しない。Ｆ／Ｂドーズ比を１．２と増加させた場合、Ｂの拡散深さは、共注入無しの比較例と同程度となる。シート抵抗Ｒｓは、図１６に示すように、Ｆ／Ｂドーズ比の増加と共に低減する。Ｆ／Ｂドーズ比が１．２では、シート抵抗は比較例と比べ約３０％減少する。

また、Ｆ⁺加速エネルギが２．５ｋｅＶの場合、図１７に示すように、共注入無しの比較例と比べてＢの拡散深さは浅くなる。Ｆ／Ｂドーズ比が１以下ではＢ濃度分布はほとんど変化しない。Ｆ／Ｂドーズ比を１．２と増加させた場合、Ｂの拡散深さはより浅くなる。シート抵抗Ｒｓは、図１８に示すように、Ｆ／Ｂドーズ比の増加と共に低減する。Ｆ／Ｂドーズ比が１．２では、シート抵抗は比較例と比べ約１０％減少する。

このように、Ｆ⁺加速エネルギが２．５ｅＶ及び７ｋｅＶのいずれでも、Ｆ／Ｂドーズ比を１より大きくすることにより、Ｂの拡散を抑制して低抵抗の活性領域を形成することが可能となる。

上述の説明では、第１の不純物であるＢのイオン種としてＢ⁺を用いている。しかし、第１の不純物のイオン種としてＢＦ₂ ⁺を用いてもよい。ＢＦ₂ ⁺の場合、飛程をＢ⁺と同様に約２ｎｍにするため、加速エネルギを１．５ｋｅＶとしている。ＢＦ₂ ⁺のドーズは、Ｂ⁺と同様に１×１０¹⁵ｃｍ^-2である。Ｂ⁺及びＢＦ₂ ⁺の注入により形成された活性領域のＢ濃度分布は、図１９、図２０、及び図２１に示すように、Ｆ⁺共注入無し、Ｆ／Ｂドーズ比が１、及びＦ／Ｂドーズ比が１．２のそれぞれでＳＩＭＳの測定誤差の範囲内で一致している。シート抵抗Ｒｓは、図２２に示すように、Ｆ⁺共注入無し、Ｆ／Ｂドーズ比が１、及びＦ／Ｂドーズ比が１．２のそれぞれでＢＦ₂ ⁺に比べ、Ｂ⁺の方が小さい。即ち、Ｆを第２の不純物として共注入する場合は、第１の不純物のイオン種としては、ＢＦ₂ ⁺より、Ｂ⁺の方が望ましい。

また、第２の不純物としてＮを用いてもよい。Ｎ＋を共注入した場合、図２３に示すように、Ｎ＋の加速エネルギの増加により、活性領域のＢの拡散深さも増加する。なお、ドーズが１×１０¹⁵ｃｍ^-2のＢに対するＮの共注入ドーズ比（以下、Ｎ／Ｂドーズ比と称す。）は、１である。加速エネルギが４ｋｅＶでＢの拡散深さは、Ｎ⁺共注入無しの比較例と同程度となる。加速エネルギが２ｋｅＶ以下で、Ｂの拡散が抑制されている。加速エネルギが６ｋｅＶ以上では、Ｂの拡散が深くなるばかりでなく、Ｂ濃度分布の平坦領域でＢ濃度が減少している。

活性領域のシート抵抗Ｒｓは、図２４に示すように、Ｎ⁺の加速エネルギが２ｋｅＶ以上では加速エネルギの増加とともに増加する傾向にある。Ｎ⁺共注入無しの比較例と比べて、加速エネルギが１〜２ｋｅＶで形成された活性領域のシート抵抗Ｒｓは、４０〜５０％大きい。図２３に示したように、加速エネルギが２ｋｅＶ以下では加速エネルギが４ｋｅＶ以上の活性領域に比べ、深さが減少しているにもかかわらず、シート抵抗Ｒｓが低減している。このように、Ｎ⁺を共注入する場合、Ｎ⁺の加速エネルギは２ｋｅＶ以下が望ましい。

Ｎ⁺の加速エネルギが６ｋｅＶでは、図２５に示すように、Ｎ／Ｂドーズ比が１以上では活性領域のＢ濃度分布はほとんど変化しない。Ｎ／Ｂドーズ比が０．８でも、Ｎ⁺共注入無しの比較例に比べて活性領域のＢの拡散深さが深い。活性領域のシート抵抗Ｒｓは、図２６に示すように、Ｎ／Ｂドーズ比の増加と共に増加する。このように、Ｎ⁺を加速エネルギが６ｋｅＶで共注入する場合、いかなるＮ／Ｂドーズ比でも、効果はない。

Ｎ⁺の加速エネルギが２ｋｅＶでは、図２７に示すように、Ｎ／Ｂドーズ比が１以下で、活性領域のＢの拡散深さが抑制されている。Ｎ／Ｂドーズ比が０．８及び１で、Ｂの拡散深さに差はない。活性領域のシート抵抗Ｒｓは、図２８に示すように、Ｎ／Ｂドーズ比が０．８の方が低い。このように、Ｎ⁺を共注入する場合、加速エネルギを２ｋｅＶ以下で、Ｎ／Ｂドーズ比は、１より小さくすることが望ましい。

更に、第１の不純物のＢのイオン種としてＢＦ₂ ⁺を用いて、Ｎ⁺を共注入もよい。ＢＦ₂ ⁺の場合、飛程をＢ＋と同様に約２ｎｍにするため、加速エネルギを１．５ｋｅＶとしている。ＢＦ₂ ⁺のドーズは、Ｂ⁺と同様に１×１０¹⁵ｃｍ^-2である。Ｂ⁺及びＢＦ₂ ⁺と、Ｎ⁺との共注入により形成された活性領域のＢ濃度分布は、図２９及び図３０に示すように、Ｎ／Ｂドーズ比が０．８、及びＮ／Ｂドーズ比が１のそれぞれでＳＩＭＳの測定誤差の範囲内で一致している。シート抵抗Ｒｓは、図３１に示すように、Ｎ／Ｂドーズ比が０．８、及びＮ／Ｂドーズ比が１のそれぞれでＢ⁺に比べ、ＢＦ₂ ⁺の方が小さい。即ち、Ｎを第２の不純物として共注入する場合は、第１の不純物のイオン種としては、Ｂ⁺より、ＢＦ₂ ⁺の方が望ましい。

次に、実施の形態に係る半導体装置の製造方法を、ｐチャネル金属・絶縁膜・半導体（ｐＭＩＳ）トランジスタの製造工程を例にして説明する。なお、半導体装置は、ｐＭＩＳトランジスタに限定されない。例えば、ｎＭＩＳトランジスタやｃＭＩＳトランジスタ等であってもよい。ｎＭＩＳトランジスタの場合、第１の不純物としてＰ等が用いられる。また、絶縁膜として、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜を用いて説明する。しかし、絶縁膜はＳｉＯＮ膜に限定されない。例えば、ＳｉＯ₂膜、Ｓｉ₃Ｎ₄膜等の絶縁膜でもよい。また、ＳｉＯ₂膜と、ＳｉＯＮ膜、Ｓｉ₃Ｎ₄膜、及び各種の金属酸化膜等との複合絶縁膜を用いてもよいことは勿論である。

図３２に示すように、ｎ型Ｓｉの半導体基板１０の表面に急速熱酸化（ＲＴＯ）等により、例えば厚さ１ｎｍのＳｉＯ₂膜を形成する。その後、プラズマ窒化等により、ＳｉＯ₂膜の膜厚に換算した実効酸化膜厚（ＥＯＴ）として、例えば１．３ｎｍのＳｉＯＮ膜の絶縁膜１１２を形成する。図３３に示すように、絶縁膜１１２上に、化学気相成長法（ＣＶＤ）等により、多結晶Ｓｉ（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）の導電膜１１４を堆積する。フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等により、導電膜１１４及び絶縁膜１１２を加工し、図３４に示すように、ゲート電極１４及びゲート絶縁膜１２を形成する。

ゲート電極１４及び半導体基板１０の露出面にＲＴＯ等により、例えば１〜２ｎｍのＳｉＯ₂膜を形成する。形成したＳｉＯ₂膜上にテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等を用いたＣＶＤにより、厚いＳｉＯ₂膜を堆積する。ＲＩＥ等の指向性エッチングにより、ＳｉＯ₂膜を選択的に除去して、図３５に示すように、ゲート電極１４及びゲート絶縁膜１２の側壁にオフセットスペーサ３２を形成する。

図３６に示すように、ゲート電極１４及びオフセットスペーサ３２をマスクとして、Ａｓを斜めイオン注入してハロー不純物注入領域３４を形成する。斜めイオン注入条件は、例えば、Ａｓの加速エネルギ及びドーズがそれぞれ、５０ｋｅＶ及び２．５×１０¹³ｃｍ^-2で、チルト角は３０°である。Ａｓの飛程は、約２５ｎｍ〜３０ｎｍである。

図３７に示すように、ゲート電極１４及びオフセットスペーサ３２をマスクとして、ＧｅＰＡＩにより、半導体基板１０の表面より約１６ｎｍの深さのアモルファス領域１６を形成する。イオン注入条件は、例えば、加速エネルギが５ｋｅＶ、ドーズが１×１０¹⁵ｃｍ^-2である。Ｇｅの飛程は、約８ｎｍである。

図３８に示すように、ゲート電極１４及びオフセットスペーサ３２をマスクとして、アモルファス領域１６にＢ⁺を注入して、ゲート絶縁膜１２の両側に第１の不純物注入領域１８を形成する。イオン注入条件は、例えば、加速エネルギが０．２ｋｅＶ、ドーズが１×１０¹⁵ｃｍ^-2である。Ｂの飛程は、アモルファス領域１６の表面から約２ｎｍの深さである。

図３９に示すように、ゲート電極１４及びオフセットスペーサ３２をマスクとして、アモルファス領域１６に形成された第１の不純物注入領域１８にＦ⁺を共注入する。Ｆ⁺の共注入により、ゲート絶縁膜１２の両側に第２の不純物注入領域２０が形成される。イオン注入条件は、例えば、加速エネルギが２．５ｋｅＶ、ドーズが１×１０¹⁵ｃｍ^-2である。Ｆの飛程は、アモルファス領域１６の表面から約８ｎｍの深さである。

ＲＴＡ等により、注入されたＢの活性加熱処理が行われる。活性加熱処理は、例えば、８００℃〜９００℃、５ｓ〜１０ｓの条件で行われる。活性加熱処理により、第１の不純物注入領域１８に注入されたＢが拡散しながら電気的に活性化され、図４０に示すように、ｐ型のエクステンション領域（第１の拡散領域）２２が形成される。また、図３９に示したハロー不純物注入領域３４に注入されたＡｓが拡散しながら電気的に活性化され、ｎ型のハロー領域４４が形成される。ハロー領域４４は、エクステンション領域２２に接し、且つ、エクステンション領域２２を囲むように形成される。また、アモルファス領域１６は、活性加熱処理で再結晶化する。

エクステンション領域２２の上に、ＣＶＤ等により、ＳｉＯ₂膜、Ｓｉ₃Ｎ₄膜、及びボロン添加酸化膜（ＢＳＧ）等を逐次堆積して多層絶縁膜を形成する。ＣＶＤ温度は、６５０℃〜７００℃である。ＲＩＥ等の指向性エッチングにより多層絶縁膜を選択的に除去して、図４１に示すように、ゲート電極１４及びゲート絶縁膜１２の側壁に側壁スペーサ４６を形成する。ゲート電極及び１４及び側壁スペーサ４６をマスクとして、エクステンション領域２２の表面からＢ⁺を注入する。イオン注入の条件は、例えば、加速エネルギが４ｋｅＶ、ドーズが３×１０¹⁵ｃｍ^-2である。引き続き、スパイクＲＴＡにより、１０００℃〜１０８０℃の活性加熱処理が行われる。その結果、図４１に示すように、側壁スペーサ４６の両側にハロー領域４４より深く、ｐ⁺型のソース・ドレイン領域４８が形成される。また、エクステンション領域２２には、エクステンション領域２２の表面側にＦが拡散した第２の拡散領域２４を含む。

半導体基板１０上のソース・ドレイン領域４８の表面に、例えばＳｉＯ₂膜等の層間絶縁膜を堆積する。ゲート電極１４、ソース・ドレイン領域４８の上の層間絶縁膜に、コンタクトホールをそれぞれ開口する。それぞれのコンタクトホールを介してゲート電極１４、ソース・ドレイン領域４８に配線が接続される。このようにして、半導体装置が製造される。

実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、図３７に示したように、ＧｅＰＡＩによりアモルファス領域１６が形成される。また、図３８、及び図３９に示したように、Ｂ及びＦがアモルファス領域１６に共注入されて、エクステンション領域２２が形成される。その結果、Ｂの拡散が抑制され、浅いｐｎ接合を有する低抵抗のエクステンション領域を形成することが可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

本発明の実施の形態の説明では、ｐｎ接合をｎ型の半導体基板１０の内部に形成している。しかし、ｎ型あるいはｐ型の半導体基板１０に設けられたウェル領域にｐｎ接合が形成されてもよい。例えば、Ａｓ等のｎ型不純物をイオン注入して形成したｎウェル領域に、Ｂ等のｐ型不純物をイオン注入してｐｎ接合を形成してもよい。また、Ｂ等のｐ型不純物をイオン注入して形成したｐウェル領域に、Ｐ等のｎ型不純物をイオン注入してｐｎ接合を形成してもよい。

本発明の実施の形態の説明では、半導体基板１０として、Ｓｉ基板を用いている。しかし、半導体基板１０はＳｉ基板に限定されず、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板等でもよい。また、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、シリコンゲルマニウムカーボン（ＳｉＧｅＣ）等のIV族混晶基板でもよい。

このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る不純物添加方法の一例を示す工程断面図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る不純物添加方法の一例を示す工程断面図（その２）である。 本発明の実施の形態に係る不純物添加方法の一例を示す工程断面図（その３）である。 本発明の実施の形態に係る不純物添加方法の一例を示す工程断面図（その４）である。 本発明の実施の形態に係る不純物添加方法の一例を示す工程断面図（その５）である。 本発明の実施の形態に係る不純物添加方法の一例を示す工程断面図（その６）である。 本発明の実施の形態に係る不純物添加方法の一例を示す工程断面図（その７）である。 本発明の実施の形態に係るフッ素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るフッ素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のシート抵抗の一例を示す図である。 フッ素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布の一例を示す図である。 フッ素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のＦ濃度分布の一例を示す図である。 フッ素の共注入を用いて形成された活性領域のＦ濃度分布の他の例を示す図である。 フッ素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のシート抵抗のフッ素イオンの加速度エネルギ依存性の一例を示す図である。 フッ素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布のボロンに対するフッ素のドーズ比依存性の一例を示す図である。 フッ素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のシート抵抗のボロンに対するフッ素のドーズ比依存性の一例を示す図である。 フッ素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布のボロンに対するフッ素のドーズ比依存性の他の例を示す図である。 フッ素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のシート抵抗のボロンに対するフッ素のドーズ比依存性の他の例を示す図である。 ボロン及び二フッ化ボロンをイオン種に用いて、フッ素の共注入無しで形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布の一例を示す図である。 ボロン及び二フッ化ボロンをイオン種に用いて、ボロンに対するフッ素のドーズ比を１として形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布の一例を示す図である。 ボロン及び二フッ化ボロンをイオン種に用いて、ボロンに対するフッ素のドーズ比を１．２として形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布の一例を示す図である。 ボロン及び二フッ化ボロンをイオン種に用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のシート抵抗のボロンに対するフッ素のドーズ比依存性の一例を示す図である。 窒素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布の一例を示す図である。 窒素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のシート抵抗の窒素イオンの加速度エネルギ依存性の一例を示す図である。 窒素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布のボロンに対する窒素のドーズ比依存性の一例を示す図である。 窒素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のシート抵抗のボロンに対する窒素のドーズ比依存性の一例を示す図である。 窒素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布のボロンに対する窒素のドーズ比依存性の他の例を示す図である。 窒素の共注入を用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のシート抵抗のボロンに対する窒素のドーズ比依存性の他の例を示す図である。 ボロン及び二フッ化ボロンをイオン種に用いて、ボロンに対する窒素のドーズ比を０．８として形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布の一例を示す図である。 ボロン及び二フッ化ボロンをイオン種に用いて、ボロンに対する窒素のドーズ比を１として形成された活性領域の活性化熱処理後のＢ濃度分布の一例を示す図である。 ボロン及び二フッ化ボロンをイオン種に用いて形成された活性領域の活性化熱処理後のシート抵抗のボロンに対する窒素のドーズ比依存性の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その２）である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その３）である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その４）である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その５）である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その６）である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その７）である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その８）である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その９）である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その１０）である。

符号の説明

１０ 半導体基板
１１ 酸化膜
１２ ゲート絶縁膜
１４ ゲート電極
１６ アモルファス領域
１８ 第１の不純物注入領域
２０ 第２の不純物注入領域
２２ 第１の拡散領域
２４ 第２の拡散領域
３２ オフセットスペーサ
３４ ハロー不純物注入領域
４４ ハロー領域
４６ 側壁スペーサ
４８ ソース・ドレイン領域

Claims (5)

1. 半導体基板の表面層に設けられ、導電性に寄与する第１の不純物及びゲルマニウムを含む第１の拡散領域と、
   前記第１の拡散領域の表面から前記第１の拡散領域より浅く設けられ、導電性に寄与しない第２の不純物を含む第２の拡散領域
   とを備えることを特徴とする半導体装置。
2. 半導体基板に、ゲルマニウム及びシリコンのいずれかのイオン種を注入してアモルファス領域を形成し、
   導電性に寄与する第１の不純物のイオン種を前記アモルファス領域に注入し、
   導電性に寄与しない第２の不純物のイオン種を前記アモルファス領域に注入し、
   前記半導体基板表面を加熱して前記第１の不純物を活性化させる
   ことを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 前記第１の不純物のイオン種がボロンであり、前記第２の不純物のイオン種がフッ素であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記第１の不純物のイオン種が二フッ化ボロンであり、前記第２の不純物のイオン種が窒素であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記第２の不純物のイオン種の注入深さが、前記アモルファス領域の深さより浅く、且つ、前記第１の不純物のイオン種の注入深さより深いことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
   

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