JP2007258568A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にポケット注入を用いて不純物の拡散処理を行う半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device that performs impurity diffusion processing using pocket implantation.
半導体集積回路装置に搭載される電界効果トランジスタとして、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)と呼称される絶縁ゲート型電界効果トランジスタが知られている。このMOSFETは、高集積化し易いという特徴を持っていることから、集積回路を構成する回路素子として広く用いられている。 As a field effect transistor mounted on a semiconductor integrated circuit device, for example, an insulated gate field effect transistor called a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is known. This MOSFET is widely used as a circuit element constituting an integrated circuit because it has a feature that it is easily integrated.
また、高速化と低消費電力化を図るため、ゲート長を短くした微細なトランジスタの開発が進められている。電源電圧を一定に保ったままMOSFETを微細化すると、ドレイン近傍の電界が増大し、ホットエレクトロンによる信頼性の低下が問題となる。 In addition, in order to increase the speed and reduce the power consumption, development of a fine transistor with a shortened gate length is in progress. If the MOSFET is miniaturized while keeping the power supply voltage constant, the electric field in the vicinity of the drain is increased, which causes a problem of deterioration in reliability due to hot electrons.
このホットエレクトロンによる信頼性低下を対策する一つの方法は、電源電圧の低減化である。しかしながら、低電圧化と高性能化を両立するためにはMOSFETの閾値(しきい値)を下げなければならない。MOSFETの閾値を下げた場合、MOSFETのオフ電流が増大し、LSIのスタンバイ電力が増大するという問題や、オフ電流の増加によりLSIのスクリーニング及びテストが困難になるという問題が生じる。 One method for reducing the reliability degradation due to hot electrons is to reduce the power supply voltage. However, in order to achieve both low voltage and high performance, the threshold value (threshold value) of the MOSFET must be lowered. When the threshold value of the MOSFET is lowered, there arises a problem that the off current of the MOSFET increases and the standby power of the LSI increases, and that the screening and testing of the LSI becomes difficult due to the increase of the off current.
このホットエレクトロンによる信頼性低下を対策する方法として、MOSFETのチャネル領域(ソース・ドレイン間通路)のドレイン側における不純物濃度をソース側における不純物濃度よりも低くする、即ちp型ハロー層を非対称にしてドレイン電界を緩和する方法がある(特許文献1参照)。尚、ハロー層はポケット層とも呼ばれ、両者は同じ内容を指している。 As a method of dealing with this reliability degradation due to hot electrons, the impurity concentration on the drain side of the channel region (source-drain passage) of the MOSFET is made lower than the impurity concentration on the source side, that is, the p-type halo layer is made asymmetric. There is a method of relaxing the drain electric field (see Patent Document 1). The halo layer is also called a pocket layer, and both indicate the same content.
図1は、特許文献1に開示されたポケット注入技術を用いたMOSFETの製造方法を示している。 FIG. 1 shows a MOSFET manufacturing method using the pocket implantation technique disclosed in Patent Document 1.
まず、図1(A)に示すように、シリコン基板1にp型ウェル3(活性領域)を形成すると共に、このp型ウェル3が形成されたシリコン基板1の主面に素子分離領域2を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a p-type well 3 (active region) is formed in a silicon substrate 1, and an
次に、熱酸化処理を施してシリコン基板1の主面の素子形成領域にゲート絶縁膜5を形成し、その後、シリコン基板1の主面上の全面に所定の厚さで多結晶シリコン膜を形成する。続いて、この多結晶シリコン膜をパターンニングして、図1(B)に示すようにシリコン基板1の主面の素子形成領域上に互いに隣り合う二つのゲート電極6A,6Bを形成する。図2及び図3は、シリコン基板1の平面図である。各図に示すように、ゲート電極6A,6Bはシリコン基板1の主面のX向に所定の間隔を置いて配列されると共に、シリコン基板1の主面上でY方向に延在するよう形成される。
Next, a thermal oxidation process is performed to form a
次に、シリコン基板1の主面の素子形成領域にチャネル不純物(例えばボロン(B))をイオン注入して、非対称のp型ハロー層4を形成する。このチャネル不純物のイオン注入は二回に分けて行う。
Next, channel impurities (for example, boron (B)) are ion-implanted into the element formation region of the main surface of the silicon substrate 1 to form the asymmetric p-
一回目のイオン注入は、図1(C)に示すように、シリコン基板1に第1のレジスト7を形成した上で、シリコン基板1の図中左側上部からの斜めにイオン注入が行われる。このイオン注入の方向は、シリコン基板1の主面に対して鋭角をなす角度で行われる。 In the first ion implantation, as shown in FIG. 1C, after a first resist 7 is formed on the silicon substrate 1, ion implantation is performed obliquely from the upper left side of the silicon substrate 1 in the drawing. The direction of this ion implantation is performed at an acute angle with respect to the main surface of the silicon substrate 1.
第1のレジスト7は、イオン注入領域に開口部7Aが形成されている。図1(C)及び図2に示すように、開口部7Aの図中右側の内壁はゲート電極6Aに近接しており、また開口部7Aの図中左側の内壁はゲート電極6Bから離間している。また、第1のレジスト7の開口部7A内において、シリコン基板1の主面にはゲート電極6A,6Bが立設した状態となっている。このため、斜めにイオン注入を行った場合、第1のレジスト7及びゲート電極6A,6Bの影となる位置においてはイオンの注入は行われない。尚、図2は、図1(C)の平面図である。
The first resist 7 has an opening 7A in the ion implantation region. As shown in FIGS. 1C and 2, the inner wall on the right side of the opening 7A in the drawing is close to the
上記の一回目のイオン注入が終了すると、第1のレジスト7は除去される。続いて、シリコン基板1の主面には、二回目のイオン注入用の第2のレジスト8が形成される。この第2のレジスト8は、イオン注入が行われる部分に開口部8Aが形成されている。 When the first ion implantation is completed, the first resist 7 is removed. Subsequently, a second resist 8 for second ion implantation is formed on the main surface of the silicon substrate 1. The second resist 8 has an opening 8A in a portion where ion implantation is performed.
二回目のイオン注入は、図1(D)に示すように、上記のようにシリコン基板1に第1のレジスト7を形成した上で、シリコン基板1の図中右側上方から斜めにイオン注入が行われる。この2回目のイオン注入の方向も、シリコン基板1の主面に対して鋭角をなす角度で行われる。 In the second ion implantation, as shown in FIG. 1D, after the first resist 7 is formed on the silicon substrate 1 as described above, the ion implantation is performed obliquely from the upper right side of the silicon substrate 1 in the drawing. Done. The direction of the second ion implantation is also performed at an acute angle with respect to the main surface of the silicon substrate 1.
第2のレジスト8は、イオン注入領域に開口部8Aが形成されている。図1(D)及び図3に示すように、開口部8Aの図中右側の内壁はゲート電極6Aから離間しており、また開口部8Aの図中左側の内壁はゲート電極6Bと近接している。このため、斜めにイオン注入を行った場合、第2のレジスト8及びゲート電極6A,6Bの影となる位置においてはイオンの注入は行われない。このようにしてチャネル不純物をドープすることにより、図1(D)に示すように、非対称のp型ハロー層4が得られる。尚、図3は、図1(D)の平面図である。
In the second resist 8, an opening 8A is formed in the ion implantation region. As shown in FIGS. 1D and 3, the inner wall on the right side of the opening 8A in the drawing is separated from the
次に、シリコン基板1の主面の素子形成領域にエクステンション不純物をイオン注入し、図1(E)に示すように、ソースドレインエクステンション10を形成する。尚、このソースドレインエクステンション10を形成した後に実施されるサイドウォールスペーサの形成工程、ソース・ドレインの形成工程、配線工程等は周知の方法を用いているため、図示及び説明は省略するものとする。
Next, an extension impurity is ion-implanted into the element formation region on the main surface of the silicon substrate 1 to form a source /
上記のように、従来のポケット注入技術を用いたMOSFETの製造方法でも、チャネル領域のドレイン側(図中、Dで示す)にチャネル不純物をドーピングしない非対称のチャネル不純物分布を有する二つのMOSFET(Tr1,Tr2)を形成することができた。
ところで、上記したようにMOSFETはシリコン基板1上に高集積化して形成される。このため、ソース及びドレインもシリコン基板1で複雑に配設されることとなる。このため、シリコン基板1上において複数のMOSFETのドレイン或いはソースが近接してレイアウトされる場合がある。 Incidentally, as described above, the MOSFET is formed on the silicon substrate 1 in a highly integrated manner. For this reason, the source and drain are also arranged in a complicated manner on the silicon substrate 1. For this reason, the drains or sources of a plurality of MOSFETs may be laid out close to each other on the silicon substrate 1.
従来では、このように複数のMOSFETのドレイン或いはソースが近接してレイアウトされる場合でも、これを考慮することなく上記したように二つのレジスト7,8を用いてp型ハロー層4の形成を行っていた。このように、ポケット注入を行うのに複数のレジスト7,8を用いる方法では、製造工程が複雑になり製造コストも高くなるという問題点がある。また、レジスト7,8の線幅が細くなりすぎてしまい、微細加工精度の制約から、さらなる集積度の向上が困難であるという問題点がある。
Conventionally, even when the drains or sources of a plurality of MOSFETs are laid out close to each other as described above, the p-
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ポケット注入処理に要するレジスト(マスク)の低減を図りうる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of reducing a resist (mask) required for pocket implantation processing.
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized by the following measures.
請求項1記載の発明は、
少なくとも2方向の方向からの斜め方向注入によりポケット注入を行う工程を含む半導体装置の製造方法であって、
該ポケット注入を行う工程では、
ゲート方向が並行でソースが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ソース側が開口すると共に前記ドレイン側がマスクされたレジストを用い、前記ポケット注入を行うことを特徴とするものである。
The invention described in claim 1
A method for manufacturing a semiconductor device including a step of performing pocket implantation by oblique implantation from at least two directions,
In the step of performing the pocket injection,
The pocket implantation is performed using a resist having an opening on the source side and a mask on the drain side with respect to a set of two or more transistors in which the gate directions are parallel and the sources face each other.
また、請求項2記載の発明は、
少なくとも2方向の方向からの斜め方向注入によりポケット注入を行う工程を含む半導体装置の製造方法であって、
該ポケット注入を行う工程では、
ゲート方向が並行でドレイン側が向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ドレイン側が開口すると共に前記ソース側がマスクされたレジストを用い、前記ポケット注入を行うことを特徴とするものである。
The invention according to
A method for manufacturing a semiconductor device including a step of performing pocket implantation by oblique implantation from at least two directions,
In the step of performing the pocket injection,
The pocket implantation is performed using a resist having an opening on the drain side and a mask on the source side with respect to a set of two or more transistors in which the gate directions are parallel and the drain sides face each other.
また、請求項3記載の発明は、
ゲート電極の両側に不純物を注入することによりソースドレインエクステンション領域を形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、
該ソースドレインエクステンション領域を形成する工程では、
前記ゲート方向が並行で前記ソースが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ソース側が開口すると共に前記ドレイン側がマスクされたレジストを用いて不純物を注入し前記ソースドレインエクステンション領域を形成することを特徴とするものである。
The invention according to claim 3
A method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a source / drain extension region by implanting impurities on both sides of a gate electrode,
In the step of forming the source / drain extension region,
Impurity is implanted into a set of two or more transistors in which the gate directions are parallel and the sources are opposed to each other, using the resist having an opening on the source side and a mask on the drain side to form the source / drain extension region. It is characterized by.
また、請求項4記載の発明は、
ゲート電極の両側に不純物を注入することによりソースドレインエクステンション領域を形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、
該ソースドレインエクステンション領域を形成する工程では、
前記ゲート方向が並行で前記ドレインが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ドレイン側が開口すると共に前記ソース側がマスクされたレジストを用いて不純物を注入し前記ソースドレインエクステンション領域を形成することを特徴とするものである。
The invention according to
A method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a source / drain extension region by implanting impurities on both sides of a gate electrode,
In the step of forming the source / drain extension region,
Impurity is implanted into a set of two or more transistors in which the gate directions are parallel and the drains face each other, using the resist having an opening on the drain side and a mask on the source side to form the source / drain extension region. It is characterized by.
また、請求項5記載の発明は、
少なくとも2方向の方向からの斜め方向注入によりポケット注入を行う工程と、ゲート電極の両側に不純物を注入することによりソースドレインエクステンション領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法であって、
該ポケット注入を行う工程では、ゲート方向が並行でソースが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ソース側が開口すると共に前記ドレイン側がマスクされたレジストを用いて前記ポケット注入を行い、
前記ソースドレインエクステンション領域を形成する工程では、前記レジストを用いて不純物を注入し前記ソースドレインエクステンション領域を形成することを特徴とするものである。
The invention according to
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of performing pocket implantation by oblique implantation from at least two directions; and a step of forming a source / drain extension region by implanting impurities on both sides of the gate electrode,
In the step of performing the pocket implantation, the pocket implantation is performed using a resist in which the source side is opened and the drain side is masked for a set of two or more transistors in which the gate direction is parallel and the sources face each other.
In the step of forming the source / drain extension region, impurities are implanted using the resist to form the source / drain extension region.
本発明によれば、ポケット注入を行うのに必要なマスク(レジスト)枚数を低減できるため、ホットキャリア寿命を延ばすと共にジャンクションリークを低減しうる半導体装置を少ない工程で安価に製造することが可能となる。また、別の観点では、ポケット注入を行うのに必要なレジストの加工精度に余裕ができるため、一層の集積化が可能となる。 According to the present invention, the number of masks (resist) required for performing pocket implantation can be reduced, so that a semiconductor device capable of extending hot carrier life and reducing junction leakage can be manufactured at low cost with few steps. Become. Further, from another viewpoint, since the processing accuracy of the resist necessary for pocket implantation can be afforded, further integration is possible.
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図4及び図5は、本発明の一実施例である半導体製造装置の製造方法を説明するための図である。本実施例では半導体集積回路装置に搭載される電界効果トランジスタとしてMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を形成する例について述べる。しかしながら、本願発明の適用はMOSFETに限定されるものではなく、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)についても適用可能なものである。また、SOI(Silicon on insulator)の上に設置された電界効果トランジスタについても適用可能である。 4 and 5 are views for explaining a method of manufacturing a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, an example in which a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is formed as a field effect transistor mounted on a semiconductor integrated circuit device will be described. However, the application of the present invention is not limited to the MOSFET, but can also be applied to a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor). The present invention can also be applied to a field effect transistor installed on an SOI (Silicon on insulator).
前記したように、シリコン基板1上にMOSFETを高集積化して形成する場合、ソース及びドレインもシリコン基板1で複雑に配設されることとなり、このためシリコン基板1上において異なるMOSFETのドレイン(D)或いはソース(S)が近接してレイアウトされる場合が生じる。 As described above, when a MOSFET is formed on the silicon substrate 1 in a highly integrated manner, the source and drain are also arranged in a complicated manner on the silicon substrate 1, and for this reason, different MOSFET drains (D ) Or the source (S) may be laid out in close proximity.
例えば、図6に図示したMOSFET(Tr1)のソース(S)とMOSFET(Tr2)のソース(S)は近接して配置されている。この際、MOSFET(Tr1)ゲート26AとMOSFET(Tr2)のゲート26Bはその延在方向はいずれも図中矢印Y方向であり、互いに並行した構成とされている。ゲート26は、この一対のゲート電極26は向かい合うよう配設されている。本実施例では、このように同種電極が互いに向かい合った部位においては、ポケット注入を行うに際し、同一のポケット用レジスト27(マスク)でイオン注入処理を行うことを特徴とするものである。以下、具体的なMOSFETの製造方法について説明する。
For example, the source (S) of the MOSFET (Tr 1 ) and the source (S) of the MOSFET (Tr 2 ) shown in FIG. 6 are arranged close to each other. At this time, the extending direction of the MOSFET (Tr 1 )
MOSFETの製造方法を製造するには、まず図4(A)に示すように、シリコン基板20にp型ウェル23(活性領域)を形成する。シリコン基板20はp型基板であり、このシリコン基板20に例えばボロン(B)イオンを注入することによりp型ウェル23を形成する。次に、p型ウェル23が形成されたシリコン基板1の主面に、素子形成領域を区画する素子分離領域22を形成する。
In order to manufacture the MOSFET manufacturing method, first, as shown in FIG. 4A, a p-type well 23 (active region) is formed in the
この素子分離領域22は、P型ウェル23の主面に浅溝を形成し、その後にP型ウェル23の主面上に例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜をCVD法で形成し、その後、絶縁膜が浅溝の内部のみ残るようにCMP法で平坦化することによって形成される。
In the
次に、熱酸化処理を施してシリコン基板20の主面の素子形成領域に例えば酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜25を形成する。その後シリコン基板20上の全面に、ゲート電極26の高さに対応した膜厚の多結晶シリコン膜をCVD法で形成する。この際、多結晶シリコンには導電性不純物が添加される(この添加は、ゲート電極26A,26Bが形成された後でもよい)。この多結晶シリコン膜は、ホトリソグラフィ及びドライエッチングによりパターニングされ、シリコン基板20には対をなすゲート電極26A,26Bが多数形成される。図4(B)は、ゲート電極26A,26Bが形成された状態を示している。
Next, a thermal oxidation process is performed to form a
ところで、シリコン基板20上にMOSFETを形成する場合、予め設計時においてソース(S)の形成位置、及びドレイン(D)の位置は決められている。そこで本実施例では、シリコン基板20上に形成されるソース(S)及びドレイン(D)のうち、ソース同士或いはドレイン同士が向かい合う部位を予め検出しておく。本実施例では、説明の便宜上、図4(B)に示すように、図示されるいずれのゲート電極26A,26Bにおいても、その内側にソース(S)が向かい合わせになるよう配置されるものとする。
By the way, when a MOSFET is formed on the
上記のようにゲート絶縁膜25及びゲート電極26A,26Bが形成されると、続いてシリコン基板20の主面上にポケット用レジスト27が形成される。このポケット用レジスト27は、シリコン基板20上に感光性樹脂を配設後、露光現像処理を行うことにより開口部27Aを形成した構成としている。この開口部27Aの形成位置は、その内部にゲート電極26A,26Bが位置するよう、かつ各ゲート電極26A,26Bが開口部27Aの内壁に近接した状態となるよう形成されている。
When the
次に、シリコン基板20の主面の素子形成領域にチャネル不純物(例えばボロン(B))をイオン注入して、非対称のp型ハロー層24を形成する。チャネル不純物のイオン注入は二回に分けて行う。
Next, a channel impurity (for example, boron (B)) is ion-implanted into the element formation region of the main surface of the
一回目のイオン注入は、図4(C)に示すようにシリコン基板20にポケット用レジスト27を形成した上で、シリコン基板20の図中左側上部からの斜めにイオン注入を行うポット注入が実施される。このポット注入によるイオンの注入方向は、シリコン基板1の主面に対して鋭角をなす角度で行われる。
In the first ion implantation, as shown in FIG. 4C, a pocket resist 27 is formed on the
ポケット用レジスト27は、イオン注入領域に開口部27Aが形成されている。図4(C)及び図6に示すように、開口部27Aの図中右側の内壁はゲート電極26Aに近接しており、また開口部27Aの図中左側の内壁もゲート電極26Bに近接している。即ち、ポケット用レジスト27は、ドレイン(D)の形成領域を覆うように形成された構成とされている。
The pocket resist 27 has an
このため、ポケット用レジスト27に覆われた部分(ドレイン(D)の形成領域)、及び開口部27Aにより影となる位置(ゲート電極26Aの近傍位置)においてはイオンの注入は行われない。尚、図6は、図4(C)の平面図である。
For this reason, ion implantation is not performed in the portion covered with the pocket resist 27 (region where the drain (D) is formed) and the position shaded by the
上記の一回目のポケット注入処理(イオン注入処理)が終了すると、続いて二回目のポケット注入処理(イオン注入処理)が行われる。本実施例では、一回目のポケット注入処理で使用したポケット用レジスト27を、そのまま二回目のポケット注入処理においても使用することを特徴としている。 When the first pocket implantation process (ion implantation process) is completed, a second pocket implantation process (ion implantation process) is subsequently performed. This embodiment is characterized in that the pocket resist 27 used in the first pocket implantation process is used as it is in the second pocket implantation process.
二回目のイオン注入は、図4(D)に示すように、上記のようにポケット用レジスト27をそのまま用い、シリコン基板20の図中右側上方から斜めにイオン注入が行われる。この2回目のイオン注入の方向も、シリコン基板1の主面に対して鋭角をなす角度で行われる。しかしながら、この2回目のポケット注入時においても、ドレイン(D)の形成領域はポケット用レジスト27に覆われているため、イオン注入が行われるようなことはない。このようにしてチャネル不純物をドープすることにより、図4(D)に示すように、MOSFET(Tr1)のゲート26Aのソース(S)側、及びMOSFET(Tr2)のゲート26Bのソース側(D)側の双方に非対称のp型ハロー層4(チャネル不純物領域)が得られる。
In the second ion implantation, as shown in FIG. 4D, the pocket resist 27 is used as it is, and the ion implantation is performed obliquely from the upper right side of the
このように本実施例では、ポケット注入を行うのに1枚のポケット用レジスト27のみを用い、このポケット用レジスト27により図4(C)に示す一回目のポケット注入及び図4(D)に示す二回目のポケット注入を行うことができるため、ポケット注入に必要なレジスト数(マスク数)を低減することができる。これにより、ホットキャリア寿命を延ばすと共にジャンクションリークを低減しうるMOSFETを少ない工程で安価に形成することが可能となる。また、図1〜3に示した従来例のレジスト7,8と比較してレジスト幅を太くすることができる結果、ポケット注入を行うのに必要なレジストの加工精度に余裕ができるため、一層の集積化が可能となる。 As described above, in this embodiment, only one pocket resist 27 is used for the pocket implantation, and the first pocket implantation shown in FIG. Since the second pocket implantation can be performed, the number of resists (number of masks) necessary for pocket implantation can be reduced. As a result, it is possible to form a MOSFET capable of extending the hot carrier lifetime and reducing junction leakage at a low cost with a small number of steps. In addition, since the resist width can be increased compared to the conventional resists 7 and 8 shown in FIGS. 1 to 3, the processing accuracy of the resist necessary for performing the pocket implantation can be afforded. Integration is possible.
上記のようにP型ハロー層24の形成処理が終了すると、ポケット用レジスト27が除去され、続いてエクステンション用のソースドレインエクステンション用レジスト28が形成される。本実施例で用いているソースドレインエクステンション用レジスト28は、ソース側及びドレイン側に拘わらずエクステンション形成領域の全てが開口された構成とされている。
When the formation process of the P-
次に、シリコン基板20の主面の素子形成領域にエクステンション不純物(例えば砒素(As))をイオン注入して、図4(E)に示すように、低濃度のn型拡散層であるエクステンション30を形成する。
Next, an extension impurity (for example, arsenic (As)) is ion-implanted into the element formation region on the main surface of the
次に、シリコン基板20の主面上の全面に例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜をCVD法で形成し、その後、絶縁膜にRIE等の異方性エッチングを施して、図5(A)に示すように各々のゲート電極26の側面にサイドウォールスペーサ33を形成する。
Next, an insulating film made of, for example, a silicon oxide film is formed on the entire main surface of the
次に、シリコン基板20上にSD形成用レジスト34を形成した上で、シリコン基板20の主面の素子形成領域に不純物(例えばAs)をイオン注入して高濃度のn型拡散層35を形成する。これにより、図5(B)に示すように、チャネル領域のドレイン側にチャネル不純物をドーピングしない(p型ハロー層を形成しない)非対称のチャネル不純物分布を有する二つのMOSFET(Tr1,Tr2)が得られる。よって、集積度を低下させることなく、MOSFET(Tr1,Tr2)のホットエレクトロン耐性の向上を図ることが可能となる。
Next, after an SD formation resist 34 is formed on the
次に、SD形成用レジスト34を除去すると共に、シリコン基板20の主面上にレジスト36を新たに形成する。このレジスト36は、バイアス電極37の形成位置に開口部36Aが形成されている。そして、このレジスト36を用いてシリコン基板20の一対の素子分離領域22の間の主面が露出した部分に不純物(例えば、ボロン(Bo))をイオン注入して、高濃度のP型拡散層を形成する。この高濃度のP型拡散層は、シリコン基板20に対してバイアスを印加するためのバイアス電極37として機能する。
Next, the SD formation resist 34 is removed, and a resist 36 is newly formed on the main surface of the
次に、図5(D)に示すようにレジスト36を除去し、続いて図5(E)に示すようにソース(S),ドレイン(D),及びバイアス電極37と接続されるコンタクト38の形成処理を行い、MOSFET(Tr1,Tr2)を有する半導体装置が製造される。
Next, the resist 36 is removed as shown in FIG. 5D, and the
尚、上記した実施例では、チャネル領域のドレイン側にチャネル不純物をドーピングしない(p型ハロー層を形成しない)非対称のチャネル不純物分布を有する二つのMOSFET(Tr1,Tr2)を製造する例について説明したが、チャネル領域のソース側にチャネル不純物をドーピングしない(p型ハロー層を形成しない)非対称のチャネル不純物分布を有する二つのMOSFETを形成することも可能である。 In the above-described embodiment, an example of manufacturing two MOSFETs (Tr 1 , Tr 2 ) having an asymmetric channel impurity distribution in which channel impurities are not doped on the drain side of the channel region (a p-type halo layer is not formed) is manufactured. As described above, it is also possible to form two MOSFETs having an asymmetric channel impurity distribution in which channel impurities are not doped (a p-type halo layer is not formed) on the source side of the channel region.
この場合、ゲート方向が並行でドレイン側が向き合った二つ以上のMOSFET(トランジスタ)の組に対し、ドレイン(D)側が開口すると共にソース(S)側がマスクされたポケット用レジストを用いポケット注入を行う。この際、具体的な製造方法としては、上記実施例においてドレイン(D)とソース(S)が入れ替わるのみであり、これに対応して注入するイオンの種類が異なる他は同一の工程で製造することができる。 In this case, pocket implantation is performed on a set of two or more MOSFETs (transistors) whose gate directions are parallel and whose drain sides face each other, using a pocket resist that is open on the drain (D) side and masked on the source (S) side. . At this time, as a specific manufacturing method, only the drain (D) and the source (S) are interchanged in the above-described embodiment, and the manufacturing is performed in the same process except that the types of ions to be implanted are different. be able to.
続いて、上記した本発明に係る実施例の第1乃至第3変形例について図7乃至図9を用いて説明する。尚、図7乃至図9において、上記実施例の説明に用いた図4乃至図6に記載された構成と同一の構成については同一符号を付してその説明は省略するものとする。 Next, first to third modifications of the embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9, the same components as those shown in FIGS. 4 to 6 used in the description of the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図7は、本発明の第1変形例を説明するための図である。前記した実施例においては、エクステンションを形成する際、一つのソースドレインエクステンション用レジスト28を用いてソース側及びドレイン側で一括的にエクステンション30を形成する構成とされていた(図4(E)参照)。このため、ソース側及びドレイン側で形成されるn型拡散層であるエクステンション30の不純物濃度は略等しい濃度とされていた。
FIG. 7 is a diagram for explaining a first modification of the present invention. In the above-described embodiment, when the extension is formed, the
これに対して本変形例では、ソース側及びドレイン側でエクステンション30の不純物濃度を変化させることを特徴とするものである。具体的な方法としては、まず図7(A)に示すようにソース(S)領域が開口し、ドレイン(D)領域がマスクされた第1のソースドレインエクステンション用レジスト29Aをシリコン基板20の主面上に形成し、この第1のソースドレインエクステンション用レジスト29Aを用いてソース(S)領域にソースドレインエクステンション30Aを形成する。
On the other hand, this modification is characterized in that the impurity concentration of the
次に、第1のソースドレインエクステンション用レジスト29Aを除去した上で、図7(B)に示すようにソース(S)領域がマスクされ、ドレイン(D)領域が開口した をシリコン基板20の主面上に形成し、この第2のソースドレインエクステンション用レジスト29Bを用いてドレイン(D)領域にソースドレインエクステンション30Bを形成する。
Next, after removing the first source / drain extension resist 29A, the source (S) region is masked and the drain (D) region is opened as shown in FIG. A source /
この方法を用いることにより、ソース(S)側のソースドレインエクステンション30Aとドレイン(D)側のソースドレインエクステンション30Bの不純物濃度を変えることができる。よって、例えばソース(S)側の不純物濃度を高くすることにより、ソースの電気抵抗を低減することができ、形成されるMOSFETの動作速度の向上を図ることが可能となる。
By using this method, the impurity concentration of the source /
図8は、本発明の第2変形例を説明するための図である。前記した実施例では、図中矢印X方向にソース(S)或いはドレイン(D)が向き合った場合の例について説明した。しかしながら、ソース(S)或いはドレイン(D)が向き合った対が矢印Y方向に複数対並んでいるような場合には、これらを一括的に露出させる開口27Aを有するポケット用レジスト27を形成し、これによりポケット注入を行う方法を用いても良い。
FIG. 8 is a diagram for explaining a second modification of the present invention. In the embodiment described above, an example in which the source (S) or the drain (D) faces each other in the direction of the arrow X in the drawing has been described. However, when a plurality of pairs facing the source (S) or the drain (D) are arranged in the arrow Y direction, a pocket resist 27 having an
図8に示す例では、4個のソースを一括的に開口部27Aによりポケット用レジスト27から露出させこれらに対して一括的にポケット注入を行うことが可能な構成としている。
In the example shown in FIG. 8, four sources are collectively exposed from the pocket resist 27 through the
図9は、本発明の第3変形例を説明するための図である。前記した実施例では、図中完全に一直線状に配置されソース(S)或いはドレイン(D)が向き合った場合の例について説明したが、トランジスタの配列が図9に示す例のように、多少のずれを伴っている場合でも本発明が適用できる。 FIG. 9 is a diagram for explaining a third modification of the present invention. In the above-described embodiment, the example in which the source (S) or the drain (D) face each other in a completely straight line in the drawing has been described. However, the arrangement of the transistors is slightly different as in the example shown in FIG. The present invention can be applied even when there is a deviation.
図10は、本発明の第4変形例を説明するための図である。前記した各実施例ではシリコン基板20にMOSFETのみを形成する例について説明した。しかしながら、近年では前記した高密度化に加えてシリコン基板20に搭載する回路の多機能化が図られており、よってシリコン基板20に抵抗やキャパシタ等の受動素子を搭載することが行われている。
FIG. 10 is a diagram for explaining a fourth modification of the present invention. In each of the above-described embodiments, the example in which only the MOSFET is formed on the
図10に示した破線で囲われた領域は、キャパシタプレート39が形成されたキャパシタ領域40である。MOSFETがこのキャパシタ領域40に接続されているような場合においても、ソース(S)或いはドレイン(D)が向き合ったレイアウトとなることがある。このような場合においては、前記したようにソース側(ドレイン側)が開口すると共にドレイン側(ソース側)がマスクされたレジストを用いてポケット注入を行うことが可能となり、この場合にはキャパシタ領域40からのジャンクションリークの発生を抑制することが可能となる。
A region surrounded by a broken line shown in FIG. 10 is a
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
(付記1)
少なくとも2方向の方向からの斜め方向注入によりポケット注入を行う工程を含む半導体装置の製造方法であって、
該ポケット注入を行う工程では、
ゲート方向が並行でソースが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ソース側が開口すると共に前記ドレイン側がマスクされたレジストを用い、前記ポケット注入を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記2)
少なくとも2方向の方向からの斜め方向注入によりポケット注入を行う工程を含む半導体装置の製造方法であって、
該ポケット注入を行う工程では、
ゲート方向が並行でドレイン側が向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ドレイン側が開口すると共に前記ソース側がマスクされたレジストを用い、前記ポケット注入を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記3)
ゲート電極の両側に不純物を注入することによりエクステンション領域を形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、
該ソースドレインエクステンション領域を形成する工程では、
前記ゲート方向が並行で前記ソースが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ソース側が開口すると共に前記ドレイン側がマスクされたレジストを用いて不純物を注入し前記エクステンション領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記4)
ゲート電極の両側に不純物を注入することによりエクステンション領域を形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、
該ソースドレインエクステンション領域を形成する工程では、
前記ゲート方向が並行で前記ドレインが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ドレイン側が開口すると共に前記ソース側がマスクされたレジストを用いて不純物を注入し前記エクステンション領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記5)
ゲート電極の両側に不純物を注入することによりエクステンション領域を形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、
該ソースドレインエクステンション領域を形成する工程では、
前記ゲート方向が並行で前記ソースが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ソース側が開口すると共に前記ドレイン側がマスクされたレジストを用いて不純物を注入することにより第1のエクステンション領域を形成する第1の工程と、
前記二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ドレイン側が開口すると共に前記ソース側がマスクされたレジストを用いて不純物を注入することにより第2のエクステンション領域を形成する第2の工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記6)
少なくとも2方向の方向からの斜め方向注入によりポケット注入を行う工程と、ゲート電極の両側に不純物を注入することによりエクステンション領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法であって、
該ポケット注入を行う工程では、ゲート方向が並行でソースが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ソース側が開口すると共に前記ドレイン側がマスクされたレジストを用いて前記ポケット注入を行い、
前記ソースドレインエクステンション領域を形成する工程では、前記レジストを用いて不純物を注入し前記エクステンション領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記7)
少なくとも2方向の方向からの斜め方向注入によりポケット注入を行う工程と、ゲート電極の両側に不純物を注入することによりエクステンション領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法であって、
該ポケット注入を行う工程では、ゲート方向が並行でドレイン側が向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ドレイン側が開口すると共に前記ソース側がマスクされたレジストを用いて前記ポケット注入を行い、
前記ソースドレインエクステンション領域を形成する工程では、前記レジストを用いて不純物を注入し前記エクステンション領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Regarding the above description, the following items are further disclosed.
(Appendix 1)
A method for manufacturing a semiconductor device including a step of performing pocket implantation by oblique implantation from at least two directions,
In the step of performing the pocket injection,
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the pocket implantation is performed using a resist having an opening on the source side and a mask on the drain side for a set of two or more transistors whose gate directions are parallel and sources are facing each other. .
(Appendix 2)
A method for manufacturing a semiconductor device including a step of performing pocket implantation by oblique implantation from at least two directions,
In the step of performing the pocket injection,
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the pocket implantation is performed using a resist having an opening on the drain side and a mask on the source side for a set of two or more transistors whose gate directions are parallel and facing the drain side .
(Appendix 3)
A method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming an extension region by implanting impurities on both sides of a gate electrode,
In the step of forming the source / drain extension region,
The extension region is formed by implanting impurities using a resist having an opening on the source side and a mask on the drain side for a set of two or more transistors in which the gate directions are parallel and the sources face each other. A method for manufacturing a semiconductor device.
(Appendix 4)
A method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming an extension region by implanting impurities on both sides of a gate electrode,
In the step of forming the source / drain extension region,
The extension region is formed by implanting impurities using a resist having an opening on the drain side and a mask on the source side for a set of two or more transistors in which the gate directions are parallel and the drains face each other. A method for manufacturing a semiconductor device.
(Appendix 5)
A method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming an extension region by implanting impurities on both sides of a gate electrode,
In the step of forming the source / drain extension region,
A first extension region is formed by implanting an impurity using a resist having an opening on the source side and a mask on the drain side for a set of two or more transistors in which the gate directions are parallel and the sources face each other. A first step of:
And a second step of forming a second extension region by injecting an impurity into the set of two or more transistors using a resist having an opening on the drain side and a mask on the source side. A method of manufacturing a semiconductor device.
(Appendix 6)
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of performing pocket implantation by oblique implantation from at least two directions; and a step of forming an extension region by implanting impurities on both sides of the gate electrode,
In the step of performing the pocket implantation, the pocket implantation is performed using a resist in which the source side is opened and the drain side is masked for a set of two or more transistors in which the gate direction is parallel and the sources face each other.
In the step of forming the source / drain extension region, an impurity is implanted using the resist to form the extension region.
(Appendix 7)
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of performing pocket implantation by oblique implantation from at least two directions; and a step of forming an extension region by implanting impurities on both sides of the gate electrode,
In the step of performing the pocket implantation, the pocket implantation is performed using a resist in which the drain side is opened and the source side is masked for a set of two or more transistors in which the gate direction is parallel and the drain side faces each other.
In the step of forming the source / drain extension region, an impurity is implanted using the resist to form the extension region.
10 ソースドレインエクステンション
11 活性領域
20 シリコン基板
22 素子分離領域
23 P型ウェル
24 P型ハロー層
25 ゲート絶縁膜
26 ゲート電極
27 ポケット用レジスト
27A 開口部
28 ソースドレインエクステンション用レジスト
29A 第1のソースドレインエクステンション用レジスト
29B 第2のソースドレインエクステンション用レジスト
30,30A,30B ソースドレインエクステンション
39 キャパシタプレート
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該ポケット注入を行う工程では、
ゲート方向が並行でソースが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ソース側が開口すると共に前記ドレイン側がマスクされたレジストを用い、前記ポケット注入を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device including a step of performing pocket implantation by oblique implantation from at least two directions,
In the step of performing the pocket injection,
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the pocket implantation is performed using a resist having an opening on the source side and a mask on the drain side for a set of two or more transistors whose gate directions are parallel and sources are facing each other. .
該ポケット注入を行う工程では、
ゲート方向が並行でドレイン側が向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ドレイン側が開口すると共に前記ソース側がマスクされたレジストを用い、前記ポケット注入を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device including a step of performing pocket implantation by oblique implantation from at least two directions,
In the step of performing the pocket injection,
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the pocket implantation is performed using a resist having an opening on the drain side and a mask on the source side for a set of two or more transistors whose gate directions are parallel and facing the drain side .
該ソースドレインエクステンション領域を形成する工程では、
前記ゲート方向が並行で前記ソースが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ソース側が開口すると共に前記ドレイン側がマスクされたレジストを用いて不純物を注入し前記ソースドレインエクステンション領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a source / drain extension region by implanting impurities on both sides of a gate electrode,
In the step of forming the source / drain extension region,
Impurity is implanted into a set of two or more transistors in which the gate directions are parallel and the sources are opposed to each other, using the resist having an opening on the source side and a mask on the drain side to form the source / drain extension region. A method of manufacturing a semiconductor device.
該ソースドレインエクステンション領域を形成する工程では、
前記ゲート方向が並行で前記ドレインが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ドレイン側が開口すると共に前記ソース側がマスクされたレジストを用いて不純物を注入し前記ソースドレインエクステンション領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a source / drain extension region by implanting impurities on both sides of a gate electrode,
In the step of forming the source / drain extension region,
Impurity is implanted into a set of two or more transistors in which the gate directions are parallel and the drains face each other, using the resist having an opening on the drain side and a mask on the source side to form the source / drain extension region. A method of manufacturing a semiconductor device.
該ポケット注入を行う工程では、ゲート方向が並行でソースが向き合った二つ以上のトランジスタの組に対し、前記ソース側が開口すると共に前記ドレイン側がマスクされたレジストを用いて前記ポケット注入を行い、
前記ソースドレインエクステンション領域を形成する工程では、前記レジストを用いて不純物を注入し前記ソースドレインエクステンション領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of performing pocket implantation by oblique implantation from at least two directions; and a step of forming a source / drain extension region by implanting impurities on both sides of the gate electrode,
In the step of performing the pocket implantation, the pocket implantation is performed using a resist in which the source side is opened and the drain side is masked for a set of two or more transistors in which the gate direction is parallel and the sources face each other.
In the step of forming the source / drain extension region, an impurity is implanted using the resist to form the source / drain extension region.
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