JP2008205031A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板浮遊効果を誘発することなくn型SOI−MOSFETにおける閾値電圧を上昇させるとともに、製造のスループットの悪化を防止する。
【解決手段】SOI基板11のチャネル領域の導電型を決定するp型不純物、及びフッ素をそれぞれチャネル形成予定領域23に導入する。このとき、フッ素は、低加速電圧で、すなわちチャネル形成予定領域の上側表面から浅く導入する。そして、p型不純物とフッ素との導入後に、加熱処理を行う。
【選択図】図2

Description

この発明は、半導体装置の製造方法、特にSOI(Silicon On Insulator)基板を用いたn型のMOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field Effect Transistor)について、基板浮遊効果を誘発することなく、閾値電圧を調整することができる製造方法に関する。
従来周知の通り、SOI基板に作り込まれたMOSFET(以下、SOI−MOSFETとも称する)では、SOI層に、埋め込み絶縁層(以下、BOX層とも称する)に達する深さで素子分離領域が形成されることによって、この素子分離領域で区画された個々の素子領域が、互いに電気的に分離される。このとき、各素子領域は、形成された素子分離領域と、BOX層とによって、側面及び裏面が覆われている。そのため、これらのSOI基板では、チャネル領域を含む各素子領域が、BOX層を有さない半導体基板の場合と比べて、より確実に電気的に分離されている。そして、このようなSOI−MOSFETとしては、例えば特許文献1に開示の半導体装置のように、短チャネル効果を抑制する目的で、チャネル領域にフッ素イオンが導入された構造が周知である。
n型のSOI−MOSFET(以下、n型SOI−MOSFETとも称する)における閾値電圧を上昇させるためには、チャネル領域中にp型の不純物を高濃度で導入する必要がある。閾値電圧は、チャネル領域及びこのチャネル領域の上側に形成されるゲート電極間に設けられるゲート絶縁膜の膜厚が薄くなるほど、低下する。そのため、素子の縮小化に伴い、ゲート絶縁膜を薄膜化するにつれて、閾値電圧が低下する。従って、微細な素子を製造する際に、閾値電圧の低下を防止するためには、より高濃度でp型の不純物の導入を行う必要がある。
ところで、SOI−MOSFETでは、既に説明したように、チャネル領域を含む素子領域は、素子分離領域とBOX層とによって、側面及び裏面が覆われている。そのため、p型の不純物を高濃度で導入した場合、この不純物が導入されたチャネル領域の電位がフローティング状態となる。その結果、高電界となったドレインの端部において、p型の不純物のインパクトイオン化が起こり、発生したホールがチャネル領域に蓄積する。SOI層が比較的厚い部分空乏型SOI−MOSFETでは、この蓄積したホールの排出が十分ではなく、SOI−MOSFETに特有のシングルラッチアップ、キンク等の基板浮遊効果が発生しやすくなる。
ここで、シングルラッチアップとは、インパクトイオン化によりチャネル領域に発生したキャリアがベース電流となって、ソース、チャネル、及びドレインを、エミッタ、ベース、及びコレクタとした寄生バイポーラトランジスタが動作する現象である。
また、キンクとは、インパクトイオン化によりチャネル領域に発生したキャリアのうち、正孔が、チャネル領域に蓄積することによって閾値電圧が低下し、ドレイン電流が急激に増加する現象である。
ここで、このような基板浮遊効果を抑制するために、チャネル領域中に、BOX層と接触させ、かつソース及びドレイン領域と離間させて、チャネル領域とは逆の導電型、すなわちソース及びドレイン領域と同じ導電型の不純物が導入された埋め込み不純物領域を設けた構造が周知である(例えば、特許文献2)。
以下、特許文献2に開示されている埋め込み不純物領域が設けられたn型SOI−MOSFETを具える半導体装置の製造方法を、簡単に説明する。
まずSOI基板の素子領域の全面に、BOX層に達する深さでn型の不純物を導入する。
次に、素子領域の表面部にチャネル領域の導電型を決定するために、p型の不純物を導入する。
次に、素子領域上に、ゲート絶縁膜及びゲート電極を順次形成する。そして、これらゲート絶縁膜及びゲート電極からなるゲート電極部をマスクとして用いて、再度p型の不純物をBOX層に達する深さで導入する。その結果、ゲート電極部の下側に存在するn型の不純物領域のみがn型のまま残存し、その他の領域はp型の不純物領域となる。このときn型の不純物領域として残存した領域は、埋め込み不純物領域となる。
次に、ゲート電極部の両側側面にサイドウォールを形成する。そして、ゲート電極部及びサイドウォールをマスクとして用いて、素子領域に対してn型の不純物を導入する。これによって、n型の不純物が導入された領域に、ソース及びドレイン領域が形成される。また、このとき、ゲート電極部及びサイドウォールの下部の、n型の不純物が導入されないp型の不純物領域は、チャネル領域として残存する。また、埋め込み不純物領域は、p型の不純物領域であるチャネル領域に覆われているため、ソース及びドレイン領域とは離間して存在する。
このように製造された半導体装置の構造では、埋め込み不純物領域及びチャネル領域間の接触電位によって、チャネル領域が完全空乏化される。そのため、閾値電圧を上昇させる目的で、チャネル領域中にp型の不純物を高濃度で導入した場合においても、上述の基板浮遊効果を防止することができる。
特開2006−59843号公報 特開平11−087719号公報
しかしながら、例えば特許文献2に開示の半導体装置では、通常のMOSFETを構成するチャネル領域、ソース及びドレイン領域、及びゲート電極の他に、埋め込み不純物領域を形成する必要がある。そして、既に説明したように、この埋め込み不純物領域は、チャネル領域とは逆の導電型を有する不純物領域として、BOX層と接触し、かつソース及びドレイン領域と離間して形成されている。
このような埋め込み不純物領域を有するSOI−MOSFETを形成するために、上述したように、p型及びn型の不純物を複数回に渡って導入する必要がある。そのため、例えば特許文献2に開示の半導体装置では、MOSFETを形成する際の工程数が増加するため、製造のスループットが悪化するという問題がある。
この発明の目的は、基板浮遊効果を誘発することなくn型SOI−MOSFETにおける閾値電圧を上昇させ、かつ製造のスループットが良好な、半導体装置の製造方法を提供することにある。
そこで、上述の目的の達成を図るため、この発明による半導体装置の製造方法は、以下の過程を含む。
すなわち、p型不純物導入過程では、SOI基板のチャネル領域の導電型を決定するp型不純物を、チャネル形成予定領域に導入する。
また、フッ素導入過程では、フッ素を低加速電圧でチャネル形成予定領域に導入する。
さらに、加熱処理過程では、p型不純物及びフッ素の導入後に、加熱処理によって、形成されるべき電界効果トランジスタの閾値電圧を高くする。
ここで、p型不純物導入過程及びフッ素導入過程は、どちらの過程を先に行っても良い。
この発明の半導体装置の製造方法によれば、チャネル形成予定領域、すなわち形成されるMOSFETのチャネル領域に相当する領域に対して、チャネル領域の導電型を決定するp型不純物、及びフッ素をそれぞれ導入する。そして、この発明の半導体装置の製造方法では、チャネル形成予定領域に対して、フッ素を導入することによって、形成されるMOSFETの閾値電圧を上昇させることができる。このように、この発明の半導体装置の製造方法では、フッ素を導入することによって閾値電圧を上昇させるため、チャネル領域中のp型不純物濃度を高濃度とする必要がない。そのため、形成されたMOSFETにおいて、SOI層は完全空乏化させることが可能である。従って、この発明の半導体装置の製造方法では、基板浮遊効果を誘発することなくMOSFETの閾値電圧を高く調整することができる。なお、フッ素をチャネル形成予定領域に低加速電圧で導入する程、すなわち、チャネル形成予定領域の上側表面から浅く導入する程、閾値電圧が上昇することが、実験の結果から確かめられた。更に、この結果から、この発明の半導体装置の製造方法によって、MOSFETの閾値電圧を高くする際に、基板浮遊効果が生じないことが確かめられた。これらの結果については、後述する第1の実施の形態において詳細に説明する。
また、この発明によれば、SOI基板を用いてMOSFETを形成する際に、従来通りの製造フローに、フッ素を低加速電圧でチャネル形成予定領域に導入する過程を加えることによって、閾値電圧の調整を行うことができる。従って、特許文献2による半導体装置とは異なり、この発明では、閾値電圧を調整するに当たり、製造のスループットが悪化するという問題が生じない。
以下、図面を参照して、この発明に係る半導体装置の製造方法について説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、この発明の構成は、何ら図示の構成例にのみ限定されるものではない。
〈第1の実施の形態〉
第1の実施の形態では、n型SOI−MOSFETの形成工程中に、フッ素をチャネル形成予定領域に導入することによって、製造される半導体装置の、閾値電圧を上昇させる、半導体装置の製造方法について説明する。
この半導体装置の製造方法は、p型不純物導入過程、フッ素導入過程、及び加熱処理過程の3つの過程を含んでいる。そして、この実施の形態では、これらの各過程を、従来周知のn型SOI−MOSFETの形成工程中に追加して行う。そこで、以下、n型SOI−MOSFETの形成工程とともに、各過程につき説明する。
図1(A)〜(C)は、この発明の第1の実施の形態を説明する工程図である。また、図2(A)〜(C)は、図1(C)に続く工程図である。また、図3(A)及び(B)は、図2(C)に続く工程図である。これらの各図は、それぞれ、各製造段階で得られた構造体の断面の切り口を示してある。
まず、図1(A)に示すような、Si支持基板13、このSi支持基板13の上側表面13aに形成された絶縁層15、及びこの絶縁層15の上側表面15aに形成されたSi半導体層17を有するSOI基板11を用意する。
このSOI基板11は、従来周知の方法を用いて形成される。すなわち、例えば、単結晶Si基板の表面から酸素イオンを導入し、その後、高温アニールを行う。この高温アニールにより、基板内部において、導入された酸素イオンと基板を構成するシリコンとが結合し、絶縁層として機能する酸化シリコン層が形成される。これにより、Si支持基板13、Si支持基板13の上側表面13aに設けられた絶縁層15、及び絶縁層15の上側表面15aに設けられた半導体層としてのSi半導体層17の三層からなるSOI基板11が得られる。ここで、この実施の形態では、Si支持基板13の上側表面13aに設けられた絶縁層15のことを、特にBOX層15とも称する。また、SOI基板11中のBOX層15の上側表面15aに設けられたSi半導体層17のことを、特にSOI層17とも称する。
ここで、用意するSOI基板11のSOI層17の層厚は、30〜60nmの層厚で形成されているのが好ましい。
次に、SOI基板のSOI層17に、素子領域19を画成する素子分離領域21を、SOI層17の上側表面17aからBOX層15に達する深さまで形成して図1(B)に示すような構造体を得る。
素子分離領域21は、SOI基板11上の各素子領域19を電気的に分離する目的で、LOCOS法、STI法等の従来周知の方法を用いて形成する。ここで、この素子分離領域21は、各素子領域19を確実に電気的に分離するために、SOI層17の上側表面17aから、BOX層15に達する深さにまで形成する。
次に、SOI層17の上側表面17aにゲート絶縁膜22を形成して図1(C)に示すような構造体を得る。
ゲート絶縁膜22の形成は、従来周知の方法を用いて行われる。すなわち、SOI層17に対して、例えば周知の熱酸化を行う。これによって、酸化されたSOI層17の上側表面17aが、ゲート絶縁膜22として機能するシリコン酸化膜となる。
次に、p型不純物導入過程及びフッ素導入過程を行う。
ここで、これらp型不純物導入過程及びフッ素導入過程は、どちらの過程を先に行っても良い。この第1の実施の形態では、一例として、まずp型不純物導入過程を、次いでフッ素導入過程を行う場合について説明する。
まず、p型不純物導入過程では、SOI層17のチャネル領域の導電型を決定するp型不純物を、チャネル形成予定領域23に導入して、図2(A)に示すような構造体を得る。図2中では、チャネル形成予定領域23を破線で挟んだ領域として示してある。
その目的のために、p型不純物導入過程では、チャネル形成予定領域23を含む素子領域19に対してp型不純物を導入する。
上述のチャネル形成予定領域23は、この実施の形態において形成されるMOSFETの、チャネル領域に相当する素子領域19中の領域である。そして、この第1の実施の形態では、n型のMOSFETを形成する。このp型不純物が導入された素子領域19は、p型不純物導入領域24となる。
導入するp型不純物は、好ましくは、例えばBF(二フッ化ボロン)、B(ボロン)等とするのが良い。そして、p型不純物は、周知のインプランテーション等のイオン注入技術を用いて、低濃度で導入される。ここで、低濃度とは、上述した部分空乏化が発生しない程度の濃度である。部分空乏化が発生しない程度の濃度は、SOI層17の層厚、及びゲート絶縁膜22の膜厚に応じて適宜設定されるため、どの程度のドーズ量でp型不純物を導入するかは、設計上の問題である。
次に、フッ素導入過程では、フッ素をチャネル形成予定領域23に導入して、図2(B)に示すような構造体を得る。
フッ素は、形成されるn型MOSFETの閾値電圧を高くする目的で、チャネル形成予定領域23を含む素子領域19に対して導入される。具体的には、形成されるn型MOSFETのチャネル領域に、フッ素を導入し、かつ後述する加熱処理工程を行うことで、チャネル領域及びゲート絶縁膜22間の界面にホールをトラップする準位が形成される。その結果、オン状態のMOSFETにおいて、この界面の周辺領域によって、チャネル領域を移動する電子がトラップされるため、閾値電圧を高くすることができる。
このように、n型MOSFETの閾値電圧を高くするために、フッ素を、周知のインプランテーション等のイオン注入技術を用いて、5E13cm−2〜5E14cm−2程度の濃度で導入するのが好ましい。そして、フッ素が導入された素子領域19は、フッ素導入領域26となる。なお、この5E13cm−2〜5E14cm−2の値は、形成するn型MOSFETの閾値電圧を高くするという効果を達成し得る範囲内の値であるが、このような効果が得られるならば、この値の近傍の値であってもよく、何らこの数値に限定されるものではない。
また、好ましくは、フッ素をチャネル形成予定領域23に低加速電圧、すなわち、チャネル形成予定領域23の上側表面23aから浅く導入する。なお、このフッ素導入過程において、フッ素をチャネル形成予定領域23に低加速電圧で導入する程、すなわち、チャネル形成予定領域23の上側表面23aから浅く導入する程、形成されるn型MOSFETの閾値電圧が高くなることが、実験から明らかになった。この実験の結果については、詳細に後述する。
従って、このフッ素導入過程では、形成されるn型MOSFETの閾値電圧を高くするために、フッ素を低加速電圧でチャネル形成予定領域23に導入するのが良く、好ましくは、5keV程度の加速電圧で導入するのが良い。
p型不純物導入過程及びフッ素導入過程に次いで、ゲート絶縁膜22及びゲート電極25を含むゲート電極部27を形成して、図2(C)に示すような構造体を得る。
ゲート電極部27の形成は、従来周知の方法を用いて行われる。すなわち、チャネル形成予定領域23上に、ゲート絶縁膜22を介してPoly−Si(ポリシリコン)膜を例えばCVD法等を用いて成膜して、ゲート電極25を形成する。そして、ゲート絶縁膜22及びゲート電極25を公知のホトリソエッチング技術、ドライエッチング技術、その他を用いてパターニングすることによって、ゲート電極部27を形成する。
次に、ゲート電極部27をマスクとして、素子領域19に、n型不純物を導入することによって、第1及び第2主電極領域29a及び29bと、ゲート電極部27の下部、すなわちチャネル形成予定領域23であって、第1及び第2主電極領域29a及び29b間にチャネル領域31とを形成して、図3(A)に示すような構造体を得る。
まず、ゲート電極部27をマスクとして、周知のインプランテーション技術を用いて、素子領域19にn型不純物を導入する。ここで、導入するn型不純物は、好ましくは、例えばAs(砒素)、P(リン)等とするのが良い。
このとき、素子領域19のチャネル形成予定領域23は、上側にゲート電極部27が形成されているため、n型不純物が導入されない非導入領域となる。従って、チャネル形成予定領域23は、n型不純物が導入されずに、p型不純物及びフッ素が導入された領域として残存する。この残存したチャネル形成予定領域23がチャネル領域31となる。一方、このチャネル領域31を挟むように、n型不純物が導入された素子領域19の領域は、ソースまたはドレイン領域として機能する第1及び第2主電極領域29a及び29bとなる。
そして、素子領域19に形成されたp型不純物及びフッ素が導入されたチャネル領域31と、n型不純物が導入された第1及び第2主電極領域29a及び29bと、チャネル領域31上に設けられたゲート電極部27とから、n型MOSFETが構成される。
また、この第1の実施の形態では、図3(B)に示すようなLDD(Lightly Doped Drain)領域33を具えたn型MOSFETを形成しても良い。
LDD領域33を形成する場合には、まず、上述したn型不純物の導入を、素子領域19の上側表面19aから浅く、すなわちBOX層15に達しない深さで行う。このとき、n型不純物が導入される領域は、次に形成される二つの主電極領域、すなわち高濃度n型不純物領域35a及び35bと比べて、濃度が低くなるように形成される。以下、この低濃度でn型不純物が導入された領域を低濃度n型不純物領域と称する。
次に、ゲート電極部27のゲート長方向に対向する両側面にサイドウォール37を設ける。このサイドウォール37は、従来周知のCVD法を用いて、シリコン酸化膜等を堆積することによって形成される。
しかる後、これらゲート電極部27及びサイドウォール37をマスクとして用いて、素子領域19に低濃度n型不純物領域よりも深く、かつ高濃度で再度n型不純物を導入する。このとき、マスクとなるサイドウォール37及びゲート電極部27の下部には、n型不純物が導入されないため、低濃度n型不純物領域が残存している。この残存した低濃度n型不純物領域がLDD領域33となる。そして、サイドウォール37の外側には、再度n型不純物が導入されることによって、ソースまたはドレイン領域として機能する高濃度n型不純物領域35a及び35bが形成される。
このように、n型MOSFETを形成した後にアニール処理、すなわち加熱処理過程を行う。
加熱処理過程では、導入したp型不純物、フッ素、及びn型不純物を加熱処理によって、活性化させる(図示せず)。そのために、周知のRTA(Rapid Temperature Annealing)技術等を用いて900℃の温度で熱処理を行う。なお、この900℃の値は、不純物を活性化するという効果を達成し得る範囲内の値であるが、このような効果が得られるならば、この値の近傍の値であってもよく、何らこの数値に限定されるものではない。この加熱処理過程によって、上述のフッ素導入過程において導入されたフッ素が活性化し、既に説明したようにチャネル領域31及びゲート絶縁膜22間の界面において、電位が上昇する。その結果、この第1の実施の形態では、形成されたMOSFETの閾値電圧を高くすることができる。
第1の実施の形態による半導体装置の製造方法によって、閾値が調整されたn型SOI−MOSFETの特性を比較するために、実験による評価を行った。
図4は、第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を適用して形成された、n型SOI−MOSFETの閾値電圧を評価する図である。図4において、縦軸は、ドレイン電流(以下、Idとも称する)をA/umで目盛ってある。また、横軸は、ゲート電圧(以下、Vgとも称する)をV単位で目盛ってある。そして、曲線Iは、上述したフッ素導入過程において、50keVの加速電圧でフッ素を導入したMOSFETのId−Vg特性を示している。また、曲線IIは、上述したフッ素導入過程において、30keVの加速電圧でフッ素を導入したMOSFETのId−Vg特性を示している。また、曲線IIIは、上述したフッ素導入過程において、10keVの加速電圧でフッ素を導入したMOSFETのId−Vg特性を示している。曲線IVは、上述したフッ素導入過程において、5keVの加速電圧でフッ素を導入したMOSFETのId−Vg特性を示している。
ここで、実験に用いた各MOSFETは、全てSOI層17を40nmの層厚で、また、ゲート絶縁膜22を25nmの膜厚で形成した。また、各MOSFETは、上述したp型不純物導入過程において、全てBFを2.7E12cm−2の濃度で導入した。また、各MOSFETは、フッ素導入過程において、全てフッ素を1.0E14cm−2の濃度で導入した。
図4から、異なる加速電圧によってフッ素を導入した各MOSFETの曲線を比較すると、低加速電圧でフッ素を導入する程、形成されたMOSFETのVgが正側にシフトする、すなわち閾値電圧が高くなっていることが明らかである。この結果から、フッ素導入過程において、フッ素を低加速電圧で、すなわちチャネル形成予定領域23の上側表面23aから浅く導入することは、閾値電圧を高くするために有効であることがわかる。従って、第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を、n型SOI−MOSFETの形成工程時に適用することによって、p型不純物のドーズ量を増加することなく、高い閾値電圧に調整されたn型SOI−MOSFETを得ることができる。
図5及び図6は、第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を適用して形成されたn型SOI−MOSFETの、シングルラッチアップに対する特性を評価する図である。図5及び図6において、縦軸は、IdをA/umで目盛ってある。また、横軸は、VgをV単位で目盛ってある。そして、図5は、上述したフッ素導入過程において、50keVの加速電圧でフッ素を導入したMOSFETについて、印加するドレイン電圧(以下、Vd)を0.1〜1.7Vまで0.2V間隔で変化させて測定したId−Vg特性を、各曲線で示している。また、図6は、上述したフッ素導入過程において、5keVの加速電圧でフッ素を導入したMOSFETについて、印加するVdを0.1〜1.7Vまで0.2V間隔で変化させて測定したId−Vg特性を、各曲線で示している。
ここで、図5及び図6の実験に用いた各MOSFETは、ともにSOI層17を40nmの層厚で、また、ゲート絶縁膜22を25nmの膜厚で形成した。また、各MOSFETは、p型不純物導入過程において、ともにBFを2.7E12cm−2の濃度で導入した。また、各MOSFETは、上述したフッ素導入過程において、ともにフッ素を1.0E14cm−2の濃度で導入した。
図5の各曲線と図6の各曲線とを比較すると、低加速電圧でフッ素を導入した、図6のMOSFETの方が、Vgが正側にシフトしており、閾値電圧が高くなっていることが明らかである。
また、図5及び図6は、ともに各曲線間のVgの値の差に、急峻な差が現れる箇所がない。すなわち、図5及び図6は、ともに各曲線のId−Vg特性に、急峻なサブスレッショルド特性が現れていない。この結果は、上述した寄生バイポーラトランジスタが動作していないことを示す。従って、図5及び図6の実験に用いた各MOSFETでは、シングルラッチアップが生じていない。
この結果から、第1の実施の形態による半導体装置の製造方法では、p型不純物のドーズ量を増加させることなく、フッ素を低加速電圧で導入することによって閾値電圧を高くするため、シングルラッチアップを誘発することなく閾値電圧を高くできることがわかる。
図7及び図8は、第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を適用して形成されたn型SOI−MOSFETの、キンクに対する特性を評価する図である。図7及び図8において、縦軸は、IdをA/umで目盛ってある。また、横軸は、VdをV単位で目盛ってある。そして、図7は、図5の実験に用いたMOSFET、すなわち、上述したフッ素導入過程において、50keVの加速電圧でフッ素を導入したMOSFETについて、印加するVgを0.5〜1.7Vまで0.2V間隔で変化させて測定したId−Vd特性を、各曲線で示している。また、図8は、図6の実験に用いたMOSFET、すなわち、上述したフッ素導入過程において、5keVの加速電圧でフッ素を導入したMOSFETについて、印加するVgを0.5〜1.7Vまで2V間隔で変化させて測定したId−Vd特性を、各曲線で示している。
図7及び8は、ともに各曲線のIdの値が、急峻に増加する箇所がない。この結果は、上述した、正孔の蓄積による閾値電圧の低下が起こっていないことを示す。従って図7及び8の実験に用いた各MOSFETでは、キンクが生じていない。
この結果から、第1の実施の形態による半導体装置の製造方法では、p型不純物のドーズ量を増加させることなく、フッ素を低加速電圧で導入することによって閾値電圧を高くするため、キンクを誘発することなく閾値電圧を高くできることがわかる。
第1の実施の形態による調整方法によれば、チャネル形成予定領域23、すなわち形成されるMOSFETのチャネル領域に相当する領域に対して、チャネル領域31の導電型を決定するp型不純物、及びフッ素をそれぞれ導入する。そして、第1の実施の形態による半導体装置の製造方法では、チャネル形成予定領域23に対して、フッ素を導入することによって、形成されるMOSFETの閾値電圧を上昇させることができる。このように、第1の実施の形態による半導体装置の製造方法では、フッ素を導入することによって閾値電圧を上昇させるため、チャネル領域31中のp型不純物濃度を高濃度とする必要がない。そのため、形成されたMOSFETにおいて、上述した部分空乏化が生じない。従って、この発明の半導体装置の製造方法では、シングルラッチアップまたはキンク等の基板浮遊効果を誘発することなくMOSFETの閾値電圧を高く調整することができる。
また、第1の実施の形態による半導体装置の製造方法では、SOI基板11を用いてMOSFETを形成する際に、従来通りの製造フローに、フッ素を低加速電圧でチャネル形成予定領域23に導入する過程を加えるのみで、閾値電圧の調整を行うことができる。従って、第1の実施の形態による半導体装置の製造方法では、閾値電圧を調整するに当たり、製造のスループットが悪化するという問題が生じない。
(A)〜(C)は、この発明の第1の実施の形態を説明する工程図である。 (A)〜(C)は、この発明の第1の実施の形態を説明する工程図であり、図1(C)に続く工程図である。 (A)及び(B)は、この発明の第1の実施の形態を説明する工程図であり、図2(C)に続く工程図である。 この発明の第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を適用して形成された、n型SOI−MOSFETの閾値電圧を評価する図である。 この発明の第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を適用して形成されたn型SOI−MOSFETの、シングルラッチアップに対する特性を評価する図である。 この発明の第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を適用して形成されたn型SOI−MOSFETの、シングルラッチアップに対する特性を評価する図である。 この発明の第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を適用して形成されたn型SOI−MOSFETの、キンクに対する特性を評価する図である。 この発明の第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を適用して形成されたn型SOI−MOSFETの、キンクに対する特性を評価する図である。
符号の説明
11:SOI基板
13:Si支持基板
15:絶縁層(BOX層)
17:Si半導体層(SOI層)
19:素子領域
21:素子分離領域
22:ゲート絶縁膜
23:チャネル形成予定領域
24:p型不純物導入領域
25:ゲート電極
26:フッ素導入領域
27:ゲート電極部
29a及び29b:第1及び第2主電極領域
31:チャネル領域
33:LDD領域
35a、35b:高濃度n型不純物領域
37:サイドウォール

Claims (3)

  1. SOI基板のチャネル領域の導電型を決定するp型不純物を、チャネル形成予定領域に導入し、
    フッ素を前記チャネル形成予定領域に導入し、及び
    前記p型不純物及び前記フッ素の導入後の加熱処理によって、形成されるべき電界効果トランジスタの閾値電圧を高くする
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記p型不純物を、部分空乏化が発生しない程度の濃度で導入する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記フッ素を、5E13cm−2〜5E14cm−2の濃度となるように導入する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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