JP2008251732A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Kaori Yasumoto
佳緒里 安本
Daishin Fukui
大伸 福井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that allows impurities to be introduced into a desired part of the bottom face of a step even if a large step is formed on the device formation face of a semiconductor substrate, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The semiconductor device is configured as follows. Two MOS transistors having the same polarities share one impurity diffusion layer in their source-drain regions. The semiconductor device has a part where polysilicon gates of the two MOS transistors are adjacent to each other. Heights of polysilicon gates 11 of the two MOS transistors are ≥150 nm. A interval between the polysilicon gates adjacent to each other is ≤87 nm. The impurity diffusion layer 151 shared by the two MOS transistors is configured so that an impurity concentration at the surface of the diffusion layer is the highest in the diffusion layer. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に係り、特に半導体基板上の段差を有する領域に形成される不純物拡散層の構造および不純物導入方法に関するもので、例えば絶縁ゲート構造の相補型半導体集積回路装置(CMOS LSI)に使用されるものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a structure of an impurity diffusion layer formed in a stepped region on a semiconductor substrate and an impurity introduction method, for example, a complementary semiconductor integrated circuit device having an insulated gate structure. (CMOS LSI).

半導体装置、例えばCMOS LSIを製造する際、CMOSトランジスタの世代が進むにつれ、素子の集積度を向上させた結果、または、特性改善を目的として特殊な素子構造を採用するようにした結果、半導体基板の素子形成面に大きな段差(高低差)が生じることがある。このような大きな段差が生じると、素子形成面に不純物を導入する際、従来から広く実施されているイオン注入は、異方性が強いので、狙いの部位に不純物が導入できない事態が生じる。   When manufacturing semiconductor devices such as CMOS LSIs, as the generation of CMOS transistors progresses, the result of improving the degree of integration of elements, or as a result of adopting a special element structure for the purpose of improving the characteristics, the semiconductor substrate In some cases, a large step (height difference) may occur on the element formation surface. When such a large level difference occurs, when impurities are introduced into the element formation surface, ion implantation that has been widely performed conventionally has strong anisotropy, and therefore, it may not be possible to introduce impurities into the target site.

なお、特許文献1には、CMOSイメージセンサの製造に際して、半導体基板にトレンチを形成し、トレンチ側面部に高濃度の不純物イオン領域を形成し、トレンチに絶縁膜を設けて素子分離領域を形成することによって、アクティブ領域とフィールド領域との境界面がイオン注入によって損傷しないようにする点が開示されている。
特開2005−197682号公報
In Patent Document 1, when manufacturing a CMOS image sensor, a trench is formed in a semiconductor substrate, a high-concentration impurity ion region is formed on a side surface of the trench, and an insulating film is provided in the trench to form an element isolation region. Thus, it is disclosed that the interface between the active region and the field region is not damaged by ion implantation.
JP 2005-197682 A

本発明は前記した従来の問題点を解決すべくなされたもので、半導体基板の素子形成面に大きな段差が生じる場合でも、段差部底面の所望の部位に不純物を導入し得る半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and a semiconductor device capable of introducing an impurity into a desired portion on the bottom surface of a stepped portion even when a large step occurs on the element forming surface of the semiconductor substrate, and its manufacture It aims to provide a method.

本発明の半導体装置の第1の態様は、同一極性の2つのMOS トランジスタがそれぞれのソース・ドレイン領域の各一方の不純物拡散層を共有するとともに前記2つのMOS トランジスタの各ポリシリコンゲート同士が隣り合う部分を有する半導体装置において、前記2つのMOS トランジスタの各ポリシリコンゲートの高さが150nm 以上、隣り合うポリシリコンゲート相互の間隔が87nm 以下であって、前記2つのMOS トランジスタで共有される不純物拡散層は、拡散層表面部の不純物濃度が拡散層内部で最も高いことを特徴とする。   According to a first aspect of the semiconductor device of the present invention, two MOS transistors having the same polarity share one impurity diffusion layer of each source / drain region, and the polysilicon gates of the two MOS transistors are adjacent to each other. In a semiconductor device having a matching portion, the height of each polysilicon gate of the two MOS transistors is 150 nm or more, and the distance between adjacent polysilicon gates is 87 nm or less, and the impurities shared by the two MOS transistors The diffusion layer is characterized in that the impurity concentration on the surface of the diffusion layer is the highest inside the diffusion layer.

本発明の半導体装置の第2の態様は、MOS トランジスタを有する半導体装置において、前記MOS トランジスタのチャネル領域は、チャネル幅方向両端部がトレンチ構造の素子分離領域に隣接し、固相拡散により不純物が導入されており、チャネル領域の不純物濃度がチャネル幅方向の中央部と周辺部でほぼ等しいことを特徴とする。   According to a second aspect of the semiconductor device of the present invention, in the semiconductor device having a MOS transistor, the channel region of the MOS transistor has both ends in the channel width direction adjacent to the element isolation region of the trench structure, and impurities are generated by solid phase diffusion. The impurity concentration of the channel region is substantially equal in the central portion and the peripheral portion in the channel width direction.

本発明の半導体装置の製造方法の第1の態様は、NMOSトランジスタ形成領域のPウエルと、PMOSトランジスタ形成領域のNウエルと、前記PウエルとNウエルとを分離するために形成された深さ300nm 以下、幅100nm 以下のトレンチ構造の素子分離領域と、前記Pウエルの表面に形成された前記NMOSトランジスタのドレイン/ソース領域用のN拡散層と、前記Nウエルの表面に形成された前記PMOSトランジスタのドレイン/ソース領域用のP拡散層とを有する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上にエッチングマスク用のパターンを形成し、半導体基板の表層部に深さ300nm 以下、幅100nm 以下のウエル分離用のトレンチ構造の素子分離領域を形成する工程と、P型不純物をドープした第1のオキサイド膜を前記半導体基板上の全面に堆積し、前記第1のオキサイド膜をPウエル領域上に残すようにパターニングする工程と、N型不純物をドープした第2のオキサイド膜を全面に堆積し、前記第2のオキサイド膜をNウエル領域上に残すようにパターニングする工程と、不純物の外方拡散を抑制して前記半導体基板への拡散を促すための酸化膜を前記半導体基板上の全面に堆積し、この後、化学的機械研磨を行うことによって半導体基板上の前記酸化膜を除去し、前記素子分離領域のトレンチ内に前記酸化膜を残す工程と、前記エッチングマスク用のパターンを剥離する工程と、前記Pウエル領域を形成するためのイオン注入、および、前記Nウエル領域を形成するためのイオン注入を行う工程と、アニールによって不純物を拡散させ、前記各ウエル内において前記素子分離領域の周辺に同じ深さの他の部分よりも不純物濃度が高い領域を形成する工程とを具備することを特徴とする。   According to a first aspect of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a P well in an NMOS transistor formation region, an N well in a PMOS transistor formation region, and a depth formed to separate the P well and the N well. An isolation region having a trench structure with a width of 300 nm or less and a width of 100 nm or less, an N diffusion layer for the drain / source region of the NMOS transistor formed on the surface of the P well, and the PMOS formed on the surface of the N well A method of manufacturing a semiconductor device having a P diffusion layer for a drain / source region of a transistor, wherein a pattern for an etching mask is formed on the semiconductor substrate, and a depth of 300 nm or less and a width of 100 nm are formed on a surface layer portion of the semiconductor substrate A step of forming an element isolation region having a trench structure for well isolation described below, and depositing a first oxide film doped with a P-type impurity on the entire surface of the semiconductor substrate, A patterning process for leaving the first oxide film on the P well region, a second oxide film doped with an N-type impurity is deposited on the entire surface, and the second oxide film is left on the N well region. A patterning process, and an oxide film for suppressing diffusion of impurities to promote diffusion to the semiconductor substrate is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate, followed by chemical mechanical polishing. Removing the oxide film on the semiconductor substrate and leaving the oxide film in the trench of the element isolation region; peeling the pattern for the etching mask; and ion implantation for forming the P well region And an ion implantation step for forming the N well region, and an impurity is diffused by annealing, and the periphery of the element isolation region is formed in each well. Impurity concentration than the other parts of the same depth is characterized by comprising a step of forming a high region.

本発明の半導体装置の製造方法の第2の態様は、MOS トランジスタのゲート電極と、ソース・ドレイン領域用の不純物拡散層と、ゲート側壁と、前記ゲート側壁よりも下方の半導体基板表面から該表面よりも高い位置までエピタキシャル成長されたエピタキシャル成長拡散層とを具備するMOS トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、ゲート電極、ソース・ドレイン領域用の不純物拡散層、ゲート側壁を形成した後、前記ゲート側壁を保護膜として、前記不純物拡散層の表面をエッチングする工程と、前記ゲート側壁よりも下方の半導体基板表面からSiGeをエピタキシャル成長させ、元の半導体基板表面よりも高い位置にエピタキシャル成長拡散層を形成する工程と、前記ゲート側壁の下方に固相拡散により不純物を導入する工程とを具備することを特徴とする。   According to a second aspect of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is provided a gate electrode of a MOS transistor, an impurity diffusion layer for source / drain regions, a gate sidewall, and a surface of the semiconductor substrate below the gate sidewall. A method of manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor having an epitaxially grown diffusion layer epitaxially grown to a higher position, wherein after forming a gate electrode, an impurity diffusion layer for source / drain regions, a gate sidewall, the gate Etching the surface of the impurity diffusion layer using the sidewall as a protective film, and epitaxially growing SiGe from the surface of the semiconductor substrate below the gate sidewall to form an epitaxial growth diffusion layer at a position higher than the original semiconductor substrate surface And introducing impurities by solid phase diffusion below the gate sidewalls; Characterized by comprising.

本発明によれば、半導体基板の素子形成面に大きな段差が生じる場合でも、段差部底面の所望の部位に不純物を導入し得る半導体装置およびその製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when a big level | step difference arises in the element formation surface of a semiconductor substrate, the semiconductor device which can introduce an impurity into the desired site | part of a step part bottom face, and its manufacturing method can be provided.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this description, common parts are denoted by common reference numerals throughout the drawings.

<第1の実施形態>
第1実施形態では、スタティック型半導体メモリ(SRAM)の製造工程を例にとる。
<First Embodiment>
In the first embodiment, a manufacturing process of a static semiconductor memory (SRAM) is taken as an example.

SRAMにおいて、素子の高集積化に伴い、同一極性のトランジスタ同士が非常に近く配置される場合がある。例えば6トランジスタ構成のSRAMセル内において、記憶ノード駆動用のNMOSトランジスタと転送ゲート用のNMOSトランジスタのゲート同士は非常に近く配置される。これらのトランジスタのゲート高さは、イオン注入(Ion Implantation: I/I)工程でのイオン突き抜けを防止するために低くすることができない。したがって、例えばライトリードープトドレイン(LDD) 構造のトランジスタを形成する際、隣り合う2つのNMOSトランジスタのポリシリコンゲート相互間の狭い基板表層部(共有ドレイン領域)に低濃度の浅いエクステンション領域を形成するためにハローイオン注入(Halo I/I)をチルト(tilt)角30度で行う時に、ポリシリコンゲートによるシャドウイング(Shadowing)が起こる。例えば、ポリシリコンゲートのゲート高さが、イオン突き抜けを十分に防止することができる高さ150nm である場合、隣り合うポリシリコンゲート相互間隔が87nm 以下になると、Halo I/Iを実施できなくなる。このような場合、本実施形態では、固相拡散を行うことにより不純物導入を実施する。   In SRAMs, transistors with the same polarity may be arranged very close to each other as the elements are highly integrated. For example, in a 6-transistor SRAM cell, the gates of the storage node driving NMOS transistor and the transfer gate NMOS transistor are arranged very close to each other. The gate height of these transistors cannot be lowered to prevent ion penetration in an ion implantation (I / I) process. Therefore, for example, when forming a lightly doped drain (LDD) transistor, a low concentration shallow extension region is formed in the narrow substrate surface layer (shared drain region) between the polysilicon gates of two adjacent NMOS transistors. Therefore, when halo ion implantation (Halo I / I) is performed at a tilt angle of 30 degrees, shadowing by a polysilicon gate occurs. For example, if the gate height of a polysilicon gate is 150 nm high enough to prevent ion penetration, the Halo I / I cannot be performed if the distance between adjacent polysilicon gates is 87 nm or less. In such a case, in this embodiment, impurities are introduced by performing solid phase diffusion.

図1(a)乃至(c)は、本発明の第1実施形態に係るCMOS LSIの製造工程の一部を概略的に示す断面図である。まず、図1(a)に示すように、半導体基板、本例ではシリコン基板10上に形成する2つのトランジスタの隣り合うポリシリコンゲート11相互間の狭い基板表層部、本例では共有ドレイン領域に固相拡散を行う。この際、NMOSトランジスタ領域に固相拡散を行う場合には、PMOSトランジスタ領域をレジスト12で保護した状態で、N型不純物としてヒ素(As)あるいはリン(P) をドープしたポリシリコン膜13を堆積する。さらに、不純物の外方拡散を抑制してシリコン基板10への拡散を促すために、図1(b)に示すように、ポリシリコン膜13上をTEOS酸化膜14で覆い、アニールによって不純物を拡散させることによって共有ドレイン領域に低濃度の浅い不純物拡散領域(エクステンション領域)151を形成する。   1A to 1C are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the CMOS LSI according to the first embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a narrow substrate surface layer portion between adjacent polysilicon gates 11 of two transistors formed on a semiconductor substrate, in this example, a silicon substrate 10, in a shared drain region in this example. Perform solid phase diffusion. At this time, when solid phase diffusion is performed in the NMOS transistor region, a polysilicon film 13 doped with arsenic (As) or phosphorus (P) as an N-type impurity is deposited in a state where the PMOS transistor region is protected by the resist 12. To do. Further, in order to suppress the outward diffusion of impurities and promote the diffusion to the silicon substrate 10, as shown in FIG. 1B, the polysilicon film 13 is covered with a TEOS oxide film 14, and the impurities are diffused by annealing. As a result, a shallow impurity diffusion region (extension region) 151 having a low concentration is formed in the shared drain region.

PMOSトランジスタ領域に対して固相拡散を行う場合には、NMOSトランジスタ領域をレジストで保護した状態で、P型不純物として例えばボロン(B) をドープしたボロンシリケートガラス(BSG) 膜を堆積する。そして、不純物の外方拡散を抑制してシリコン基板への拡散を促すためにポリシリコン膜上をTEOS酸化膜で覆い、アニールによって不純物を拡散させる。   When solid phase diffusion is performed on the PMOS transistor region, a boron silicate glass (BSG) film doped with, for example, boron (B) as a P-type impurity is deposited with the NMOS transistor region protected with a resist. Then, in order to suppress the outward diffusion of the impurities and promote the diffusion to the silicon substrate, the polysilicon film is covered with a TEOS oxide film, and the impurities are diffused by annealing.

次に、図1(c)に示すように、TEOS酸化膜14およびポリシリコン膜13を除去し、さらにレジスト12を除去する。続いて、ポリシリコンゲート11に対してゲート側壁絶縁膜16を形成し、このゲート側壁絶縁膜16をマスクとするイオン注入およびアニールを行い、高濃度の深い不純物拡散領域152を形成する。この後、基板上に層間絶縁膜17を堆積し、共有ドレイン領域の高濃度のドレイン領域152上にコンタクトホールを開口し、コンタクトホール内にコンタクトプラグ18を埋め込み、さらに、層間絶縁膜17上に所定の接続配線19をパターニング形成する。   Next, as shown in FIG. 1C, the TEOS oxide film 14 and the polysilicon film 13 are removed, and the resist 12 is further removed. Subsequently, a gate sidewall insulating film 16 is formed on the polysilicon gate 11, and ion implantation and annealing are performed using the gate sidewall insulating film 16 as a mask to form a high-concentration deep impurity diffusion region 152. Thereafter, an interlayer insulating film 17 is deposited on the substrate, a contact hole is opened on the high-concentration drain region 152 in the shared drain region, a contact plug 18 is embedded in the contact hole, and further on the interlayer insulating film 17. A predetermined connection wiring 19 is formed by patterning.

本実施形態によれば、隣り合う2つのトランジスタのポリシリコンゲート11相互間の狭い基板表層部に不純物導入を行う際に、固相拡散を用いているので、ポリシリコンゲート11の高さのばらつきの影響を受けずに不純物導入を行うことができる。すなわち、ポリシリコンゲート11の高さにばらつきが生じても、MOS トランジスタの特性のばらつきを低減することができる。これにより、MOS トランジスタの特性のばらつきを許容範囲に保持しつつ、ゲートコンタクト(GC)間距離を詰めることができ、SRAMのセルサイズを小さくすることができる。   According to the present embodiment, since the solid-phase diffusion is used when introducing impurities into the narrow substrate surface layer portion between the polysilicon gates 11 of two adjacent transistors, the height variation of the polysilicon gate 11 varies. Impurities can be introduced without being affected by the above. That is, even if the height of the polysilicon gate 11 varies, the variation in the characteristics of the MOS transistor can be reduced. As a result, it is possible to reduce the distance between the gate contacts (GC) while keeping the variation in characteristics of the MOS transistor within an allowable range, and to reduce the cell size of the SRAM.

<第2の実施形態>
第2実施形態では、半導体基板上にMOS トランジスタを形成する際、MOS トランジスタのチャネル領域に対しイオン注入により不純物のドーピングを行う場合を例にとる。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, when forming a MOS transistor on a semiconductor substrate, a case where impurities are doped by ion implantation into the channel region of the MOS transistor is taken as an example.

従来の工程では、リソグラフィ法を用いて、ドーピングを行いたくない領域をレジストで覆うようにパターニング形成される。例えば図2に示すように、MOS トランジスタのチャネル領域を挟むシャロウ・トレンチ構造の絶縁物領域(以下、STI 領域と称する)22を含む領域上をレジスト(図2中、破線Rで示す)で覆う。そして、レジストをマスクとしてイオン注入(図2中、破線Iで示す)を行うが、基板へのチャネリングを防ぐため、角度をつけてイオン注入を行う。この場合、通常、STI 領域22は、基板表面から上に盛り上がり、基板表面に対して段差を有しており、さらにその上にレジストが存在している。これにより、STI 領域22に隣接する活性領域(アクティブエリア)の端部領域Aは、ドーピングされるべき領域にも拘らず、不純物が打ち込まれないことになり、所望の電気的特性とは異なる特性が得られることになる。この後、STI 領域22に隣接する活性領域上に形成されるMOS トランジスタのゲートの幅が端部領域Aに対して十分大きければ、上記特性変動は小さくなる。   In a conventional process, patterning is performed using a lithography method so that a region where doping is not desired is covered with a resist. For example, as shown in FIG. 2, a region including an insulating region (hereinafter referred to as an STI region) 22 having a shallow trench structure sandwiching a channel region of a MOS transistor is covered with a resist (indicated by a broken line R in FIG. 2). . Then, ion implantation (indicated by a broken line I in FIG. 2) is performed using the resist as a mask. In order to prevent channeling to the substrate, ion implantation is performed at an angle. In this case, the STI region 22 normally rises from the substrate surface, has a step with respect to the substrate surface, and further has a resist thereon. As a result, the end region A of the active region (active area) adjacent to the STI region 22 is not implanted with impurities regardless of the region to be doped, and has characteristics different from the desired electrical characteristics. Will be obtained. Thereafter, if the width of the gate of the MOS transistor formed on the active region adjacent to the STI region 22 is sufficiently larger than the end region A, the above characteristic variation is reduced.

しかし、MOS トランジスタを微細化していくと、当然にゲート幅を狭くせざるを得ないので、端部領域Aが特性に与える影響は無視できなくなる。すなわち、MOS トランジスタのチャネル領域への不純物ドーピングに際して、ゲート幅が狭くなるに伴い、チャネル領域に隣接するSTI 領域22の段差部およびその上のレジストが障害になってレジストシャドーイングの影響が発生し、イオン注入される不純物の濃度が端部領域Aで薄くなる。   However, when the MOS transistor is miniaturized, the gate width naturally has to be reduced, and therefore the influence of the end region A on the characteristics cannot be ignored. In other words, when doping the impurity into the channel region of the MOS transistor, the step width of the STI region 22 adjacent to the channel region and the resist thereon become an obstacle as the gate width becomes narrower, and the influence of resist shadowing occurs. , The concentration of the impurity ion-implanted is reduced in the end region A.

端部領域Aの大きさは一定ではなく、主にリソグラフィの合せずれによって変動するので、端部領域Aの存在は特性ばらつきの要因となる。この特性ばらつきは、リソグラフィの最大合せずれ量とゲート幅に依存し、マスクの合せずれに対するゲート幅と閾値電圧のばらつきの関係は、例えば図3に示すようになる。ここで、ゲート幅Wが500nm より小さくなると、閾値電圧のばらつき3σVth が急激に増加することが分かる。   Since the size of the end region A is not constant and varies mainly due to misalignment of lithography, the presence of the end region A causes variation in characteristics. This characteristic variation depends on the maximum lithography misalignment amount and the gate width, and the relationship between the gate width and the threshold voltage variation with respect to the mask misalignment is as shown in FIG. 3, for example. Here, it can be seen that when the gate width W is smaller than 500 nm, the threshold voltage variation 3σVth increases rapidly.

上記したようにゲート幅Wが500nm より小さい場合、本実施形態では、固相拡散により不純物導入を行うことによって、端部領域Aでの不純物濃度を高く維持し、MOS トランジスタの閾値電圧のばらつきを低減させる。   As described above, when the gate width W is smaller than 500 nm, in this embodiment, by introducing impurities by solid phase diffusion, the impurity concentration in the end region A is kept high, and the variation in threshold voltage of the MOS transistor is reduced. Reduce.

図2は、本発明の第2実施形態に係るMOS LSI の製造工程の一部を概略的に示す断面図である。まず、半導体基板、本例ではシリコン基板20上にMOS トランジスタを形成する際、STI 領域22で挟まれたMOS トランジスタのチャネル領域21に固相拡散を行う場合には、PMOSトランジスタ領域をレジスト(図示せず)で保護した状態で、N型不純物としてヒ素あるいはリンをドープしたポリシリコン膜24を堆積した後、不純物の外方拡散を抑制してシリコン基板20への拡散を促すためにポリシリコン膜24上をTEOS酸化膜25で覆い、アニールによって不純物を拡散させる。その後、TEOS酸化膜25とポリシリコン膜24を除去する。   FIG. 2 is a sectional view schematically showing a part of the manufacturing process of the MOS LSI according to the second embodiment of the present invention. First, when a MOS transistor is formed on a semiconductor substrate, in this example, a silicon substrate 20, in the case where solid phase diffusion is performed on the channel region 21 of the MOS transistor sandwiched between the STI regions 22, the PMOS transistor region is resisted (see FIG. A polysilicon film 24 doped with arsenic or phosphorus as an N-type impurity in a state protected by (not shown), and then a polysilicon film for suppressing the outward diffusion of the impurity and promoting the diffusion to the silicon substrate 20 24 is covered with a TEOS oxide film 25, and impurities are diffused by annealing. Thereafter, the TEOS oxide film 25 and the polysilicon film 24 are removed.

なお、PMOSトランジスタ領域に固相拡散を行う場合には、NMOSトランジスタ領域をレジストで保護した状態で、P型不純物として例えばボロンをドープしたボロンシリケートガラス膜を堆積する。そして、不純物の外方拡散を抑制してシリコン基板への拡散を促すためにポリシリコン膜上をTEOS酸化膜で覆い、この後、アニールによって不純物を拡散させる。   When solid phase diffusion is performed on the PMOS transistor region, a boron silicate glass film doped with, for example, boron as a P-type impurity is deposited with the NMOS transistor region protected with a resist. Then, in order to suppress the outward diffusion of the impurities and promote the diffusion to the silicon substrate, the polysilicon film is covered with a TEOS oxide film, and thereafter, the impurities are diffused by annealing.

本実施形態を適用した場合に、活性領域の端部領域A(STI 領域際)まで不純物が拡散するので、端部領域Aでの不純物濃度を高く維持することができる。このことは、MOS トランジスタの閾値電圧の値を制御する上で有利であり、MOS トランジスタの閾値電圧のばらつきを低減することができる。また、STI 領域22の段差部の高さのばらつきの影響を受けずに活性領域の不純物濃度を制御することができる。   When this embodiment is applied, the impurity diffuses up to the end region A (at the STI region) of the active region, so that the impurity concentration in the end region A can be kept high. This is advantageous in controlling the threshold voltage value of the MOS transistor, and variation in the threshold voltage of the MOS transistor can be reduced. Further, the impurity concentration of the active region can be controlled without being affected by the variation in the height of the step portion of the STI region 22.

また、本実施形態は、ランダムゲートを有するデバイスのランダムゲート部分に適用することにより、ゲート幅が小さいMOS トランジスタでも、STI 領域の高さの影響を受けなくなるので、デバイスのばらつきが低減される。   In addition, by applying this embodiment to a random gate portion of a device having a random gate, even a MOS transistor having a small gate width is not affected by the height of the STI region, so that device variations are reduced.

<第3の実施形態>
第3実施形態では、NMOSトランジスタ形成領域のPウエルとPMOSトランジスタ形成領域のNウエルとを分離するためのSTI 領域の周辺部の製造工程を例にとる。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, the manufacturing process of the peripheral portion of the STI region for separating the P well in the NMOS transistor formation region and the N well in the PMOS transistor formation region is taken as an example.

CMOSトランジスタを形成する際、図4(g)に示すように、NMOSトランジスタ形成領域のPウエル(P Well)411と、PMOSトランジスタ形成領域のNウエル(N Well)412とを分離するためにSTI 領域42を形成する。そして、Pウエル411の表面には、NMOSトランジスタのドレイン/ソース領域としてN+拡散層431を形成し、Nウエル412の表面には、PMOSトランジスタのドレイン/ソース領域としてP+拡散層432を形成する。   When forming the CMOS transistor, as shown in FIG. 4G, the STI is used to separate the P well 411 in the NMOS transistor formation region and the N well 412 in the PMOS transistor formation region. Region 42 is formed. An N + diffusion layer 431 is formed as the drain / source region of the NMOS transistor on the surface of the P well 411, and a P + diffusion layer 432 is formed as the drain / source region of the PMOS transistor on the surface of the N well 412. To do.

このようなSTI 領域42の幅(ウエル分離幅)のスケーリングに伴い、従来の技術では拡散層とウエル領域との間のパンチスルーを防ぐことが困難になっている。パンチスルーを防ぐためには、拡散層とウエル領域との接合界面で発生する空乏層とウエル境界面で発生する空乏層を離すか、それらの空乏層幅を小さくすれば良い。前者についてはSTI 深さを深くし、後者についてはウエルの不純物濃度を増加させれば良い。   As the width of the STI region 42 (well separation width) is scaled, it is difficult to prevent punch-through between the diffusion layer and the well region with the conventional technique. In order to prevent punch-through, the depletion layer generated at the junction interface between the diffusion layer and the well region may be separated from the depletion layer generated at the well interface, or the width of the depletion layer may be reduced. For the former, the STI depth should be increased, and for the latter, the well impurity concentration should be increased.

しかし、上記したようにSTI 深さを深くすることは、ウエル領域とのコンタクト(ウエルコンタクト)をとるためのウエル領域を、STI 深さ以上の深さをもつように形成する際に次のような問題が伴う。すなわち、リソグラフィの問題から、保護レジストの薄膜化も必要とされ、深いウエル領域を形成するために高加速でイオン注入を行うと、イオンが保護レジストを突き抜けてしまう危険が高くなる。つまり、イオン注入を用いる場合、パンチスルーの低減とリソグラフィ技術が両立しない。   However, as described above, increasing the STI depth is as follows when the well region for making contact with the well region (well contact) is formed to have a depth greater than the STI depth. With serious problems. That is, due to lithography problems, it is necessary to reduce the thickness of the protective resist, and if ion implantation is performed at a high acceleration to form a deep well region, there is a high risk that ions will penetrate the protective resist. In other words, when ion implantation is used, punch-through reduction is not compatible with lithography technology.

一方、前記したようにウエルの不純物濃度を増加させるには、拡散層とウエル領域との間の接合容量Cjが増加するという問題が伴う。図5(b)に示すように、ウエル分離幅をパラメータとしたときのウエル耐圧Vpt と接合容量Cjは、トレードオフの関係にある。ウエル耐圧Vpt が改善(増加)すると接合容量Cjも増加する。ウエル分離幅が0.1μm(100nm )より小さくなると、CjのVpt依存度が急激に増加する。   On the other hand, increasing the impurity concentration of the well as described above involves the problem that the junction capacitance Cj between the diffusion layer and the well region increases. As shown in FIG. 5B, the well breakdown voltage Vpt and the junction capacitance Cj are in a trade-off relationship when the well isolation width is used as a parameter. As the well breakdown voltage Vpt improves (increases), the junction capacitance Cj also increases. When the well separation width becomes smaller than 0.1 μm (100 nm), the Vj dependence of Cj increases rapidly.

このような問題を解決するために、本実施形態では、固相拡散プロセスにより、各ウエル内においてウエル分離用STI 領域の周辺の不純物濃度が同じ深さの他の部分の不純物濃度よりも濃い構造を形成する。   In order to solve such a problem, in this embodiment, a structure in which the impurity concentration in the periphery of the well separation STI region is higher than the impurity concentration in other portions of the same depth in each well by a solid phase diffusion process. Form.

図4(a)乃至(g)は、本発明の第3実施形態に係るCMOS LSIの製造工程の一部を概略的に示す断面図である。まず、図4(a)に示すように半導体基板、本例ではシリコン基板40上にエッチングマスク用のSiN膜パターン46を形成し、シリコン基板40の表層部にウエル分離用のトレンチ42aを形成する。   4A to 4G are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the CMOS LSI according to the third embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 4A, an SiN film pattern 46 for an etching mask is formed on a semiconductor substrate, in this example, a silicon substrate 40, and a well isolation trench 42a is formed in the surface layer portion of the silicon substrate 40. .

次に、図4(b)に示すように、P型不純物として例えばボロン(B) をドープしたオキサイド膜47を全面に堆積した後、このオキサイド膜47をP ウエル形成予定領域上に残すようにパターニングする。次に、図4(c)に示すように、N型不純物として例えばリン(P) をドープしたオキサイド膜48を全面に堆積する。   Next, as shown in FIG. 4B, an oxide film 47 doped with, for example, boron (B) as a P-type impurity is deposited on the entire surface, and this oxide film 47 is left on the P well formation scheduled region. Pattern. Next, as shown in FIG. 4C, an oxide film 48 doped with, for example, phosphorus (P) as an N-type impurity is deposited on the entire surface.

次に、全面に絶縁膜を堆積し、CMP を行うことによって、シリコン基板40上のオキサイド膜48、47およびSiN膜パターン46を除去し、図4(d)に示すように、ウエル分離用のトレンチ42a内に絶縁物を埋め込んでなるウエル分離用のSTI 領域42を形成する。   Next, an oxide film is deposited on the entire surface, and CMP is performed to remove the oxide films 48 and 47 and the SiN film pattern 46 on the silicon substrate 40. As shown in FIG. A well isolation STI region 42 is formed by burying an insulator in the trench 42a.

次に、図4(e)に示すようにP ウエル領域411を形成するためのイオン注入を行い、さらに、Nウエル領域412を形成するためのイオン注入を行う。この後、アニールによって、図4(f)に示すように、不純物を拡散させる。この際、ウエル分離用のトレンチ42a内の不純物をドープしたオキサイド膜47、48からトレンチ42aの側面および底面に不純物が拡散するので、トレンチ42a周辺のみウエル濃度が増加する。   Next, as shown in FIG. 4E, ion implantation for forming the P well region 411 is performed, and further, ion implantation for forming the N well region 412 is performed. Thereafter, the impurity is diffused by annealing as shown in FIG. At this time, since impurities diffuse from the oxide films 47 and 48 doped with impurities in the well isolation trench 42a to the side and bottom surfaces of the trench 42a, the well concentration increases only in the vicinity of the trench 42a.

この後、図4(g)に示すように、Pウエル411の表面に、NMOSトランジスタのドレイン/ソース領域としてN+拡散層431を形成し、Nウエル412の表面に、PMOSトランジスタのドレイン/ソース領域としてP+拡散層432を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 4G, an N + diffusion layer 431 is formed as the drain / source region of the NMOS transistor on the surface of the P well 411, and the drain / source of the PMOS transistor is formed on the surface of the N well 412. A P + diffusion layer 432 is formed as a region.

本実施形態の製造方法によれば、CMOS LSIのウエル領域内においてウエル分離用STI 領域42の周辺のみ不純物濃度が増加するので、接合容量Cjは変化せず、ウエル耐圧Vpt のみ改善することができる。   According to the manufacturing method of this embodiment, since the impurity concentration increases only around the well isolation STI region 42 in the well region of the CMOS LSI, the junction capacitance Cj does not change, and only the well breakdown voltage Vpt can be improved. .

図5(a)は、本実施形態のCMOS LSIにおいてウエル分離用のSTI 領域の周辺の固相拡散領域の不純物濃度とウエル耐圧Vpt の関係を示したものである。STI 深さ300nm 以下,ウエル分離幅100nm 以下の場合、固相拡散領域の不純物濃度を1×1018/cm3 より高くすれば、ウエル耐圧Vpt は 5V以上となることが分かる。したがって、STI を深くすることなく、十分なウエル耐圧Vpt を得ることができる。 FIG. 5A shows the relationship between the impurity concentration of the solid phase diffusion region around the STI region for well isolation and the well breakdown voltage Vpt in the CMOS LSI of this embodiment. When the STI depth is 300 nm or less and the well separation width is 100 nm or less, the well breakdown voltage Vpt is 5 V or more if the impurity concentration in the solid phase diffusion region is higher than 1 × 10 18 / cm 3 . Therefore, a sufficient well breakdown voltage Vpt can be obtained without increasing the STI.

なお、図5(b)中の黒丸印は、本実施形態のCMOS LSIにおいてウエル分離幅を(0.04μm)40nmとしたときのウエル耐圧Vpt と接合容量Cjの関係を示したものである。   Note that the black circles in FIG. 5B show the relationship between the well breakdown voltage Vpt and the junction capacitance Cj when the well isolation width is (0.04 μm) 40 nm in the CMOS LSI of this embodiment.

本実施形態のCMOS LSIの一例は、NMOSトランジスタ形成領域のPウエルと、PMOSトランジスタ形成領域のNウエルと、前記PウエルとNウエルとを分離するために形成された深さ300nm 以下、幅100nm 以下のトレンチ構造の素子分離領域と、前記Pウエルの表面に形成された前記NMOSトランジスタのドレイン/ソース領域用のN拡散層と、前記Nウエルの表面に形成された前記PMOSトランジスタのドレイン/ソース領域用のP拡散層とを具備している。そして、前記各ウエル内において前記素子分離領域の周辺は、固相拡散により不純物が導入され、不純物濃度が1×1018/cm3 より高く、かつ、同じ深さの他の部分よりも不純物濃度が高い。 One example of the CMOS LSI of this embodiment is a depth of 300 nm or less and a width of 100 nm formed to separate the P well in the NMOS transistor formation region, the N well in the PMOS transistor formation region, and the P well and the N well. An element isolation region having the following trench structure, an N diffusion layer for the drain / source region of the NMOS transistor formed on the surface of the P well, and a drain / source of the PMOS transistor formed on the surface of the N well And a P diffusion layer for the region. In each well, an impurity is introduced into the periphery of the element isolation region by solid phase diffusion, the impurity concentration is higher than 1 × 10 18 / cm 3 , and the impurity concentration is higher than that of other portions at the same depth. Is expensive.

<第4の実施形態>
第4実施形態では、ソース・ドレイン領域が基板表面より高くされたエレベーテッド構造のMOS トランジスタの構造および製造工程を例にとる。
<Fourth Embodiment>
In the fourth embodiment, an example of the structure and manufacturing process of an MOS transistor having an elevated structure in which the source / drain regions are made higher than the substrate surface is taken.

エレベーテッド構造のMOS トランジスタを形成する際、図6(b)に示すように、ゲート側壁73とエピタキシャル成長拡散層74の境界は極く狭い窪みのようになっている。この窪みの奥に従来と同様の工程によりHalo I/I層を形成すると、イオン注入では一方からしか不純物を導入することができず、tilt角にも限界があるので、ゲート側壁73の下方にHalo I/I層を形成することが難しい。このような場合、本実施形態では、固相拡散を行うことにより不純物導入を実施する。   When forming an elevated structure MOS transistor, as shown in FIG. 6B, the boundary between the gate sidewall 73 and the epitaxial growth diffusion layer 74 is a very narrow depression. If a Halo I / I layer is formed in the back of this recess by the same process as before, impurities can be introduced only from one side by ion implantation, and the tilt angle is limited. It is difficult to form a Halo I / I layer. In such a case, in this embodiment, impurities are introduced by performing solid phase diffusion.

図6(a)乃至(c)は、本発明の第4実施形態に係るMOS LLSIの製造工程の一部を概略的に示す断面図である。エレベーテッド構造のMOS トランジスタを形成する際、まず、従来と同様の工程により、図6(a)に示すように、半導体基板、本例ではシリコン基板70上にゲート絶縁膜71、ゲート電極72、ゲート側壁73を形成した後、ゲート側壁73を保護膜として、基板表面をエッチングする。この後、図6(b)に示すように、ゲート側壁73よりも下方のシリコン表面からSiGeをエピタキシャル成長させ、元のシリコン表面よりも高い位置に拡散層(エピタキシャル成長拡散層)74を形成する。この時、ゲート側壁73とエピタキシャル成長拡散層74の境界は極く狭い窪みのようになっている。   6A to 6C are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the MOS LLSI according to the fourth embodiment of the present invention. When forming an MOS transistor with an elevated structure, first, as shown in FIG. 6A, a gate insulating film 71, a gate electrode 72, After the gate sidewall 73 is formed, the substrate surface is etched using the gate sidewall 73 as a protective film. Thereafter, as shown in FIG. 6B, SiGe is epitaxially grown from the silicon surface below the gate side wall 73 to form a diffusion layer (epitaxial growth diffusion layer) 74 at a position higher than the original silicon surface. At this time, the boundary between the gate side wall 73 and the epitaxial growth diffusion layer 74 is like a very narrow depression.

次に、固相拡散により、ゲート側壁73の下方に不純物導入を行う。この際、NMOSトランジスタ領域に固相拡散を行う場合には、PMOSトランジスタ領域をレジストで保護する。そして、N型不純物としてヒ素(As)あるいはリン(P) をドープしたポリシリコン膜76を堆積した後、不純物の外方拡散を抑制してシリコン基板への拡散を促すためにポリシリコン膜76上をTEOS酸化膜77で覆い、アニールによって不純物を拡散させる。この際、固相拡散は等方性拡散であるので、ゲート側壁73の下方に不純物75aを導入することができる。なお、不純物の移動距離を制御するためには、アニールの温度と時間の適切な設定(チューニング)が必要である。その後、TEOS酸化膜77およびポリシリコン膜76を除去する。そして、図6(c)に示すように、イオン注入およびアニールにより、例えばLDD 構造のMOS トランジスタのソース・ドレイン領域75を形成する。   Next, impurities are introduced below the gate side wall 73 by solid phase diffusion. At this time, when solid phase diffusion is performed on the NMOS transistor region, the PMOS transistor region is protected with a resist. Then, after depositing a polysilicon film 76 doped with arsenic (As) or phosphorus (P) as an N-type impurity, on the polysilicon film 76 in order to suppress the outward diffusion of the impurity and promote the diffusion to the silicon substrate. Is covered with a TEOS oxide film 77, and impurities are diffused by annealing. At this time, since the solid phase diffusion is isotropic diffusion, the impurity 75 a can be introduced below the gate side wall 73. Note that in order to control the movement distance of impurities, it is necessary to appropriately set (tune) the annealing temperature and time. Thereafter, the TEOS oxide film 77 and the polysilicon film 76 are removed. Then, as shown in FIG. 6C, for example, source / drain regions 75 of a MOS transistor having an LDD structure are formed by ion implantation and annealing.

なお、PMOSトランジスタ領域に固相拡散を行う場合には、NMOSトランジスタ領域をレジストで保護した状態で、P型不純物として例えばボロン(B) をドープしたボロンシリケートガラス(BSG) 膜を堆積した後、アニールによって不純物を拡散させる。   When solid phase diffusion is performed in the PMOS transistor region, after depositing a boron silicate glass (BSG) film doped with, for example, boron (B) as a P-type impurity in a state where the NMOS transistor region is protected with a resist, Impurities are diffused by annealing.

本実施形態の製造方法によれば、CMOS LSIにおいてゲート側壁73とエピタキシャル成長拡散層74の境界部が窪んだ形状になるエピタキシャル成長SiGeトランジスタに対して、ゲート側壁73の下方に不純物75aを導入することができる。また、本実施形態によれば、従来の方法であるイオン注入とは異なり、LDD 部分の不純物濃度をシリコン層の最表面で一番高くなるように実現できるので、接合リーク電流の抑制効果が得られる。   According to the manufacturing method of the present embodiment, the impurity 75a can be introduced below the gate sidewall 73 into the epitaxially grown SiGe transistor in which the boundary between the gate sidewall 73 and the epitaxial growth diffusion layer 74 is recessed in the CMOS LSI. it can. Also, according to the present embodiment, unlike the conventional ion implantation, the impurity concentration in the LDD portion can be realized to be the highest on the outermost surface of the silicon layer, so that the effect of suppressing the junction leakage current is obtained. It is done.

本実施形態の一例は、ゲート電極と、ソース・ドレイン領域用の不純物拡散層と、ゲート側壁と、前記ゲート側壁よりも下方の半導体基板表面から該表面よりも高い位置までエピタキシャル成長され、前記ゲート側壁との境界が窪みになっているエピタキシャル成長拡散層とを具備するCMOSトランジスタを有する半導体装置において、前記ゲート側壁の下方に固相拡散により不純物が導入されている。   An example of the present embodiment is an epitaxial growth from a gate electrode, an impurity diffusion layer for source / drain regions, a gate sidewall, a semiconductor substrate surface below the gate sidewall to a position higher than the surface, and the gate sidewall In a semiconductor device having a CMOS transistor including an epitaxially grown diffusion layer having a depression at the boundary thereof, impurities are introduced by solid phase diffusion below the gate sidewall.

本発明の第1実施形態に係るCMOS LSIの製造工程を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows schematically the manufacturing process of the CMOS LSI which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るMOS LSI の製造工程を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows schematically the manufacturing process of MOS LSI concerning 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態のMOS LSI において従来の工程を使用した場合のMOS トランジスタのゲート幅と閾値電圧のばらつきとの関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the gate width of a MOS transistor, and the dispersion | variation in threshold voltage at the time of using the conventional process in MOS LSI of 2nd Embodiment. 本発明の第3実施形態に係るCMOS LSIの製造工程を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows schematically the manufacturing process of the CMOS LSI which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 第3実施形態のCMOS LSIにおけるSTI 領域周辺の固相拡散領域の不純物濃度とウエル耐圧との関係およびウエル耐圧と接合容量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the impurity density | concentration of the solid-phase diffusion area | region of STI area | region surrounding a STI area | region in 3rd Embodiment, and a well breakdown voltage, and the relationship between a well breakdown voltage and junction capacitance. 本発明の第4実施形態に係るLSI の製造工程を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows schematically the manufacturing process of LSI which concerns on 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、40、70…半導体基板、11…ポリシリコンゲート、12…レジスト、13…ポリシリコン膜、14…TEOS酸化膜、151…低濃度の浅い不純物拡散領域、152…高濃度の深い不純物拡散領域、16…ゲート側壁絶縁膜、17…層間絶縁膜、18…コンタクトプラグ、19…接続配線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 20, 40, 70 ... Semiconductor substrate, 11 ... Polysilicon gate, 12 ... Resist, 13 ... Polysilicon film, 14 ... TEOS oxide film, 151 ... Low concentration shallow impurity diffusion region, 152 ... High concentration deep impurity Diffusion region, 16 ... gate side wall insulating film, 17 ... interlayer insulating film, 18 ... contact plug, 19 ... connection wiring.

Claims (5)

同一極性の2つのMOS トランジスタがそれぞれのソース・ドレイン領域の各一方の不純物拡散層を共有するとともに前記2つのMOS トランジスタの各ポリシリコンゲート同士が隣り合う部分を有する半導体装置において、
前記2つのMOS トランジスタの各ポリシリコンゲートの高さが150nm 以上、隣り合うポリシリコンゲート相互の間隔が87nm 以下であって、前記2つのMOS トランジスタで共有される不純物拡散層は、拡散層表面部の不純物濃度が拡散層内部で最も高いことを特徴とする半導体装置。
In the semiconductor device in which two MOS transistors having the same polarity share one impurity diffusion layer of each source / drain region and each polysilicon gate of the two MOS transistors has a portion adjacent to each other.
The height of each polysilicon gate of the two MOS transistors is 150 nm or more, the distance between adjacent polysilicon gates is 87 nm or less, and the impurity diffusion layer shared by the two MOS transistors is a diffusion layer surface portion. A semiconductor device characterized in that the impurity concentration of is the highest inside the diffusion layer.
MOS トランジスタを有する半導体装置において、前記MOS トランジスタのチャネル領域は、チャネル幅方向両端部がトレンチ構造の素子分離領域に隣接し、固相拡散により不純物が導入されており、チャネル領域の不純物濃度がチャネル幅方向の中央部と周辺部でほぼ等しいことを特徴とする半導体装置。   In the semiconductor device having a MOS transistor, the channel region of the MOS transistor has both ends in the channel width direction adjacent to the element isolation region of the trench structure, and impurities are introduced by solid phase diffusion. A semiconductor device characterized in that the central portion and the peripheral portion in the width direction are substantially equal. NMOSトランジスタ形成領域のPウエルと、PMOSトランジスタ形成領域のNウエルと、前記PウエルとNウエルとを分離するために形成された深さ300nm 以下、幅100nm 以下のトレンチ構造の素子分離領域と、前記Pウエルの表面に形成された前記NMOSトランジスタのドレイン/ソース領域用のN拡散層と、前記Nウエルの表面に形成された前記PMOSトランジスタのドレイン/ソース領域用のP拡散層とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上にエッチングマスク用のパターンを形成し、半導体基板の表層部に深さ300nm 以下、幅100nm 以下のウエル分離用のトレンチ構造の素子分離領域を形成する工程と、
P型不純物をドープした第1のオキサイド膜を前記半導体基板上の全面に堆積し、前記第1のオキサイド膜をPウエル領域上に残すようにパターニングする工程と、
N型不純物をドープした第2のオキサイド膜を全面に堆積し、前記第2のオキサイド膜をNウエル領域上に残すようにパターニングする工程と、
不純物の外方拡散を抑制して前記半導体基板への拡散を促すための酸化膜を前記半導体基板上の全面に堆積し、この後、化学的機械研磨を行うことによって半導体基板上の前記酸化膜を除去し、前記素子分離領域のトレンチ内に前記酸化膜を残す工程と、
前記エッチングマスク用のパターンを剥離する工程と、
前記Pウエル領域を形成するためのイオン注入、および、前記Nウエル領域を形成するためのイオン注入を行う工程と、
アニールによって不純物を拡散させ、前記各ウエル内において前記素子分離領域の周辺に同じ深さの他の部分よりも不純物濃度が高い領域を形成する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A P well in an NMOS transistor formation region, an N well in a PMOS transistor formation region, an element isolation region having a trench structure formed to separate the P well and the N well and having a depth of 300 nm or less and a width of 100 nm or less; A semiconductor having an N diffusion layer for the drain / source region of the NMOS transistor formed on the surface of the P well and a P diffusion layer for the drain / source region of the PMOS transistor formed on the surface of the N well. A device manufacturing method comprising:
Forming a pattern for an etching mask on the semiconductor substrate, and forming a trench isolation element isolation region having a depth of 300 nm or less and a width of 100 nm or less in a surface layer portion of the semiconductor substrate;
Depositing a first oxide film doped with a P-type impurity on the entire surface of the semiconductor substrate, and patterning the first oxide film to leave on the P-well region;
Depositing a second oxide film doped with an N-type impurity on the entire surface, and patterning the second oxide film so as to remain on the N-well region;
An oxide film for suppressing outward diffusion of impurities and promoting diffusion to the semiconductor substrate is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate, and then the oxide film on the semiconductor substrate is subjected to chemical mechanical polishing. And leaving the oxide film in the trench of the element isolation region;
Peeling the pattern for the etching mask;
Performing ion implantation for forming the P-well region and ion implantation for forming the N-well region;
And a step of diffusing impurities by annealing, and forming a region having a higher impurity concentration than other portions of the same depth around the element isolation region in each well. Method.
MOS トランジスタのゲート電極と、ソース・ドレイン領域用の不純物拡散層と、ゲート側壁と、前記ゲート側壁よりも下方の半導体基板表面から該表面よりも高い位置までエピタキシャル成長されたエピタキシャル成長拡散層とを具備するMOS トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
ゲート電極、ソース・ドレイン領域用の不純物拡散層、ゲート側壁を形成した後、前記ゲート側壁を保護膜として、前記不純物拡散層の表面をエッチングする工程と、
前記ゲート側壁よりも下方の半導体基板表面からSiGeをエピタキシャル成長させ、元の半導体基板表面よりも高い位置にエピタキシャル成長拡散層を形成する工程と、
前記ゲート側壁の下方に固相拡散により不純物を導入する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A gate electrode of a MOS transistor, an impurity diffusion layer for source / drain regions, a gate side wall, and an epitaxial growth diffusion layer epitaxially grown from the surface of the semiconductor substrate below the gate side wall to a position higher than the surface. A method of manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor,
Forming a gate electrode, an impurity diffusion layer for source / drain regions, and a gate sidewall, and then etching the surface of the impurity diffusion layer using the gate sidewall as a protective film;
Epitaxially growing SiGe from the semiconductor substrate surface below the gate sidewall, and forming an epitaxial growth diffusion layer at a position higher than the original semiconductor substrate surface;
And a step of introducing an impurity by solid phase diffusion below the side wall of the gate.
前記固相拡散により不純物を導入する工程において、アニールの温度と時間を適切に設定し、前記不純物の移動距離を制御することを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein in the step of introducing impurities by solid phase diffusion, the temperature and time of annealing are set appropriately to control the movement distance of the impurities.
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