JP2009087982A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a large number of manufacturing steps possibly causes an increase in manufacturing cost in a conventional manufacturing method of a semiconductor device. <P>SOLUTION: This manufacturing method of a semiconductor device has: a step of preparing a substrate having a convex portion forming region and an element isolation layer forming region; a step of forming a mask pattern for covering the convex portion forming region on the surface of the substrate; a first etching step of etching the element isolation layer forming region; a first impurity implanting step of implanting a first impurity into the convex portion forming region; a second etching step of forming a convex portion having an upper surface and side surfaces on the convex portion forming region by etching the element isolation layer forming region; a step of removing the mask pattern; a second impurity implanting step of implanting a second impurity of the same type as the first impurity into the convex portion; a step of forming gate insulating films on the upper surface and the side surfaces of the convex portion; and a step of forming a gate electrode on each of the gate insulating films of the convex portion. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、特に、Fin型半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a Fin-type semiconductor device.

集積回路技術において、トランジスタを微細化することが要求されている。その微細化手段の一つに、三次元構造型電界効果トランジスタの一種であるFin型電界効果トランジスタが提案されている。Fin型電界効果トランジスタは、基板に凸部が形成されており、凸部の側面と上面とを覆うゲート電極が形成されている構造である。Fin型電界効果トランジスタは、凸部の上面だけでなく、側面にもチャネルが形成されるため、上面のみにチャネルが形成されるトランジスタと比較してトランジスタの実効的なチャネル幅を増加させることができる。     In integrated circuit technology, miniaturization of transistors is required. As one of the miniaturization means, a Fin type field effect transistor which is a kind of three-dimensional structure type field effect transistor has been proposed. The Fin-type field effect transistor has a structure in which a convex portion is formed on a substrate and a gate electrode is formed to cover a side surface and an upper surface of the convex portion. In the Fin-type field effect transistor, a channel is formed not only on the top surface of the convex portion but also on the side surface, so that the effective channel width of the transistor can be increased as compared with a transistor in which a channel is formed only on the top surface. it can.

また、三次元構造型電界効果トランジスタの一種で、基板を凸型構造ではなく五角形型構造とした電界効果トランジスタの構造についても知られている(特許文献1参照)。   Further, a structure of a field effect transistor which is a kind of a three-dimensional structure type field effect transistor and has a pentagonal structure instead of a convex structure is also known (see Patent Document 1).

特開2005−203798公報JP 2005-203798 A

しかしながら、Fin型電界効果トランジスタでは、上面や側面よりも先に上面と側面とを繋ぐ角部でチャネルが形成されやすいため、Fin型電界効果トランジスタでは理想的なトランジスタ特性が得られなかった。また、特許文献1のように五角形型構造とするには、製造工程が多くなり、製造コストの増加につながる恐れがあった。   However, in the Fin-type field effect transistor, a channel is easily formed at a corner portion connecting the upper surface and the side surface before the upper surface and the side surface. Therefore, ideal transistor characteristics cannot be obtained in the Fin-type field effect transistor. Moreover, in order to make it a pentagon type structure like patent document 1, there existed a possibility that the manufacturing process might increase and it might lead to the increase in manufacturing cost.

そこで、本発明では、製造コストを大幅に増加させることなくトランジスタ特性を向上させる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that improves transistor characteristics without significantly increasing the manufacturing cost.

請求項1に記載の半導体装置の製造方法は、凸部形成領域と前記凸部形成領域を囲む素子分離層形成領域とを有する基板を準備する工程と、前記基板の表面上に、前記凸部形成領域を覆うマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンを形成した後、前記基板の前記素子分離層形成領域を前記基板表面側からエッチングする第1エッチング工程と、前記第1エッチング工程の後、前記基板の前記凸部形成領域に前記基板表面側から第1不純物を注入する第1不純物注入工程と、前記第1不純物注入工程の後、前記基板の前記素子分離層形成領域を前記基板表面側からエッチングすることにより、前記基板の前記凸部形成領域に上面と側面とを有する凸部を形成する第2エッチング工程と、前記第2エッチング工程の後、前記凸部の上面に形成された前記マスクパターンを除去する工程と、前記マスクパターンを除去した後、前記基板の前記凸部に前記基板表面側から前記第1不純物と同型の第2不純物を注入する第2不純物注入工程と、前記凸部の上面と側面とにゲート絶縁膜を形成する工程と、前記凸部のゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising: preparing a substrate having a convex portion forming region and an element isolation layer forming region surrounding the convex portion forming region; and forming the convex portion on the surface of the substrate. A step of forming a mask pattern covering the formation region; a first etching step of etching the element isolation layer formation region of the substrate from the substrate surface side after forming the mask pattern; and after the first etching step A first impurity implantation step of implanting a first impurity from the substrate surface side into the convex portion formation region of the substrate; and after the first impurity implantation step, the element isolation layer formation region of the substrate is defined as the substrate surface A second etching step of forming a convex portion having an upper surface and a side surface in the convex portion forming region of the substrate by etching from the side; and after the second etching step, on the convex portion Removing the mask pattern formed on the substrate, and after removing the mask pattern, implanting a second impurity of the same type as the first impurity into the convex portion of the substrate from the substrate surface side And a step of forming a gate insulating film on an upper surface and a side surface of the convex portion, and a step of forming a gate electrode on the gate insulating film of the convex portion.

請求項1に記載の半導体装置の製造方法によれば、第1エッチング工程、第1不純物注入工程、第2エッチング工程、第2不純物注入工程の順に行っていることから、凸部の角部の不純物濃度が角部を除く上面及び露出する側面の不純物濃度よりも高くなることになる。これにより、角部から先にチャネルが形成されることを防止することができ、トランジスタ特性を向上させることのできる半導体装置を製造することが可能となる。   According to the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1, since the first etching step, the first impurity implantation step, the second etching step, and the second impurity implantation step are performed in this order, The impurity concentration becomes higher than the impurity concentration on the upper surface excluding the corners and the exposed side surface. Thus, a channel can be prevented from being formed from the corner first, and a semiconductor device that can improve transistor characteristics can be manufactured.

また、エッチング工程、不純物注入工程をそれぞれ第1、第2エッチング工程、第1、第2不純物注入工程と2段階にするだけでマスクを増やすことのない製造方法であることから、製造コストを大幅に増加させることなく上記の半導体装置を製造することが可能となる。   Further, since the etching process and the impurity implantation process are the first and second etching processes and the first and second impurity implantation processes, respectively, and the manufacturing method does not increase the mask, the manufacturing cost is greatly increased. The above-described semiconductor device can be manufactured without increasing it.

また、請求項7に記載の半導体装置の製造方法は、第1方向を長辺方向とし前記第1方向と垂直の方向である第2方向を短辺方向とするライン形状を有する凸部形成領域と前記凸部形成領域を囲む素子分離層形成領域とを有する基板を準備する工程と、前記基板の表面上に、前記凸部形成領域を覆い、前記第1方向を長辺方向とし前記第2方向を短辺方向とするライン形状を有するマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンが形成された前記基板の前記素子分離層形成領域を前記基板表面側からエッチングすることにより、前記基板の前記凸部形成領域に上面と側面とを有する凸部を形成する第1エッチング工程と、前記第1エッチング工程の後、前記マスクパターンにエッチングを行うことにより、前記マスクパターンの前記第2方向におけるパターン幅を狭くする第2エッチング工程と、前記第2エッチング工程の後、前記基板の前記凸部に前記基板表面側から前記第1不純物を注入する第1不純物注入工程と、前記第1不純物注入工程の後、前記マスクパターンを除去する工程と、前記マスクパターンを除去した後、前記基板の前記凸部に前記基板表面側から前記第1不純物と同型の第2不純物を注入する第2不純物注入工程と、前記凸部の上面と側面とにゲート絶縁膜を形成する工程と、前記凸部のゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the protrusion forming region has a line shape having a first direction as a long side direction and a second direction that is a direction perpendicular to the first direction as a short side direction. And a step of preparing a substrate having an element isolation layer forming region surrounding the protruding portion forming region, covering the protruding portion forming region on the surface of the substrate, and setting the first direction as a long side direction. Forming a mask pattern having a line shape with the direction of the short side, and etching the element isolation layer forming region of the substrate on which the mask pattern is formed from the substrate surface side, thereby A first etching step of forming a convex portion having an upper surface and a side surface in the convex portion formation region; and etching the mask pattern after the first etching step, whereby the mask pattern A second etching step for narrowing a pattern width in two directions; a first impurity implantation step for implanting the first impurity from the substrate surface side into the convex portion of the substrate after the second etching step; A step of removing the mask pattern after the first impurity implantation step; and a step of implanting a second impurity of the same type as the first impurity from the substrate surface side into the convex portion of the substrate after removing the mask pattern. And a step of forming a gate insulating film on an upper surface and a side surface of the convex portion, and a step of forming a gate electrode on the gate insulating film of the convex portion.

請求項7に記載の半導体装置の製造方法によれば、第1エッチング工程及び第2エッチング工程の後に第1不純物注入工程及び第2不純物注入工程を行っていることから、凸部の角部の不純物濃度が角部を除く上面及び露出する側面の不純物濃度よりも高くなることになる。これにより、角部から先にチャネルが形成されることを防止することができ、トランジスタ特性を向上させることのできる半導体装置を製造することが可能となる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, since the first impurity implantation step and the second impurity implantation step are performed after the first etching step and the second etching step, the corner portions of the convex portions are formed. The impurity concentration becomes higher than the impurity concentration on the upper surface excluding the corners and the exposed side surface. Thus, a channel can be prevented from being formed from the corner first, and a semiconductor device that can improve transistor characteristics can be manufactured.

また、エッチング工程、不純物注入工程をそれぞれ第1、第2エッチング工程、第1、第2不純物注入工程と2段階にするだけでマスクを増やすことのない製造方法であることから、製造コストを大幅に増加させることなく上記の半導体装置を製造することが可能となる。   Further, since the etching process and the impurity implantation process are the first and second etching processes and the first and second impurity implantation processes, respectively, and the manufacturing method does not increase the mask, the manufacturing cost is greatly increased. The above-described semiconductor device can be manufactured without increasing it.

本発明によれば、製造コストを大幅に増加させることなくトランジスタ特性の向上させる半導体装置を製造することができる。   According to the present invention, a semiconductor device with improved transistor characteristics can be manufactured without significantly increasing manufacturing costs.

以下に、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の半導体装置100について、図1A、図1B、図1Cを用いて説明する。図1Aは、実施例1の半導体装置100の上面図、図1Bは、図1AのB−B’切断線における断面図、図1Cは、図1AのC−C’切断線における断面図である。   A semiconductor device 100 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 1C. 1A is a top view of the semiconductor device 100 according to the first embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1A, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. .

図1A、図1B、図1Cに示すように、半導体装置100は、基板110に凸部111が形成されている。基板110は例えばシリコンで構成されている。   As shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, the semiconductor device 100 includes a substrate 110 on which a convex portion 111 is formed. The substrate 110 is made of silicon, for example.

凸部111は、第1方向101を長辺方向とし第1方向101とは垂直の方向である第2方向102を短辺とするライン形状を有している。第2方向102における凸部111のパターン幅、すなわち第2方向102における凸部111の長さは、例えば100nmである。   The convex portion 111 has a line shape in which the first direction 101 is the long side direction and the second direction 102, which is a direction perpendicular to the first direction 101, is the short side. The pattern width of the convex portion 111 in the second direction 102, that is, the length of the convex portion 111 in the second direction 102 is, for example, 100 nm.

凸部111の周囲には、凸部111を囲む素子分離層120が形成されている。素子分離層120は、例えばシリコン酸化膜により構成されている。素子分離層120の膜厚は、例えば200nmである。素子分離層120に囲まれた凸部111の側面の一部は、素子分離層120から露出している。素子分離層120の上面から凸部111の上面までの高さは、例えば100nmである。ここで、側面とは、第1方向101に沿って延在しており、かつ、その面に対して垂直の方向が第1方向101の垂直方向となる凸部111の面のことである。   An element isolation layer 120 surrounding the convex portion 111 is formed around the convex portion 111. The element isolation layer 120 is made of, for example, a silicon oxide film. The film thickness of the element isolation layer 120 is, for example, 200 nm. A part of the side surface of the convex portion 111 surrounded by the element isolation layer 120 is exposed from the element isolation layer 120. The height from the upper surface of the element isolation layer 120 to the upper surface of the protrusion 111 is, for example, 100 nm. Here, the side surface is a surface of the convex portion 111 that extends along the first direction 101 and whose direction perpendicular to the surface is the vertical direction of the first direction 101.

凸部111には、ゲート絶縁膜130が形成されている。ゲート絶縁膜130は、例えばシリコン酸化膜により構成されている。   A gate insulating film 130 is formed on the convex portion 111. The gate insulating film 130 is made of, for example, a silicon oxide film.

ゲート絶縁膜130上及び素子分離層120上には、ゲート電極140が形成されている。ゲート電極140は、例えばポリシリコンにより構成されている。ゲート電極140は、第2方向102に沿って形成されており、凸部111に形成されたゲート絶縁膜130と素子分離層120とを覆うように形成されている。   A gate electrode 140 is formed on the gate insulating film 130 and the element isolation layer 120. The gate electrode 140 is made of, for example, polysilicon. The gate electrode 140 is formed along the second direction 102 and is formed so as to cover the gate insulating film 130 and the element isolation layer 120 formed on the convex portion 111.

凸部111の上面及び素子分離層120から露出する側面には、エクステンション領域150とソース・ドレイン領域151とが形成されている。また、エクステンション領域150上には、サイドウォール160が形成されている。   An extension region 150 and source / drain regions 151 are formed on the upper surface of the protrusion 111 and the side surface exposed from the element isolation layer 120. A sidewall 160 is formed on the extension region 150.

次に、図1Bの拡大図である図2を用いて、凸部111について説明する。なお、説明の都合上、ゲート絶縁膜130とゲート電極140については記載していない。   Next, the convex part 111 is demonstrated using FIG. 2 which is an enlarged view of FIG. 1B. For convenience of explanation, the gate insulating film 130 and the gate electrode 140 are not shown.

凸部111は、上面と素子分離層120から露出する側面113とを有している。ここで、露出する側面113とは、素子分離層120から露出し、凸部111の第1方向101に沿って延在しているとともに、その面に対して垂直の方向が第1方向101の垂直方向となる凸部111の面のことである。上面112と露出する側面113とを繋ぐ接続線近傍の角部には、例えばP型の第1不純物層114が形成されている。第1不純物層114は、例えば、上面112と露出する側面113とを繋ぐ接続線から上面112及び側面113方向にそれぞれ20nmに形成されている。第1不純物層114は、例えば6×1017 atoms/cm3程度の不純物濃度で形成されている。 The protrusion 111 has an upper surface and a side surface 113 exposed from the element isolation layer 120. Here, the exposed side surface 113 is exposed from the element isolation layer 120, extends along the first direction 101 of the convex portion 111, and the direction perpendicular to the surface is the first direction 101. It is the surface of the convex part 111 which becomes a perpendicular direction. For example, a P-type first impurity layer 114 is formed at a corner near the connecting line that connects the upper surface 112 and the exposed side surface 113. For example, the first impurity layer 114 is formed to have a thickness of 20 nm from the connection line connecting the upper surface 112 and the exposed side surface 113 in the direction of the upper surface 112 and the side surface 113. The first impurity layer 114 is formed with an impurity concentration of, for example, about 6 × 10 17 atoms / cm 3 .

さらに、角部を除く上面112及び露出する側面113には、角部に形成された第1不純物層114の不純物濃度よりも低濃度であり、第1不純物層114と同型の第2不純物層115が形成されている。第2不純物層115は、例えばP型の不純物層であり、例えば2×1017 atoms/cm3程度の不純物濃度で形成されている。すなわち、角部の第1不純物層114の不純物濃度は、例えば、角部を除く上面112及び露出する側面113に形成された第2不純物層115の不純物濃度よりも3倍程度である。 Further, the upper surface 112 excluding the corners and the exposed side surface 113 have a lower concentration than the impurity concentration of the first impurity layer 114 formed at the corners, and the second impurity layer 115 of the same type as the first impurity layer 114. Is formed. The second impurity layer 115 is, for example, a P-type impurity layer, and is formed with an impurity concentration of, for example, about 2 × 10 17 atoms / cm 3 . That is, the impurity concentration of the first impurity layer 114 at the corner is, for example, about three times the impurity concentration of the second impurity layer 115 formed on the upper surface 112 excluding the corner and the exposed side surface 113.

ここで、比較例として、角部の不純物層の不純物濃度と、角部を除く上面及び露出する側面に形成された不純物層の不純物濃度とが同じFin型半導体装置と、本発明のように、角部の第1不純物層114の不純物濃度が、角部を除く上面112及び露出する側面113に形成された第2不純物層115の不純物濃度よりも高濃度の半導体装置100とのトランジスタ特性についてそれぞれ説明する。   Here, as a comparative example, a Fin-type semiconductor device in which the impurity concentration of the impurity layer at the corner and the impurity concentration of the impurity layer formed on the upper surface and the exposed side surface excluding the corner are the same as in the present invention, The transistor characteristics of the semiconductor device 100 with the impurity concentration of the first impurity layer 114 at the corner portion higher than the impurity concentration of the second impurity layer 115 formed on the upper surface 112 excluding the corner portion and the exposed side surface 113 are respectively shown. explain.

まず、比較例の半導体装置では、ゲート電極に電圧を印加したときに、上面及び側面の不純物層よりも先に角部の不純物層の電子濃度が濃くなる。Fin型半導体装置において、凸部の角部は、電界が集中しやすいからである。これにより、印加電圧を上げていくと、先に角部の不純物層にチャネルが形成されるため、角部の不純物層のみを介してソース・ドレイン間に電流が流れることになる。さらに印加電圧を上げていくと、凸部の上面の不純物層、側面の不純物層にチャネルが形成されることになる。つまり、上面及び側面の不純物層よりも先に角部の不純物層にチャネルが形成されてしまうため、比較例の半導体装置では、理想的なトランジスタ特性とはならず、ハンプ特性を引き起こす恐れがある。   First, in the semiconductor device of the comparative example, when a voltage is applied to the gate electrode, the electron concentration of the impurity layer at the corner portion is higher than the impurity layer on the upper surface and the side surface. This is because, in the Fin-type semiconductor device, the electric field tends to concentrate at the corners of the protrusions. As a result, when the applied voltage is increased, a channel is formed in the corner impurity layer first, so that a current flows between the source and drain only through the corner impurity layer. When the applied voltage is further increased, a channel is formed in the impurity layer on the upper surface of the convex portion and the impurity layer on the side surface. In other words, since the channel is formed in the corner impurity layer before the upper and side impurity layers, the semiconductor device of the comparative example does not have ideal transistor characteristics and may cause hump characteristics. .

一方、本発明の半導体装置100では、ゲート電極140に電圧を印加したときに、角部の第1不純物層114よりも先に角部を除く上面112及び露出する側面113の第2不純物層115の電子濃度が濃くなる。角部の第1不純物層114を角部を除く上面112及び露出する側面113の第2不純物層115よりもチャネルが形成されにくい不純物濃度としているからであり、例えば、第1不純物層114が第2不純物層115よりも3倍程度の高濃度の不純物濃度を有しているからである。これにより、印加電圧を上げていくと、先に第2不純物層115にチャネルが形成されるため、第2不純物層115のみを介してソース・ドレイン間に電流が流れることになる。さらに、印加電圧を上げていくと、第1不純物層114にチャネルが形成されることになる。   On the other hand, in the semiconductor device 100 of the present invention, when a voltage is applied to the gate electrode 140, the upper surface 112 excluding the corners before the first impurity layer 114 at the corners and the second impurity layer 115 on the exposed side surface 113 are exposed. The electron concentration of This is because the first impurity layer 114 at the corner has an impurity concentration at which a channel is less likely to be formed than the second impurity layer 115 on the upper surface 112 excluding the corner and the exposed side surface 113. This is because the impurity concentration is about three times as high as that of the two impurity layers 115. As a result, when the applied voltage is increased, a channel is formed in the second impurity layer 115 first, so that a current flows between the source and drain only through the second impurity layer 115. Further, when the applied voltage is increased, a channel is formed in the first impurity layer 114.

第1不純物層114よりも第2不純物層115のほうがその断面積がはるかに大きい、つまり、第1不純物層114よりも第2不純物層115のほうがその電流量がはるかに多いため、第2不純物層115でチャネルが形成されることが半導体装置100のトランジスタ特性に対して支配的になる。つまり、本発明の半導体装置100では、トランジスタ特性に対して支配的な第2不純物層115に先にチャネルを形成しその後に第1不純物層114にチャネルを形成するため、本発明の半導体装置100では、比較例のようにハンプ特性の影響は少なくなり、トランジスタ特性を向上させることができる。   The second impurity layer 115 has a much larger cross-sectional area than the first impurity layer 114, that is, the second impurity layer 115 has a much larger amount of current than the first impurity layer 114. The formation of a channel in the layer 115 is dominant over the transistor characteristics of the semiconductor device 100. That is, in the semiconductor device 100 of the present invention, a channel is first formed in the second impurity layer 115 dominant over the transistor characteristics, and then a channel is formed in the first impurity layer 114. Then, unlike the comparative example, the influence of the hump characteristics is reduced, and the transistor characteristics can be improved.

次に、本実施例の半導体装置の製造方法について、図3〜図13を用いて説明する。図3A〜図13Aは各工程での上面図、図3B〜図13Bは、図3A〜図13AのB−B’切断線における断面図、図3C〜図13Cは、図3A〜図13AのC−C’切断線における断面図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this example will be described with reference to FIGS. 3A to 13A are top views in the respective steps, FIGS. 3B to 13B are cross-sectional views taken along the line BB ′ of FIGS. 3A to 13A, and FIGS. 3C to 13C are C in FIGS. 3A to 13A. It is sectional drawing in a -C 'cut line.

まず、図3A、図3B、図3Cに示すように、基板110を準備する。基板110は、凸部形成領域103と凸部形成領域103を囲む素子分離層形成領域104とを有している。基板110は、例えばシリコンにより構成されている。凸部形成領域103は、第1方向101を長辺方向とし第1方向101と垂直の方向である第2方向102を短辺方向とするライン形状を有している。第2方向102における凸部形成領域103のパターン幅、すなわち第2方向102における凸部形成領域103の長さは、例えば100nmである。   First, as shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, a substrate 110 is prepared. The substrate 110 has a convex portion forming region 103 and an element isolation layer forming region 104 surrounding the convex portion forming region 103. The substrate 110 is made of silicon, for example. The convex portion formation region 103 has a line shape in which the first direction 101 is the long side direction and the second direction 102, which is a direction perpendicular to the first direction 101, is the short side direction. The pattern width of the convex portion forming region 103 in the second direction 102, that is, the length of the convex portion forming region 103 in the second direction 102 is, for example, 100 nm.

次に、図4A、図4B、図4Cに示すように、基板110の表面上にマスクパターン105を形成する。マスクパターン105は、凸部形成領域103を覆い、かつ、素子分離層形成領域104を露出するように形成されている。マスクパターン105は、例えばシリコン窒化膜により構成されている。   Next, as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, a mask pattern 105 is formed on the surface of the substrate 110. The mask pattern 105 is formed so as to cover the convex portion forming region 103 and expose the element isolation layer forming region 104. The mask pattern 105 is made of, for example, a silicon nitride film.

次に、図5A、図5B、図5Cに示すように、基板表面側から素子分離層形成領域104に対してエッチングを行う(第1エッチング工程)。エッチングは異方性エッチングにより行われる。エッチングは、例えば20nmの深さにまで達した時点でエッチングを終了する。すなわち、この時点で、凸部形成領域103の基板は、20nmの側面を有することとなる。   Next, as shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C, the element isolation layer forming region 104 is etched from the substrate surface side (first etching step). Etching is performed by anisotropic etching. Etching is terminated when the depth reaches, for example, 20 nm. That is, at this time, the substrate of the convex portion formation region 103 has a side surface of 20 nm.

次に、図6A、図6B、図6Cに示すように、基板表面側から第1不純物を注入する(第1不純物注入工程)。第1不純物は、例えばP型の不純物である。第1不純物注入工程は、例えば、ボロン(B)イオンを加速電圧15keV、ドーズ量8×1011 atoms/cm2として注入することにより行われる。第1不純物は、基板110に対して垂直に入射されるのではなく、基板表面に対して斜めから入射される。すなわち、基板110に対する第1不純物の入射角θは、0°<θとなる。第1エッチング工程により露出した凸部形成領域103の基板110の側面に対して、第1不純物を注入するためである。また、この時点では、マスクパターン105が形成されているため、凸部形成領域103の基板表面には第1不純物が注入されないことになる。 Next, as shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, a first impurity is implanted from the substrate surface side (first impurity implantation step). The first impurity is, for example, a P-type impurity. The first impurity implantation step is performed, for example, by implanting boron (B) ions at an acceleration voltage of 15 keV and a dose amount of 8 × 10 11 atoms / cm 2 . The first impurities are not incident on the substrate 110 perpendicularly, but are obliquely incident on the substrate surface. That is, the incident angle θ of the first impurity with respect to the substrate 110 is 0 ° <θ. This is because the first impurity is implanted into the side surface of the substrate 110 of the protrusion forming region 103 exposed by the first etching process. At this time, since the mask pattern 105 is formed, the first impurity is not implanted into the substrate surface of the convex portion formation region 103.

次に、図7A、図7B、図7Cに示すように、基板表面側から素子分離形成領域104に対してエッチングを行う(第2エッチング工程)。エッチングは、異方性エッチングにより行われる。エッチングの深さは、第1エッチング工程のエッチング深さよりも大きい。エッチングは、例えば300nmの深さにまで達した時点でエッチングを終了する。この時点では、凸部形成領域103の角部の部分にのみ、すなわち、第1不純物形成領域106にのみ、不純物が注入されていることになる。第2エッチング工程により、凸部形成領域103には、上面と側面とを有する凸部111が形成されることとなる。   Next, as shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C, the element isolation formation region 104 is etched from the substrate surface side (second etching step). Etching is performed by anisotropic etching. The etching depth is larger than the etching depth in the first etching step. The etching is terminated when the depth reaches, for example, 300 nm. At this time, the impurity is implanted only in the corner portion of the convex portion formation region 103, that is, only in the first impurity formation region 106. By the second etching process, the convex portion 111 having the upper surface and the side surface is formed in the convex portion forming region 103.

次に、図8A、図8B、図8Cに示すように、素子分離層形成領域104に、素子分離層120を形成する。まず、基板表面側から基板110上に絶縁層を堆積させる。この絶縁層は例えばシリコン酸化膜である。次に、マスクパターン105が露出するまで、絶縁層をエッチングする。このエッチングは、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)により行われる。次に、絶縁層に対して異方性エッチングを行う。異方性エッチングは、素子分離層形成領域104の絶縁層の厚さが例えば200nmになるまで行う。以上の工程により、素子分離層形成領域104に、素子分離層120を形成することができ、凸部111は、例えば上面から100nmだけ側面が露出することになる。なお、マスクパターン105は、異方性エッチングのマスクとしても機能することから、凸部形成領域104の表面がエッチングによるダメージを受けることを防止している。   Next, as shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C, the element isolation layer 120 is formed in the element isolation layer formation region 104. First, an insulating layer is deposited on the substrate 110 from the substrate surface side. This insulating layer is, for example, a silicon oxide film. Next, the insulating layer is etched until the mask pattern 105 is exposed. This etching is performed, for example, by CMP (Chemical Mechanical Polishing). Next, anisotropic etching is performed on the insulating layer. The anisotropic etching is performed until the thickness of the insulating layer in the element isolation layer formation region 104 becomes, for example, 200 nm. Through the above process, the element isolation layer 120 can be formed in the element isolation layer formation region 104, and the side surface of the convex portion 111 is exposed by, for example, 100 nm from the upper surface. Note that since the mask pattern 105 also functions as a mask for anisotropic etching, the surface of the convex portion formation region 104 is prevented from being damaged by etching.

次に、図9A、図9B、図9Cに示すように、凸部形成領域103の上面を覆うマスクパターン105を除去する。   Next, as shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, the mask pattern 105 that covers the upper surface of the convex portion formation region 103 is removed.

次に、図10A、図10B、図10Cに示すように、基板表面側から第1不純物と同型の第2不純物を注入する(第2不純物注入工程)。第2不純物は、例えばP型の不純物である。第2不純物注入工程は、例えば、ボロン(B)イオンを加速電圧15keV、ドーズ量4×1011 atoms/cm2として注入することにより形成される。第2不純物は、基板表面に対して斜めから入射される。すなわち、基板110に対する第2不純物の入射角θは、0°<θとなる。第2不純物は、第1不純物が注入された凸部の角部、露出する凸部の側面、及び、マスクパターン105を除去することにより露出した凸部の上面に注入されることになる。 Next, as shown in FIGS. 10A, 10B, and 10C, a second impurity of the same type as the first impurity is implanted from the substrate surface side (second impurity implantation step). The second impurity is, for example, a P-type impurity. The second impurity implantation step is formed, for example, by implanting boron (B) ions at an acceleration voltage of 15 keV and a dose of 4 × 10 11 atoms / cm 2 . The second impurity is incident on the substrate surface from an oblique direction. That is, the incident angle θ of the second impurity with respect to the substrate 110 is 0 ° <θ. The second impurities are implanted into the corners of the convex portions into which the first impurities are implanted, the side surfaces of the convex portions that are exposed, and the upper surfaces of the convex portions that are exposed by removing the mask pattern 105.

第2不純物注入工程の後、熱拡散を行うことにより、凸部の角部に第1不純物層114を形成し、角部を除く上面及び露出する側面に第1不純物層114と同型の第2不純物層115を形成する。第1不純物層114は第1不純物注入工程、第2不純物注入工程により不純物が注入されたものであり、第2不純物層は第2不純物注入工程により不純物が注入されたものであるから、第1不純物層114は第2不純物層115よりも高濃度の不純物層となる。第1不純物層114は、例えばP型の不純物層であり、例えば6×1017 atoms/cm3程度の不純物濃度である。第2不純物層115は、例えばP型の不純物層であり、例えば2×1017 atoms/cm3程度の不純物濃度である。すなわち、第1不純物層114の不純物濃度は、例えば、第2不純物層115の不純物濃度よりも3倍程度である。 After the second impurity implantation step, thermal diffusion is performed to form the first impurity layer 114 at the corners of the protrusions, and the second type of the same type as the first impurity layer 114 on the upper surface excluding the corners and the exposed side surfaces. An impurity layer 115 is formed. The first impurity layer 114 has been implanted with impurities by the first impurity implantation step and the second impurity implantation step, and the second impurity layer has been implanted with impurities by the second impurity implantation step. The impurity layer 114 is a higher concentration impurity layer than the second impurity layer 115. The first impurity layer 114 is, for example, a P-type impurity layer, and has an impurity concentration of, for example, about 6 × 10 17 atoms / cm 3 . The second impurity layer 115 is, for example, a P-type impurity layer, and has an impurity concentration of, for example, about 2 × 10 17 atoms / cm 3 . That is, the impurity concentration of the first impurity layer 114 is, for example, about three times the impurity concentration of the second impurity layer 115.

次に、図11A、図11B、図11Cに示すように、凸部111の上面及び露出する側面にゲート絶縁膜130を形成する。ゲート絶縁膜130は、例えばシリコン酸化膜により構成されており、熱酸化法により形成される。   Next, as shown in FIGS. 11A, 11B, and 11C, a gate insulating film 130 is formed on the upper surface and the exposed side surface of the convex portion 111. The gate insulating film 130 is made of, for example, a silicon oxide film, and is formed by a thermal oxidation method.

次に、図12A、図12B、図12Cに示すように、ゲート絶縁膜130上および素子分離層120上にゲート電極140を形成する。ゲート電極140は、例えばポリシリコンにより構成されており、ポリシリコンを基板上に堆積した後、パターニングされることにより形成される。ゲート電極140直下に形成されるゲート絶縁膜130以外のゲート絶縁膜130は除去されることにより、素子分離層形成領域103の凸部111は露出することになる。ゲート電極140は、第2方向102に沿って形成され、凸部111と素子分離層120とを覆うように形成されている。   Next, as shown in FIGS. 12A, 12B, and 12C, the gate electrode 140 is formed on the gate insulating film 130 and the element isolation layer 120. The gate electrode 140 is made of, for example, polysilicon, and is formed by depositing polysilicon on a substrate and then patterning. By removing the gate insulating film 130 other than the gate insulating film 130 formed immediately below the gate electrode 140, the protrusion 111 of the element isolation layer formation region 103 is exposed. The gate electrode 140 is formed along the second direction 102 and is formed so as to cover the convex portion 111 and the element isolation layer 120.

次に、図13A、図13B、図13Cに示すように、凸部111の上面および露出する側面にエクステンション領域150を形成する。さらに、凸部111にサイドウォール160を形成した後、凸部111の上面および露出する側面にソース・ドレイン領域151を形成する。以上の工程により半導体装置100が製造される。   Next, as shown in FIGS. 13A, 13B, and 13C, an extension region 150 is formed on the upper surface and the exposed side surface of the convex portion 111. Further, after the sidewalls 160 are formed on the protrusions 111, source / drain regions 151 are formed on the upper surface and the exposed side surfaces of the protrusions 111. The semiconductor device 100 is manufactured through the above steps.

本実施例の半導体装置100の製造方法では、第1エッチング工程の後に第1不純物を凸部形成領域103に注入し、第2エッチング工程の後に第2不純物を凸部形成領域103に注入していることから、凸部111の角部に形成された第1不純物層114の不純物濃度が角部を除く上面及び露出する側面に形成された第2不純物層115の不純物濃度よりも高くなることになる。これにより、角部から先にチャネルが形成されることを防止することができ、トランジスタ特性を向上させることのできる半導体装置を製造することが可能となる。   In the method of manufacturing the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the first impurity is implanted into the convex portion forming region 103 after the first etching step, and the second impurity is implanted into the convex portion forming region 103 after the second etching step. Therefore, the impurity concentration of the first impurity layer 114 formed at the corner of the convex portion 111 is higher than the impurity concentration of the second impurity layer 115 formed on the upper surface and the exposed side surface excluding the corner. Become. Thus, a channel can be prevented from being formed from the corner first, and a semiconductor device that can improve transistor characteristics can be manufactured.

また、角部の不純物層の不純物濃度が角部を除く上面及び露出する側面の不純物層の不純物濃度よりも高くなる半導体装置を、エッチング工程、不純物注入工程をそれぞれ第1、第2エッチング工程、第1、第2不純物注入工程と2段階にするだけで、マスクを増やすことなく製造することができることから、製造コストを大幅に増加させることなく上記の半導体装置を製造することが可能となる。   In addition, a semiconductor device in which the impurity concentration of the impurity layer at the corner is higher than the impurity concentration of the upper surface excluding the corner and the impurity layer of the exposed side surface is etched in the first and second etching steps, respectively. Since the first and second impurity implantation steps and only two steps can be performed without increasing the number of masks, it becomes possible to manufacture the semiconductor device without significantly increasing the manufacturing cost.

次に、半導体装置100の別の製造方法である実施例2の製造方法について、図14〜図24を用いて説明する。図14A〜図24Aは各工程での上面図、図14B〜図24Bは、図14A〜図24AのB−B’切断線における断面図、図14C〜図24Cは、図14A〜図24AのC−C’切断線における断面図である。   Next, the manufacturing method of Example 2 which is another manufacturing method of the semiconductor device 100 is demonstrated using FIGS. 14A to 24A are top views in the respective steps, FIGS. 14B to 24B are cross-sectional views taken along the line BB ′ in FIGS. 14A to 24A, and FIGS. 14C to 24C are C in FIGS. 14A to 24A. It is sectional drawing in a -C 'cut line.

まず、図14A、図14B、図14Cに示すように、基板110を準備する。基板110は、凸部形成領域103と凸部形成領域103を囲む素子分離層形成領域104とを有している。基板110は、例えばシリコンにより構成されている。凸部形成領域103は、第1方向101を長辺方向とし第1方向101と垂直の方向である第2方向102を短辺方向とするライン形状を有している。第2方向102における凸部形成領域103のパターン幅、すなわち第2方向102における凸部形成領域103の長さは、例えば100nmである。   First, as shown in FIGS. 14A, 14B, and 14C, a substrate 110 is prepared. The substrate 110 has a convex portion forming region 103 and an element isolation layer forming region 104 surrounding the convex portion forming region 103. The substrate 110 is made of silicon, for example. The convex portion formation region 103 has a line shape in which the first direction 101 is the long side direction and the second direction 102, which is a direction perpendicular to the first direction 101, is the short side direction. The pattern width of the convex portion forming region 103 in the second direction 102, that is, the length of the convex portion forming region 103 in the second direction 102 is, for example, 100 nm.

次に、図15A、図15B、図15Cに示すように、基板110の表面上にマスクパターン107を形成する。マスクパターン107は、凸部形成領域103を覆い、かつ、素子分離層形成領域104を露出するように形成されている。マスクパターン107は、例えばシリコン窒化膜により構成されている。マスクパターン107は、第1方向101を長辺方向とし第2方向102を短辺方向とするライン形状を有している。マスクパターン107の第2方向102におけるパターン幅、すなわち第2方向102におけるマスクパターン107の長さは、例えば100nmである。   Next, as shown in FIGS. 15A, 15B, and 15C, a mask pattern 107 is formed on the surface of the substrate 110. The mask pattern 107 is formed so as to cover the convex portion forming region 103 and expose the element isolation layer forming region 104. The mask pattern 107 is made of, for example, a silicon nitride film. The mask pattern 107 has a line shape in which the first direction 101 is the long side direction and the second direction 102 is the short side direction. The pattern width in the second direction 102 of the mask pattern 107, that is, the length of the mask pattern 107 in the second direction 102 is, for example, 100 nm.

次に、図16A、図16B、図16Cに示すように、基板表面側から素子分離形成領域104に対してエッチングを行う(第1エッチング工程)。エッチングは異方性エッチングにより行われる。第1エッチング工程により、凸部形成領域103には、上面と側面とを有する凸部111が形成されることとなる。   Next, as shown in FIGS. 16A, 16B, and 16C, the element isolation formation region 104 is etched from the substrate surface side (first etching step). Etching is performed by anisotropic etching. By the first etching step, the convex portion 111 having the upper surface and the side surface is formed in the convex portion forming region 103.

次に、図17A、図17B、図17Cに示すように、素子分離層形成領域104に、素子分離層120を形成する。まず、基板表面側から基板110上に絶縁層を堆積させる。この絶縁層は例えばシリコン酸化膜である。次に、マスクパターン107が露出するまで、絶縁層をエッチングする。このエッチングは、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)により行われる。   Next, as shown in FIGS. 17A, 17B, and 17C, the element isolation layer 120 is formed in the element isolation layer formation region 104. First, an insulating layer is deposited on the substrate 110 from the substrate surface side. This insulating layer is, for example, a silicon oxide film. Next, the insulating layer is etched until the mask pattern 107 is exposed. This etching is performed, for example, by CMP (Chemical Mechanical Polishing).

次に、絶縁層に対して異方性エッチングを行う。異方性エッチングは、素子分離層形成領域104の絶縁層の厚さが例えば200nmになるまで行う。以上の工程により、素子分離層形成領域104に、素子分離層120を形成することができ、凸部111は、例えば上面から100nmだけ側面が露出することになる。なお、マスクパターン107は、異方性エッチングのマスクとしても機能することから、凸部形成領域104の表面がエッチングによるダメージを受けることを防止している。   Next, anisotropic etching is performed on the insulating layer. The anisotropic etching is performed until the thickness of the insulating layer in the element isolation layer formation region 104 becomes, for example, 200 nm. Through the above process, the element isolation layer 120 can be formed in the element isolation layer formation region 104, and the side surface of the convex portion 111 is exposed by, for example, 100 nm from the upper surface. Note that since the mask pattern 107 also functions as a mask for anisotropic etching, the surface of the convex portion formation region 104 is prevented from being damaged by etching.

次に、図18A、図18B、図18Cに示すように、マスクパターン107に対してエッチングを行う(第2エッチング工程)。エッチングは等方性エッチングにより行われる。エッチングは、マスクパターン107のパターン幅を狭くする、すなわち、第2方向102におけるマスクパターン107の長さを小さくすることで、凸部111の上面の端部を露出させる。エッチングにより、例えば、100nmの幅を有していたマスクパターン107を幅60nmとし、凸部111の上面の端部をそれぞれ20nmずつ露出させることとなる。   Next, as shown in FIGS. 18A, 18B, and 18C, the mask pattern 107 is etched (second etching step). Etching is performed by isotropic etching. In the etching, the pattern width of the mask pattern 107 is reduced, that is, the length of the mask pattern 107 in the second direction 102 is reduced, thereby exposing the end portion of the upper surface of the convex portion 111. By etching, for example, the mask pattern 107 having a width of 100 nm is made to have a width of 60 nm, and the end portions of the upper surface of the convex portion 111 are exposed by 20 nm each.

次に、図19A、図19B、図19Cに示すように、基板表面側から第1不純物を注入する(第1不純物注入工程)。第1不純物は、例えばP型の不純物である。第1不純物注入工程は、例えば、ボロン(B)イオンを加速電圧15keV、ドーズ量8×1011 atoms/cm2として注入することにより行われる。第1不純物は、基板110に対して垂直に入射されて基板に注入される。凸部111の上面のうち、露出する上面、すなわち、マスクパターン107が形成されていない上面の端部に対して第1不純物を注入させ、かつ、マスクパターン107が形成されている凸部111の上面及び露出する凸部の側面には第1不純物を注入させないためである。この時点では、凸部形成領域103の角部の部分にのみ、すなわち、第1不純物形成領域106にのみ、不純物が注入されていることになる。ここで、垂直入射とは、入射角度が0〜2°となっても最終的なトランジスタ特性にはほとんど影響ないため、入射角度0°だけでなく、不純物注入装置の注入精度により入射角度が0〜2°となったものをも含むものとする。 Next, as shown in FIGS. 19A, 19B, and 19C, a first impurity is implanted from the substrate surface side (first impurity implantation step). The first impurity is, for example, a P-type impurity. The first impurity implantation step is performed, for example, by implanting boron (B) ions at an acceleration voltage of 15 keV and a dose amount of 8 × 10 11 atoms / cm 2 . The first impurity is incident on the substrate 110 perpendicularly and is injected into the substrate. Of the upper surface of the convex portion 111, the first impurity is implanted into the exposed upper surface, that is, the end of the upper surface where the mask pattern 107 is not formed, and the convex portion 111 where the mask pattern 107 is formed is formed. This is because the first impurity is not implanted into the upper surface and the side surface of the exposed convex portion. At this time, the impurity is implanted only in the corner portion of the convex portion formation region 103, that is, only in the first impurity formation region 106. Here, normal incidence means that even if the incident angle is 0 to 2 °, the final transistor characteristics are hardly affected. It shall also include those that are ˜2 °.

次に、図20A、図20B、図20Cに示すように、凸部形成領域103の上面を覆うマスクパターン107を除去する。   Next, as shown in FIGS. 20A, 20B, and 20C, the mask pattern 107 that covers the upper surface of the convex portion formation region 103 is removed.

次に、図21A、図21B、図21Cに示すように、基板表面側から第1不純物と同型の第2不純物を注入する(第2不純物注入工程)。第2不純物は、例えばP型の不純物である。第2不純物注入工程は、例えば、ボロン(B)イオンを加速電圧15keV、ドーズ量4×1011 atoms/cm2として注入することにより形成される。第2不純物は、基板表面に対して斜めから入射される。すなわち、基板110に対する第2不純物の入射角θは、0°<θとなる。第2不純物は、第1不純物が注入された凸部の角部、露出する凸部の側面、及び、マスクパターン107を除去することにより露出した凸部の上面に注入されることになる。 Next, as shown in FIGS. 21A, 21B, and 21C, a second impurity of the same type as the first impurity is implanted from the substrate surface side (second impurity implantation step). The second impurity is, for example, a P-type impurity. The second impurity implantation step is formed, for example, by implanting boron (B) ions at an acceleration voltage of 15 keV and a dose of 4 × 10 11 atoms / cm 2 . The second impurity is incident on the substrate surface from an oblique direction. That is, the incident angle θ of the second impurity with respect to the substrate 110 is 0 ° <θ. The second impurities are implanted into the corners of the convex portions into which the first impurities are implanted, the side surfaces of the convex portions that are exposed, and the upper surfaces of the convex portions that are exposed by removing the mask pattern 107.

第2不純物注入工程の後、熱拡散を行うことにより、凸部の角部に第1不純物層114を形成し、角部を除く上面及び露出する側面に第1不純物層114と同型の第2不純物層115を形成する。第1不純物層114は第1不純物注入工程、第2不純物注入工程により不純物が注入されたものであり、第2不純物層は第2不純物注入工程により不純物が注入されたものであるから、第1不純物層114は第2不純物層115よりも高濃度の不純物層となる。第1不純物層114は、例えばP型の不純物層であり、例えば6×1017 atoms/cm3程度の不純物濃度である。第2不純物層115は、例えばP型の不純物層であり、例えば2×1017 atoms/cm3程度の不純物濃度である。すなわち、第1不純物層114の不純物濃度は、例えば、第2不純物層115の不純物濃度よりも3倍程度である。 After the second impurity implantation step, thermal diffusion is performed to form the first impurity layer 114 at the corners of the protrusions, and the second type of the same type as the first impurity layer 114 on the upper surface excluding the corners and the exposed side surfaces. An impurity layer 115 is formed. The first impurity layer 114 has been implanted with impurities by the first impurity implantation step and the second impurity implantation step, and the second impurity layer has been implanted with impurities by the second impurity implantation step. The impurity layer 114 is a higher concentration impurity layer than the second impurity layer 115. The first impurity layer 114 is, for example, a P-type impurity layer, and has an impurity concentration of, for example, about 6 × 10 17 atoms / cm 3 . The second impurity layer 115 is, for example, a P-type impurity layer, and has an impurity concentration of, for example, about 2 × 10 17 atoms / cm 3 . That is, the impurity concentration of the first impurity layer 114 is, for example, about three times the impurity concentration of the second impurity layer 115.

次に、図22A、図22B、図22Cに示すように、凸部111の上面及び露出する側面にゲート絶縁膜130を形成する。ゲート絶縁膜130は、例えばシリコン酸化膜により構成されており、熱酸化法により形成される。   Next, as shown in FIGS. 22A, 22B, and 22C, a gate insulating film 130 is formed on the upper surface and the exposed side surface of the convex portion 111. The gate insulating film 130 is made of, for example, a silicon oxide film, and is formed by a thermal oxidation method.

次に、図23A、図23B、図23Cに示すように、ゲート絶縁膜130上および素子分離層120上にゲート電極140を形成する。ゲート電極140は、例えばポリシリコンにより構成されており、ポリシリコンを基板上に堆積した後、パターニングされることにより形成される。ゲート電極140直下に形成されるゲート絶縁膜130以外のゲート絶縁膜130は除去されることにより、素子分離層形成領域103の凸部111は露出することになる。ゲート電極140は、第2方向102に沿って形成され、凸部111と素子分離層120とを覆うように形成されている。   Next, as shown in FIGS. 23A, 23B, and 23C, the gate electrode 140 is formed on the gate insulating film 130 and the element isolation layer 120. The gate electrode 140 is made of, for example, polysilicon, and is formed by depositing polysilicon on a substrate and then patterning. By removing the gate insulating film 130 other than the gate insulating film 130 formed immediately below the gate electrode 140, the protrusion 111 of the element isolation layer formation region 103 is exposed. The gate electrode 140 is formed along the second direction 102 and is formed so as to cover the convex portion 111 and the element isolation layer 120.

次に、図24A、図24B、図24Cに示すように、凸部111の上面および露出する側面にエクステンション領域150を形成する。さらに、凸部111にサイドウォール160を形成した後、凸部111の上面および露出する側面にソース・ドレイン領域151を形成する。以上の工程により、半導体装置100が製造される。   Next, as shown in FIGS. 24A, 24B, and 24C, the extension region 150 is formed on the upper surface and the exposed side surface of the convex portion 111. Further, after the sidewalls 160 are formed on the protrusions 111, source / drain regions 151 are formed on the upper surface and the exposed side surfaces of the protrusions 111. The semiconductor device 100 is manufactured through the above steps.

本実施例の半導体装置100の製造方法では、第1エッチング工程及び第2エッチング工程の後に第1不純物注入工程及び第2不純物注入工程を行っていることから、凸部111の角部に形成された第1不純物層114の不純物濃度が角部を除く上面及び露出する側面に形成された第2不純物層115の不純物濃度よりも高くなることになる。これにより、角部から先にチャネルが形成されることを防止することができ、トランジスタ特性を向上させることのできる半導体装置を製造することが可能となる。   In the manufacturing method of the semiconductor device 100 of the present embodiment, the first impurity implantation step and the second impurity implantation step are performed after the first etching step and the second etching step. The impurity concentration of the first impurity layer 114 is higher than the impurity concentration of the second impurity layer 115 formed on the upper surface excluding the corners and the exposed side surface. Thus, a channel can be prevented from being formed from the corner first, and a semiconductor device that can improve transistor characteristics can be manufactured.

また、角部の不純物層の不純物濃度が角部を除く上面及び露出する側面の不純物層の不純物濃度よりも高くなる半導体装置を、エッチング工程、不純物注入工程をそれぞれ第1、第2エッチング工程、第1、第2不純物注入工程と2段階にするだけで、マスクを増やすことなく製造することができることから、製造コストを大幅に増加させることなく上記の半導体装置を製造することが可能となる。   In addition, a semiconductor device in which the impurity concentration of the impurity layer at the corner is higher than the impurity concentration of the upper surface excluding the corner and the impurity layer of the exposed side surface is etched in the first and second etching steps, respectively. Since the first and second impurity implantation steps and only two steps can be performed without increasing the number of masks, it becomes possible to manufacture the semiconductor device without significantly increasing the manufacturing cost.

なお、実施例1及び実施例2では第1不純物をP型不純物として説明したが、第1不純物をN型不純物としてもよい。
In the first and second embodiments, the first impurity is described as a P-type impurity, but the first impurity may be an N-type impurity.

半導体装置100の構造を説明する図である。1 is a diagram illustrating a structure of a semiconductor device 100. FIG. 半導体装置100の構造を説明する図である。1 is a diagram illustrating a structure of a semiconductor device 100. FIG. 実施例1の半導体装置100の製造方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100 of Example 1. FIG. 実施例1の半導体装置100の製造方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100 of Example 1. FIG. 実施例1の半導体装置100の製造方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100 of Example 1. FIG. 実施例1の半導体装置100の製造方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100 of Example 1. FIG. 実施例1の半導体装置100の製造方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100 of Example 1. FIG. 実施例1の半導体装置100の製造方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100 of Example 1. FIG. 実施例1の半導体装置100の製造方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100 of Example 1. FIG. 実施例1の半導体装置100の製造方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100 of Example 1. FIG. 実施例1の半導体装置100の製造方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100 of Example 1. FIG. 実施例1の半導体装置100の製造方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100 of Example 1. FIG. 実施例1の半導体装置100の製造方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100 of Example 1. FIG. 実施例2の半導体装置100の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor device 100 of Example 2. FIG. 実施例2の半導体装置100の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor device 100 of Example 2. FIG. 実施例2の半導体装置100の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor device 100 of Example 2. FIG. 実施例2の半導体装置100の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor device 100 of Example 2. FIG. 実施例2の半導体装置100の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor device 100 of Example 2. FIG. 実施例2の半導体装置100の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor device 100 of Example 2. FIG. 実施例2の半導体装置100の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor device 100 of Example 2. FIG. 実施例2の半導体装置100の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor device 100 of Example 2. FIG. 実施例2の半導体装置100の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor device 100 of Example 2. FIG. 実施例2の半導体装置100の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor device 100 of Example 2. FIG. 実施例2の半導体装置100の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor device 100 of Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100 半導体装置
110 基板
111 凸部
114 第1不純物層
115 第2不純物層
120 素子分離層
130 ゲート絶縁膜
140 ゲート電極
150 エクステンション領域
151 ソース・ドレイン領域
160 サイドウォール
100 Semiconductor Device 110 Substrate 111 Projection 114 First Impurity Layer 115 Second Impurity Layer 120 Element Isolation Layer 130 Gate Insulating Film 140 Gate Electrode 150 Extension Region 151 Source / Drain Region 160 Side Wall

Claims (13)

凸部形成領域と前記凸部形成領域を囲む素子分離層形成領域とを有する基板を準備する工程と、
前記基板の表面上に、前記凸部形成領域を覆うマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンを形成した後、前記基板の前記素子分離層形成領域を前記基板表面側からエッチングする第1エッチング工程と、
前記第1エッチング工程の後、前記基板の前記凸部形成領域に前記基板表面側から第1不純物を注入する第1不純物注入工程と、
前記第1不純物注入工程の後、前記基板の前記素子分離層形成領域を前記基板表面側からエッチングすることにより、前記基板の前記凸部形成領域に上面と側面とを有する凸部を形成する第2エッチング工程と、
前記第2エッチング工程の後、前記凸部の上面に形成された前記マスクパターンを除去する工程と、
前記マスクパターンを除去した後、前記基板の前記凸部に前記基板表面側から前記第1不純物と同型の第2不純物を注入する第2不純物注入工程と、
前記凸部の上面と側面とにゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記凸部のゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Preparing a substrate having a convex portion forming region and an element isolation layer forming region surrounding the convex portion forming region;
Forming a mask pattern on the surface of the substrate to cover the convex formation region;
A first etching step of etching the element isolation layer forming region of the substrate from the substrate surface side after forming the mask pattern;
After the first etching step, a first impurity injection step of injecting a first impurity from the substrate surface side into the convex portion forming region of the substrate;
After the first impurity implantation step, the element isolation layer forming region of the substrate is etched from the substrate surface side to form a convex portion having an upper surface and a side surface in the convex portion forming region of the substrate. 2 etching steps;
After the second etching step, removing the mask pattern formed on the upper surface of the convex portion;
After removing the mask pattern, a second impurity implantation step of implanting a second impurity of the same type as the first impurity from the substrate surface side into the convex portion of the substrate;
Forming a gate insulating film on an upper surface and a side surface of the convex portion;
Forming a gate electrode on the convex gate insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記凸部形成領域は、第1方向を長辺方向とし前記第1方向と垂直の方向である第2方向を短辺方向とするライン形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The convex portion forming region has a line shape in which a first direction is a long side direction and a second direction which is a direction perpendicular to the first direction is a short side direction. The manufacturing method of the semiconductor device of description. 前記第2エッチング工程の後、前記マスクパターンを除去する前に、前記基板の前記素子分離形成領域に素子分離層を形成する工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
Forming an element isolation layer in the element isolation formation region of the substrate after the second etching step and before removing the mask pattern;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising:
前記ゲート電極は、前記第2方向に延在し、前記凸部のゲート絶縁膜上および前記素子分離層上に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the gate electrode extends in the second direction and is formed on the gate insulating film of the convex portion and the element isolation layer. 5. 前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、第2不純物注入工程の後に行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the gate insulating film is performed after the second impurity implantation step. 前記ゲート電極を形成した後、前記基板の前記凸部にソース・ドレイン領域を形成することを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein after forming the gate electrode, a source / drain region is formed in the convex portion of the substrate. 第1方向を長辺方向とし前記第1方向と垂直の方向である第2方向を短辺方向とするライン形状を有する凸部形成領域と前記凸部形成領域を囲む素子分離層形成領域とを有する基板を準備する工程と、
前記基板の表面上に、前記凸部形成領域を覆い、前記第1方向を長辺方向とし前記第2方向を短辺方向とするライン形状を有するマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンが形成された前記基板の前記素子分離層形成領域を前記基板表面側からエッチングすることにより、前記基板の前記凸部形成領域に上面と側面とを有する凸部を形成する第1エッチング工程と、
前記第1エッチング工程の後、前記マスクパターンにエッチングを行うことにより、前記マスクパターンの前記第2方向におけるパターン幅を狭くする第2エッチング工程と、
前記第2エッチング工程の後、前記基板の前記凸部に前記基板表面側から前記第1不純物を注入する第1不純物注入工程と、
前記第1不純物注入工程の後、前記マスクパターンを除去する工程と、
前記マスクパターンを除去した後、前記基板の前記凸部に前記基板表面側から前記第1不純物と同型の第2不純物を注入する第2不純物注入工程と、
前記凸部の上面と側面とにゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記凸部のゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A convex portion forming region having a line shape having a first direction as a long side direction and a second direction that is a direction perpendicular to the first direction as a short side direction, and an element isolation layer forming region surrounding the convex portion forming region. Preparing a substrate having:
Forming a mask pattern on the surface of the substrate, the mask pattern having a line shape that covers the convex portion forming region, has the first direction as a long side direction, and the second direction as a short side direction;
First etching for forming a convex portion having an upper surface and a side surface in the convex portion forming region of the substrate by etching the element isolation layer forming region of the substrate on which the mask pattern is formed from the substrate surface side. Process,
A second etching step for narrowing a pattern width in the second direction of the mask pattern by etching the mask pattern after the first etching step;
After the second etching step, a first impurity implantation step of injecting the first impurity from the substrate surface side into the convex portion of the substrate;
Removing the mask pattern after the first impurity implantation step;
After removing the mask pattern, a second impurity implantation step of implanting a second impurity of the same type as the first impurity from the substrate surface side into the convex portion of the substrate;
Forming a gate insulating film on an upper surface and a side surface of the convex portion;
Forming a gate electrode on the convex gate insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1エッチング工程の後、前記第2エッチング工程の前に、前記基板の前記素子分離層形成領域に素子分離層を形成する工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
Forming an element isolation layer in the element isolation layer forming region of the substrate after the first etching step and before the second etching step;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising:
前記ゲート電極は、前記第2の方向に延在し、前記凸部のゲート絶縁膜上および前記素子分離層上に形成されていることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。   9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the gate electrode extends in the second direction and is formed on the gate insulating film of the convex portion and the element isolation layer. . 前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、第2不純物注入工程の後に行われることを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the step of forming the gate insulating film is performed after the second impurity implantation step. 前記ゲート電極を形成した後、前記基板の前記凸部にソース・ドレイン領域を形成することを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。   11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein after forming the gate electrode, a source / drain region is formed in the convex portion of the substrate. 前記第2エッチング工程は、等方性エッチングにより行われることを特徴とする請求項7〜11のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the second etching step is performed by isotropic etching. 前記第1不純物注入工程は、前記第1不純物を前記基板に対して垂直に入射して注入することを特徴とする請求項7〜12のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the first impurity implantation step, the first impurity is implanted by being perpendicularly incident on the substrate.
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