JP2012134460A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施の形態の半導体装置の製造方法は、リンまたはボロンを分子状イオンの形態で含有する第1の不純物80と、リンまたはボロンよりも注入量が少ない炭素、フッ素または窒素を分子状イオンの形態で含有する、もしくは、リンまたはボロンよりも注入量が少ない炭素を原子イオンの形態で含有する第2の不純物81と、を半導体層1に注入して不純物注入層9を形成する工程を含む。
【選択図】図1
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実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、リンまたはボロンを分子状イオンの形態で含有する第1の不純物と、リンまたはボロンよりも注入量が少ない炭素、フッ素または窒素を分子状イオンの形態で含有する、もしくは、前記リンまたはボロンよりも注入量が少ない炭素を原子イオンの形態で含有する第2の不純物と、を半導体層に注入して不純物注入層を形成する工程を含む。
図1(a)〜(d)は、第1の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。以下では、例えば、2層電極型トランジスタを形成する工程について説明する。この2層電極型トランジスタは、半導体装置としてのメモリを構成するセルトランジスタである。
まず、図1(a)に示すように、半導体層1上にゲート絶縁膜2、フローティングゲート電極3、電極間絶縁膜4および制御ゲート電極5を順次形成する。
第1の実施の形態によれば、分子状イオンの形態となるリンまたはボロン、および分子状イオンの形態となる炭素、フッ素または窒素を注入しない場合と比べて、イオン注入されたリンまたはボロンの拡散を抑制し、結晶欠陥を低減することができる。
第2の実施の形態は、素子分離領域で囲まれた狭い領域に不純物を注入する点で第1の実施の形態と異なっている。なお、以下の各実施の形態において、第1の実施の形態と同じ構成および機能を有する部分は、第1の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
図2(a)〜(b)は、第2の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。
第2の実施の形態によれば、素子分離領域11に囲まれていても、第1および第2の不純物80、81を注入し、熱処理を行うことで、イオン注入された不純物の拡散を抑え、結晶欠陥が少ない不純物拡散層14を形成することができる。またイオン注入後の加熱処理を行う際に熱によるダメージを受けやすい金属層や金属酸化物層がある場合に、それらの材料の受けるダメージをなくすことが可能となり、所望のデバイス性能を得ることができる。
第3の実施の形態は、熱処理の代わりにマイクロ波処理を用いる点で上記の各実施の形態と異なっている。
図3(a)および(b)は、第3の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。以下に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について説明するが、主に、他の実施の形態と異なる部分の説明を行う。
第3の実施の形態によれば、マイクロ波処理を用いない場合と比べて、低い温度で第1の不純物80を活性化させて不純物拡散層90を形成することが可能となり、第1の不純物80の不要な拡散を抑えることができる。すなわち、マイクロ波は赤外線と比べて波長が長く、結晶内部への浸透性が高いことから、マイクロ波は必要な箇所に効率よく到達することができる。従って、半導体層1の温度を上昇させることを避けつつ、第1の不純物80を活性化させて不純物拡散層90を形成することができる。よって、低温で不純物拡散層90を形成することができることから、第1の不純物80の不要な拡散を抑えることができる。
素子分離領域で囲まれた狭い領域に不純物を注入し、マイクロ波処理を行う点で各実施の形態と異なっている。
図4(a)および(b)は、第4の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。
第4の実施の形態によれば、素子分離領域11に囲まれていても、マイクロ波加熱法による低い温度で第1の不純物80を活性化させて不純物拡散層14を形成することが可能となり、結晶欠陥が少ない不純物拡散層14を形成することができる。
図5(a)〜(g)は、第5の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。本実施の形態では、半導体装置としてのCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)トランジスタの製造方法について説明する。以下では、図5(a)に示すnMOS領域9aにn型トランジスタ、pMOS領域9bにp型トランジスタを形成する場合について説明する。
まず、図5(a)に示すように、加速エネルギーが10〜30KeVであり、ドーズ量が2×1015cm−2程度のボロンをドープしたシリコンを主成分とするp型基板91上に半導体層としてのp型ウエル92とn型ウエル93、および素子分離絶縁膜94を形成した後、ゲート絶縁膜95を形成する。
第5の実施の形態によれば、不純物拡散を抑制し、また、短チャネル効果が小さく、さらに、寄生抵抗の低いオフ電流値に対するオン電流値の比(Ion/Ioff比)の大きい高性能トランジスタが形成できる。
図6(a)〜(f)は、第6の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。本実施の形態に係る半導体装置としてのトランジスタは、第5の実施の形態と異なる製造方法により製造される。以下では、その半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図6(a)に示すように、CVD法等により、半導体層としての基板110上に素子分離絶縁膜111を形成し、続いて、基板110上にシリコン酸化膜112およびダミーゲート113を形成する。この基板110は、例えば、シリコンを主成分とする基板である。
第6の実施の形態によれば、不純物拡散を抑制し、また、短チャネル効果が小さく、さらに、寄生抵抗の低いオフ電流値に対するオン電流値の比(Ion/Ioff比)の大きい高性能トランジスタが形成できる。
また、上記の実施の形態の変形例として、リンと炭素またはフッ素、ボロンと炭素またはフッ素のイオン注入を、プラズマドーピング法を用いて同時に行っても良い。
図7は、炭素濃度とコンタクト抵抗率およびリーク電流のグラフである。図8は、フッ素濃度とコンタクト抵抗率およびリーク電流のグラフである。図9は、窒素濃度とコンタクト抵抗率およびリーク電流のグラフである。図7は、横軸がC濃度(cm−3)、図7の紙面左側の縦軸がコンタクト抵抗率(Ω・cm2)、図7の紙面右側の縦軸がリーク電流(A/cm2)である。また、図7に示す白丸の記号は、C濃度に対応するリーク電流を示し、黒丸の記号は、C濃度に対するコンタクト抵抗率を示している。図8は、横軸がF濃度(cm−3)、図8の紙面左側の縦軸がコンタクト抵抗率(Ω・cm2)、図8の紙面右側の縦軸がリーク電流(A/cm2)である。また、図8に示す白丸の記号は、F濃度に対応するリーク電流を示し、黒丸の記号は、F濃度に対するコンタクト抵抗率を示している。図9は、横軸がN濃度(cm−3)、図9の紙面左側の縦軸がコンタクト抵抗率(Ω・cm2)、図9の紙面右側の縦軸がリーク電流(A/cm2)である。また、図9に示す白丸の記号は、N濃度に対応するリーク電流を示し、黒丸の記号は、N濃度に対するコンタクト抵抗率を示している。図7から図9に図示したコンタクト抵抗率は、Si基板に表面濃度が2E15cm−2以上になるように導電型不純物をドーピングして活性化の熱処理を行い、Si基板上にSi酸化膜を形成し、20〜100nmのコンタクト径のコンタクトを開口したKelvinパターンをSi酸化膜に形成し、このKelvinパターンを用いてW/TiN/Ti電極および配線パターンを形成し、Si基板との界面部分にTiSi2を形成した後に、50〜500μAの定電流を流しながら、電圧を測定してコンタクト抵抗値を求め、その値にコンタクト面積を乗じてコンタクト抵抗率を算出したものである。
以上説明した実施の形態によれば、注入した不純物の拡散を抑制しつつ結晶欠陥を低減することができる。また、以上説明した実施の形態によれば、低温で不純物拡散層の形成を行うことができるので、高い温度での熱処理が好ましくない半導体装置の製造に有効である。さらに、以上説明した実施の形態によれば、結晶欠陥が低減するので、リーク電流を減少させることができる。
Claims (12)
- リンまたはボロンを分子状イオンの形態で含有する第1の不純物と、前記リンまたはボロンよりも注入量が少ない炭素、フッ素または窒素を分子状イオンの形態で含有する、もしくは、前記リンまたはボロンよりも注入量が少ない炭素を原子イオンの形態で含有する第2の不純物と、を半導体層に注入して不純物注入層を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
- 前記第1の不純物は、Pa(aは2以上の整数。)を含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の不純物は、BbHc(bは2以上の整数。cは6以上の整数。)を含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の不純物は、CdHe(dは2以上の整数。eは6以上の整数。)を含む請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の不純物は、F2又はPF3を含む請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の不純物は、N2又はNH3を含む請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の不純物と前記第2の不純物との注入は、0℃以下に前記半導体層を冷却しつつ、行われる、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の不純物の注入の前に、前記第2の不純物を注入する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の不純物と前記第2の不純物との注入は、プラズマドーピングを用いて行われる、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 不活性ガス雰囲気、または酸素を10%以下で含む雰囲気中において、電磁波による熱処理を行って前記第1の不純物を活性化させる、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の不純物と前記第2の不純物の注入の後、マイクロ波を照射して、前記第1の不純物を活性化させる、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記マイクロ波の照射は、前記半導体層の温度が500℃以下となるように行われる、請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015535389A (ja) * | 2012-08-31 | 2015-12-10 | マイクロン テクノロジー, インク. | フォトニクス構造の形成方法 |
WO2015190026A1 (ja) * | 2014-06-11 | 2015-12-17 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、及びその製造方法 |
JP2018182319A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 3次元半導体メモリ装置及びその製造方法 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120133652A (ko) * | 2011-05-31 | 2012-12-11 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
TWI509663B (zh) * | 2013-01-09 | 2015-11-21 | Macronix Int Co Ltd | 抑制植入物滲透之多層多晶矽 |
KR20170004381A (ko) | 2015-07-02 | 2017-01-11 | 삼성전자주식회사 | 불순물 영역을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법 |
US9607838B1 (en) | 2015-09-18 | 2017-03-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Enhanced channel strain to reduce contact resistance in NMOS FET devices |
EP3474314A1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-24 | Infineon Technologies Austria AG | Semiconductor device and method for manufacturing a semiconductor method |
JP2021150508A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置及び半導体記憶装置の製造方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04287332A (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
JPH04307741A (ja) * | 1991-04-04 | 1992-10-29 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2002237466A (ja) * | 1998-12-09 | 2002-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JP2007535174A (ja) * | 2004-04-26 | 2007-11-29 | バリアン・セミコンダクター・イクイップメント・アソシエーツ・インコーポレーテッド | 光学照射を用いた接合形成装置及び方法 |
JP2008159960A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2009518869A (ja) * | 2005-12-09 | 2009-05-07 | セムイクウィップ・インコーポレーテッド | 炭素クラスターの注入により半導体デバイスを製造するためのシステムおよび方法 |
JP2009176808A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Elpida Memory Inc | 半導体装置の製造方法 |
JP2009272423A (ja) * | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Panasonic Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3830541B2 (ja) * | 1993-09-02 | 2006-10-04 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置及びその製造方法 |
TW405155B (en) * | 1997-07-15 | 2000-09-11 | Toshiba Corp | Semiconductor device and its manufacture |
KR100744650B1 (ko) * | 2001-12-24 | 2007-08-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자 제조방법 |
KR100458086B1 (ko) * | 2002-09-24 | 2004-11-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 콘택 형성 방법 및 그를 이용한 피모스소자의 제조 방법 |
US20040102013A1 (en) * | 2002-11-27 | 2004-05-27 | Jack Hwang | Codoping of source drains using carbon or fluorine ion implants to improve polysilicon depletion |
US6909186B2 (en) * | 2003-05-01 | 2005-06-21 | International Business Machines Corporation | High performance FET devices and methods therefor |
KR100540490B1 (ko) * | 2003-12-29 | 2006-01-11 | 주식회사 하이닉스반도체 | 플러그이온주입을 포함하는 반도체소자의 콘택 형성 방법 |
US20100112795A1 (en) * | 2005-08-30 | 2010-05-06 | Advanced Technology Materials, Inc. | Method of forming ultra-shallow junctions for semiconductor devices |
US7511346B2 (en) * | 2005-12-27 | 2009-03-31 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Design of high-frequency substrate noise isolation in BiCMOS technology |
US20080023732A1 (en) * | 2006-07-28 | 2008-01-31 | Felch Susan B | Use of carbon co-implantation with millisecond anneal to produce ultra-shallow junctions |
US8586459B2 (en) * | 2006-11-06 | 2013-11-19 | Semequip, Inc. | Ion implantation with molecular ions containing phosphorus and arsenic |
WO2008128039A2 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Semequip, Inc. | Cluster ion implantation for defect engineering |
US20090200494A1 (en) * | 2008-02-11 | 2009-08-13 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for cold implantation of carbon-containing species |
US7985617B2 (en) * | 2008-09-11 | 2011-07-26 | Micron Technology, Inc. | Methods utilizing microwave radiation during formation of semiconductor constructions |
JP5293399B2 (ja) | 2009-05-20 | 2013-09-18 | 株式会社デンソー | ポンプモジュール |
-
2011
- 2011-09-15 WO PCT/JP2011/071755 patent/WO2012073583A1/en active Application Filing
- 2011-09-19 TW TW100133647A patent/TWI539494B/zh active
- 2011-11-08 JP JP2011244609A patent/JP5820243B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-06-03 US US13/908,538 patent/US20130267083A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04287332A (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
JPH04307741A (ja) * | 1991-04-04 | 1992-10-29 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2002237466A (ja) * | 1998-12-09 | 2002-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JP2007535174A (ja) * | 2004-04-26 | 2007-11-29 | バリアン・セミコンダクター・イクイップメント・アソシエーツ・インコーポレーテッド | 光学照射を用いた接合形成装置及び方法 |
JP2009518869A (ja) * | 2005-12-09 | 2009-05-07 | セムイクウィップ・インコーポレーテッド | 炭素クラスターの注入により半導体デバイスを製造するためのシステムおよび方法 |
JP2008159960A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2009176808A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Elpida Memory Inc | 半導体装置の製造方法 |
JP2009272423A (ja) * | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Panasonic Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015535389A (ja) * | 2012-08-31 | 2015-12-10 | マイクロン テクノロジー, インク. | フォトニクス構造の形成方法 |
US10094988B2 (en) | 2012-08-31 | 2018-10-09 | Micron Technology, Inc. | Method of forming photonics structures |
US10761275B2 (en) | 2012-08-31 | 2020-09-01 | Micron Technology, Inc. | Method of forming photonics structures |
US11402590B2 (en) | 2012-08-31 | 2022-08-02 | Micron Technology, Inc. | Method of forming photonics structures |
US11886019B2 (en) | 2012-08-31 | 2024-01-30 | Micron Technology, Inc. | Method of forming photonics structures |
WO2015190026A1 (ja) * | 2014-06-11 | 2015-12-17 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、及びその製造方法 |
JP2018182319A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 3次元半導体メモリ装置及びその製造方法 |
Also Published As
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