JP2964895B2 - Field effect transistor and method of manufacturing the same - Google Patents

Field effect transistor and method of manufacturing the same

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JP2964895B2
JP2964895B2 JP7000062A JP6295A JP2964895B2 JP 2964895 B2 JP2964895 B2 JP 2964895B2 JP 7000062 A JP7000062 A JP 7000062A JP 6295 A JP6295 A JP 6295A JP 2964895 B2 JP2964895 B2 JP 2964895B2
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俐昭 黄
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、拡散層をチャネル側に
浅く延長するエクステンション構造を有する電界効果型
トランジスタおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect transistor having an extension structure in which a diffusion layer extends shallowly to a channel side, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ソース・ドレインからチャネル領域に向
かって、基板表面に接して、かつソース・ドレインより
も浅い領域に、高濃度不純物領域が延長される構造、す
なわちエクステンション構造を持つ電界効果型トランジ
スタが、タウアらによって、1992年アイ・イー・デ
ィー・エム・テクニカルダイジェスト、901ページ
(Y.Taur,et.al.,1992 IEDM
Tech.Dig.p.901)に報告されている。そ
の構造を図30に示す。これは、MOSFETの特性劣
化を引き起こす短チャネル効果の抑制に有効な拡散層の
薄層化を、高濃度のほう素を導入したエクステンション
領域103で実現するとともに、拡散層の寄生抵抗低
減、コンタクト形成およびシリサイド化プロセスに必要
な拡散層深さを、エクステンション領域103の外側
(チャネルと反対方向)に位置する、通常のp+ 拡散層
102において実現するものである。
2. Description of the Related Art A field-effect transistor having a structure in which a high-concentration impurity region is extended from a source / drain to a channel region in contact with a substrate surface and shallower than the source / drain, that is, an extension structure. By Taua et al., 1992 IEDM Technical Digest, page 901 (Y. Taur, et. Al., 1992 IEDM).
Tech. Dig. p. 901). FIG. 30 shows the structure. This is because the thinning of the diffusion layer, which is effective for suppressing the short channel effect that causes the deterioration of MOSFET characteristics, is realized in the extension region 103 into which high-concentration boron is introduced, the parasitic resistance of the diffusion layer is reduced, and the contact formation is reduced. In addition, the depth of the diffusion layer necessary for the silicidation process is realized in the normal p + diffusion layer 102 located outside the extension region 103 (in the direction opposite to the channel).

【0003】また、SOIMOSFETに対して同様の
構造を、シャヒーディらが1993年ブイ・エル・エス
・アイ・シンポジウム・オン・テクノロジー、27ペー
ジ(G.G.Shahidi,et,al.,1993
VLSI Symp.onTech.p.27)に報告
している。その構造を図31に示す。タウアらの例と同
じく、n+ 拡散層112からチャネル側に薄いエクステ
ンション領域113が延びる構造を持つ。なお、この例
は、エクステンション領域113の下に、p型不純物領
域120を持つ。
A similar structure for an SOI MOSFET is described in Shahidi et al., 1993 VLSI Symposium on Technology, page 27 (GG Shahidi, et. Al., 1993).
VLSI Symp. onTech. p. 27). The structure is shown in FIG. As in the case of Tauer et al., A thin extension region 113 extends from the n + diffusion layer 112 to the channel side. In this example, a p-type impurity region 120 is provided below the extension region 113.

【0004】また、エクステンション構造ではないが、
浅い接合を得るために、ソース・ドレインをほう素を高
濃度にドープしたシリコン・ゲルマニウム混晶をエピタ
キシャル成長させることで形成したFETを、ゴトウら
が1994年エクステンド・アブストラクト・オブ・1
994インターナショナルコンファレンス・オン・ソリ
ッドステートデバイシーズ・アンド・マテリアル、99
9ページ(K.Goto,et,al.,Ext.Ab
s.1994 SSDM,p.999)に報告してい
る。その構造を図32に示す。図中、132がエピタキ
シャル・シリコン・ゲルマニウム層である。
[0004] Although it is not an extension structure,
In order to obtain a shallow junction, Goto et al. In 1994 extended abstract of 1 formed a FET whose source and drain were formed by epitaxially growing a silicon-germanium mixed crystal doped with boron at a high concentration.
994 International Conference on Solid State Devices and Materials, 99
9 pages (K. Goto, et. Al., Ext. Ab)
s. 1994 SSDM, p. 999). FIG. 32 shows the structure. In the drawing, reference numeral 132 denotes an epitaxial silicon germanium layer.

【0005】また、SOIMOSFETの基板浮遊効果
を抑制するために、ソースにゲルマニウムを用いる方法
を、例えば松下が特願平3−106665号明細書(特
開平4−313242号公報)に示している。その構造
を図33に示す。ここでLDD領域143、チャネル領
域144はシリコンであるが、ソース領域142はゲル
マニウムである。
A method of using germanium as a source in order to suppress the substrate floating effect of an SOIMOSFET is disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 3-106665 by Matsushita (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-313242). FIG. 33 shows the structure. Here, the LDD region 143 and the channel region 144 are made of silicon, while the source region 142 is made of germanium.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、短チャネル効
果の抑制のために、エクステンション部を薄層化する
と、エクステンション部における寄生抵抗が増加する。
エクステンション部の不純物濃度を上げれば、寄生抵抗
を低減させることができる。しかし、イオン注入により
エクステンション部を形成する場合、不純物濃度を増す
ことは、イオン注入時もしくは注入したイオンの活性化
のための熱処理時に、基板方法への不純物の広がりを増
すため、エクステンション部の薄層化と低抵抗化を両立
させることができる。
However, if the extension portion is made thinner in order to suppress the short channel effect, the parasitic resistance in the extension portion increases.
Increasing the impurity concentration in the extension portion can reduce the parasitic resistance. However, when the extension portion is formed by ion implantation, increasing the impurity concentration increases the spread of impurities to the substrate method at the time of ion implantation or heat treatment for activating the implanted ions. Layering and resistance reduction can both be achieved.

【0007】また、エクステンションの形成後に行われ
る、ソース・ドレイン拡散層の形成に伴う熱処理によっ
て、エクステンション部の不純物が基板側に広がり、エ
クステンション部の厚さが増す。
In addition, the heat treatment performed after the formation of the extension and accompanying the formation of the source / drain diffusion layers causes impurities in the extension portion to spread to the substrate side, thereby increasing the thickness of the extension portion.

【0008】本発明の目的は、短チャネル効果を抑制す
るために、拡散層をチャネル側に浅く延長するエクステ
ンション構造において、不純物の高濃度による低抵抗化
と、浅い接合の形成を両立させる電界効果型トランジス
タおよびその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an extension structure in which a diffusion layer is extended shallowly to a channel side in order to suppress a short channel effect. And a method for manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、ソース・ドレ
イン拡散層からチャネル側へ向かって、基板表面に接し
て、かつソース・ドレインよりも浅い領域に、ソース・
ドレインと同じ導電型の不純物を含有する拡散層が延長
されたエクステンション構造を持つ電界効果型トランジ
スタにおいて、延長された拡散層であるソース・ドレイ
ンエクステンションが、ゲルマニウムにより形成される
か、もしくはシリコンとゲルマニウムの混晶により形成
されることを特徴としている。
The present invention SUMMARY OF] includes, from the source-drain diffusion layer to the channel side, in contact with the substrate surface, and the shallower region than the source-drain, source
Extended diffusion layer containing impurities of the same conductivity type as the drain
In the field effect transistor having the extended structure described above, the source / drain extension, which is an extended diffusion layer , is formed of germanium or a mixed crystal of silicon and germanium.

【0010】また、本発明は、上述した電界効果型トラ
ンジスタの製造方法において、不純物を含んだゲルマニ
ウム層、または不純物を含んだシリコンとゲルマニウム
の混晶をエピタキシャル成長させることによりソース・
ドレインエクステンションを形成することを特徴として
おり、基板表面にゲルマニウム層もしくはシリコンとゲ
ルマニウムの混晶層をエピタキシャル成長させた後、エ
ピタキシャル層に不純物を導入することによりソース・
ドレインエクステンションを形成することを特徴として
いる。
Further, according to the present invention, in the above-described method for manufacturing a field effect transistor, a source / drain is formed by epitaxially growing a germanium layer containing impurities or a mixed crystal of silicon and germanium containing impurities.
It is characterized by forming a drain extension, after epitaxially growing a germanium layer or a mixed crystal layer of silicon and germanium on the substrate surface, and introducing impurities into the epitaxial layer.
It is characterized in that a drain extension is formed.

【0011】また、本発明の電界効果型トランジスタの
製造方法は、ゲート電極の側面に接するスペーサを設け
たのち、ソース・ドレイン領域を形成し、その後スペー
サを除去し、ソース・ドレイン拡散層からチャネル側に
向かって、基板表面に接して、ソース・ドレイン領域よ
りも浅い領域に不純物を含有するシリコンをエピタキシ
ャル成長させてエピタキシャルシリコン層を形成し、該
エピタキシャルシリコン層は、ソース・ドレインと同じ
導電型の不純物を含有する拡散層が延長された領域であ
るエクステンション領域を成すことを特徴としている。
In the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention, a spacer is provided in contact with a side surface of the gate electrode.
After that, source / drain regions are formed,
The source and drain diffusion layers to the channel side
Toward the source / drain region
Epitaxy of silicon containing impurities in shallow regions
To form an epitaxial silicon layer.
Epitaxial silicon layer is the same as source / drain
In the region where the diffusion layer containing the conductive type impurity is extended.
It is characterized by forming an extension area .

【0012】また、本発明の電界効果型トランジスタの
製造方法は、ゲート電極の側面に接してCVD酸化膜よ
りなるスペーサを設けたのち、ソース・ドレイン領域を
形成し、その後スペーサをRIEにより除去し、ソース
・ドレイン拡散層に接するチャネル側の領域に設けた、
ゲート電極の側面に設けた側壁を含む基板被覆物に対す
る開口部を通して、イオン注入、熱拡散、不純物を含ん
だ半導体の堆積・成長、またはプラズマドーピングによ
り、基板表面に接して、かつソース・ドレインよりも浅
い領域に、ソース・ドレインと同じ導電型の不純物を含
有する拡散層が延長されたエクステンション構造を形成
することを特徴としている。
In the method of manufacturing a field-effect transistor according to the present invention, the CVD oxide film is formed in contact with the side surface of the gate electrode.
After providing a spacer, the source / drain region
After that, the spacer was removed by RIE, and provided in a region on the channel side in contact with the source / drain diffusion layers.
Through the opening for the substrate coating including the side wall provided on the side surface of the gate electrode, in contact with the substrate surface by ion implantation, thermal diffusion, deposition / growth of semiconductor containing impurities, or plasma doping, and from the source / drain An extension structure in which a diffusion layer containing an impurity of the same conductivity type as that of the source / drain is extended in a shallow region .

【0013】また、本発明の電界効果型トランジスタの
製造方法は、ゲート電極の側面に接してスペーサを形成
したのち、これらの外側にソース・ドレイン拡散層を形
成し、続いて少なくとも拡散層のチャネルから離れた部
分の上部にレジストパターンを設け、このレジストをマ
スクにスペーサを選択的にエッチングしてこれを除去
し、次にゲートの側面に側壁を設け、拡散層とゲート電
極の中間の位置に基板表面に接して、かつソース・ドレ
インよりも浅い領域に、ソース・ドレインと同じ導電型
の不純物を含有する拡散層が延長されるエクステンショ
ン構造を形成することを特徴としている。
In the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention, a spacer is formed in contact with a side surface of a gate electrode, and then a source / drain diffusion layer is formed outside these spacers. A resist pattern is provided on the upper part of the part away from the gate, the spacer is selectively etched using this resist as a mask, and the spacer is removed. Contact source and drain
The same conductivity type as the source / drain in the region shallower than the in
Extension to extend the diffusion layer containing impurities
It is characterized by forming a structure .

【0014】[0014]

【作用】本発明では、拡散層を通常のシリコン基板上に
形成し、エクステンション部にのみ選択的にゲルマニウ
ム層もしくはシリコンとゲルマニウムの混晶層を用いて
いる。
According to the present invention, a diffusion layer is formed on a normal silicon substrate, and a germanium layer or a mixed crystal layer of silicon and germanium is selectively used only in an extension portion.

【0015】高濃度不純物を含んだゲルマニウムもしく
はシリコン・ゲルマニウム混晶は、シリコン基板上への
不純物拡散が起きない500度ないし600度の低温で
エピタキシャル成長させることが可能である。これは、
例えばゴトウらにより1994年エクステンド・アブス
トラクト・オブ・1994インターナショナルコンファ
レンス・オン・ソリッドステートデバイシーズ・アンド
・マテリアル、999ページ(K.Goto et.a
l.,Ext.Abs.1994 SSDM,p.99
9)に報告されている。本発明では、エクステンション
部を、ゲルマニウムもしくはシリコン・ゲルマニウム混
晶のエピタキシャル成長により形成することによって、
シリコン基板への不純物拡散を抑制しながら、高濃度の
エクステンション領域を形成している。これにより、エ
クステンション部の濃度を上げても、シリコン基板中へ
の不純物の広がりが増加せず、従来のエクステンション
構造が持つ問題点を解決することができる。また、ソー
ス・ドレイン拡散層は、エクステンション領域の外側の
シリコン基板上に形成される通常の構造を持つため、拡
散層のシリサイド化、拡散層へのコンタクト形成に従来
の技術を使うことができる。
[0015] Germanium or silicon-germanium mixed crystals containing high-concentration impurities can be epitaxially grown at a low temperature of 500 ° C to 600 ° C where impurity diffusion does not occur on the silicon substrate. this is,
See, for example, Gotou et al., 1994 Extended Abstract of 1994 International Conference on Solid State Devices and Materials, p. 999 (K. Goto et.a.
l. , Ext. Abs. 1994 SSDM, p. 99
9). In the present invention, by forming the extension portion by epitaxial growth of germanium or silicon-germanium mixed crystal,
A high-concentration extension region is formed while suppressing impurity diffusion into the silicon substrate. Thus, even if the concentration of the extension portion is increased, the spread of the impurity in the silicon substrate does not increase, and the problem of the conventional extension structure can be solved. Further, since the source / drain diffusion layer has a normal structure formed on the silicon substrate outside the extension region, conventional techniques can be used for silicidation of the diffusion layer and formation of contact with the diffusion layer.

【0016】これは、エクステンション部だけに選択的
にゲルマニウムもしくはシリコン・ゲルマニウム混晶を
用いることによりもたらされる効果である。
This is an effect brought about by selectively using germanium or a silicon-germanium mixed crystal only in the extension portion.

【0017】また、この構造は、シリコン基板上にゲル
マニウムもしくはゲルマニウムとシリコンの混晶をエピ
タキシャル成長したのち、エピタキシャル層に不純物を
イオン注入し、熱処理を行うことにより形成することが
できる。ゲルマニウムは、300度ないし700度の熱
処理により再結晶化が可能であり、シリコンに対して必
要とされる800度ないし900度の温度よりも低く、
また拡散層があらかじめシリサイド化されていても、こ
れに与える影響が小さい。したがって、本発明の構造
は、シリコン基板上に拡散層を形成する場合に比べて低
温で形成することができるため、イオン注入後の再結晶
化のための熱処理に起因するシリコン基板中への不純物
拡散を抑制することができ、浅い接合を得ることができ
る。
This structure can be formed by epitaxially growing germanium or a mixed crystal of germanium and silicon on a silicon substrate, ion-implanting impurities into the epitaxial layer, and performing heat treatment. Germanium can be recrystallized by a heat treatment of 300 to 700 degrees, and is lower than the temperature of 800 to 900 degrees required for silicon,
Even if the diffusion layer is silicided in advance, the influence on the silicidation is small. Therefore, the structure of the present invention can be formed at a lower temperature than the case where a diffusion layer is formed on a silicon substrate, so that impurities in the silicon substrate due to heat treatment for recrystallization after ion implantation can be obtained. Diffusion can be suppressed, and a shallow junction can be obtained.

【0018】また、本発明は、ソース・ドレイン拡散層
をあらかじめ、ゲート電極から離れた位置に形成し、そ
の後ソース・ドレイン拡散層とゲート電極の中間に位置
する領域に、エクステンション領域を設けている。これ
により、ゲート・ドレイン拡散層を形成するための熱処
理がエクステンション領域の不純物分布を広げることを
防ぐことができる。
Further, according to the present invention, the source / drain diffusion layer is formed in advance at a position away from the gate electrode, and thereafter, an extension region is provided in a region located between the source / drain diffusion layer and the gate electrode. . Thereby, it is possible to prevent the heat treatment for forming the gate / drain diffusion layers from expanding the impurity distribution in the extension region.

【0019】また、本発明は、エクステンション領域
を、不純物を導入したシリコンのエピタキシャル成長に
より形成している。これにより、急峻な不純物プロファ
イルを形成し、高濃度で浅いエクステンション領域を形
成することができる。
In the present invention, the extension region is formed by epitaxial growth of silicon into which impurities are introduced. Thereby, a steep impurity profile can be formed, and a shallow extension region with a high concentration can be formed.

【0020】また、本発明は、SOIMOSFETの基
板浮遊効果の解消にも有効である。SOIMOSFET
においては、衝突電離によって発生したキャリアが基板
に流れ込まないため、SOI層中の少数キャリア濃度が
増し、電位を変動させ、特性を変化させてしまう。発生
したキャリアは、ソースへの拡散もしくはソース接合に
おける再結合により図27のごとく消滅するが、ソース
電極にシリコンよりもバンドギャップの狭いゲルマニウ
ムまたはゲルマニウムとシリコンの混晶を用いることに
より、キャリアの拡散に対する電位障壁を低下させ、拡
散を増すことができる。また、ソース接合に隣接する領
域にシリコンよりもバンドギャップの狭いゲルマニウム
またはゲルマニウムとシリコンの混晶を用いることによ
り、キャリアの濃度積を増加させ、再結合を増すことが
できる(図28)。また、図29のように接合を急峻に
変化させた場合には、接合部のバンドの不連続でキャリ
ア濃度が増加するが、混晶比を滑らかに変化させると、
図29のように、正孔が蓄積する領域を除去することが
できる。これらの効果により、正孔の蓄積を防ぎ、基板
浮遊効果を低減することができる。
The present invention is also effective for eliminating the floating effect of the SOIMOSFET on the substrate. SOIMOSFET
In, the carriers generated by impact ionization do not flow into the substrate, so that the minority carrier concentration in the SOI layer increases, the potential fluctuates, and the characteristics change. The generated carriers disappear by diffusion to the source or recombination at the source junction as shown in FIG. 27. However, by using germanium having a narrower band gap than silicon or a mixed crystal of germanium and silicon for the source electrode, the carrier diffusion is prevented. Lowering the potential barrier and increasing diffusion. Further, by using germanium or a mixed crystal of germanium and silicon having a band gap smaller than that of silicon in a region adjacent to the source junction, the concentration product of carriers can be increased and recombination can be increased (FIG. 28). When the junction is changed steeply as shown in FIG. 29, the carrier concentration increases due to discontinuity of the band at the junction, but when the mixed crystal ratio is changed smoothly,
As shown in FIG. 29, a region where holes are accumulated can be removed. These effects can prevent the accumulation of holes and reduce the substrate floating effect.

【0021】[0021]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0022】図1〜図6は、本発明の第1の実施例の製
造工程を示す模式的構造図である。シリコン基板1にリ
ンを30keVで2×1017cm-2イオン注入し、85
0度で10分の熱処理を行い、イオン注入したリンを活
性化させる。シリコン基板1の表面を熱酸化し、70オ
ングストローム(以下、オングストロームをAとする)
のゲート酸化膜2を形成する。CVD法によりポリシリ
コン3を2000A堆積し、ポリシリコン3中にほう素
を15keVで2×1015cm-2イオン注入し、800
度で10分熱処理を行う。次に、ポリシリコン3上に1
000Aの第1のCVD酸化膜4を堆積する。フォトリ
ソグラフィおよびRIEによりポリシリコン3と第1の
CVD酸化膜4を幅0.2μmにパターニングし、ゲー
ト電極を形成する(図1)。次に、LPCVD法により
第2のCVD酸化膜5を1500A堆積し、RIEによ
りこれをエッチバックし、ゲート電極に側壁を形成す
る。ゲート電極とその側壁をマスクにほう素を20ke
Vで3×1015cm-2イオン注入したのち、800度で
10分熱処理し、ほう素を活性化し、ソース・ドレイン
拡散層6を形成する(図2)。
FIGS. 1 to 6 are schematic structural views showing the manufacturing steps of the first embodiment of the present invention. 2 × 10 17 cm −2 ions of phosphorus are implanted into the silicon substrate 1 at 30 keV, and 85
A heat treatment is performed at 0 degrees for 10 minutes to activate the ion-implanted phosphorus. The surface of the silicon substrate 1 is thermally oxidized to 70 Å (hereinafter, Å is referred to as “A”).
Of the gate oxide film 2 is formed. Polysilicon 3 is deposited at 2000 A by the CVD method, and boron is implanted into the polysilicon 3 at 2 × 10 15 cm −2 at 15 keV, and 800
Heat treatment is performed for 10 minutes. Next, 1 on polysilicon 3
A first CVD oxide film 4 of 000 A is deposited. The polysilicon 3 and the first CVD oxide film 4 are patterned to a width of 0.2 μm by photolithography and RIE to form a gate electrode (FIG. 1). Next, 1500 A of a second CVD oxide film 5 is deposited by the LPCVD method, and this is etched back by RIE to form a side wall on the gate electrode. Boron 20 ke using the gate electrode and its side wall as a mask
After ion implantation at 3 × 10 15 cm −2 with V, heat treatment is performed at 800 ° C. for 10 minutes to activate boron and form a source / drain diffusion layer 6 (FIG. 2).

【0023】LPCVD法により、第3のCVD酸化膜
7を3000A堆積し、ゲート電極、側壁、およびソー
ス・ドレイン拡散層6を覆う。次に、フォトリソグラフ
ィにより、拡散層のある位置にフォトレジスト8のパタ
ーンを設ける(図3)。このとき、レジストの端はソー
ス・ドレイン拡散層6の端部と同じ位置か、もしくはそ
れより外側に位置するようにする。次に、RIEにより
第2のCVD酸化膜5と第3のCVD酸化膜7をポリシ
リコン3に対して選択的にエッチングして除去する。こ
の時、フォトレジスト8とポリシリコン3がエッチング
に対するマスクとなるため、拡散層とゲート電極の中間
部だけにおいて、シリコン基板1の表面が露出する。次
に、フォトレジスト8を除去したのち、HTO法により
150AのHTO酸化膜9を堆積し、RIEによりエッ
チバックを行い、側壁を形成する(図4)。次に、シリ
コン基板1をRIEにより300Aエッチングし(図
5)、エッチングした領域にGeH4 、B2 6 を用い
てCVD法により、ほう素をドープしたGeを選択的に
エピタキシャル成長させて、エクステンション領域10
を形成する(図6)。なお、ここでGeに代えてSiと
Geの混晶を用いてもよい。また、nチャネルFETの
場合には、ほう素に代えてひ素、リン、アンチモン等を
エクステンション領域にドープする。
A third CVD oxide film 7 is deposited to a thickness of 3000 A by the LPCVD method, and covers the gate electrode, the side wall, and the source / drain diffusion layer 6. Next, a pattern of the photoresist 8 is provided at a position where the diffusion layer exists by photolithography (FIG. 3). At this time, the end of the resist is located at the same position as the end of the source / drain diffusion layer 6 or outside thereof. Next, the second CVD oxide film 5 and the third CVD oxide film 7 are selectively etched with respect to the polysilicon 3 and removed by RIE. At this time, since the photoresist 8 and the polysilicon 3 serve as a mask for etching, the surface of the silicon substrate 1 is exposed only in the intermediate portion between the diffusion layer and the gate electrode. Next, after removing the photoresist 8, an HTO oxide film 9 of 150A is deposited by the HTO method, and etched back by RIE to form a side wall (FIG. 4). Next, the silicon substrate 1 is etched by 300 A by RIE (FIG. 5), and Ge doped with boron is selectively epitaxially grown on the etched region by CVD using GeH 4 and B 2 H 6 , and the extension is performed. Area 10
Is formed (FIG. 6). Here, a mixed crystal of Si and Ge may be used instead of Ge. In the case of an n-channel FET, the extension region is doped with arsenic, phosphorus, antimony or the like instead of boron.

【0024】図7は、第1の実施例において、HTO酸
化膜9の側壁を設けた後に、シリコン基板1を等方的に
エッチングした例である。等方的なエッチングは、塩素
またはCF4 ガスを用いた気相反応、またはふっ酸、硝
酸および酢酸の混合物を用いたウエットエッチング等に
より行う。また、水酸化ナトリウム、ヒドラジン等のア
ルカリ性水溶液によるウエットエッチングでもよい。
FIG. 7 shows an example in which the silicon substrate 1 is isotropically etched after providing the side wall of the HTO oxide film 9 in the first embodiment. The isotropic etching is performed by a gas phase reaction using chlorine or CF 4 gas, a wet etching using a mixture of hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid. Further, wet etching using an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide or hydrazine may be used.

【0025】この場合、エクステンション領域10は、
ゲート電極の下部まで回り込む(図8)。
In this case, the extension area 10
It goes around to the lower part of the gate electrode (FIG. 8).

【0026】図9は、第1の実施例において、LDD領
域11を設けた例である。ここで、LDD領域11は、
ゲート電極のパターニング後にほう素を15keVで2
×1017cm-2イオン注入することにより設ける。
FIG. 9 shows an example in which an LDD region 11 is provided in the first embodiment. Here, the LDD region 11 is
After patterning the gate electrode, boron is applied at 15 keV for 2
It is provided by ion implantation of × 10 17 cm −2 .

【0027】図10は、第1の実施例において、エクス
テンション領域10にエピタキシャルシリコン12を用
いた例である。
FIG. 10 shows an example in which epitaxial silicon 12 is used for the extension region 10 in the first embodiment.

【0028】図11〜図13は、第1の実施例におい
て、RIEにより第2のCVD酸化膜5と第3のCVD
酸化膜7をポリシリコン3に対して選択的にエッチング
して除去したのち(図11)、CVD法によりボロンガ
ラス13を1000A堆積し(図12)、1000度1
5秒のランプアニールを行い、エクステンション領域1
0を形成した例である(図13)。また、エクステンシ
ョン領域10の形成にはイオン注入、プラズマドーピン
グ等を用いてもよい。
FIGS. 11 to 13 show that the second CVD oxide film 5 and the third CVD
After the oxide film 7 is selectively removed by etching with respect to the polysilicon 3 (FIG. 11), 1000 A of boron glass 13 is deposited by a CVD method (FIG. 12).
Perform a 5 second lamp anneal to extend region 1
0 is formed (FIG. 13). Further, the extension region 10 may be formed by ion implantation, plasma doping, or the like.

【0029】図14は、第1の実施例において、不純物
をドーピングしたゲルマニウムに代えて、不純物をドー
プしないゲルマニウムを成長させ、続いて15keVで
ほう素を5×1013cm-3イオン注入し、700度で5
分熱処理した例である。あるいは、ボロンガラスをCV
D法もしくはスピン塗布法により堆積し、700度で5
分熱処理する。
FIG. 14 shows that, in the first embodiment, germanium not doped with impurities is grown in place of germanium doped with impurities, and then boron is ion-implanted at 5 × 10 13 cm -3 at 15 keV. 5 at 700 degrees
This is an example of heat treatment. Alternatively, use boron glass as CV
Deposited by D method or spin coating method.
Perform a partial heat treatment.

【0030】図15〜図18は、本発明の第2の実施例
を示す模式的構造図である。シリコン基板21の表面に
ほう素を4×1017cm-2、20keVおよび1×10
18cm-2、180keVでイオン注入する。800度1
0分の熱処理を経た後、シリコン基板21の表面を70
A熱酸化し、ゲート酸化膜22を形成する。CVD法に
よりポリシリコン23を2000A堆積し、これにリン
を熱拡散する。フォトリソグラフィおよびRIEにより
ポリシリコン23を幅0.3μmにパターニングし、ゲ
ート電極を形成する。リンを30keVで3×1017
-2イオン注入し、800度5分の熱処理を行い、LD
D領域25を形成する。HTO法により150AのHT
O酸化膜24を堆積し、RIEによりエッチバックを行
い、側壁を形成する(図15)。このエッチバック時
に、関係する素子以外の領域すなわち、素子分離領域、
pチャネルFETなどは、フォトレジストにより保護す
る。次に、シリコン基板21を塩素により気相で300
Aエッチングする。この時、第1の実施例と同じく、R
IEにより異方性のエッチング、もしくは他の等方性の
エッチングを用いてもよい(図16)。
FIGS. 15 to 18 are schematic structural views showing a second embodiment of the present invention. Boron is applied to the surface of the silicon substrate 21 at 4 × 10 17 cm −2 , 20 keV and 1 × 10
Ion implantation is performed at 18 cm -2 and 180 keV. 800 degrees 1
After the heat treatment for 0 minutes, the surface of the silicon
A thermal oxidation is performed to form a gate oxide film 22. 2000 A of polysilicon 23 is deposited by the CVD method, and phosphorus is thermally diffused therein. The polysilicon 23 is patterned to a width of 0.3 μm by photolithography and RIE to form a gate electrode. 3 × 10 17 c phosphorus at 30 keV
m- 2 ion implantation, heat treatment at 800 degrees for 5 minutes, LD
A D region 25 is formed. HT of 150A by HTO method
An O-oxide film 24 is deposited and etched back by RIE to form side walls (FIG. 15). At the time of this etch back, a region other than the related device, that is, a device isolation region,
The p-channel FET and the like are protected by a photoresist. Next, the silicon substrate 21 is vapor-
A etch. At this time, as in the first embodiment, R
Anisotropic etching by IE or other isotropic etching may be used (FIG. 16).

【0031】続いて、エッチングを施した領域に、例え
ばSi4 Cl2 2 、PH5 を用いてCVD法により、
リンをドープしたSiを選択的に400Aエピタキシャ
ル成長させて、エクステンション領域26を形成する
(図17)。
Subsequently, in the etched region, for example, Si 4 Cl 2 H 2 , PH 5 is used by a CVD method.
Phosphorus-doped Si is selectively grown epitaxially at 400 A to form extension regions 26 (FIG. 17).

【0032】次に、CVD法により、CVD酸化膜27
を1000A堆積し、RIEによりエッチバックを行
い、ゲート電極に側壁を形成する。次に、70keVで
ひ素を5×1017cm-2イオン注入し、850度で10
分熱処理して拡散層28を形成する(図18)。
Next, the CVD oxide film 27 is formed by the CVD method.
Is deposited at 1000 A and etched back by RIE to form a side wall on the gate electrode. Next, arsenic is ion-implanted at 5 × 10 17 cm −2 at 70 keV, and 10% at 850 ° C.
A diffusion heat treatment is performed to form a diffusion layer 28 (FIG. 18).

【0033】図19〜図22は、本発明の第3の実施例
を示す模式的構造図である。シリコン基板41上に40
00Aの埋め込み酸化膜42を挟んで1200Aのシリ
コン層43があるSOI基板に、ほう素を30keVで
3×1017cm-2イオン注入し、850度で10分の熱
処理を行い、イオン注入したほう素を活性化させる。シ
リコン層43の表面を熱酸化し、100Aのゲート酸化
膜44を形成する。CVD法によりポリシリコン45を
2000A堆積し、ポリシリコン中に高濃度のリンを拡
散させる。次に、ポリシリコン45上に厚さ1500A
の第一のCVD酸化膜46を堆積する。フォトリソグラ
フィおよびRIEによりポリシリコン45と第1のCV
D酸化膜46を幅0.2μmにパターニングし、ゲート
電極を形成する。次に、LPCVD法により第2のCV
D酸化膜47を1000A堆積し、RIEによりこれを
エッチバックし、ゲート電極に側壁を形成する。ゲート
電極とその側壁をマスクにひ素を70keVで3×10
15cm-2イオン注入したのち、800度で10分熱処理
し、ひ素を活性化し、ソース・ドレイン拡散層48を形
成する。
FIGS. 19 to 22 are schematic structural views showing a third embodiment of the present invention. 40 on silicon substrate 41
Boron is implanted into a SOI substrate having a 1200A silicon layer 43 with a buried oxide film 42 of 00A at 3 × 10 17 cm −2 at 30 keV and a heat treatment at 850 ° C. for 10 minutes to perform ion implantation. Activate element. The surface of the silicon layer 43 is thermally oxidized to form a gate oxide film 44 of 100A. 2000 A of polysilicon 45 is deposited by the CVD method, and a high concentration of phosphorus is diffused in the polysilicon. Next, a thickness of 1500 A is formed on the polysilicon 45.
A first CVD oxide film 46 is deposited. Polysilicon 45 and first CV by photolithography and RIE
The D oxide film 46 is patterned to a width of 0.2 μm to form a gate electrode. Next, the second CV is formed by LPCVD.
A 1000 Å D oxide film 47 is deposited, and this is etched back by RIE to form a sidewall on the gate electrode. Arsenic is 3 × 10 at 70 keV using the gate electrode and its side wall as a mask.
After ion implantation at 15 cm −2 , heat treatment is performed at 800 ° C. for 10 minutes to activate arsenic and form a source / drain diffusion layer 48.

【0034】LPCVD法により、第3のCVD酸化膜
49を3000A堆積し、ゲート電極、側壁、およびソ
ース・ドレイン拡散層を覆う。次に、フォトリソグラフ
ィにより、拡散層のある位置にフォトレジスト50のパ
ターンを設ける。このとき、レジストの端は、ソース・
ドレイン拡散層48の端部から外側に0.5μm離す
(図19)。次に、RIEにより第2のCVD酸化膜4
7と第3のCVD酸化膜49をポリシリコン45に対し
て選択的にエッチングして除去する。この時、フォトレ
ジスト50とポリシリコン45がエッチングに対するマ
スクとなる。次に、フォトレジスト7を除去したのち、
HTO法により150AのHTO酸化膜51を堆積し、
RIEによりエッチバックを行い、側壁を形成する。次
に、シリコン層43を塩素ガスにより600A等方的に
エッチングする(図20)。
A third CVD oxide film 49 is deposited at 3000 A by LPCVD to cover the gate electrode, the side walls, and the source / drain diffusion layers. Next, a pattern of the photoresist 50 is provided at a position where the diffusion layer exists by photolithography. At this time, the edge of the resist is
It is separated by 0.5 μm outward from the end of the drain diffusion layer 48 (FIG. 19). Next, the second CVD oxide film 4 is formed by RIE.
The seventh and third CVD oxide films 49 are selectively etched with respect to the polysilicon 45 and removed. At this time, the photoresist 50 and the polysilicon 45 serve as a mask for etching. Next, after removing the photoresist 7,
An HTO oxide film 51 of 150 A is deposited by the HTO method,
Etchback is performed by RIE to form side walls. Next, the silicon layer 43 is isotropically etched with chlorine gas at 600 A (FIG. 20).

【0035】エッチングした領域にシリコンとゲルマニ
ウムの混晶を400A、不純物をドープせずに、成長と
共に徐々にゲルマニウムの割合を増しながらエピタキシ
ャル成長させ、混晶領域52を形成する。次に、ゲルマ
ニウムに高濃度のひ素をドープしながら200A成長さ
せ、エクステンション領域53を形成する。ゲート電極
とエクステンション領域53の拡散層48と重ならない
部分を覆うようにレジストパターン54を設ける。そし
て、リンを20keVで1×1015cm-2イオン注入し
(図21)、700度で10分の熱処理を行い、高濃度
不純物が導入された拡散層との接続部55を形成する
(図22)。また、混晶領域52をゲルマニウムに置き
換えてもよい。また、混晶の割合を急峻に変化させても
よい。
In the etched region, a mixed crystal of silicon and germanium is epitaxially grown at 400 A, without doping impurities, while the proportion of germanium is gradually increased with growth to form a mixed crystal region 52. Next, growth is performed at 200 A while doping germanium with a high concentration of arsenic to form an extension region 53. A resist pattern 54 is provided so as to cover a portion of the extension region 53 that does not overlap with the diffusion layer 48 of the gate electrode. Then, 1 × 10 15 cm −2 ions of phosphorus are implanted at 20 keV (FIG. 21), and a heat treatment is performed at 700 ° C. for 10 minutes to form a connection portion 55 with the diffusion layer into which the high concentration impurity is introduced (FIG. 21). 22). Further, the mixed crystal region 52 may be replaced with germanium. Further, the ratio of the mixed crystal may be sharply changed.

【0036】また、ゲルマニウムへの不純物の導入は、
エピタキシャル成長後に、イオン注入、固相拡散、プラ
ズマドーピングなどを用いて行ってもよい。
The introduction of impurities into germanium is as follows:
After the epitaxial growth, ion implantation, solid phase diffusion, plasma doping, or the like may be used.

【0037】なお、以上の実施例において拡散層のシリ
サイド化をエクステンション部の形成以前もしくは形成
後に行ってもよい。
In the above embodiment, the diffusion layer may be silicided before or after the extension portion is formed.

【0038】図23は、SOIMOSFETに対して本
発明を実施した第4の実施例を示す模式的構造図であ
る。シリコン基板61上に厚さ4000Aの埋め込み酸
化膜62を挟み、厚さ1000AのSOI層69を有す
るSOI基板において、厚さ100Aのゲート酸化膜6
7を挟んでn型ポリシリコン68によるゲート電極を形
成する。SOI層69の下部には、ほう素を1×1018
cm-3導入したp型領域66を設ける。p型領域の上部
では、ほう素の濃度は2×1017cm-3とする。ゲート
電極から離れた位置にn+ 型の拡散層63を設ける。拡
散層63とゲートとの中間に厚さ500Aのn+ 型ゲル
マニウム・シリコン混晶によるエクステンション領域6
4を設ける。混晶の割合は1対1とする。エクステンシ
ョン領域64の端から、チャネル側にシリコンとゲルマ
ニウムの混晶比を1対0から1対1に連続的に変化させ
た幅500Aの傾斜接合領域65を設ける。傾斜接合領
域には、ほう素を2×1017cm-3導入する。
FIG. 23 is a schematic structural diagram showing a fourth embodiment in which the present invention is applied to an SOIMOSFET. In an SOI substrate having a 4000A thick buried oxide film 62 on a silicon substrate 61 and a 1000A thick SOI layer 69, a 100A thick gate oxide film 6
A gate electrode of n-type polysilicon 68 is formed on both sides of the gate electrode 7. 1 × 10 18 boron is formed under the SOI layer 69.
A p-type region 66 with cm −3 introduced is provided. Above the p-type region, the concentration of boron is 2 × 10 17 cm −3 . An n + -type diffusion layer 63 is provided at a position away from the gate electrode. Extension region 6 made of n + type germanium / silicon mixed crystal having a thickness of 500 A between diffusion layer 63 and the gate.
4 is provided. The mixed crystal ratio is 1: 1. From the end of the extension region 64, an inclined junction region 65 having a width of 500A in which the mixed crystal ratio of silicon and germanium is continuously changed from 1: 0 to 1: 1 is provided on the channel side. Boron is introduced into the inclined junction region at 2 × 10 17 cm −3 .

【0039】図24〜26は、本発明の第5の実施例を
示す模式的構造図である。シリコン基板71の表面にほ
う素を4×1017cm-2、20keVでイオン注入す
る。850度10分の熱処理を経た後、シリコン基板7
1の表面を70A熱酸化し、ゲート酸化膜72を形成す
る。CVD法によりポリシリコン73を2000A堆積
し、これにリンを熱拡散する。次に、CVD法により、
CVD酸化膜74を3000A堆積し、RIEによりエ
ッチバックを行い、ゲート電極に側壁を形成する。次
に、70keVでひ素を5×1017cm-2イオン注入
し、850度で10分熱処理して拡散層75を形成する
(図24)。次に、RIEで酸化膜74を除去し、HT
O酸化膜76を100A堆積し、RIEによりこれをエ
ッチバックして側壁を形成し、シリコン基板71を20
0A、RIEまたは塩素等の気相エッチング等により除
去し、n型ゲルマニウムを200Aエピタキシャル成長
させ、エクステンション領域77を形成する(図2
5)。
FIGS. 24 to 26 are schematic structural views showing a fifth embodiment of the present invention. Boron is ion-implanted into the surface of the silicon substrate 71 at 4 × 10 17 cm −2 at 20 keV. After the heat treatment at 850 ° C. for 10 minutes, the silicon substrate 7
1 is thermally oxidized by 70 A to form a gate oxide film 72. 2000 A of polysilicon 73 is deposited by the CVD method, and phosphorus is thermally diffused therein. Next, by the CVD method,
A 3000 A CVD oxide film 74 is deposited, etched back by RIE, and a sidewall is formed on the gate electrode. Next, arsenic is ion-implanted at 5 × 10 17 cm −2 at 70 keV and heat-treated at 850 ° C. for 10 minutes to form a diffusion layer 75 (FIG. 24). Next, the oxide film 74 is removed by RIE, and HT
An O-oxide film 76 is deposited at 100 A and etched back by RIE to form side walls.
OA, RIE or removal by vapor phase etching of chlorine or the like is performed, and n-type germanium is epitaxially grown at 200 A to form an extension region 77 (FIG. 2).
5).

【0040】シリサイド化もしくはコンタクト形成に当
たり、拡散層75上のゲルマニウム層77を除去しても
よい。
For silicidation or contact formation, the germanium layer 77 on the diffusion layer 75 may be removed.

【0041】また、エクステンション領域77はエピタ
キシャル成長を用いずに、イオン注入、固相拡散、プラ
ズマドーピング等を用いて形成してもよい。この場合、
HTO酸化膜76は必要ない。
The extension region 77 may be formed by ion implantation, solid phase diffusion, plasma doping or the like without using epitaxial growth. in this case,
The HTO oxide film 76 is not required.

【0042】また、酸化膜74の堆積前に窒化膜76を
100A堆積し(図26)、酸化膜74をウエットエッ
チングにより除去してもよい。この場合、HTO酸化膜
76は形成しない。
Before depositing oxide film 74, nitride film 76 may be deposited at 100A (FIG. 26), and oxide film 74 may be removed by wet etching. In this case, the HTO oxide film 76 is not formed.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明は、エクステンション領域をゲル
マニウムもしくはシリコン・ゲルマニウム混晶のエピタ
キシャル成長により形成することによって、シリコン基
板への不純物拡散を抑制しながら、高濃度のエクステン
ション領域を形成することができる。これにより、エク
ステンション部の低抵抗化のために不純物濃度を上げて
も、シリコン基板中への不純物の広がりが増加しない。
また、ソース・ドレイン拡散層は、エクステンション領
域の外側のシリコン基板上に形成される通常の構造を持
つため、拡散層のシリサイド化、拡散層へのコンタクト
形成に従来の技術を使うことができる。
According to the present invention, by forming the extension region by epitaxial growth of germanium or silicon-germanium mixed crystal, it is possible to form the extension region with high concentration while suppressing impurity diffusion into the silicon substrate. Thus, even if the impurity concentration is increased to reduce the resistance of the extension portion, the spread of the impurity in the silicon substrate does not increase.
Further, since the source / drain diffusion layer has a normal structure formed on the silicon substrate outside the extension region, conventional techniques can be used for silicidation of the diffusion layer and formation of contact with the diffusion layer.

【0044】また、本発明は、シリコン基板上にゲルマ
ニウムもしくはゲルマニウムとシリコンの混晶をエピタ
キシャル成長したのち、エピタキシャル層に不純物をイ
オン注入し、熱処理を行うことにより形成する。ゲルマ
ニウムは300度ないし700度の熱処理により再結晶
化が可能であり、シリコンに対して必要とされる800
度ないし900度の温度よりも低く、シリコン基板上に
拡散層を形成する場合に比べて低温で形成することがで
きるため、イオン注入後の再結晶化のための熱処理に起
因するシリコン基板中への不純物拡散を抑制することが
でき、浅い接合を得ることができる。
Further, the present invention is formed by epitaxially growing germanium or a mixed crystal of germanium and silicon on a silicon substrate, ion-implanting impurities into the epitaxial layer, and performing heat treatment. Germanium can be recrystallized by heat treatment at 300-700 ° C.
Than 900 degrees Celsius, and can be formed at a lower temperature than the case where a diffusion layer is formed on a silicon substrate, so that it can be formed into a silicon substrate due to heat treatment for recrystallization after ion implantation. Can be suppressed, and a shallow junction can be obtained.

【0045】また、本発明は、ソース・ドレイン拡散層
をあらかじめ、ゲート電極から離れた位置に形成し、そ
の後ソース・ドレイン拡散層とゲート電極の中間に位置
する領域に、エクステンション領域を設ける。これによ
り、ソース・ドレイン拡散層を形成するための熱処理
が、エクステンション領域の不純物分布を広げることを
防ぐことができる。
In the present invention, the source / drain diffusion layer is formed in advance at a position away from the gate electrode, and thereafter, an extension region is provided in a region located between the source / drain diffusion layer and the gate electrode. Thereby, it is possible to prevent the heat treatment for forming the source / drain diffusion layers from expanding the impurity distribution in the extension region.

【0046】また、本発明は、エクステンション領域
を、不純物を導入したシリコンのエピタキシャル成長に
より形成する。これにより、急峻な不純物プロファイル
を形成し、高濃度で浅いエクステンション領域を形成す
ることができる。
According to the present invention, the extension region is formed by epitaxial growth of silicon into which impurities are introduced. Thereby, a steep impurity profile can be formed, and a shallow extension region with a high concentration can be formed.

【0047】また、シリコン基板を等方的にエッチング
した場合、エクステンション領域はゲート電極の下まで
延びるために、ゲート電極下部に形成されるチャネル
と、エクステンション領域との間に、エクステンション
領域からシリコン基板への不純物拡散が極めて小さい場
合に形成される、オフセット領域に起因する寄生抵抗を
除去することができる。
When the silicon substrate is isotropically etched, the extension region extends to below the gate electrode. Therefore, the extension region extends between the channel formed under the gate electrode and the extension region. It is possible to eliminate the parasitic resistance caused by the offset region, which is formed when the impurity diffusion into the semiconductor substrate is extremely small.

【0048】また、本発明は、SOIMOSFETの基
板浮遊効果の解消にも有効である。
The present invention is also effective for eliminating the floating effect of the SOIMOSFET on the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図であ
る。
FIG. 1 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図であ
る。
FIG. 2 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図であ
る。
FIG. 3 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図であ
る。
FIG. 4 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図であ
る。
FIG. 5 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図であ
る。
FIG. 6 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図であ
る。
FIG. 7 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図であ
る。
FIG. 8 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図であ
る。
FIG. 9 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 10 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 11 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 12 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 13 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第1の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 14 is a schematic structural view showing a first embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第2の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 15 is a schematic structural view showing a second embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第2の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 16 is a schematic structural view showing a second embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第2の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 17 is a schematic structural view showing a second embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第2の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 18 is a schematic structural view showing a second embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第3の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 19 is a schematic structural view showing a third embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第3の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 20 is a schematic structural view showing a third embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第3の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 21 is a schematic structural view showing a third embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第3の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 22 is a schematic structural view showing a third embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第4の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 23 is a schematic structural view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第5の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 24 is a schematic structural view showing a fifth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第5の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 25 is a schematic structural view showing a fifth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第5の実施例を示す模式的構造図で
ある。
FIG. 26 is a schematic structural view showing a fifth embodiment of the present invention.

【図27】SOIMOSFETに本発明を実施したとき
の効果を説明する図である。
FIG. 27 is a diagram illustrating an effect when the present invention is applied to an SOIMOSFET.

【図28】SOIMOSFETに本発明を実施したとき
の効果を説明する図である。
FIG. 28 is a diagram illustrating an effect when the present invention is applied to an SOIMOSFET.

【図29】SOIMOSFETに本発明を実施したとき
の効果を説明する図である。
FIG. 29 is a diagram illustrating an effect when the present invention is applied to an SOIMOSFET.

【図30】従来例を示す模式的構造図である。FIG. 30 is a schematic structural view showing a conventional example.

【図31】従来例を示す模式的構造図である。FIG. 31 is a schematic structural view showing a conventional example.

【図32】従来例を示す模式的構造図である。FIG. 32 is a schematic structural view showing a conventional example.

【図33】従来例を示す模式的構造図である。FIG. 33 is a schematic structural view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21,41,61,71,101,111,131
シリコン基板 2,22,44,67,72,107,117 ゲート
酸化膜 3,23,45,68,73,106,116,13
4,147 ポリシリコン 4,5,7,27,46,47,49,74,105,
115 CVD酸化膜 6 ソース・ドレイン拡散層 8,50 フォトレジスト 9,24,51,76 HTO酸化膜 10,26,53,64,77,103,113 エク
ステンション領域 11,25,143 LDD領域 12 エピタキシャルシリコン 13 ボロンガラス 28,48,63,75 拡散層 42,62,118,141 埋め込み酸化膜 43 シリコン層 52 混晶領域 54 レジストパターン 55 拡散層との接続部 65 傾斜接合領域 66 p型領域 69,119 SOI層 102 p+ 拡散層 104,114 チタンシリサイド 112 n+ 拡散層 120 p型不純物領域 132 エピタキシャル・シリコン・ゲルマニウム層 133,146 酸化膜 142 ソース領域 144 チャネル領域 145 ドレイン領域
1,21,41,61,71,101,111,131
Silicon substrate 2, 22, 44, 67, 72, 107, 117 Gate oxide film 3, 23, 45, 68, 73, 106, 116, 13
4,147 polysilicon 4,5,7,27,46,47,49,74,105,
115 CVD oxide film 6 Source / drain diffusion layer 8,50 Photoresist 9,24,51,76 HTO oxide film 10,26,53,64,77,103,113 Extension region 11,25,143 LDD region 12 Epitaxial silicon 13 Boron glass 28, 48, 63, 75 Diffusion layer 42, 62, 118, 141 Buried oxide film 43 Silicon layer 52 Mixed crystal region 54 Resist pattern 55 Connection with diffusion layer 65 Inclined junction region 66 P-type region 69, 119 SOI layer 102 p + diffusion layer 104, 114 titanium silicide 112 n + diffusion layer 120 p-type impurity region 132 epitaxial silicon germanium layer 133, 146 oxide film 142 source region 144 channel region 145 drain region

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 29/786 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 29/786

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ソース・ドレイン拡散層からチャネル側へ
向かって、基板表面に接して、かつソース・ドレインよ
りも浅い領域に、ソース・ドレインと同じ導電型の不純
物を含有する拡散層が延長されたエクステンション構造
を持つ電界効果型トランジスタにおいて、延長された拡
散層であるソース・ドレインエクステンションが、ゲル
マニウムにより形成されるか、もしくはシリコンとゲル
マニウムの混晶により形成されることを特徴とする電界
効果型トランジスタ。
1. A diffusion layer containing an impurity of the same conductivity type as that of a source / drain is extended from a source / drain diffusion layer to a channel side in a region in contact with a substrate surface and shallower than the source / drain. Field-effect transistor having an extended extension structure, wherein the source / drain extensions, which are extended diffusion layers, are formed of germanium or a mixed crystal of silicon and germanium. Transistor.
【請求項2】請求項1記載の電界効果型トランジスタの
製造方法であって、不純物を含んだゲルマニウム層、ま
たは不純物を含んだシリコンとゲルマニウムの混晶をエ
ピタキシャル成長させることによりソース・ドレインエ
クステンションを形成することを特徴とする電界効果型
トランジスタの製造方法。
2. A method for manufacturing a field-effect transistor according to claim 1, wherein the source / drain extension is formed by epitaxially growing a germanium layer containing impurities or a mixed crystal of silicon and germanium containing impurities. A method for manufacturing a field-effect transistor.
【請求項3】請求項1記載の電界効果型トランジスタの
製造方法であって、基板表面にゲルマニウム層もしくは
シリコンとゲルマニウムの混晶層をエピタキシャル成長
させた後、エピタキシャル層に不純物を導入することに
よりソース・ドレインエクステンションを形成すること
を特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
3. A method for manufacturing a field-effect transistor according to claim 1, wherein a germanium layer or a mixed crystal layer of silicon and germanium is epitaxially grown on a substrate surface, and then a source is introduced by introducing impurities into the epitaxial layer. -A method for manufacturing a field effect transistor, comprising forming a drain extension.
【請求項4】ゲート電極の側面に接するスペーサを設け
たのち、ソース・ドレイン領域を形成し、その後スペー
サを除去し、ソース・ドレイン拡散層からチャネル側に
向かって、基板表面に接して、ソース・ドレイン領域よ
りも浅い領域に不純物を含有するシリコンをエピタキシ
ャル成長させてエピタキシャルシリコン層を形成し、該
エピタキシャルシリコン層は、ソース・ドレインと同じ
導電型の不純物を含有する拡散層が延長された領域であ
るエクステンション領域を成すことを特徴とする電界効
果型トランジスタの製造方法。
4. A method according to claim 1, further comprising: forming a source / drain region after providing a spacer in contact with a side surface of the gate electrode; removing the spacer from the source / drain diffusion layer toward the channel side; An epitaxial silicon layer is formed by epitaxially growing silicon containing impurities in a region shallower than the drain region, and the epitaxial silicon layer is a region in which a diffusion layer containing impurities of the same conductivity type as the source and drain is extended. A method for manufacturing a field-effect transistor, comprising forming an extension region.
【請求項5】ゲート電極の側面に接してCVD酸化膜よ
りなるスペーサを設けたのち、ソース・ドレイン領域を
形成し、その後スペーサをRIEにより除去し、ソース
・ドレイン拡散層に接するチャネル側の領域に設けた、
ゲート電極の側面に設けた側壁を含む基板被覆物に対す
る開口部を通して、イオン注入、熱拡散、エピタキシャ
ル成長による不純物を含んだシリコンまたはゲルマニウ
ムまたはシリコンとゲルマニウムの混晶のいずれかより
なる半導体の形成、またはプラズマドーピングにより、
基板表面に接して、かつソース・ドレインよりも浅い領
域に、ソース・ドレインと同じ導電型の不純物を含有す
る拡散層が延長されたエクステンション構造を形成する
ことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
5. A channel-side region in contact with a source / drain diffusion layer after a spacer made of a CVD oxide film is provided in contact with a side surface of a gate electrode, a source / drain region is formed, and then the spacer is removed by RIE. Provided in
Ion implantation, thermal diffusion, epitaxy through openings in the substrate coating, including sidewalls on the sides of the gate electrode
Silicon or germanium containing impurities from silicon growth
From silicon or a mixed crystal of silicon and germanium
Formation of a semiconductor or plasma doping,
Manufacturing a field effect transistor characterized by forming an extension structure in which a diffusion layer containing an impurity of the same conductivity type as the source / drain is extended in a region in contact with the substrate surface and shallower than the source / drain. Method.
【請求項6】ゲート電極の側面に接してスペーサを形成
したのち、これらの外側にソース・ドレイン拡散層を形
成し、続いて少なくとも拡散層のチャネルから離れた部
分の上部にレジストパターンを設け、このレジストをマ
スクにスペーサを選択的にエッチングしてこれを除去
し、次にゲートの側面に側壁を設け、拡散層とゲート電
極の中間の位置に基板表面に接して、かつソース・ドレ
インよりも浅い領域に、ソース・ドレインと同じ導電型
の不純物を含有する拡散層が延長されるエクステンショ
ン構造を形成することを特徴とする電界効果型トランジ
スタの製造方法。
6. After forming spacers in contact with the side surfaces of the gate electrode, a source / drain diffusion layer is formed outside these, and a resist pattern is provided at least on a portion of the diffusion layer remote from the channel, Using the resist as a mask, the spacer is selectively etched to remove the spacer, and then a side wall is provided on the side of the gate. A method for manufacturing a field-effect transistor, comprising: forming an extension structure in a shallow region where a diffusion layer containing an impurity of the same conductivity type as a source / drain is extended.
【請求項7】ソース・ドレイン領域を形成したのち、ソ
ース・ドレイン拡散層に接するチャネル側の領域に設け
た、ゲート電極の側面に設けた絶縁膜側壁を含む基板被
覆物に対する開口部において、半導体基板をエッチング
し、続いて拡散層と同じ導電型の不純物を含むシリコン
またはゲルマニウムまたはシリコンとゲルマニウムの混
晶のいずれかよりなる半導体を選択的にエピタキシャル
成長することにより、表面に接しかつソース・ドレイン
領域よりも浅い位置に拡散層が延長されたソース・ドレ
インエクステンションを形成することを特徴とする電界
効果型トランジスタの製造方法。
7. After forming a source / drain region, a semiconductor is formed in an opening for a substrate coating including an insulating film side wall provided on a side surface of a gate electrode provided in a region on a channel side in contact with a source / drain diffusion layer. Etching the substrate, followed by silicon containing impurities of the same conductivity type as the diffusion layer
Or germanium or a mixture of silicon and germanium
Selective epitaxial semiconductor of either
A method for manufacturing a field effect transistor, comprising forming a source / drain extension in which a diffusion layer is extended at a position in contact with a surface and shallower than a source / drain region by growing .
【請求項8】ソース・ドレイン領域を形成したのち、ソ
ース・ドレイン拡散層に接するチャネル側の領域に設け
た、ゲート電極の側面に設けた絶縁膜側壁を含む基板被
覆物に対する開口部において、半導体基板をエッチング
される領域が側壁とゲート電極の界面の下部に達する
か、あるいは界面よりもゲート電極側に達するようにエ
ッチングし、続いて拡散層と同じ導電型の不純物を含む
シリコンまたはゲルマニウムまたはシリコンとゲルマニ
ウムの混晶のいずれかよりなる半導体を選択的にエピタ
キシャル成長することにより、表面に接しかつソース・
ドレイン領域よりも浅い位置に拡散層が延長されたソー
ス・ドレインエクステンションを形成することを特徴と
する電界効果型トランジスタの製造方法。
8. After the source / drain regions are formed, the semiconductor is formed in an opening for a substrate coating including an insulating film side wall provided on a side surface of the gate electrode provided in a channel side region in contact with the source / drain diffusion layer. The substrate is etched so that the region to be etched reaches the lower portion of the interface between the side wall and the gate electrode, or reaches the gate electrode side from the interface, and then contains impurities of the same conductivity type as the diffusion layer.
Silicon or germanium or silicon and germanium
Selective epitaxy for semiconductors consisting of
It grows in contact with the surface and the source
A method for manufacturing a field effect transistor, comprising: forming a source / drain extension in which a diffusion layer is extended at a position shallower than a drain region.
【請求項9】ゲート電極の両側の半導体表面において、
半導体基板をエッチングした後に不純物を含有するシリ
コンをエピタキシャル成長させ、ゲート電極の両側のエ
ピタキシャルシリコン層上にスペーサを設け、エピタキ
シャルシリコン層よりも深いソース・ドレイン領域を、
ゲート電極及びスペーサをマスクにして、ゲート電極か
らある一定の距離離れた位置に形成し、エピタキシャル
シリコン層をソース・ドレインと同じ導電型の不純物を
含有する拡散層が延長された領域であるエクステンショ
ン領域と成らしめることを特徴とする電界効果型トラン
ジスタの製造方法。
9. On the semiconductor surface on both sides of the gate electrode,
After etching the semiconductor substrate, silicon containing impurities is epitaxially grown, spacers are provided on the epitaxial silicon layer on both sides of the gate electrode, and source / drain regions deeper than the epitaxial silicon layer are formed.
An extension region in which a diffusion layer containing an impurity of the same conductivity type as the source / drain is formed by extending the epitaxial silicon layer formed at a certain distance from the gate electrode using the gate electrode and the spacer as a mask. A method for manufacturing a field-effect transistor.
【請求項10】ゲート電極の両側の半導体表面におい
て、基板の表面をエッチングし、エッチングにより形成
された窪みに不純物を含有するシリコンをエピタキシャ
ル成長させたのち、ゲート電極の両側のエピタキシャル
シリコン層上にスペーサを設け、エピタキシャルシリコ
ン層よりも深いソース・ドレイン領域を、ゲート電極及
びスペーサをマスクにして、ゲート電極からある一定の
距離離れた位置に形成し、エピタキシャルシリコン層を
ソース・ドレインと同じ導電型の不純物を含有する拡散
層が延長された領域であるエクステンション領域と成ら
しめることを特徴とする電界効果型トランジスタの製造
方法。
10. On the semiconductor surface on both sides of the gate electrode, the surface of the substrate is etched, and silicon containing impurities is epitaxially grown in a recess formed by the etching, and then a spacer is formed on the epitaxial silicon layer on both sides of the gate electrode. The source / drain region deeper than the epitaxial silicon layer is formed at a certain distance from the gate electrode using the gate electrode and the spacer as a mask, and the epitaxial silicon layer has the same conductivity type as the source / drain. A method for manufacturing a field-effect transistor, comprising forming an extension region, which is a region in which a diffusion layer containing an impurity is extended.
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