JP3293567B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3293567B2
JP3293567B2 JP27892898A JP27892898A JP3293567B2 JP 3293567 B2 JP3293567 B2 JP 3293567B2 JP 27892898 A JP27892898 A JP 27892898A JP 27892898 A JP27892898 A JP 27892898A JP 3293567 B2 JP3293567 B2 JP 3293567B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は浅い接合でかつ低抵
抗のP型拡散層とN型拡散層を有する半導体装置に関
し、特に浅い接合でかつ低抵抗のエクステンションを有
するPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOS
トランジスタを備える半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a shallow junction and a low resistance P-type diffusion layer and an N-type diffusion layer, and more particularly to a P-channel MOS transistor having a shallow junction and a low resistance extension and an N-channel. MOS
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年における半導体装置の高密度化に伴
いMOSトランジスタが微細化され、そのソース・ドレ
イン領域の接合を浅くすることが要求される。特に、ソ
ース・ドレインを低濃度領域(LDD)領域と、高濃度
領域とで構成してるLDD構造のMOSトランジスタで
は、従来ではLDD領域はホットキャリアによる耐圧低
下に対処するために低濃度に形成していたが、近年の半
導体装置での電源電圧の低下に伴ってその目的は薄れ、
むしろLDD領域の不純物濃度を高めてトランジスタの
低抵抗化を図り、動作の高速化を図ることが行われてい
る。このため、このような不純物濃度が高められたLD
D相当領域をエクステンション領域と称している。した
がって、半導体装置の微細化に伴い、高濃度でかつ浅い
接合のエクステンション領域を形成する要求が高められ
ている。
2. Description of the Related Art With the recent increase in the density of semiconductor devices, MOS transistors have been miniaturized, and it is required to make the junction between the source and drain regions shallow. In particular, in a MOS transistor having an LDD structure in which the source / drain is composed of a low-concentration region (LDD) region and a high-concentration region, conventionally, the LDD region is formed with a low concentration in order to cope with a decrease in breakdown voltage due to hot carriers. However, its purpose has weakened with the recent decrease in power supply voltage in semiconductor devices.
Rather, the impurity concentration of the LDD region is increased to lower the resistance of the transistor, thereby increasing the operation speed. For this reason, such an LD with an increased impurity concentration is used.
The area corresponding to D is called an extension area. Therefore, with the miniaturization of semiconductor devices, there is an increasing demand for forming a high-concentration and shallow junction extension region.

【0003】このようなエクステンション領域を備える
PチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトラ
ンジスタを1つの半導体基板に一体に形成するCMOS
構造の半導体装置では、これまでのLDD領域を備える
MOSトランジスタで構成されるCMOS構造の製造方
法をそのまま適用すると、PチャネルMOSトランジス
タとNチャネルMOSトランジスタのいずれか一方で目
的とするエクステンション領域、すなわち接合が浅い一
方で不純物濃度が高い低抵抗のエクステンション領域を
形成することが難しくなる。
A CMOS in which a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor having such an extension region are integrally formed on one semiconductor substrate
In a semiconductor device having a structure, if a conventional CMOS structure manufacturing method including a MOS transistor having an LDD region is applied as it is, a desired extension region, that is, one of a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor is used. While the junction is shallow, it is difficult to form a low-resistance extension region having a high impurity concentration.

【0004】このことを、後述する本発明の実施形態で
参照する工程図の図2、図3を援用して説明する。同図
はそれぞれエクステンションを有するPMOSトランジ
スタとNMOSトランジスタを有するCMOS構造の半
導体装置の製造工程の一部を説明する図である。先ず、
図2(a)のように、P型シリコン基板101の一部領
域にNウェル102を形成する。そして、前記シリコン
基板101の表面に素子分離絶縁膜103を形成して素
子領域を区画形成した後、各素子領域にゲート絶縁膜1
04とゲート電極105をそれぞれ形成する。そして、
図2(b)のように、フォトレジスト膜106でPMO
S領域を覆った上で、前記Nウェル102の領域に対し
てボロンをイオン注入し、ボロン注入層107を形成す
る。次いで、今度は図2(c)のように、前記NMOS
領域を覆うように別のフォトレジスト膜108を形成
し、リンをイオン注入してリン注入層109を形成す
る。しかる後、図2(d)のように、アニール処理を行
ってイオン注入した各不純物を活性化し、それぞれP
型、N型のエクステンション110,111を形成す
る。さらに、その後の詳細な工程の説明は省略するが、
前記ゲート電極105の側面に公知の技法でサイドウォ
ール112を形成した後、前記各エクステンション11
0,111を形成した手法とほぼ同様にフォトレジスト
膜をマスクにしてNMOS領域に砒素を、PMOSにボ
ロンをそれぞれ前記エクステンション110,111よ
りも高濃度にイオン注入し、かつアニールにより活性化
することで、図3(d)のようにP型及びN型の各高濃
度ソース・ドレイン領域117,118を形成する。
[0004] This will be described with reference to FIGS. 2 and 3 of a process chart referred to in an embodiment of the present invention described later. This figure is a diagram for explaining a part of the manufacturing process of a semiconductor device having a CMOS structure having a PMOS transistor and an NMOS transistor each having an extension. First,
As shown in FIG. 2A, an N well 102 is formed in a partial region of a P-type silicon substrate 101. Then, after forming an element isolation insulating film 103 on the surface of the silicon substrate 101 to partition and form an element region, a gate insulating film 1 is formed on each element region.
04 and a gate electrode 105 are formed. And
As shown in FIG. 2B, the PMO is
After covering the S region, boron is ion-implanted into the region of the N well 102 to form a boron implanted layer 107. Next, as shown in FIG.
Another photoresist film 108 is formed so as to cover the region, and phosphorus is ion-implanted to form a phosphorus-implanted layer 109. Thereafter, as shown in FIG. 2D, an annealing process is performed to activate each ion-implanted impurity,
Mold and N-type extensions 110 and 111 are formed. Furthermore, although the detailed description of the subsequent steps is omitted,
After a sidewall 112 is formed on a side surface of the gate electrode 105 by a known technique, each of the extensions 11 is formed.
The arsenic is implanted into the NMOS region and the boron is implanted into the PMOS at a higher concentration than the extensions 110 and 111, respectively, using the photoresist film as a mask, and activated by annealing in substantially the same manner as the method of forming the 0 and 111. Then, as shown in FIG. 3D, P-type and N-type high concentration source / drain regions 117 and 118 are formed.

【0005】この製造方法では、P型エクステンション
110とN型エクステンション111を同時にアニール
処理により活性化して形成しているが、N型不純物であ
る砒素又はリンと、P型不純物であるボロンとでは活性
化時の熱による挙動が異なるため、次のような問題が生
じる。すなわちN型不純物は、熱処理時にシリコン基板
の表面から容易に蒸発する。このため、シリコン基板の
シリコン結晶中に注入された不純物の濃度が低下され、
形成されるエクステンションが低濃度化され、その抵抗
が増大してしまうことになる。これを避けるためには、
アニール前にシリコン基板の表面にカバー酸化膜を形成
するか、若しくは数百から数千ppmの微量酸素添加雰
囲気でアニールすることにより、アニールの進行に伴っ
てシリコン基板の表面にカバー酸化膜を成長し、N型不
純物の蒸発を抑制する方法が検討されている。
In this manufacturing method, the P-type extension 110 and the N-type extension 111 are simultaneously activated and formed by annealing. However, arsenic or phosphorus as an N-type impurity and boron as a P-type impurity are not activated. The following problems arise because the behavior due to heat during the formation is different. That is, the N-type impurities easily evaporate from the surface of the silicon substrate during the heat treatment. For this reason, the concentration of the impurities implanted in the silicon crystal of the silicon substrate is reduced,
The extension to be formed is reduced in concentration, and the resistance is increased. To avoid this,
A cover oxide film is formed on the surface of the silicon substrate before annealing, or the cover oxide film grows on the surface of the silicon substrate as the annealing progresses by annealing in a slight oxygen-added atmosphere of several hundred to several thousand ppm. However, a method for suppressing the evaporation of N-type impurities has been studied.

【0006】図11は前記事項を説明するための図であ
り、N型不純物のリンをシリコン基板にイオン注入し、
カバー酸化膜が存在して酸素添加がない雰囲気の場合
(a1)、カバー酸化膜が存在せずに酸素添加がある雰
囲気の場合(a2)、カバー酸化膜が存在せずに酸素添
加がない雰囲気の場合(a3)のそれぞれについてRT
A(急速昇温アニール:Rapid Tharmal Anneal)処理を
行った場合の不純物のプロファイルを示している。ま
た、図12はその際における注入ドーズ量とシート抵抗
との関係を示している、これらの結果から、カバー酸化
膜が存在せず、しかも酸素が添加されていない雰囲気で
のRTA処理では、リンの濃度が低く、低抵抗化を実現
することが難しいことが分かる。
FIG. 11 is a view for explaining the above-mentioned matter, in which phosphorus of an N-type impurity is ion-implanted into a silicon substrate.
In an atmosphere in which a cover oxide film is present and oxygen is not added (a1), in an atmosphere in which no cover oxide film is present and oxygen is added (a2), an atmosphere in which no cover oxide film is present and oxygen is not added is present. RT for each of the cases (a3)
A shows the profile of impurities when A (rapid thermal annealing) treatment is performed. FIG. 12 shows the relationship between the implantation dose and the sheet resistance at that time. From these results, the RTA treatment in an atmosphere in which the cover oxide film does not exist and oxygen is not added does not show the phosphorus. It can be seen that the concentration of is low and it is difficult to realize a low resistance.

【0007】一方、P型不純物は、熱処理時にシリコン
基板の表面等に存在するシリコン酸化膜中に取り込まれ
易いので、前記したようなカバー酸化膜が存在している
とP型不純物がそのカバー酸化膜に取り込まれてしま
い、これによりシリコン結晶中の不純物の濃度が低下さ
れ、形成されるP型のエクステンション領域が低濃度化
され、その抵抗が増大してしまうことになる。また、微
量であっても数百ppm以上の酸素添加雰囲気では、酸
化によって供給される格子間シリコンによるボロンの増
速拡散(OED:Oxidation Exhanced Diffusion )が
顕著になり、P型不純物がN型ウェルの底方向に拡散さ
れ、拡散層深さが深くなり、浅い接合を得ることができ
なくなる。これを避けるために、シリコン基板の表面に
カバー酸化膜が存在しない状態で、しかも酸素が存在し
ない雰囲気でのアニールをすることで、前記した抵抗が
増大することと接合が深くなることを抑制する方法が検
討されている。
On the other hand, the P-type impurities are easily taken into the silicon oxide film existing on the surface of the silicon substrate or the like during the heat treatment. The impurities are taken into the film, whereby the concentration of impurities in the silicon crystal is reduced, the concentration of the formed P-type extension region is reduced, and the resistance is increased. In addition, in an oxygen-added atmosphere of a few hundred ppm or more even in a trace amount, accelerated diffusion of boron (OED: Oxidation Enhanced Diffusion) by interstitial silicon supplied by oxidation becomes remarkable, and P-type impurities become N-type wells. , The diffusion layer becomes deeper, and a shallow junction cannot be obtained. In order to avoid this, annealing is performed in a state where the cover oxide film does not exist on the surface of the silicon substrate and in an atmosphere where oxygen does not exist, thereby suppressing the above-described increase in resistance and deepening of the junction. A method is being considered.

【0008】図13はこのことを示す図であり、P型不
純物のボロンをシリコン基板にイオン注入し、カバー酸
化膜が存在して酸素添加がない雰囲気の場合(b1)、
カバー酸化膜が存在せずに酸素添加がある雰囲気の場合
(b2)、カバー酸化膜が存在せずに酸素添加がない雰
囲気の場合(b3)のそれぞれについてRTAを行った
場合の不純物のプロファイルを示している。これから、
各条件のいずれにおいても比較的に高濃度が得られ、低
抵抗化を達成することは可能であるが、カバー酸化膜が
存在する条件(b2)、あるいは酸素が添加された雰囲
気でカバー酸化膜が成長される条件(b3)でのRTA
処理では、ボロンの接合深さが深くなることが分かる。
FIG. 13 is a view showing this fact. In a case where boron of a P-type impurity is ion-implanted into a silicon substrate and an atmosphere where a cover oxide film is present and oxygen is not added (b1),
The impurity profiles obtained when RTA was performed in an atmosphere where oxygen was added without the cover oxide film (b2) and in an atmosphere where oxygen was not added without the cover oxide film (b3) were shown. Is shown. from now on,
Under each of the conditions, a relatively high concentration can be obtained and a low resistance can be achieved. However, under the condition (b2) where the cover oxide film exists, or under the atmosphere where oxygen is added, the cover oxide film is formed. Under conditions (b3) under which GaN is grown
It can be seen that in the treatment, the bonding depth of boron is increased.

【0009】このように、P型不純物とN型不純物をそ
れぞれ単独に用いてP型エクステンション又はN型エク
ステンションを形成する場合には、それぞれ前記したよ
うな方法を採用することができるが、P型不純物とN型
不純物の挙動が全く正反対であるため、それぞれにおい
て浅くかつ濃度の高い領域を形成するのに最適なアニー
ル条件が異なるため、前記した従来のCMOS構造の製
造方法をそのまま用いてP型とN型の両エクステンショ
ンを浅い接合でかつ高い濃度で形成することは困難であ
り、要求されるようなCMOS構造を製造することがで
きないという問題が生じている。
As described above, when a P-type extension or an N-type extension is formed by using a P-type impurity and an N-type impurity independently, the above-described methods can be employed. Since the behaviors of the impurity and the N-type impurity are exactly opposite to each other, and the optimum annealing conditions for forming a shallow and high-concentration region are different in each case, the P-type It is difficult to form both the N-type and N-type extensions at a shallow junction and at a high concentration, and a problem arises in that a required CMOS structure cannot be manufactured.

【0010】本発明の目的は、浅い接合でかつ低抵抗の
N型拡散層とP型拡散層を同時のアニール処理によって
形成することを可能にした半導体装置の製造方法を提供
するものである。また、本発明の目的は、浅い接合でか
つ低抵抗のN型エクステンションを有するNチャネルM
OSトランジスタと、浅い接合でかつ低抵抗のP型エク
ステンションを有するCMOS構造の半導体装置を製造
することを可能にした半導体装置の製造方法を提供する
ものである。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can form an N-type diffusion layer and a P-type diffusion layer having shallow junction and low resistance by simultaneous annealing. It is another object of the present invention to provide an N-channel transistor having a shallow junction and a low-resistance N-type extension.
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which is capable of manufacturing a semiconductor device having a CMOS structure having an OS transistor and a P-type extension having a low resistance and a shallow junction.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板に
イオン注入したP型不純物とN型不純物を活性化するア
ニール処理として、酸素添加雰囲気において、TEDが
生じる温度まで急速昇温し、かつその後にOEDの発生
を抑制する工程を含むことを特徴とする。すなわち、本
発明は、前記酸素添加雰囲気での急速昇温により前記半
導体基板の表面に形成される酸化膜によってN型不純物
の外方拡散を抑制し、かつまたOEDを抑制することよ
って前記イオン注入されたP型不純物の内方拡散を抑制
することを特徴とする。例えば、本発明はPMOSトラ
ンジスタとNMOSトランジスタを有するCMOS構造
の半導体装置において、前記各トランジスタにおける浅
くかつ低抵抗のエクステンションを製造する際に適用さ
れる。
According to the present invention, as an annealing treatment for activating a P-type impurity and an N-type impurity ion-implanted into a semiconductor substrate, the temperature is rapidly raised to a temperature at which TED occurs in an oxygen-added atmosphere; Thereafter, a step of suppressing the generation of OED is included. That is, the present invention suppresses outward diffusion of N-type impurities by an oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate due to rapid temperature rise in the oxygen-added atmosphere, and suppresses OED, thereby suppressing the ion implantation. The feature is that the inward diffusion of the P-type impurity is suppressed. For example, the present invention is applied to manufacturing a shallow and low-resistance extension of each transistor in a semiconductor device having a CMOS structure having a PMOS transistor and an NMOS transistor.

【0012】本発明の代表的なアニール処理として、第
1は、急速昇温は900℃〜1100℃まで昇温し、9
00℃〜1100℃に達すると同時に酸素を添加しない
雰囲気とし、かつOEDの発生を抑制する処理として、
その後に直ちに降温処理することを特徴とする。第2
は、急速昇温は900℃〜1100℃まで昇温し、90
0℃〜1100℃に達すると同時に酸素を添加しない雰
囲気とし、かつOEDの発生を抑制する処理として、そ
の後に10秒程度の温度を保持した後、降温処理するこ
とを特徴とする。は、急速昇温は900℃〜110
0℃まで昇温し、酸素添加雰囲気において1秒以内で前
記900℃〜1100℃を保持し、OEDの発生を抑制
する処理として、その後酸素を添加しない雰囲気で90
0℃〜1100℃を所要時間だけ保持することを特徴と
する。第は、急速昇温は900℃〜1100℃まで昇
温し、酸素添加雰囲気において1秒以内で前記900℃
〜1100℃を保持し、OEDの発生を抑制する処理と
して、その後酸素添加雰囲気のまま800℃での熱処理
を行うことを特徴とする。
As a typical annealing treatment of the present invention, first, a rapid temperature rise is performed from 900 ° C. to 1100 ° C.
As a process to reach the temperature of 00 ° C. to 1100 ° C. and not to add oxygen at the same time, and to suppress the generation of OED,
Thereafter, the temperature is reduced immediately . Second
Is a rapid temperature rise from 900 ° C. to 1100 ° C.
An atmosphere in which oxygen is not added at the same time when the temperature reaches 0 ° C to 1100 ° C.
As a process for reducing the occurrence of OED while maintaining the atmosphere,
After holding the temperature for about 10 seconds after
And features. Third , the rapid temperature rise is 900 ° C to 110 ° C.
The temperature is raised to 0 ° C and the above-mentioned 900 ° C to 1100 ° C is maintained within 1 second in an oxygen-added atmosphere to suppress the generation of OED.
Is performed in an atmosphere in which oxygen is not added thereafter.
It is characterized in that 0 to 1100 ° C. is maintained for a required time. Fourth , the rapid temperature rise is from 900 ° C. to 1100 ° C., and the above-mentioned 900 ° C.
~ 1100 ° C to suppress OED generation
And, and performing a heat treatment while 800 ° C. subsequent oxygenated atmosphere.

【0013】以上の特徴を備える本発明の作用について
説明する。従来からイオン注入により不純物の拡散層を
形成する場合に、イオン注入で導入された半導体基板中
の点欠陥によるTED(Tranjent Exhanced Diffusion
)と呼ばれる過渡増速拡散現象が生じることが知られ
ている。そこで、このTEDを前記した半導体基板の酸
化によって供給される格子間シリコンによるP型不純物
の増速拡散であるOEDと比較すると、図1に示すよう
に、前記TEDは比較的に低温から発生し、1000℃
程度の高温度でその発生がピークとなり、かつその高温
度に達した時点で急速に消滅する。一方、前記OEDは
TEDに比較するとその発生量は少ないが、1000
近傍の高温度に達すると発生し、この温度状態が保持さ
れる間は継続して生じている。
The operation of the present invention having the above features will be described. Conventionally, when a diffusion layer of an impurity is formed by ion implantation, TED (Tranjent Enhanced Diffusion) due to a point defect in a semiconductor substrate introduced by ion implantation.
) Is known to occur. Therefore, when this TED is compared with the above-described OED, which is an accelerated diffusion of P-type impurities by interstitial silicon supplied by the oxidation of the semiconductor substrate, as shown in FIG. 1, the TED is generated from a relatively low temperature. , 1000 ° C
Its generation peaks at a moderately high temperature and disappears rapidly when the high temperature is reached. On the other hand, the OED is less generated than TED, but at 1000 ° C.
Occurs when the temperature reaches a nearby high temperature, and continues while this temperature state is maintained.

【0014】したがって、これらの現象を鑑みると、仮
に、RTA(急速加熱アニール)を酸素が存在しない雰
囲気で行った場合でもTEDによる増速拡散を抑制する
ことはできないが、短時間RTA処理であれば、元々T
EDによる増速拡散が生じているので、酸素添加による
増速拡散の効果を少なくでき、特にこの短時間のRTA
処理を高温、例えば1000℃以上の高温で熱処理すれ
ば、殆どTEDによる拡散のみを生じさせることが可能
となる。したがって、酸素添加雰囲気中でも、極短時間
のRTAを行うことにより、N型不純物については、カ
バー酸化膜の成長による外方拡散の防止と、TEDのみ
による拡散によって浅く、高濃度のN型拡散層が形成で
きる。また、P型不純物については、酸素添加雰囲気で
あってもカバー酸化膜による吸収を最小限に抑制する一
方でOEDを実質的に抑制でき、通常の数十秒アニール
と比較して高濃度で浅いP拡散層を得ることが可能とな
る。
Therefore, in view of these phenomena, even if RTA (rapid heating annealing) is performed in an atmosphere in which oxygen does not exist, the accelerated diffusion due to TED cannot be suppressed. If originally, T
Since the accelerated diffusion by the ED occurs, the effect of the accelerated diffusion by the addition of oxygen can be reduced.
If the heat treatment is performed at a high temperature, for example, at a high temperature of 1000 ° C. or more, almost only diffusion by TED can be caused. Therefore, even in an oxygen-added atmosphere, by performing an RTA for an extremely short time, the N-type impurity is prevented from being outwardly diffused by the growth of the cover oxide film and is diffused only by the TED to form a shallow, high-concentration N-type Can be formed. Regarding P-type impurities, even in an oxygen-added atmosphere, OED can be substantially suppressed while absorption by the cover oxide film is suppressed to a minimum, and a higher concentration and shallower than normal annealing for several tens of seconds. A P diffusion layer can be obtained.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図2は本発明をCMOS構造の半導
体装置、特にエクステンションを備えるNチャネルMO
SトランジスタとPチャネルMOSトランジスタを同一
基板上に構築したCMOS半導体装置の製造に適用した
実施形態を工程順に示す断面図である。先ず、図2
(a)のように、P型シリコン基板101の所要領域に
周知の手法によってNウェル102を形成した後、前記
シリコン基板101の表面を選択酸化してLOCOS構
造あるは溝構造の素子分離用絶縁膜103を形成し、前
記Nウェル101内のPMOS領域と前記P型シリコン
基板101内のNMOS領域の各素子形成領域を区画形
成する。なお、この実施形態では素子分離用絶縁膜10
3として溝構造を採用しており、前記シリコン基板10
1の表面に溝を形成し、その溝内にシリコン酸化膜を埋
め込んでいる。さらに、前記PMOS領域とNMOS領
域の各素子形成領域の前記シリコン基板101の表面に
10nm程度のシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜1
04を形成し、かつその上に300nm程度の厚さで所
要幅寸法にパターン形成した低抵抗化された多結晶シリ
コン、あるいは多結晶シリコンと高融点金属シリサイド
からなるポリサイド構造のゲート電極を形成する。ゲー
ト電極形成後ゲート電極をマスクとして、ゲート絶縁膜
となる部分以外の絶縁膜を除去する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows a semiconductor device having a CMOS structure, in particular, an N-channel MO having an extension.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing, in the order of steps, an embodiment applied to the manufacture of a CMOS semiconductor device in which an S transistor and a P-channel MOS transistor are constructed on the same substrate. First, FIG.
As shown in FIG. 1A, an N-well 102 is formed in a required region of a P-type silicon substrate 101 by a well-known method, and then the surface of the silicon substrate 101 is selectively oxidized to have a LOCOS or trench isolation for element isolation. A film 103 is formed, and a PMOS region in the N-well 101 and an element formation region in the NMOS region in the P-type silicon substrate 101 are defined. In this embodiment, the isolation insulating film 10 is used.
The groove structure is adopted as 3 and the silicon substrate 10
A groove is formed on the surface of the substrate 1 and a silicon oxide film is embedded in the groove. Further, a gate insulating film 1 made of a silicon oxide film of about 10 nm is formed on the surface of the silicon substrate 101 in each of the element forming regions of the PMOS region and the NMOS region.
04, and a gate electrode of a polycide structure composed of polycrystalline silicon and refractory metal silicide formed of low-resistance polycrystalline silicon having a thickness of about 300 nm and patterned to a required width. . After formation of the gate electrode, the insulating film other than the portion to be the gate insulating film is removed using the gate electrode as a mask.

【0016】次いで、図2(b)のように、NMOS領
域をフォトレジスト膜106により選択的に被覆した状
態で、前記PMOS領域にP型不純物、すなわちボロン
をイオン注入し、ボロン注入層107を形成する。ここ
では、ボロンイオンをドーズ量が5E14/cm2 、エ
ネルギ0.5KeVでイオン注入する。続いて、図2
(c)のように、前記フォトレジスト膜106を除去
し、新たなフォトレジスト膜108を形成してPMOS
領域を選択的に覆い、前記NMOS領域にN型不純物、
ここではリンをイオン注入してリン注入層109を形成
する。ここでは、リンイオンをドーズ量が1E15/c
2 、エネルギ0.5KeVでイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 2B, while the NMOS region is selectively covered with a photoresist film 106, a P-type impurity, ie, boron is ion-implanted into the PMOS region to form a boron implanted layer 107. Form. Here, boron ions are implanted at a dose of 5E14 / cm 2 and an energy of 0.5 KeV. Subsequently, FIG.
As shown in (c), the photoresist film 106 is removed, a new photoresist film 108 is formed, and the PMOS
An N-type impurity in the NMOS region;
Here, phosphorus is ion-implanted to form the phosphorus implantation layer 109. Here, the dose of phosphorus ions is 1E15 / c.
Ion implantation is performed at m 2 and energy of 0.5 KeV.

【0017】しかる上で、前記シリコン基板101に対
してRTA処理を施し、前記各注入層107,109の
ボロンイオンとリンイオンを活性化し、図2(d)のよ
うに、PMOS領域とNMOS領域にそれぞれP型エク
ステンション110とN型エクステンション111を形
成する。このRTA処理においては、図4に示すような
ランプアニール装置200を使用する。前記ランプアニ
ール装置200は、ベース部材201とキャップ202
とで構成されて内部が気密に保持される処理チャンバ2
03内にテーブル204が配設され、前記テーブル20
4上にRTA処理されるシリコン基板101が載置され
る。前記処理チャンバ203にはガス供給口205が開
口され、図外のガス供給源に接続される。また、前記テ
ーブル204の下側、及び前記テーブル204の上方の
前記処理チャンバ203の外部にはそれぞれ加熱ランプ
206が配置され、これらの加熱ランプ206を点灯す
ることにより前記シリコン基板101を急速に加熱する
ことが可能とされている。
Thereafter, the silicon substrate 101 is subjected to an RTA process to activate boron ions and phosphorus ions in each of the implanted layers 107 and 109, and as shown in FIG. A P-type extension 110 and an N-type extension 111 are formed, respectively. In this RTA process, a lamp annealing apparatus 200 as shown in FIG. 4 is used. The lamp annealing apparatus 200 includes a base member 201 and a cap 202.
And a processing chamber 2 whose interior is kept airtight.
03, a table 204 is provided.
The silicon substrate 101 to be subjected to the RTA process is mounted on the substrate 4. A gas supply port 205 is opened in the processing chamber 203 and connected to a gas supply source (not shown). Further, heating lamps 206 are arranged below the table 204 and outside the processing chamber 203 above the table 204, respectively, and by turning on these heating lamps 206, the silicon substrate 101 is rapidly heated. It is possible to do.

【0018】ここで、この実施形態の前記RTA処理に
際しては、処理チャンバ203内のガス雰囲気として酸
素を1000ppm含む窒素ガス雰囲気とした上で、図
5にその温度ダイヤグラムを示すように、シリコン基板
101を予め活性化に寄与しない600℃程度に加熱し
た状態から100℃/秒の加熱昇温速度で加熱し、かつ
シリコン基板101の温度が1000℃に達した時点
で、すなわち1000℃に保つ保持時間を0秒として直
ちに降温速度を50℃/秒で降温し、常温にまで低下す
る工程を実行する。そして、このようにRTA処理を行
って形成した前記P型及びN型のエクステンション11
0,111についてその濃度プロファイルを測定した。
図6はボロンイオンによるP型エクステンション110
の濃度プロファイルであり、接合深さが25nm程度
で、かつシート抵抗が1000Ω/□であることが確認
された。また、図7はリンイオンによるN型エクステン
ション111の濃度プロファイルであり、接合深さが5
0nm程度で、かつシート抵抗が250Ω/□であるこ
とが確認された。このことから、P型エクステンション
110においては、図13に示した濃度プロファイルに
比較して接合深さを浅く形成でき、その一方でシート抵
抗はほぼ同程度の低いP型拡散層構造が形成されている
ことが分かる。また、N型エクステンション111にお
いては、図11に示した濃度プロファイルに比較して接
合深さの点ではほぼ同じに浅く形成できる一方で、濃度
を高めてシート抵抗を低減したN型拡散層構造が形成さ
れていることが分かる。
At this time, in the RTA process of this embodiment, the gas atmosphere in the processing chamber 203 is set to a nitrogen gas atmosphere containing 1000 ppm of oxygen, and as shown in FIG. Is heated at a heating rate of 100 ° C./sec from a state where it is previously heated to about 600 ° C. which does not contribute to activation, and when the temperature of the silicon substrate 101 reaches 1000 ° C., that is, a holding time for maintaining the temperature at 1000 ° C. Is immediately set to 0 seconds, the temperature is decreased at a rate of 50 ° C./sec, and a step of reducing the temperature to room temperature is executed. The P-type and N-type extensions 11 formed by performing the RTA process as described above.
The concentration profile was measured for 0,111.
FIG. 6 shows a P-type extension 110 using boron ions.
It was confirmed that the junction depth was about 25 nm and the sheet resistance was 1000 Ω / □. FIG. 7 shows a concentration profile of the N-type extension 111 due to phosphorus ions, and the junction depth is 5%.
It was confirmed that the thickness was about 0 nm and the sheet resistance was 250 Ω / □. Therefore, in the P-type extension 110, the junction depth can be formed to be shallower than the concentration profile shown in FIG. 13, while the P-type diffusion layer structure having a sheet resistance almost equal to that of the P-type extension 110 is formed. You can see that there is. Further, the N-type extension 111 can be formed to be as shallow as the junction depth in comparison with the concentration profile shown in FIG. 11, but has an N-type diffusion layer structure in which the sheet resistance is reduced by increasing the concentration. It can be seen that it is formed.

【0019】次いで、前記したようにP型及びN型の各
エクステンション110,111を形成した後、図3
(a)のように、全面にシリコン酸化膜を被着し、かつ
このシリコン酸化膜を異方性エッチング法によりエッチ
ングバックすることで前記ゲート電極105の側面にサ
イドウォール112を形成する。その上で、図3(b)
のように、再度NMOS領域をフォトレジスト膜113
により選択的に被覆した状態で、前記PMOS領域にP
型不純物、すなわちボロンを高濃度でイオン注入し、高
濃度ボロン注入層114を形成する。ここでは、ボロン
イオンをドーズ量が1E18/cm2 、エネルギ50K
eVでイオン注入する。続いて、図3(c)のように、
前記フォトレジスト膜113を除去し、新たなフォトレ
ジスト膜115を形成してPMOS領域を選択的に覆
い、前記NMOS領域にN型不純物、ここでは砒素をイ
オン注入し、高濃度砒素注入層116を形成する。ここ
では、砒素イオンをドーズ量が1E18/cm2 、エネ
ルギ50KeVでイオン注入する。そして、図3(d)
のように、第二のアニール処理を施し、高濃度のP型ソ
ース・ドレイン領域117と高濃度のN型のソース・ド
レイン領域118を形成する。なお、この第二のアニー
ル処理については、従来のアニール法をそのまま採用す
ることが可能である。
Next, after forming the P-type and N-type extensions 110 and 111 as described above, FIG.
As shown in FIG. 3A, a silicon oxide film is deposited on the entire surface, and the silicon oxide film is etched back by an anisotropic etching method to form sidewalls 112 on the side surfaces of the gate electrode 105. Then, FIG. 3 (b)
As shown in FIG.
In the PMOS region in a state of being selectively covered by
A high-concentration boron-implanted layer 114 is formed by ion-implanting a type impurity, that is, boron at a high concentration. Here, boron ions are dosed at 1E18 / cm 2 and energy is 50K.
Ion implantation is performed at eV. Then, as shown in FIG.
The photoresist film 113 is removed, a new photoresist film 115 is formed to selectively cover the PMOS region, and an N-type impurity, here, arsenic is ion-implanted into the NMOS region to form a high-concentration arsenic implantation layer 116. Form. Here, arsenic ions are implanted at a dose of 1E18 / cm 2 and an energy of 50 KeV. Then, FIG.
As described above, a second annealing process is performed to form a high-concentration P-type source / drain region 117 and a high-concentration N-type source / drain region 118. It should be noted that a conventional annealing method can be employed as it is for the second annealing process.

【0020】以上のように、この実施形態では、P型及
びN型の各エクステンション110,111の製造に際
しては、ボロンとリンをそれぞれイオン注入した後に、
酸素を微量に含む雰囲気中において極短時間の1000
℃でのRTA処理を行って各イオンを活性化することに
より、TEDの増速拡散は発生するがOEDによる増速
拡散が発生する前の状態で高温状態が解消されるため、
OEDによる増速拡散を抑制ないし防止することが可能
となる。したがって、酸素添加雰囲気での処理によりシ
リコン基板101の表面に生成される図には現れないカ
バー酸化膜によってN型不純物であるボロンの濃度低下
を防止する一方で浅い接合のN型エクステンション11
0が形成できる。また、P型不純物におけるOEDによ
るP型不純物のリンの拡散を抑制し、浅い接合のP型エ
クステンション110が形成できる。なお、酸素添加雰
囲気での処理であるため、前記したように生成されたカ
バー酸化膜によってボロンの一部はそのカバー酸化膜中
に取り込まれることになるが、極短時間のRTA処理で
あるため生成されるカバー酸化膜の膜厚も薄く、取り込
まれるボロンも少量であり、P型エクステンション11
0におよぼす濃度低下の影響を最小限に抑制することが
可能である。
As described above, in this embodiment, when manufacturing the P-type and N-type extensions 110 and 111, boron and phosphorus are ion-implanted, respectively.
In an atmosphere containing a trace amount of oxygen, a very short time of 1000
Activating each ion by performing RTA treatment at ° C. causes accelerated diffusion of TED, but eliminates the high temperature state before the accelerated diffusion by OED occurs.
It is possible to suppress or prevent the accelerated diffusion by the OED. Therefore, the concentration of boron, which is an N-type impurity, is prevented from being reduced by a cover oxide film which is not shown in the drawing and is formed on the surface of the silicon substrate 101 by the treatment in an oxygen-added atmosphere, while the N-type extension 11 having a shallow junction
0 can be formed. Further, diffusion of phosphorus of the P-type impurity by the OED in the P-type impurity is suppressed, and the P-type extension 110 having a shallow junction can be formed. Note that, since the treatment is performed in an oxygen-added atmosphere, part of boron is taken into the cover oxide film by the cover oxide film generated as described above. The thickness of the generated cover oxide film is small, and the amount of boron incorporated is small.
It is possible to minimize the effect of the decrease in density on zero.

【0021】ここで、前記第1の実施形態におけるRT
A処理での各条件を相違した第2の実施形態について説
明する。この第2の実施形態では、図8に示すように、
RTAの温度ダイヤグラムとして、シリコン基板を60
0℃程度から100℃/秒の加熱昇温速度で加熱した上
で、その温度で約10秒間だけ保持し、しかる上で降温
速度を50℃/秒で降温し、常温にまで低下する。ま
た、これと共に、前記加熱昇温時では酸素を1000p
pm含む窒素ガスの雰囲気とし、1000℃に達した後
の保持時間と降温処理では酸素の添加を停止して100
%の窒素ガス雰囲気とする。このようにRTA処理を行
って形成したP型及びN型のエクステンションについて
その濃度プロファイルを測定した。図6の破線はボロン
イオンによるP型エクステンションの濃度プロファイル
であり、接合深さが55nm程度で、かつシート抵抗が
600Ω/□であることが確認された。また、図7の破
線はリンイオンによるN型エクステンションの濃度プロ
ファイルであり、接合深さが90nm程度で、かつシー
ト抵抗が200Ω/□であることが確認された。
Here, RT in the first embodiment is used.
A second embodiment in which the conditions in the process A are different will be described. In the second embodiment, as shown in FIG.
As the RTA temperature diagram, the silicon substrate
After heating at a heating rate of about 0 ° C. to 100 ° C./sec, the temperature is maintained for about 10 seconds, and then the temperature is decreased at a rate of 50 ° C./sec to lower the temperature to room temperature. At the same time, at the time of heating and raising the temperature,
pm, and the holding time after reaching 1000 ° C. and the addition of oxygen were stopped in the temperature lowering process.
% Nitrogen gas atmosphere. The concentration profiles of the P-type and N-type extensions formed by performing the RTA process as described above were measured. The broken line in FIG. 6 is the concentration profile of the P-type extension due to boron ions, and it was confirmed that the junction depth was about 55 nm and the sheet resistance was 600 Ω / □. The broken line in FIG. 7 is the concentration profile of the N-type extension due to phosphorus ions, and it was confirmed that the junction depth was about 90 nm and the sheet resistance was 200 Ω / □.

【0022】この第2の実施形態の濃度プロファイルを
前記第1の濃度プロファイルと比較すると、第2の実施
形態ではP型及びN型の各エクステンションにおいて、
いずれも第1の実施形態に比較して接合深さは若干深く
なるが、それでも図13及び図11に示した従来の濃度
プロファイルに比較して接合は浅くでき、またその一方
で第1の実施形態に比較して高濃度化による低抵抗化が
実現できることが分かる。したがって、この第2の実施
形態においても、従来に比較して浅い接合で低抵抗のエ
クステンションが形成できる。これは、RTA処理にお
ける極短時間の昇温時には酸素添加雰囲気であるために
シリコン基板の表面にカバー酸化膜が形成され、N型不
純物の外方拡散が防止でき、その一方で1000℃に達
した後は酸素が含まれない雰囲気であるためにOEDの
増速拡散が防止でき、TEDによる増速拡散のみに制限
してP型不純物の内方拡散が抑制されることによるもの
である。
When comparing the density profile of the second embodiment with the first density profile, in the second embodiment, in each of the P-type and N-type extensions,
In either case, the junction depth is slightly deeper than in the first embodiment, but the junction can still be made shallower as compared with the conventional concentration profiles shown in FIGS. 13 and 11, and on the other hand, in the first embodiment, It can be seen that the resistance can be reduced by increasing the concentration as compared with the form. Therefore, also in the second embodiment, a low-resistance extension can be formed with a shallower junction as compared with the related art. This is because, when the temperature is raised for an extremely short time in the RTA process, since the atmosphere is an oxygen-added atmosphere, a cover oxide film is formed on the surface of the silicon substrate, and outward diffusion of N-type impurities can be prevented. After that, since the atmosphere does not contain oxygen, the accelerated diffusion of the OED can be prevented, and the inward diffusion of the P-type impurity is suppressed by limiting only the accelerated diffusion by the TED.

【0023】ここで、本発明者が前記したRTA処理に
おける1000℃での保持状態について、保持時間を相
違させた複数のシリコン基板の試料を作製し、それぞれ
についての濃度プロファイルの比較を行った結果を図9
に示す。ここでは、不純物としてP型不純物であるボロ
ンを用いており、保持時間を0秒、3秒、10秒の場合
について比較している。また、同時に、前記保持時間の
間、酸素を全く添加しない窒素100%雰囲気の場合
と、酸素を10%だけ添加した雰囲気の場合についても
比較している。この結果、保持時間が長くなれば接合深
さが深くなることが分かるが、接合でのボロン濃度は0
秒から3秒では大きく増加しているが、3秒から10秒
ではボロン濃度の増加が顕著ではないことが分かる。こ
れから、保持時間を3秒以下にすれば、接合深さを浅く
する一方で、必要な不純物濃度が得られることが確認で
きる。また、酸素の添加によって接合深さは深くなる
が、不純物濃度については顕著な差がみられず、したが
って保持時間の間は酸素を添加する必要がないことも分
かる。なお、図9はボロンの場合を示しているが、砒素
やリン等のN型不純物についても同様である。
Here, with respect to the holding state at 1000 ° C. in the above-mentioned RTA processing, a plurality of silicon substrate samples having different holding times were prepared by the present inventor, and the concentration profiles of the respective samples were compared. Figure 9
Shown in Here, boron, which is a P-type impurity, is used as the impurity, and a comparison is made between the case where the retention time is 0 second, 3 seconds, and 10 seconds. At the same time, a comparison is made between a 100% nitrogen atmosphere in which no oxygen is added and an atmosphere in which only 10% oxygen is added during the holding time. As a result, it can be seen that the longer the holding time, the deeper the junction, but the boron concentration at the junction is 0%.
It can be seen that the boron concentration increases greatly from 2 to 3 seconds, but the boron concentration does not increase significantly from 3 to 10 seconds. From this, it can be confirmed that if the holding time is set to 3 seconds or less, the required impurity concentration can be obtained while the junction depth is reduced. Further, although the junction depth is increased by the addition of oxygen, no remarkable difference is observed in the impurity concentration, and therefore, it is understood that it is not necessary to add oxygen during the holding time. Although FIG. 9 shows the case of boron, the same applies to N-type impurities such as arsenic and phosphorus.

【0024】なお、前記RTA処理における、温度と保
持時間及び保持の態様はそれぞれに相関を有するもので
あり、前記した実施形態の条件に限定されるものではな
い。例えば、図10にそれぞれの温度プログラムを示す
ように、第1の例としては、同図(a)のように、酸素
添加雰囲気で1050℃まで昇温し、その後3秒以内で
保持を行い、その後、酸素を添加しない雰囲気として降
温するようにしてもよい。ここでは、図9に示したよう
に、3秒以内であれば酸素添加雰囲気と酸素が添加され
ない雰囲気とでは特に顕著な差が生じていないことによ
る。また、同図(b)のように、酸素添加雰囲気で10
00℃まで昇温した後、酸素添加雰囲気のままで1秒以
内の保持を行い、その後度窒素100%の雰囲気で9秒
の保持を行うようにしてもよい。さらには、同図(c)
のように、酸素添加雰囲気で1000℃まで昇温した
後、1秒以内の保持を行い、その後RTA処理装置の炉
内温度を800℃にまで下げた後、従来の活性化処理と
同様に10分程度の保持を行ってもよい。特に、この例
では、800℃に降温することで、保持の状態において
OEDが発生することはない。
The temperature, the holding time, and the mode of the holding in the RTA process have a correlation with each other, and are not limited to the conditions of the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. 10, as a temperature program, as a first example, as shown in FIG. 10A, the temperature is raised to 1050 ° C. in an oxygen-added atmosphere, and then held within 3 seconds. Thereafter, the temperature may be lowered in an atmosphere to which oxygen is not added. Here, as shown in FIG. 9, there is no significant difference between an oxygen-added atmosphere and an atmosphere in which oxygen is not added within 3 seconds. Further, as shown in FIG.
After the temperature is raised to 00 ° C., the holding may be performed for 1 second or less in the oxygen-added atmosphere, and thereafter, the holding may be performed for 9 seconds in an atmosphere of 100% nitrogen. Further, FIG.
After the temperature is raised to 1000 ° C. in an oxygen-added atmosphere as described above, the temperature is maintained within 1 second, and then the temperature in the furnace of the RTA processing apparatus is lowered to 800 ° C. You may hold for about a minute. In particular, in this example, by lowering the temperature to 800 ° C., OED does not occur in the holding state.

【0025】なお、以上の説明はいずれも浅い接合でか
つ低抵抗が要求されるP型及びN型の各MOSトランジ
スタのエクステンションの製造方法に本発明を適用した
例を示しているが、浅い接合でかつ低抵抗のP型拡散層
とN型拡散層を1つの半導体基板に同時に形成すること
が要求される半導体装置であれば、当該不純物の拡散層
の形成工程として本発明の製造方法を適用することが可
能である。
The above description shows an example in which the present invention is applied to a method of manufacturing an extension of each of P-type and N-type MOS transistors which is a shallow junction and requires low resistance. If the semiconductor device is required to simultaneously form a low-resistance P-type diffusion layer and an N-type diffusion layer on one semiconductor substrate, the manufacturing method of the present invention is applied as a step of forming the impurity diffusion layer. It is possible to

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、P型不純
物とN型不純物を活性化するアニール処理において、酸
素添加雰囲気において、TEDが生じる温度まで急速昇
温して半導体基板の表面に形成される酸化膜によって基
板に注入されたN型不純物の外方拡散を抑制し、かつそ
の後にOEDの発生を抑制することよって前記イオン注
入されたP型不純物の内方拡散を抑制する処理を含んで
いるので、TEDへの急速昇温により半導体基板の表面
に形成される酸化膜によってN型不純物の外方拡散を抑
制し、かつまたOEDを抑制することよって前記イオン
注入されたP型不純物の内方拡散を抑制することによ
り、P型不純物とN型不純物のアニール時における挙動
の相違にかかわらず、P型拡散層およひN型拡散層のそ
れぞれを浅い接合で、かつ低抵抗に形成することが可能
となる。これにより、それぞれエクステンションを有す
るPMOSトランジスタとNMOSトランジスタを有す
るCMOS構造の半導体装置を製造することが可能とな
る。
As described above, according to the present invention, in the annealing treatment for activating the P-type impurities and the N-type impurities, the temperature is rapidly increased to a temperature at which TED is generated in an oxygen-added atmosphere to form the semiconductor layer on the surface of the semiconductor substrate. Depending on the oxide film
The ion implantation is performed by suppressing the outward diffusion of the N-type impurity implanted into the plate and thereafter suppressing the generation of OED .
Since the process includes a process for suppressing the inward diffusion of the P-type impurity, the oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate by rapidly raising the temperature to the TED suppresses the outward diffusion of the N-type impurity, and Also, by suppressing the inward diffusion of the ion-implanted P-type impurity by suppressing the OED, the P-type diffusion layer and the N-type impurity can be formed regardless of the difference in the behavior of the P-type impurity and the N-type impurity during annealing. Each of the N-type diffusion layers can be formed with a shallow junction and low resistance. This makes it possible to manufacture a semiconductor device having a CMOS structure having a PMOS transistor and an NMOS transistor each having an extension.

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

【図1】TED及びOEDの発生要因を説明するための
図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the causes of TED and OED.

【図2】本発明によりCMOS構造を製造する実施形態
の製造工程断面図のその1である。
FIG. 2 is a first cross-sectional view of a manufacturing process of an embodiment for manufacturing a CMOS structure according to the present invention.

【図3】本発明によりCMOS構造を製造する実施形態
の製造工程断面図のその2である。
FIG. 3 is a second cross-sectional view of the manufacturing process of the embodiment for manufacturing the CMOS structure according to the present invention;

【図4】本発明で用いるRTA装置の一例の概略構成図
である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an example of an RTA apparatus used in the present invention.

【図5】本発明の第1の実施形態の温度ダイヤグラムで
ある。
FIG. 5 is a temperature diagram of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明により形成したボロンイオンによるP型
エクステンションの濃度プロファイル図である。
FIG. 6 is a concentration profile diagram of a P-type extension by boron ions formed according to the present invention.

【図7】本発明により形成したリンイオンによるN型エ
クステンションの濃度プロファイル図である。
FIG. 7 is a concentration profile diagram of an N-type extension by phosphorus ions formed according to the present invention.

【図8】本発明の第2の実施形態の温度ダイヤグラムで
ある。
FIG. 8 is a temperature diagram of the second embodiment of the present invention.

【図9】保持時間及びガス雰囲気を変えた場合の濃度プ
ロファイズの変化を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a change in concentration profiling when a holding time and a gas atmosphere are changed.

【図10】本発明の異なる処理工程の各温度ダイヤグラ
ムである。
FIG. 10 is a temperature diagram of different processing steps of the present invention.

【図11】従来のN型エクステンションの濃度プロファ
イル図である。
FIG. 11 is a concentration profile diagram of a conventional N-type extension.

【図12】N型エクステンションにおける濃度とシート
抵抗との関係を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between a density and a sheet resistance in an N-type extension.

【図13】従来のP型エクステンションの濃度プロファ
イル図である。
FIG. 13 is a concentration profile diagram of a conventional P-type extension.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 P型シリコン基板 102 Nウェル 103 素子分離用絶縁膜 104 ゲート絶縁膜 105 ゲート電極 106 フォトレジスト膜 107 ボロン注入層 108 フォトレジスト膜 109 リン注入層 110 P型エクステンション 111 N型エクステンション 112 サイドウォール 113 フォトレジスト膜 114 ボロン注入層 115 フォトレジスト膜 116 砒素注入層 117 P型高濃度ソース・ドレイン領域 118 N型高濃度ソース・ドレイン領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 P-type silicon substrate 102 N well 103 Element isolation insulating film 104 Gate insulating film 105 Gate electrode 106 Photoresist film 107 Boron injection layer 108 Photoresist film 109 Phosphorus injection layer 110 P-type extension 111 N-type extension 112 Side wall 113 Photo Resist film 114 Boron implantation layer 115 Photoresist film 116 Arsenic implantation layer 117 P-type high concentration source / drain region 118 N-type high concentration source / drain region

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−214323(JP,A) 特開 平10−233457(JP,A) 特開 平9−172176(JP,A) 特開 平9−148570(JP,A) 特開 昭63−124519(JP,A) 特開 平6−29316(JP,A) 特開 昭62−43174(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/265 602 H01L 21/8238 H01L 27/092 Continuation of the front page (56) References JP-A-11-214323 (JP, A) JP-A-10-233457 (JP, A) JP-A-9-172176 (JP, A) JP-A-9-148570 (JP, A) JP-A-63-124519 (JP, A) JP-A-6-29316 (JP, A) JP-A-62-43174 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) H01L 21/265 602 H01L 21/8238 H01L 27/092

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板にP型不純物とN型不純物を
それぞれイオン注入し、その後に前記各注入された不純
物を活性化するアニール処理を行う工程を含む半導体装
置の製造方法において、前記アニール処理は、酸素添加
雰囲気において、前記イオン注入により前記半導体基板
に発生する点欠陥が要因とされる増速拡散(TED)が
生じる温度まで急速昇温して前記半導体基板の表面に形
成される酸化膜によって前記イオン注入されたN型不純
物の外方拡散を抑制し、その後に前記半導体基板の酸化
が要因とされる増速拡散(OED)の発生を抑制して前
記イオン注入されたP型不純物の内方拡散を抑制する処
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of ion-implanting a P-type impurity and an N-type impurity into a semiconductor substrate, respectively, and thereafter performing an annealing process for activating each of the implanted impurities. In an oxygen-added atmosphere, the temperature is rapidly increased to a temperature at which enhanced diffusion (TED) occurs due to a point defect generated in the semiconductor substrate by the ion implantation, and the temperature is increased on the surface of the semiconductor substrate.
N-type impurity implanted by the ion by the oxide film formed
Suppresses outward diffusion of the object, before and suppresses subsequent to the generation of the enhanced diffusion and oxidation of the semiconductor substrate is a factor (OED)
A process for suppressing inward diffusion of the ion-implanted P-type impurity.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 前記アニール処理における前記急速昇温
は900℃〜1100℃まで昇温し、900℃〜110
0℃に達するまでに酸素を添加する雰囲気とし、前記O
EDの発生を抑制する処理は少なくとも前記温度に達し
てからは酸素を添加しない雰囲気として降温処理するこ
とを特徴とする請求項に記載の半導体装置の製造方
法。
2. The rapid temperature rise in the annealing treatment is from 900.degree. C. to 1100.degree.
To reach 0 ℃ an atmosphere to add oxygen, the O
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 from the process of suppressing the occurrence of ED is reached at least the temperature, characterized in that the temperature lowering process in an atmosphere without the addition of oxygen.
【請求項3】 前記アニール処理における前記急速昇温
は900℃〜1100℃まで昇温し、900℃〜110
0℃に達するまでに酸素を添加する雰囲気とし、前記O
EDの発生を抑制する処理は少なくとも前記温度に達し
てからは酸素を添加しない雰囲気とし、かつ前記温度を
10秒程度保持した後に降温処理す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。
3. The rapid temperature increase in the annealing process.
Is heated to 900 ° C to 1100 ° C and 900 ° C to 110 ° C.
An atmosphere in which oxygen is added until the temperature reaches 0 ° C.
The process for suppressing the generation of ED is at least when the temperature is reached.
After that, the atmosphere is such that oxygen is not added, and the temperature is
It is characterized in that the temperature is reduced after holding for about 10 seconds.
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 前記アニール処理における前記急速昇温
は900℃〜1100℃まで昇温し、酸素添加雰囲気に
おいて1秒以内で前記900℃〜1100℃を保持し、
前記OEDの発生を抑制する処理は、その後酸素を添加
しない雰囲気で900〜1100℃を所要時間だけ保持
することを特徴とする請求項に記載の半導体装置の製
造方法。
4. The rapid temperature rise in the annealing treatment is performed to 900 ° C. to 1100 ° C., and the temperature is maintained at 900 ° C. to 1100 ° C. within 1 second in an oxygen-added atmosphere;
2. The method according to claim 1 , wherein the treatment for suppressing the generation of the OED is performed by maintaining the temperature at 900 to 1100 ° C. for a required time in an atmosphere to which oxygen is not added.
【請求項5】 前記アニール処理における前記急速昇温
は900℃〜1100℃まで昇温し、酸素添加雰囲気に
おいて1秒以内で前記900℃〜1100℃を保持し、
前記OEDの発生を抑制する処理は、その後酸素添加雰
囲気のまま800℃での熱処理を行うことを特徴とする
請求項に記載の半導体装置の製造方法。
5. The rapid temperature rise in the annealing treatment is from 900 ° C. to 1100 ° C., and the temperature is maintained at 900 ° C. to 1100 ° C. within 1 second in an oxygen-added atmosphere.
2. The method according to claim 1 , wherein the treatment for suppressing the generation of the OED is performed by heat treatment at 800 [deg.] C. in an oxygen-added atmosphere.
【請求項6】 半導体基板に区画形成されたPMOS形
成領域とNMOS形成領域のそれぞれにゲート電極を形
成する工程と、前記PMOS形成領域に選択的にP型不
純物をイオン注入する工程と、前記NMOS形成領域に
選択的にN型不純物をイオン注入する工程と、前記P型
不純物とN型不純物を活性化する第1のアニール処理を
行ってそれぞれのエクステンションを形成する工程と、
前記各MOS形成領域のゲート電極の側面にサイドウォ
ールを形成する工程と、前記PMOS形成領域に選択的
に高濃度のP型不純物をイオン注入する工程と、前記N
MOS形成領域に選択的に高濃度のN型不純物をイオン
注入する工程と、前記高濃度のP型不純物と前記高濃度
N型不純物を活性化する第2のアニール処理を行って
高濃度のソース・ドレイン領域を形成する工程とを含む
半導体装置の製造方法において、前記第1のアニール処
理に前記請求項1ないし5のいずれかに記載のアニール
処理を適用することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
6. A step of forming a gate electrode in each of a PMOS formation region and an NMOS formation region partitioned on a semiconductor substrate; a step of selectively ion-implanting a P-type impurity into the PMOS formation region; A step of selectively ion-implanting an N-type impurity into a formation region; a step of performing a first annealing process for activating the P-type impurity and the N-type impurity to form respective extensions;
Forming a sidewall on a side surface of the gate electrode in each of the MOS formation regions, selectively implanting high-concentration P-type impurities into the PMOS formation region,
A step of ion-implanting selectively a high concentration N-type impurity to the MOS forming region, the high concentration P-type impurity of the high concentration
Forming a high concentration source / drain region by performing a second annealing process for activating the N-type impurities
In the method for manufacturing a semiconductor device, the first annealing
The annealing according to any one of claims 1 to 5,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising applying processing .
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