JP3376305B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3376305B2
JP3376305B2 JP37075698A JP37075698A JP3376305B2 JP 3376305 B2 JP3376305 B2 JP 3376305B2 JP 37075698 A JP37075698 A JP 37075698A JP 37075698 A JP37075698 A JP 37075698A JP 3376305 B2 JP3376305 B2 JP 3376305B2
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region
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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、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 method of manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、LSIの高性能化・高速化に伴
い、MISトランジスタはしだいに微細化してきてお
り、MISトランジスタのゲート絶縁膜も急速に薄膜化
してきている。そのため、極薄のゲート絶縁膜を均一か
つ高信頼性で形成する技術が求められている。
2. Description of the Related Art In recent years, with higher performance and higher speed of LSIs, MIS transistors have been gradually miniaturized, and the gate insulating film of MIS transistors has been rapidly thinned. Therefore, a technique for forming an extremely thin gate insulating film uniformly and with high reliability is required.

【0003】また、EEPROMに代表されるような、
ゲート絶縁膜がトンネル絶縁膜として利用される素子で
は、書き込み及び消去の際に高電界がゲート絶縁膜に印
加される。ゲート絶縁膜に高電界が印加されることによ
り、電界から高いエネルギーを得た電子が絶縁膜を通過
するため、ゲート絶縁膜に対しては高い絶縁破壊耐性が
要求される。
Further, as represented by an EEPROM,
In an element in which the gate insulating film is used as a tunnel insulating film, a high electric field is applied to the gate insulating film during writing and erasing. When a high electric field is applied to the gate insulating film, electrons having high energy from the electric field pass through the insulating film, so that the gate insulating film is required to have high dielectric breakdown resistance.

【0004】このような要求に対し、シリコン酸化膜に
代表されるゲート絶縁膜中にハロゲン元素、特にフッ素
を導入することで、膜質が改善されることが知られてい
る。また、フッ素原子をシリコン/シリコン酸化膜界面
に導入することで、界面準位生成が抑制されることにつ
いても、いくつかのグループから報告されている(例え
ば、Y.Nishioka et al.,IEEE
Electron Device Lett.10,p
p.141−143(1989))。さらに、フッ素原
子をシリコン基板中に導入することで、pn接合の逆方
向リーク電流を抑制できるという報告もある。
In response to such requirements, it is known that the film quality is improved by introducing a halogen element, particularly fluorine, into a gate insulating film typified by a silicon oxide film. Also, it has been reported from several groups that the introduction of fluorine atoms into the silicon / silicon oxide film interface suppresses the generation of interface states (for example, Y. Nishioka et al., IEEE).
Electron Device Lett. 10, p
p. 141-143 (1989)). Further, there is also a report that introduction of fluorine atoms into the silicon substrate can suppress the reverse leakage current of the pn junction.

【0005】フッ素のゲート絶縁膜や基板への導入方法
としては、ゲート電極中にフッ素をイオン注入し、この
フッ素を熱拡散によってゲート絶縁膜や基板に導入する
方法が知られている。
As a method for introducing fluorine into the gate insulating film or the substrate, there is known a method in which fluorine is ion-implanted into the gate electrode and the fluorine is introduced into the gate insulating film or the substrate by thermal diffusion.

【0006】しかしながら、ゲート電極からゲート絶縁
膜や基板にフッ素を導入する方法では、ゲート電極下の
ゲート絶縁膜や基板中のフッ素濃度、特にトランジスタ
のチャネル長方向のフッ素濃度が均一化したものとな
り、ゲート絶縁膜や基板のフッ素濃度のチャネル長方向
のプロファイルを制御することができない。一般に、界
面準位抑制に最適なフッ素濃度とpn接合の逆方向リー
ク電流抑制に最適なフッ素濃度とは同一ではない、すな
わち、ゲート電極の中央付近に対応した領域とゲート電
極の端部付近に対応した領域とでは最適なフッ素濃度が
異なっている(中央付近のフッ素濃度よりも端部付近の
フッ素濃度を高くした方がよい)。したがって、チャネ
ル長方向のフッ素濃度プロファイルの制御ができない
と、素子全体として信頼性の高い素子を作製することが
困難になるという問題がある。
However, in the method of introducing fluorine from the gate electrode into the gate insulating film or the substrate, the concentration of fluorine in the gate insulating film or the substrate under the gate electrode, especially the fluorine concentration in the channel length direction of the transistor, becomes uniform. However, it is impossible to control the profile of the fluorine concentration of the gate insulating film or the substrate in the channel length direction. In general, the optimum fluorine concentration for suppressing the interface state and the optimum fluorine concentration for suppressing the reverse leakage current of the pn junction are not the same, that is, in the region corresponding to the center of the gate electrode and near the end of the gate electrode. The optimum fluorine concentration differs from the corresponding region (it is better to make the fluorine concentration near the edge higher than the fluorine concentration near the center). Therefore, if the fluorine concentration profile in the channel length direction cannot be controlled, there is a problem that it is difficult to manufacture a highly reliable element as a whole element.

【0007】また、フッ素イオンをイオン注入によって
ゲート電極に導入する場合、原料ガス例えばBF3 ガス
を電気的に分解した後、質量分離によりフッ素イオンを
取り出し、このフッ素イオンをイオン注入することにな
る。しかしながら、通常の生産ラインで使用されている
イオン注入装置では、フッ素イオンを十分に取り出すこ
とができない。したがって、フッ素のイオン注入工程に
長時間を要し、生産性が低下してしまうという問題があ
る。また、フッ素イオンを質量分離すること自体も、フ
ッ素イオンとOH3 +イオンなどとの質量差が僅かである
ことから、困難である。
When fluorine ions are introduced into the gate electrode by ion implantation, the source gas, for example, BF 3 gas is electrically decomposed, the fluorine ions are extracted by mass separation, and the fluorine ions are ion-implanted. . However, the ion implantation apparatus used in a normal production line cannot sufficiently take out fluorine ions. Therefore, there is a problem in that the fluorine ion implantation process takes a long time and the productivity is reduced. Furthermore, mass separation of fluorine ions is also difficult because the mass difference between fluorine ions and OH 3 + ions is small.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、フ
ッ素等のハロゲン元素をゲート電極からゲート絶縁膜や
基板中に導入する方法では、ゲート絶縁膜や基板のハロ
ゲン元素の濃度プロファイルを制御することができず、
素子全体として信頼性の高い素子を作製することが困難
になるという問題があった。
As described above, in the method of introducing a halogen element such as fluorine into the gate insulating film or the substrate from the gate electrode, the concentration profile of the halogen element in the gate insulating film or the substrate is controlled. I can't
There is a problem that it is difficult to manufacture a highly reliable element as a whole element.

【0009】また、フッ素等のハロゲン元素をイオン注
入によってゲート電極に導入する場合、ハロゲン元素イ
オンを十分に取り出すことができず、イオン注入工程に
長時間を費やすという問題があった。
Further, when a halogen element such as fluorine is introduced into the gate electrode by ion implantation, there is a problem that the halogen element ions cannot be extracted sufficiently and a long time is spent in the ion implantation step.

【0010】本発明は上記従来の課題に対してなされた
ものであり、ゲート絶縁膜や基板のハロゲン元素の濃度
プロファイルを最適化することが可能な半導体層装置の
製造方法を提供することを第1の目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor layer device capable of optimizing the concentration profile of the halogen element in the gate insulating film or the substrate. The purpose of 1.

【0011】また、イオン注入の際にハロゲン元素イオ
ンを十分に取り出すことができ、イオン注入工程の時間
を短縮することが可能な半導体層装置の製造方法を提供
することを第2の目的とする。
A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor layer device, which can sufficiently extract halogen element ions during ion implantation and can shorten the time of the ion implantation step. .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、第1導電型の半導体基板上にゲート絶縁
膜を介して形成されたゲート電極と、このゲート電極の
両端に対応した領域に形成されソース・ドレイン領域と
なる第2導電型の拡散層とを有する半導体装置の製造方
法において、ゲート電極の少なくとも側面にハロゲン元
素を含有する絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜に含
まれるハロゲン元素を熱処理によってゲート絶縁膜及び
半導体基板の表面領域に導入する工程とを有することを
特徴とする(発明Aとする)。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention corresponds to a gate electrode formed on a first conductivity type semiconductor substrate via a gate insulating film and both ends of the gate electrode. In a method of manufacturing a semiconductor device having a second conductivity type diffusion layer formed in a region and serving as a source / drain region, a step of forming an insulating film containing a halogen element on at least a side surface of a gate electrode; And a step of introducing the contained halogen element into the surface region of the gate insulating film and the semiconductor substrate by heat treatment (invention A).

【0013】ハロゲン元素としては、代表的にはフッ素
をあげることができる。また、ゲート絶縁膜としては、
代表的にはシリコン酸化膜(SiO2 )をあげることが
できるが、シリコン窒化膜(SiN)やシリコン窒化酸
化膜(SiON)等を用いることも可能である。
A typical example of the halogen element is fluorine. Further, as the gate insulating film,
Typically, a silicon oxide film (SiO 2 ) can be used, but a silicon nitride film (SiN), a silicon oxynitride film (SiON), or the like can also be used.

【0014】ゲート電極の少なくとも側面にハロゲン元
素を含む絶縁膜を形成する方法としては、ゲート電極の
少なくとも側面に形成された絶縁膜にハロゲン元素をイ
オン注入する方法、ゲート電極の少なくとも側面に絶縁
膜を形成する際にハロゲン元素を含むガスを成膜雰囲気
に導入する方法、などがあげられる。
As a method of forming an insulating film containing a halogen element on at least a side surface of a gate electrode, a method of ion-implanting a halogen element into an insulating film formed on at least a side surface of a gate electrode, an insulating film on at least a side surface of a gate electrode There is a method of introducing a gas containing a halogen element into the film forming atmosphere when forming the film.

【0015】本発明によれば、ゲート電極の少なくとも
側面(ゲート電極の周囲)に形成された絶縁膜からハロ
ゲン元素をゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜下の半導体基
板の表面領域に導入するので、ゲート電極の中央付近に
対応した領域よりもゲート電極の端部付近に対応した領
域により多くのハロゲン元素を導入することができる。
すなわち、トランジスタのチャネル長方向において、中
央部よりも端部の方がハロゲン元素の割合が多い濃度プ
ロファイルを得ることができる。したがって、ゲート電
極の端部付近に対応した領域のハロゲン元素濃度を高く
することができることから、pn接合の逆方向リーク電
流を抑制することができるとともに、ゲート電極の端部
付近に対応した領域よりも中央部に対応した領域のハロ
ゲン元素濃度を低くすることができることから、界面準
位の生成も効果的に抑制することができる。
According to the present invention, the halogen element is introduced into the gate insulating film and the surface region of the semiconductor substrate below the gate insulating film from the insulating film formed on at least the side surface of the gate electrode (around the gate electrode). More halogen element can be introduced into the region corresponding to the end portion of the gate electrode than to the region corresponding to the center portion of the electrode.
That is, in the channel length direction of the transistor, a concentration profile in which the proportion of the halogen element is higher in the end portion than in the central portion can be obtained. Therefore, since the halogen element concentration in the region corresponding to the end portion of the gate electrode can be increased, the reverse leakage current of the pn junction can be suppressed and, compared with the region corresponding to the end portion of the gate electrode, Also, since the halogen element concentration in the region corresponding to the central portion can be lowered, the generation of interface states can also be effectively suppressed.

【0016】また、本願発明者は、ゲート酸化膜の絶縁
破壊及びストレスリーク電流に関して、その起源及び機
構について詳細に検討した。その結果、ゲート酸化膜の
絶縁破壊機構及びストレスリーク電流の生成機構は、2
種類の共通の機構に支配されていることが明らかになっ
た。第1の機構は、ゲート酸化膜中に注入された電子が
膜中のSi−H結合を切断することによって生じたシリ
コンのダングリングボンド(≡Si・)が原因となるも
のであり、第2の機構は、膜中の弱い歪んだSi−O結
合が切断されて生じたダングリングボンド(≡Si・)
が原因となるものである。
Further, the inventor of the present application has studied in detail the origin and mechanism of the dielectric breakdown and stress leak current of the gate oxide film. As a result, the dielectric breakdown mechanism of the gate oxide film and the stress leak current generation mechanism are
It became clear that it was governed by a common mechanism of kind. The first mechanism is caused by a dangling bond (≡Si ·) of silicon generated by the electron injected into the gate oxide film breaking the Si—H bond in the film. The mechanism of is a dangling bond (≡Si.) Generated by breaking the weakly strained Si-O bond in the film.
Is the cause.

【0017】ゲート酸化膜の絶縁破壊は、ダングリング
ボンド(≡Si・)に正孔がトラップされてできた3価
のシリコン原子(≡Si+ )が、シリコン基板からゲー
ト電極まで連結した際に、この連結部が電子のリークパ
スとなって絶縁破壊が起こる。一方、ストレスリーク電
流は、ゲート酸化膜のほぼ中心に位置するダングリング
ボンド(≡Si・)が、電子がトンネリングする際の
“飛び石”として作用することによって起こる。従っ
て、ゲート酸化膜厚の膜厚方向の全領域にわたってダン
グリングボンド(≡Si・)が生じないようにすること
が重要である。また、Si−H結合量と弱い歪んだSi
−O結合量は独立に決定されているのではなくて、相互
に比例関係を持って膜中に存在していることもわかっ
た。
Dielectric breakdown of the gate oxide film is caused when trivalent silicon atoms (≡Si + ) formed by trapping holes in dangling bonds (≡Si.) Are connected from the silicon substrate to the gate electrode. , This connection serves as a leak path for electrons and causes dielectric breakdown. On the other hand, the stress leak current is generated by the dangling bond (≡Si ·) located almost at the center of the gate oxide film acting as a “stepping stone” when the electrons tunnel. Therefore, it is important to prevent dangling bonds (≡Si ·) from occurring over the entire area of the gate oxide film thickness direction. In addition, the amount of Si-H bond and weakly strained Si
It was also found that the amount of —O bond was not independently determined but was present in the film in a proportional relationship with each other.

【0018】以上のことから、ダングリングボンド(≡
Si・)をフッ素等のハロゲン元素で終端させることに
より、信頼性の高いゲート酸化膜を得ることが可能であ
る。ただし、ハロゲン元素の導入量が多すぎると逆にゲ
ート酸化膜の信頼性が低下してしまうため、ダングリン
グボンドを終端させるためのハロゲン元素の濃度につい
ても最適値が存在する。一方、すでに述べたように、p
n接合の逆方向リーク電流を抑制する観点からは、ゲー
ト電極の端部付近に対応した領域のハロゲン元素濃度を
多くすることが好ましい。
From the above, the dangling bond (≡
It is possible to obtain a highly reliable gate oxide film by terminating Si.) With a halogen element such as fluorine. However, if the amount of introduction of the halogen element is too large, the reliability of the gate oxide film is deteriorated. Therefore, there is an optimum value for the concentration of the halogen element for terminating the dangling bond. On the other hand, as already mentioned, p
From the viewpoint of suppressing the reverse leakage current of the n-junction, it is preferable to increase the halogen element concentration in the region corresponding to the vicinity of the end of the gate electrode.

【0019】本発明によれば、ゲート電極の端部付近に
対応した領域により多くのハロゲン元素を導入すること
ができるので、pn接合の逆方向リーク電流を抑制でき
ると同時に、ダングリングボンドを終端させるためのハ
ロゲン元素の濃度の最適化も達成することが可能であ
り、ゲート絶縁膜の絶縁破壊耐性の向上とストレス誘起
電流生成耐性の向上も実現することができる。
According to the present invention, more halogen element can be introduced into the region corresponding to the vicinity of the end of the gate electrode, so that the reverse leak current of the pn junction can be suppressed and the dangling bond is terminated. It is also possible to achieve optimization of the concentration of the halogen element for this purpose, and it is also possible to improve the dielectric breakdown resistance of the gate insulating film and the stress-induced current generation resistance.

【0020】本発明に係る半導体装置の製造方法は、第
1導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成さ
れたゲート電極と、このゲート電極の両端に対応した領
域に形成されソース・ドレイン領域となる第2導電型の
拡散層とを有する半導体装置の製造方法において、ゲー
ト電極にハロゲン元素化合物を導入する工程と、このゲ
ート電極に導入されたハロゲン元素化合物に含まれるハ
ロゲン元素を熱処理によって少なくともゲート絶縁膜に
導入する工程とを有することを特徴とする(発明Bとす
る)。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a gate electrode is formed on a first conductivity type semiconductor substrate via a gate insulating film, and a source electrode formed in a region corresponding to both ends of the gate electrode. In a method of manufacturing a semiconductor device having a second-conductivity-type diffusion layer serving as a drain region, a step of introducing a halogen element compound into a gate electrode and a heat treatment of a halogen element contained in the halogen element compound introduced into the gate electrode And a step of introducing it into the gate insulating film at least (invention B).

【0021】前記ハロゲン元素化合物は、イオン注入に
よってゲート電極に導入することが好ましい。また、前
記ハロゲン元素化合物は、ドナー又はアクセプタとなる
不純物元素とハロゲン元素とを含む化合物であることが
好ましい。さらに、前記ハロゲン元素化合物は、1分子
中に2以上のハロゲン元素が含まれた化合物であること
が好ましい。
The halogen element compound is preferably introduced into the gate electrode by ion implantation. Further, the halogen element compound is preferably a compound containing an impurity element which serves as a donor or an acceptor and a halogen element. Further, the halogen element compound is preferably a compound in which two or more halogen elements are contained in one molecule.

【0022】本発明によれば、ゲート電極にはハロゲン
元素化合物の形でハロゲン元素が導入される。したがっ
て、イオン注入の際に、ハロゲン元素化合物を分解した
り、質量分離によってフッ素イオンのみを取り出すとい
った処理が不要になり、イオン注入工程を従来よりも短
い時間で行うことができる。また、ゲート電極に導入さ
れたハロゲン元素化合物は、熱処理によってハロゲン元
素単体としてゲート絶縁膜に導入することができる。し
たがって、ゲート絶縁膜の膜質が改善される等、すでに
述べたようにMIS型半導体素子の特性や信頼性を向上
させることができる。
According to the present invention, the halogen element is introduced into the gate electrode in the form of a halogen element compound. Therefore, it is not necessary to perform a process of decomposing the halogen element compound or taking out only the fluorine ions by the mass separation during the ion implantation, and the ion implantation step can be performed in a shorter time than before. Further, the halogen element compound introduced into the gate electrode can be introduced into the gate insulating film as a halogen element simple substance by heat treatment. Therefore, the characteristics and reliability of the MIS type semiconductor element can be improved, as described above, such as the film quality of the gate insulating film being improved.

【0023】また、ハロゲン元素化合物としてドナー又
はアクセプタとなる不純物元素とハロゲン元素とを含む
化合物を用いることにより、ソース・ドレイン領域やポ
リシリコンゲートへの不純物の導入も同時に行うことが
可能となる。また、ハロゲン元素化合物として1分子中
に2以上のハロゲン元素が含まれた化合物を用いること
により、効率的にハロゲン元素をゲート電極に導入する
ことができる。
Further, by using a compound containing an impurity element serving as a donor or an acceptor and a halogen element as the halogen element compound, it is possible to introduce impurities into the source / drain regions and the polysilicon gate at the same time. Further, by using a compound containing two or more halogen elements in one molecule as the halogen element compound, the halogen element can be efficiently introduced into the gate electrode.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】(実施形態1)図1は、第1の実施形態に
係るMISトランジスタの断面構成を示した図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a MIS transistor according to the first embodiment.

【0026】51はp型シリコン基板、52は素子分離
領域、53はフッ素を含んだゲート絶縁膜、54はポリ
シリコンからなるゲート電極、55はn型不純物が導入
された拡散層(ソース・ドレイン領域)である。56は
ゲート電極54の側壁の周囲に形成されたフッ素を含む
絶縁膜(例えばCVDシリコン酸化膜等)であり、この
絶縁膜56からの熱拡散によってゲート絶縁膜53中に
フッ素原子が導入される。したがって、ゲート絶縁膜5
3及びゲート絶縁膜53との界面近傍のシリコン基板5
1には、ゲート電極54の中央付近に対応した領域より
もゲート電極54の端部付近に対応した領域により多く
のハロゲン元素が導入されている。57は層間絶縁膜
(CVDシリコン酸化膜等)であり、この層間絶縁膜5
7に設けられたコンタクト孔を介して、ゲート電極54
及びソース・ドレイン領域55にAl配線58が接続さ
れている。
Reference numeral 51 is a p-type silicon substrate, 52 is an element isolation region, 53 is a gate insulating film containing fluorine, 54 is a gate electrode made of polysilicon, and 55 is a diffusion layer (source / drain) into which n-type impurities are introduced. Area). Reference numeral 56 is an insulating film (for example, a CVD silicon oxide film) containing fluorine formed around the side wall of the gate electrode 54, and fluorine atoms are introduced into the gate insulating film 53 by thermal diffusion from the insulating film 56. . Therefore, the gate insulating film 5
3 and the silicon substrate 5 near the interface with the gate insulating film 53
1, a larger amount of halogen element is introduced into the region corresponding to the vicinity of the end of the gate electrode 54 than in the region corresponding to the center of the gate electrode 54. Reference numeral 57 denotes an interlayer insulating film (CVD silicon oxide film or the like).
Through the contact hole provided in the gate electrode 54
The Al wiring 58 is connected to the source / drain region 55.

【0027】次に、図2を参照して、図1に示したよう
な構造を有するMOSトランジスタの第1の製造方法に
ついて、主としてシリコン酸化膜56からゲート絶縁膜
53及びシリコン基板51にフッ素を導入する工程を中
心に説明する。
Next, referring to FIG. 2, in the first method of manufacturing the MOS transistor having the structure shown in FIG. 1, fluorine is mainly applied from the silicon oxide film 56 to the gate insulating film 53 and the silicon substrate 51. The process of introducing will be mainly described.

【0028】まず、面方位(100)、比抵抗4〜6Ω
cmのp型シリコン基板51上に、反応性イオンエッチ
ングにより素子分離のための溝を形成する。続いて、例
えばLP−TEOS膜を溝に埋め込むことにより、素子
分離領域52を形成する(図2(a))。
First, the plane orientation (100) and the specific resistance 4 to 6Ω.
A groove for element isolation is formed on the p-type silicon substrate 51 of cm by reactive ion etching. Subsequently, an element isolation region 52 is formed by embedding, for example, an LP-TEOS film in the groove (FIG. 2A).

【0029】次に、例えば750℃、1気圧において、
酸素ガスと水素ガスの混合ガス中にシリコン基板51を
晒して、シリコン酸化膜を形成する。さらに、例えば9
00℃において、窒素ガスで10%に希釈した一酸化窒
素ガス(NO)或いは一酸化二窒素ガス(N2 O)中に
シリコン酸化膜を晒すことにより、シリコン酸化膜中に
窒素原子が導入されたゲート絶縁膜53を形成する(図
2(b))。
Next, at 750 ° C. and 1 atm, for example,
The silicon substrate 51 is exposed to a mixed gas of oxygen gas and hydrogen gas to form a silicon oxide film. Furthermore, for example, 9
At 00 ° C., nitrogen atoms are introduced into the silicon oxide film by exposing the silicon oxide film to nitric oxide gas (NO) or nitrous oxide gas (N 2 O) diluted to 10% with nitrogen gas. The gate insulating film 53 is formed (FIG. 2B).

【0030】次に、化学気相成長法によってポリシリコ
ン膜を全面に堆積し、このポリシリコン膜をパターニン
グしてゲート電極54を形成する。続いて、例えば45
0℃、圧力10mTorr〜1気圧において、窒素ガス
で希釈したSiH4 ガスとNH3 ガスの混合ガスを用い
て、例えば50〜2000ÅのCVDシリコン窒化膜5
6を堆積する。その後、加速電圧10〜50keV、ド
ーズ量1×1013〜1×1016cm-2で、フッ素イオン
を全面に注入する。さらに、例えば300〜850℃の
温度で、1〜60分間、基板を窒素ガス雰囲気中に晒
し、CVDシリコン窒化膜56に注入されたフッ素原子
をp型シリコン基板51及びシリコン絶縁膜53中に導
入する(図2(c))。
Next, a polysilicon film is deposited on the entire surface by a chemical vapor deposition method, and the polysilicon film is patterned to form a gate electrode 54. Then, for example, 45
At 0 ° C. and a pressure of 10 mTorr to 1 atm, using a mixed gas of SiH 4 gas and NH 3 gas diluted with nitrogen gas, for example, a CVD silicon nitride film 5 of 50 to 2000 Å
6 is deposited. After that, fluorine ions are implanted over the entire surface at an acceleration voltage of 10 to 50 keV and a dose amount of 1 × 10 13 to 1 × 10 16 cm -2 . Further, the substrate is exposed to a nitrogen gas atmosphere at a temperature of, for example, 300 to 850 ° C. for 1 to 60 minutes to introduce the fluorine atoms injected into the CVD silicon nitride film 56 into the p-type silicon substrate 51 and the silicon insulating film 53. (FIG. 2 (c)).

【0031】以後の工程は、通常のMOSトランジスタ
の製造工程と同様である。すなわち、例えば加速電圧2
0keV、ドーズ量1×1015cm-2で砒素のイオン注
入を行い、ソース領域・ドレイン領域を形成する。続い
て、化学気相成長法によって全面に層間絶縁膜となるC
VDシリコン酸化膜を堆積し、この層間絶縁膜にコンタ
クト孔を開口する。続いて、スパッタ法によって全面に
Al膜を堆積し、このAl膜を反応性イオンエッチング
によってパターニングすることにより、図1に示したよ
うな構造を有するMOSトランジスタが完成する。
The subsequent steps are the same as the steps for manufacturing a normal MOS transistor. That is, for example, the acceleration voltage 2
Ion implantation of arsenic is performed with 0 keV and a dose of 1 × 10 15 cm −2 to form a source region / drain region. Subsequently, C which becomes an interlayer insulating film is formed on the entire surface by chemical vapor deposition.
A VD silicon oxide film is deposited, and a contact hole is opened in this interlayer insulating film. Then, an Al film is deposited on the entire surface by a sputtering method, and the Al film is patterned by reactive ion etching, whereby a MOS transistor having a structure as shown in FIG. 1 is completed.

【0032】次に、図3を参照して、図1に示したよう
な構造を有するMOSトランジスタの第2の製造方法に
ついて説明する。
Next, with reference to FIG. 3, a second method of manufacturing a MOS transistor having the structure shown in FIG. 1 will be described.

【0033】まず、面方位(100)、比抵抗4〜6Ω
cmのp型シリコン基板51上に、反応性イオンエッチ
ングにより素子分離のための溝を形成する。続いて、例
えばLP−TEOS膜を溝に埋め込むことにより、素子
分離領域52を形成する(図3(a))。
First, the plane orientation (100) and the specific resistance 4 to 6 Ω
A groove for element isolation is formed on the p-type silicon substrate 51 of cm by reactive ion etching. Subsequently, an element isolation region 52 is formed by embedding, for example, an LP-TEOS film in the groove (FIG. 3A).

【0034】次に、例えば750℃、1気圧において、
酸素ガスと水素ガスの混合ガス中にシリコン基板51を
晒して、シリコン酸化膜を形成する。さらに、例えば9
00℃において、窒素ガスで10%に希釈した一酸化窒
素ガス(NO)或いは一酸化二窒素ガス(N2 O)中に
シリコン酸化膜を晒すことにより、シリコン酸化膜中に
窒素原子が導入されたゲート絶縁膜53を形成する(図
3(b))。
Next, for example, at 750 ° C. and 1 atm,
The silicon substrate 51 is exposed to a mixed gas of oxygen gas and hydrogen gas to form a silicon oxide film. Furthermore, for example, 9
At 00 ° C., nitrogen atoms are introduced into the silicon oxide film by exposing the silicon oxide film to nitric oxide gas (NO) or nitrous oxide gas (N 2 O) diluted to 10% with nitrogen gas. The gate insulating film 53 is formed (FIG. 3B).

【0035】次に、化学気相成長法によってポリシリコ
ン膜を全面に堆積し、このポリシリコン膜をパターニン
グしてゲート電極54を形成する。続いて、例えば60
0〜1000℃、圧力10mTorr〜1気圧におい
て、酸素ガスとNF3 ガスの混合ガス中に基板を晒し
て、ゲート電極54の周囲に膜厚10〜200Åのフッ
素を含んだシリコン酸化膜56aを形成する。続いて、
例えば450℃、圧力10mTorr〜1気圧におい
て、窒素ガスで希釈したSiH4 ガスとNH3 ガスの混
合ガスを用いて、例えば50〜2000ÅのCVDシリ
コン窒化膜56bを堆積する。さらに、例えば300〜
850℃の温度で、1〜60分間、基板を窒素ガス雰囲
気中に晒し、シリコン酸化膜56aからフッ素原子をp
型シリコン基板51及びシリコン絶縁膜53中に導入す
る(図3(c))。
Next, a polysilicon film is deposited on the entire surface by a chemical vapor deposition method, and this polysilicon film is patterned to form a gate electrode 54. Then, for example, 60
The substrate is exposed to a mixed gas of oxygen gas and NF 3 gas at a temperature of 0 to 1000 ° C. and a pressure of 10 mTorr to 1 atmosphere to form a silicon oxide film 56a containing fluorine having a film thickness of 10 to 200 Å around the gate electrode 54. To do. continue,
For example, at a temperature of 450 ° C. and a pressure of 10 mTorr to 1 atmosphere, a mixed gas of SiH 4 gas and NH 3 gas diluted with nitrogen gas is used to deposit a CVD silicon nitride film 56b of, for example, 50 to 2000 Å. Furthermore, for example, 300-
The substrate is exposed to a nitrogen gas atmosphere at a temperature of 850 ° C. for 1 to 60 minutes to remove fluorine atoms from the silicon oxide film 56a.
It is introduced into the mold silicon substrate 51 and the silicon insulating film 53 (FIG. 3C).

【0036】以後、図2で説明したのと同様の工程を経
ることにより、図1に示したような構造を有するMOS
トランジスタが完成する。
Thereafter, a MOS having a structure as shown in FIG. 1 is obtained by going through the same steps as described with reference to FIG.
The transistor is completed.

【0037】なお、本実施形態において、ゲート電極の
周囲にフッ素を含んだシリコン絶縁膜を形成する方法
は、上述した例に限定されるものではない。例えば、7
50〜1050℃で、酸素ガス及び水素ガスにNF3
どのハロゲン化物を添加した混合ガス雰囲気にゲート電
極を晒し、ゲート電極となるポリシリコン膜の表面を酸
化してもよい。また、ポリシリコン膜からなるゲート電
極の周囲に、窒素ガスで希釈したSiH4 ガス及びNH
3 ガスの混合ガス、或いは、酸素ガス、水素ガス及びN
3 ガスの混合ガスを用いて、フッ素含有シリコン膜を
形成してもよい。さらに、ポリシリコン膜からなるゲー
ト電極の周囲に、SiH4ガスとNF3 ガスの混合ガス
を用いて、フッ素含有シリコン窒化膜を形成してもよ
い。
In the present embodiment, the method of forming the silicon insulating film containing fluorine around the gate electrode is not limited to the above example. For example, 7
The surface of the polysilicon film to be the gate electrode may be oxidized by exposing the gate electrode to a mixed gas atmosphere in which a halide such as NF 3 is added to oxygen gas and hydrogen gas at 50 to 1050 ° C. In addition, around the gate electrode made of a polysilicon film, SiH 4 gas diluted with nitrogen gas and NH
Mixed gas of 3 gases, or oxygen gas, hydrogen gas and N
The fluorine-containing silicon film may be formed using a mixed gas of F 3 gas. Further, a fluorine-containing silicon nitride film may be formed around the gate electrode made of a polysilicon film by using a mixed gas of SiH 4 gas and NF 3 gas.

【0038】また、図4に示すように、ゲート電極54
の側壁にフッ素濃度の異なるシリコン絶縁膜56c〜5
6fを積層させ、これらの積層膜からフッ素をゲート絶
縁膜53及びシリコン基板51に導入するようにしても
よい。フッ素濃度を56cから56fの順に高くするこ
とにより、ゲート電極端部近傍のフッ素プロファイルを
点線で示すように変化させることができる。
As shown in FIG. 4, the gate electrode 54
Of the silicon insulating films 56c-5 having different fluorine concentrations on the side walls of the
6f may be laminated, and fluorine may be introduced into the gate insulating film 53 and the silicon substrate 51 from these laminated films. By increasing the fluorine concentration in the order of 56c to 56f, the fluorine profile near the end of the gate electrode can be changed as shown by the dotted line.

【0039】以上述べたように、本実施形態では、ゲー
ト電極の周囲に形成された絶縁膜からフッ素をゲート絶
縁膜及びゲート絶縁膜との界面近傍のシリコン基板に導
入することにより、ゲート電極の中央付近に対応した領
域よりもゲート電極の端部付近に対応した領域により多
くのハロゲン元素を導入することができる。したがっ
て、絶縁膜中のフッ素濃度或いはフッ素を拡散させる際
の熱処理条件を適当に制御することにより、所望のフッ
素濃度及びフッ素プロファイルを有するゲート絶縁膜及
びチャネル領域の形成を行うことが可能となる。
As described above, in the present embodiment, by introducing fluorine from the insulating film formed around the gate electrode into the gate insulating film and the silicon substrate in the vicinity of the interface with the gate insulating film, the gate electrode More halogen element can be introduced into the region corresponding to the end portion of the gate electrode than the region corresponding to the central portion. Therefore, by appropriately controlling the fluorine concentration in the insulating film or the heat treatment conditions when diffusing fluorine, it becomes possible to form the gate insulating film and the channel region having the desired fluorine concentration and fluorine profile.

【0040】(実施形態2)次に、本発明の第2の実施
形態に係るMISトランジスタの製造方法について説明
する。
(Embodiment 2) Next, a method of manufacturing a MIS transistor according to a second embodiment of the present invention will be described.

【0041】図5(a)〜図7(l)は、本実施形態の
第1の製造工程例を示した工程断面図である。
FIGS. 5A to 7L are process sectional views showing a first manufacturing process example of this embodiment.

【0042】まず、例えば面方位(100)、比抵抗4
〜6Ωcmのn型シリコン基板1を用意し、このn型シ
リコン基板の表面に通常の選択酸化法によって厚さ0.
6μm程度の素子分離絶縁膜2を形成する。続いて、p
型ドーパントを高加速エネルギーで選択的にイオン注入
し、さらに高温で熱処理することでウエル領域3を形成
する(図5(a))。
First, for example, the plane orientation (100) and the specific resistance 4
An n-type silicon substrate 1 having a thickness of 6 .OMEGA.
The element isolation insulating film 2 having a thickness of about 6 μm is formed. Then p
The well region 3 is formed by selectively ion-implanting the type dopant with high acceleration energy and further heat-treating at high temperature (FIG. 5A).

【0043】次に、熱酸化によって厚さ3〜8nmのゲ
ート絶縁膜(シリコン酸化膜)4を形成し、さらにゲー
ト電極として厚さ200nmの多結晶シリコン膜5を形
成する(図5(b))。
Next, a gate insulating film (silicon oxide film) 4 having a thickness of 3 to 8 nm is formed by thermal oxidation, and a polycrystalline silicon film 5 having a thickness of 200 nm is further formed as a gate electrode (FIG. 5B). ).

【0044】次に、レジストマスク8aを用いて、pチ
ャネルMOSFETを形成しようとする領域のゲート部
及びnチャネルMOSFETを形成しようとする領域の
全面をマスクする。続いて、反応性イオンエッチング法
により多結晶シリコン膜をエッチングして、pチャネル
MOSFET領域のゲート電極5aを形成する(図5
(c))。
Next, the resist mask 8a is used to mask the entire surface of the region where the p-channel MOSFET is to be formed and the region where the n-channel MOSFET is to be formed. Then, the polycrystalline silicon film is etched by the reactive ion etching method to form the gate electrode 5a in the p-channel MOSFET region (FIG. 5).
(C)).

【0045】次に、レジストマスクを除去した後、BF
2 イオン6を例えば加速電圧30keVで5×1014
-2イオン注入し、pチャネルMOSFET側に拡散層
領域10aを形成する。このとき、pチャネルMOSF
ETの多結晶シリコン膜及びnチャネルMOSFET領
域の多結晶シリコン膜中にもBF2 イオンが注入される
(図5(d))。
Next, after removing the resist mask, BF
2 ions 6 are applied at an acceleration voltage of 30 keV, for example, 5 × 10 14 c
M −2 ions are implanted to form a diffusion layer region 10a on the p-channel MOSFET side. At this time, p-channel MOSF
BF 2 ions are also implanted into the ET polycrystal silicon film and the polycrystal silicon film in the n-channel MOSFET region (FIG. 5D).

【0046】次に、レジストマスク8bを用いて、nチ
ャネルMOSFETを形成しようとする領域のゲート部
及びpチャネルMOSFETを形成しようとする領域の
全面をマスクする。続いて、反応性イオンエッチング法
により多結晶シリコン膜をエッチングして、nチャネル
MOSFET領域のゲート電極5bを形成する(図6
(e))。
Next, the resist mask 8b is used to mask the entire gate portion in the region where the n-channel MOSFET is to be formed and the entire region where the p-channel MOSFET is to be formed. Then, the polycrystalline silicon film is etched by the reactive ion etching method to form the gate electrode 5b in the n-channel MOSFET region (FIG. 6).
(E)).

【0047】次に、レジストマスク8bを除去した後、
再度pチャネル領域のみレジスト8cでマスクする。続
いて、全面に砒素イオン又はリンイオン7を、例えば加
速電圧30keVで1×1015cm-2イオン注入し、n
チャネルMOSFET側に拡散層領域10bを形成す
る。このとき、nチャネルMOSFET領域の多結晶シ
リコン膜5b中にも上記イオンが注入される(図6
(f))。
Next, after removing the resist mask 8b,
Again, only the p-channel region is masked with the resist 8c. Then, arsenic ions or phosphorus ions 7 are implanted into the entire surface at an acceleration voltage of 30 keV at a dose of 1 × 10 15 cm -2 , and n
A diffusion layer region 10b is formed on the channel MOSFET side. At this time, the ions are also implanted into the polycrystalline silicon film 5b in the n-channel MOSFET region (FIG. 6).
(F)).

【0048】次に、LP−CVD法を用いて、ゲート電
極5a及び5bの側壁に、厚さ10nm程度のシリコン
窒化膜からなる側壁絶縁膜12を形成する。この側壁絶
縁膜は、例えば全面に厚さ10nmのシリコン窒化膜を
CVD法により堆積した後、異方性ドライエッチングす
ることによって得られる(図6(g))。
Next, the sidewall insulating film 12 made of a silicon nitride film having a thickness of about 10 nm is formed on the sidewalls of the gate electrodes 5a and 5b by using the LP-CVD method. This sidewall insulating film is obtained, for example, by depositing a 10-nm-thick silicon nitride film on the entire surface by a CVD method and then performing anisotropic dry etching (FIG. 6G).

【0049】次に、レジストマスク8dを用いてnチャ
ネルMOSFET領域をマスクし、硼素イオン9を例え
ば加速電圧20keVで3×1015cm-2イオン注入
し、p型のソース・ドレイン拡散層11aを形成する。
このとき、pチャネルMOSFET領域の多結晶シリコ
ン膜5a中にも硼素イオンが注入される。このイオン注
入工程では、上述したBF2 のイオン注入工程の際に、
多結晶シリコン表面及び基板表面がアモルファス化する
ので、硼素イオンの飛程を小さくできる(図6
(h))。
Next, the resist mask 8d is used to mask the n-channel MOSFET region, boron ions 9 are implanted at an acceleration voltage of 20 keV, for example, at 3 × 10 15 cm −2 to form the p-type source / drain diffusion layer 11a. Form.
At this time, boron ions are also implanted into the polycrystalline silicon film 5a in the p-channel MOSFET region. In this ion implantation step, during the above-mentioned BF 2 ion implantation step,
Since the polycrystalline silicon surface and the substrate surface are made amorphous, the range of boron ions can be reduced (Fig. 6).
(H)).

【0050】次に、pチャネルMOSFET領域をレジ
スト8eでマスクし、砒素イオン又はリンイオン7を、
例えば50keVで3×1015cm-2イオン注入し、n
型のソース・ドレイン拡散層11bを形成する。このと
き、nチャネルMOSFET領域の多結晶シリコン膜5
b中にも上記イオンが注入される。レジストマスクを除
去した後、基板を窒素雰囲気中で950℃、1分間熱処
理し、各ゲート電極中のドーパント及びソース・ドレイ
ン拡散層中のドーパントを活性化させる。このとき、各
ゲート電極5a及び5b中にBF2 イオンとして注入さ
れたフッ素は、熱処理によって各ゲート酸化膜4中に拡
散する(図7(i))。
Next, the p-channel MOSFET region is masked with a resist 8e, and arsenic ions or phosphorus ions 7 are added.
For example, 3 × 10 15 cm -2 ions are implanted at 50 keV, and n
The source / drain diffusion layer 11b of the mold is formed. At this time, the polycrystalline silicon film 5 in the n-channel MOSFET region
The above ions are also implanted in b. After removing the resist mask, the substrate is heat-treated in a nitrogen atmosphere at 950 ° C. for 1 minute to activate the dopant in each gate electrode and the dopant in the source / drain diffusion layer. At this time, the fluorine implanted as BF 2 ions into each gate electrode 5a and 5b diffuses into each gate oxide film 4 by heat treatment (FIG. 7 (i)).

【0051】次に、全面に厚さ25nmのチタン薄膜、
厚さ50nmのチタンナイトライド薄膜をスパッタ法に
より順次堆積する。続いて、窒素雰囲気中、700℃で
1分間の熱処理を行い、チタン薄膜をすべて多結晶シリ
コン(ゲート電極)及びシリコン基板と反応させ、ゲー
ト電極及びソース・ドレイン拡散層領域上にのみチタン
シリサイド膜13を形成する。その後、例えばフッ化水
素酸の水溶液、硫酸と過酸化水素の混合溶液によって、
チタンナイトライド膜13及び絶縁膜上の未反応のチタ
ン薄膜を剥離する(図7(j))。
Then, a titanium thin film having a thickness of 25 nm is formed on the entire surface,
A titanium nitride thin film having a thickness of 50 nm is sequentially deposited by the sputtering method. Then, heat treatment is performed at 700 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere to react all the titanium thin film with the polycrystalline silicon (gate electrode) and the silicon substrate, and the titanium silicide film only on the gate electrode and the source / drain diffusion layer region. 13 is formed. Then, for example, with an aqueous solution of hydrofluoric acid, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide,
The titanium nitride film 13 and the unreacted titanium thin film on the insulating film are peeled off (FIG. 7 (j)).

【0052】次に、層間絶縁膜として全面に厚さ300
nmのシリコン酸化膜14をCVD法により堆積した
後、異方性ドライエッチングによりシリコン酸化膜にコ
ンタクトホール15を開口する(図7(k))。
Next, as an interlayer insulating film, a thickness of 300 is formed on the entire surface.
After depositing a silicon oxide film 14 having a thickness of nm by the CVD method, a contact hole 15 is opened in the silicon oxide film by anisotropic dry etching (FIG. 7 (k)).

【0053】次に、シリコンと銅をそれぞれ例えば0.
5%ずつ含有する厚さ800nmのアルミニウム膜を形
成した後、これをパターニングしてゲート電極及びソー
ス・ドレイン拡散層に接続される配線16を形成する。
その後、450℃で15分間、水素を10%含む窒素雰
囲気で熱処理する(図7(l))。
Next, silicon and copper are each added, for example, to 0.
After forming an aluminum film having a thickness of 800 nm containing 5% each, the film is patterned to form a wiring 16 connected to the gate electrode and the source / drain diffusion layer.
After that, heat treatment is performed at 450 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere containing 10% of hydrogen (FIG. 7 (l)).

【0054】なお、本例ではフッ素をゲート電極中に導
入するのに用いたイオン種をBF2としているが、これ
に限定されるものではなく、例えばシリコンのフッ化物
イオン、砒素やリンのフッ化物イオン、或いはフッ素を
含有する砒素やリンの化合物イオンを用いてもよい(以
下の他の製造工程例でも同様)。
Although the ion species used to introduce fluorine into the gate electrode is BF 2 in this example, the ion species are not limited to this, and, for example, fluoride ions of silicon, fluorine ions of arsenic and phosphorus are used. A compound ion or a compound ion of arsenic or phosphorus containing fluorine may be used (the same applies to other manufacturing process examples below).

【0055】図8(a)〜図11(m)は、本実施形態
の第2の製造工程例を示した工程断面図である。
FIGS. 8A to 11M are process sectional views showing a second manufacturing process example of this embodiment.

【0056】まず、例えば面方位(100)、比抵抗4
〜6Ωcmのn型シリコン基板1を用意し、このn型シ
リコン基板の表面に通常の選択酸化法によって厚さ0.
6μm程度の素子分離絶縁膜2を形成する。続いて、p
型ドーパントを高加速エネルギーで選択的にイオン注入
し、さらに高温で熱処理することでウエル領域3を形成
する(図8(a))。
First, for example, the plane orientation (100) and the specific resistance 4
An n-type silicon substrate 1 having a thickness of 6 .OMEGA.
The element isolation insulating film 2 having a thickness of about 6 μm is formed. Then p
The well region 3 is formed by selectively ion-implanting the type dopant with high acceleration energy and further heat-treating at high temperature (FIG. 8A).

【0057】次に、熱酸化によって厚さ3〜8nmのゲ
ート絶縁膜(シリコン酸化膜)4を形成し、さらにゲー
ト電極として厚さ200nmの多結晶シリコン膜5を形
成する(図8(b))。
Next, a gate insulating film (silicon oxide film) 4 having a thickness of 3 to 8 nm is formed by thermal oxidation, and a polycrystalline silicon film 5 having a thickness of 200 nm is further formed as a gate electrode (FIG. 8B). ).

【0058】次に、シリコン基板全面にBF2 イオン6
を、例えば30keVでドーズ量5×1014cm-2イオ
ン注入する。その後、窒素雰囲気中で例えば850℃、
30分間熱処理を行う。このとき、多結晶シリコン中に
BF2 イオンとして注入されたフッ素は、ゲート酸化膜
4中に熱拡散する(図8(c))。
Next, BF 2 ions 6 are formed on the entire surface of the silicon substrate.
Is implanted at a dose amount of 5 × 10 14 cm −2 at, for example, 30 keV. Then, in a nitrogen atmosphere, for example, at 850 ° C.,
Heat treatment is performed for 30 minutes. At this time, the fluorine implanted as BF 2 ions into the polycrystalline silicon thermally diffuses into the gate oxide film 4 (FIG. 8C).

【0059】次に、レジストマスク8aを用いて、pチ
ャネルMOSFETを形成しようとする領域のゲート部
及びnチャネルMOSFETを形成しようとする領域の
全面をマスクする。続いて、反応性イオンエッチング法
により多結晶シリコン膜をエッチングして、pチャネル
MOSFET領域のゲート電極5aを形成する(図8
(d))。
Next, the resist mask 8a is used to mask the entire gate portion in the region where the p-channel MOSFET is to be formed and the entire region where the n-channel MOSFET is to be formed. Then, the polycrystalline silicon film is etched by the reactive ion etching method to form the gate electrode 5a in the p-channel MOSFET region (FIG. 8).
(D)).

【0060】次に、BF2 イオン6を例えば加速電圧3
0keVで5×1014cm-2イオン注入することによ
り、pチャネルMOSFET側に拡散層領域10aを形
成する(図9(e))。
Next, BF 2 ions 6 are applied, for example, to an acceleration voltage of 3
A diffusion layer region 10a is formed on the p-channel MOSFET side by implanting 5 × 10 14 cm −2 ions at 0 keV (FIG. 9E).

【0061】次に、レジストマスクを除去した後、nチ
ャネルMOSFETのゲート部及びpチャネルMOSF
ET領域の全面をレジストマスク8bで覆う。続いて、
反応イオンエッチング法により多結晶シリコン膜をエッ
チングして、nチャネルMOSFET領域のゲート電極
5bを形成する(図9(f))。
Next, after removing the resist mask, the gate portion of the n-channel MOSFET and the p-channel MOSF are formed.
The entire surface of the ET region is covered with the resist mask 8b. continue,
The polycrystalline silicon film is etched by the reactive ion etching method to form the gate electrode 5b in the n-channel MOSFET region (FIG. 9 (f)).

【0062】次に、レジストマスクを除去した後、再度
pチャネル領域のみをレジスト8cでマスクする。続い
て、全面に砒素イオン又はリンイオン7を、例えば加速
電圧30keVで1×1015cm-2イオン注入し、nチ
ャネルMOSFET側に拡散層領域10bを形成する。
このとき、nチャネルMOSFET領域の多結晶シリコ
ン膜5b中にも上記イオンが注入される(図9
(g))。
Next, after removing the resist mask, only the p-channel region is masked again with the resist 8c. Subsequently, arsenic ions or phosphorus ions 7 are implanted into the entire surface at an acceleration voltage of 30 keV, for example, at 1 × 10 15 cm −2 to form a diffusion layer region 10b on the n-channel MOSFET side.
At this time, the ions are also implanted into the polycrystalline silicon film 5b in the n-channel MOSFET region (FIG. 9).
(G)).

【0063】次に、LP−CVD法を用いて厚さ10n
m程度のシリコン窒化膜からなる側壁絶縁膜12を形成
する(図10(h))。
Next, a thickness of 10 n is obtained by using the LP-CVD method.
A sidewall insulating film 12 made of a silicon nitride film having a thickness of about m is formed (FIG. 10H).

【0064】次に、レジストマスク8dを用いて、nチ
ャネルMOSFET領域をマスクする。続いて、硼素イ
オン9を、例えば加速電圧20keVで、3×1015
-2イオン注入し、p型のソース・ドレイン拡散層11
aを形成する。このとき、pチャネルMOSFET領域
の多結晶シリコン膜5a中にも硼素イオンが注入され
る。このイオン注入工程では、上述したBF2 のイオン
注入工程の際に、多結晶シリコン表面及び基板表面がア
モルファス化するので、硼素イオンの飛程を小さくでき
る(図10(i))。
Next, the n-channel MOSFET region is masked using the resist mask 8d. Subsequently, boron ions 9 are applied at an acceleration voltage of 20 keV, for example, 3 × 10 15 c
p − type source / drain diffusion layer 11 after m −2 ion implantation
a is formed. At this time, boron ions are also implanted into the polycrystalline silicon film 5a in the p-channel MOSFET region. In this ion implantation step, since the polycrystalline silicon surface and the substrate surface are made amorphous during the above-mentioned BF 2 ion implantation step, the range of boron ions can be reduced (FIG. 10 (i)).

【0065】次に、pチャネルMOSFET領域をレジ
スト8eでマスクし、続いて砒素イオン又はリンイオン
7を、例えば40keVで、3×1015cm-2イオン注
入し、n型のソース・ドレイン拡散層11bを形成す
る。このとき、nチャネルMOSFET領域の多結晶シ
リコン膜5b中にも上記イオンが注入される。次に、基
板を窒素雰囲気中で950℃、1分間熱処理し、各ゲー
ト電極中のドーパント及び各ソース・ドレイン拡散層中
のドーパントを活性化させる。このとき、各ゲート電極
5a及び5b中にBF2 イオンとして注入されたフッ素
は、熱処理によって各ゲート酸化膜中に拡散する(図1
0(j))。
Next, the p-channel MOSFET region is masked with a resist 8e, and subsequently, arsenic ions or phosphorus ions 7 are implanted at, for example, 40 keV and 3 × 10 15 cm −2 ions to form an n-type source / drain diffusion layer 11b. To form. At this time, the ions are also implanted into the polycrystalline silicon film 5b in the n-channel MOSFET region. Next, the substrate is heat-treated in a nitrogen atmosphere at 950 ° C. for 1 minute to activate the dopant in each gate electrode and the dopant in each source / drain diffusion layer. At this time, the fluorine implanted as BF 2 ions into each gate electrode 5a and 5b diffuses into each gate oxide film by heat treatment (FIG. 1).
0 (j)).

【0066】次に、全面に厚さ25nmのチタン薄膜、
厚さ50nmのチタンナイトライド薄膜をスパッタ法に
より順次堆積する。続いて、窒素雰囲気中、700℃で
1分間の熱処理を行い、チタン薄膜をすべて多結晶シリ
コン(ゲート電極)及びシリコン基板と反応させ、ゲー
ト電極及びソース・ドレイン拡散層領域上にのみチタン
シリサイド膜13を形成する。その後、例えばフッ化水
素酸の水溶液、硫酸と過酸化水素の混合溶液によって、
チタンナイトライド膜13及び絶縁膜上の未反応のチタ
ン薄膜を剥離する(図11(k))。
Next, a titanium thin film having a thickness of 25 nm is formed on the entire surface,
A titanium nitride thin film having a thickness of 50 nm is sequentially deposited by the sputtering method. Then, heat treatment is performed at 700 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere to react all the titanium thin film with the polycrystalline silicon (gate electrode) and the silicon substrate, and the titanium silicide film only on the gate electrode and the source / drain diffusion layer region. 13 is formed. Then, for example, with an aqueous solution of hydrofluoric acid, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide,
The titanium nitride film 13 and the unreacted titanium thin film on the insulating film are peeled off (FIG. 11 (k)).

【0067】次に、層間絶縁膜として全面に厚さ300
nmのシリコン酸化膜14をCVD法により堆積した
後、異方性ドライエッチングによりシリコン酸化膜にコ
ンタクトホール15を開口する(図11(l))。
Next, as an interlayer insulating film, a thickness of 300 is formed on the entire surface.
After depositing a silicon oxide film 14 having a thickness of nm by the CVD method, a contact hole 15 is opened in the silicon oxide film by anisotropic dry etching (FIG. 11 (l)).

【0068】次に、シリコンと銅をそれぞれ例えば0.
5%ずつ含有する厚さ800nmのアルミニウム膜を形
成した後、これをパターニングしてゲート電極及びソー
ス・ドレイン拡散層に接続される配線16を形成する。
その後、450℃で15分間、水素を10%含む窒素雰
囲気で熱処理する(図11(m))。
Next, silicon and copper are each added, for example, to 0.
After forming an aluminum film having a thickness of 800 nm containing 5% each, the film is patterned to form a wiring 16 connected to the gate electrode and the source / drain diffusion layer.
After that, heat treatment is performed at 450 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere containing 10% of hydrogen (FIG. 11M).

【0069】なお、本例ではフッ素をゲート電極中に導
入するのに用いたイオン種をBF2としているが、これ
に限定されるものではなく、例えばシリコンのフッ化物
イオン、砒素やリンのフッ化物イオン、或いはフッ素を
含有する砒素やリンの化合物イオンを用いてもよい。ま
た、pチャネルMOSFET領域の拡散層10aの形成
にBF2 イオンを用いたが、硼素を低加速電圧、例えば
5keVでイオン注入してもよい。この場合、ソース・
ドレイン拡散層から過剰なフッ素がゲート酸化膜中に導
入されないため、高い信頼性のゲート酸化膜を得ること
ができる。
Although the ion species used to introduce fluorine into the gate electrode is BF 2 in this example, it is not limited to this and, for example, fluoride ions of silicon, fluorine ions of arsenic and phosphorus are used. A compound ion or a compound ion of arsenic or phosphorus containing fluorine may be used. Although BF 2 ions are used to form the diffusion layer 10a in the p-channel MOSFET region, boron may be ion-implanted at a low acceleration voltage, for example, 5 keV. In this case, the source
Since excess fluorine is not introduced into the gate oxide film from the drain diffusion layer, a highly reliable gate oxide film can be obtained.

【0070】図12(a)〜図14(k)は、本実施形
態の第3の製造工程例を示した工程断面図である。
12A to 14K are process cross-sectional views showing a third manufacturing process example of this embodiment.

【0071】まず、例えば面方位(100)、比抵抗4
〜6Ωcmのn型シリコン基板1を用意し、このn型シ
リコン基板の表面に通常の選択酸化法によって厚さ0.
6μm程度の素子分離絶縁膜2を形成する。続いて、p
型ドーパントを高加速エネルギーで選択的にイオン注入
し、さらに高温で熱処理することでウエル領域3を形成
する(図12(a))。
First, for example, the plane orientation (100) and the specific resistance 4
An n-type silicon substrate 1 having a thickness of 6 .OMEGA.
The element isolation insulating film 2 having a thickness of about 6 μm is formed. Then p
The well region 3 is formed by selectively ion-implanting the type dopant with high acceleration energy and further heat-treating at high temperature (FIG. 12A).

【0072】次に、熱酸化によって厚さ3〜8nmのゲ
ート絶縁膜(シリコン酸化膜)4を形成し、さらにゲー
ト電極として厚さ200nmの多結晶シリコン膜5を形
成する(図12(b))。
Next, a gate insulating film (silicon oxide film) 4 having a thickness of 3 to 8 nm is formed by thermal oxidation, and a polycrystalline silicon film 5 having a thickness of 200 nm is further formed as a gate electrode (FIG. 12B). ).

【0073】次に、レジストマスク(図示せず)を用い
て、反応性イオンエッチング法により多結晶シリコン膜
をエッチングし、nチャネル及びpチャネルMOSFE
Tのゲート電極5a及び5bを形成する(図12
(c))。
Next, using a resist mask (not shown), the polycrystalline silicon film is etched by the reactive ion etching method, and n-channel and p-channel MOSFEs are used.
The gate electrodes 5a and 5b of T are formed (FIG. 12).
(C)).

【0074】次に、基板全面にBF2 イオン6を、例え
ば30keVでドーズ量5×1014cm-2イオン注入す
る。その後、窒素雰囲気中において例えば850℃で3
0分間熱処理を行う。このとき、多結晶シリコン膜中に
BF2 イオンとして注入されたフッ素は、ゲート酸化膜
4中に熱拡散する。また、このとき熱処理を行わず、後
の工程でゲート電極の多結晶シリコン中のドーパント及
びソース・ドレイン拡散層のドーパントを活性化するた
めの熱処理と同時に熱拡散を行ってもよい(図12
(d))。
Next, BF 2 ions 6 are implanted into the entire surface of the substrate at a dose of 5 × 10 14 cm -2 at 30 keV, for example. Then, in a nitrogen atmosphere, for example, at 850 ° C. for 3
Heat treatment is performed for 0 minutes. At this time, the fluorine implanted as BF 2 ions into the polycrystalline silicon film thermally diffuses into the gate oxide film 4. At this time, the heat treatment may not be performed, and the heat diffusion may be performed at the same time as the heat treatment for activating the dopant in the polycrystalline silicon of the gate electrode and the dopant in the source / drain diffusion layer in a later step (FIG. 12).
(D)).

【0075】次に、レジストマスク8aを用いてpチャ
ネルMOSFET領域をマスクする。続いて、砒素イオ
ン或いはリンイオン7を、例えば加速電圧30keVで
1×1015cm-2イオン注入し、nチャネルMOSFE
T側に拡散層領域10bを形成する。このとき、nチャ
ネルMOSFETのゲート電極中にも上記イオンが注入
される(図13(e))。
Next, the p-channel MOSFET region is masked using the resist mask 8a. Subsequently, arsenic ions or phosphorus ions 7 are implanted at an acceleration voltage of 30 keV at a dose of 1 × 10 15 cm -2 , and n-channel MOSFE is used.
The diffusion layer region 10b is formed on the T side. At this time, the ions are also implanted into the gate electrode of the n-channel MOSFET (FIG. 13 (e)).

【0076】次に、LP−CVD法を用いて、各ゲート
電極の側壁に厚さ10nm程度のシリコン窒化膜からな
る側壁絶縁膜12を形成する(図13(f))。
Next, the side wall insulating film 12 made of a silicon nitride film having a thickness of about 10 nm is formed on the side wall of each gate electrode by the LP-CVD method (FIG. 13F).

【0077】次に、レジストマスク8bを用いて、nチ
ャネルMOSFET領域をマスクする。続いて、硼素イ
オン9を例えば加速10keVで5×1015cm-2イオ
ン注入し、pチャネルMOSFET側に拡散層領域11
aを形成する。このとき、pチャネルMOSFETのゲ
ート電極中にも硼素イオンが注入される(図13
(g))。
Next, the n-channel MOSFET region is masked using the resist mask 8b. Subsequently, boron ions 9 are implanted at, for example, 5 × 10 15 cm −2 at an acceleration of 10 keV, and a diffusion layer region 11 is formed on the p-channel MOSFET side.
a is formed. At this time, boron ions are also implanted into the gate electrode of the p-channel MOSFET (FIG. 13).
(G)).

【0078】次に、レジストマスク8bを除去した後、
レジストマスク8cを用いてpチャネルMOSFET領
域をマスクする。続いて、砒素イオン又はリンイオン7
を、例えば加速電圧30keVで5×1015cm-2イオ
ン注入し、nチャネルMOSFET側に拡散層領域11
bを形成する。このとき、nチャネルMOSFETのゲ
ート電極中にも上記イオンが注入される。次に、レジス
トを剥離した後、基板を窒素雰囲気中で950℃、1分
間熱処理し、各ゲート電極5a及び5b中のドーパント
及び各ソース・ドレイン拡散層中のドーパントを活性化
させる。このとき、各ゲート電極中にBF2 イオンとし
て注入されたフッ素は、熱処理によって各ゲート酸化膜
中に拡散する(図13(h))。
Next, after removing the resist mask 8b,
The p-channel MOSFET region is masked using the resist mask 8c. Then, arsenic ions or phosphorus ions 7
Is ion-implanted at an acceleration voltage of 30 keV at 5 × 10 15 cm −2 to form a diffusion layer region 11 on the n-channel MOSFET side.
b is formed. At this time, the ions are also implanted into the gate electrode of the n-channel MOSFET. Next, after removing the resist, the substrate is heat-treated in a nitrogen atmosphere at 950 ° C. for 1 minute to activate the dopant in each of the gate electrodes 5a and 5b and the dopant in each of the source / drain diffusion layers. At this time, the fluorine implanted as BF 2 ions into each gate electrode diffuses into each gate oxide film by heat treatment (FIG. 13 (h)).

【0079】次に、全面に厚さ25nmのチタン薄膜、
厚さ50nmのチタンナイトライド薄膜をスパッタ法に
より順次堆積する。続いて、窒素雰囲気中、700℃で
1分間の熱処理を行い、チタン薄膜をすべて多結晶シリ
コン(ゲート電極)及びシリコン基板と反応させ、ゲー
ト電極及びソース・ドレイン拡散層領域上にのみチタン
シリサイド膜13を形成する。その後、例えばフッ化水
素酸の水溶液、硫酸と過酸化水素の混合溶液によって、
チタンナイトライド膜13及び絶縁膜上の未反応のチタ
ン薄膜を剥離する(図14(i))。
Next, a titanium thin film having a thickness of 25 nm is formed on the entire surface,
A titanium nitride thin film having a thickness of 50 nm is sequentially deposited by the sputtering method. Then, heat treatment is performed at 700 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere to react all the titanium thin film with the polycrystalline silicon (gate electrode) and the silicon substrate, and the titanium silicide film only on the gate electrode and the source / drain diffusion layer region. 13 is formed. Then, for example, with an aqueous solution of hydrofluoric acid, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide,
The titanium nitride film 13 and the unreacted titanium thin film on the insulating film are peeled off (FIG. 14 (i)).

【0080】次に、層間絶縁膜として全面に厚さ300
nmのシリコン酸化膜14をCVD法により堆積した
後、異方性ドライエッチングによりシリコン酸化膜にコ
ンタクトホール15を開口する(図14(j))。
Next, as an interlayer insulating film, a thickness of 300 is formed on the entire surface.
After depositing a silicon oxide film 14 having a thickness of nm by the CVD method, a contact hole 15 is opened in the silicon oxide film by anisotropic dry etching (FIG. 14 (j)).

【0081】次に、シリコンと銅をそれぞれ例えば0.
5%ずつ含有する厚さ800nmのアルミニウム膜を形
成した後、これをパターニングしてゲート電極及びソー
ス・ドレイン拡散層に接続される配線16を形成する。
その後、450℃で15分間、水素を10%含む窒素雰
囲気で熱処理する(図14(k))。
Next, silicon and copper are added, for example, to 0.
After forming an aluminum film having a thickness of 800 nm containing 5% each, the film is patterned to form a wiring 16 connected to the gate electrode and the source / drain diffusion layer.
After that, heat treatment is performed at 450 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere containing 10% of hydrogen (FIG. 14K).

【0082】図15(a)〜図17(i)は、本実施形
態の第4の製造工程例を示した工程断面図である。
FIGS. 15 (a) to 17 (i) are process sectional views showing a fourth manufacturing process example of this embodiment.

【0083】まず、例えば面方位(100)、比抵抗4
〜6Ωcmのn型シリコン基板1を用意し、このn型シ
リコン基板の表面に通常の選択酸化法によって厚さ0.
6μm程度の素子分離絶縁膜2を形成する。続いて、p
型ドーパントを高加速エネルギーで選択的にイオン注入
し、さらに高温で熱処理することでウエル領域3を形成
する。(図15(a))。
First, for example, the plane orientation (100) and the specific resistance 4
An n-type silicon substrate 1 having a thickness of 6 .OMEGA.
The element isolation insulating film 2 having a thickness of about 6 μm is formed. Then p
The well region 3 is formed by selectively ion-implanting the type dopant with high acceleration energy and further performing heat treatment at a high temperature. (FIG. 15 (a)).

【0084】次に、熱酸化によって厚さ3〜8nmのゲ
ート絶縁膜(シリコン酸化膜)4を形成し、さらにゲー
ト電極として厚さ200nmの多結晶シリコン膜5を形
成する(図15(b))。
Next, a gate insulating film (silicon oxide film) 4 having a thickness of 3 to 8 nm is formed by thermal oxidation, and a polycrystalline silicon film 5 having a thickness of 200 nm is further formed as a gate electrode (FIG. 15B). ).

【0085】次に、レジストマスク8aを用いて、pチ
ャネルMOSFETを形成しようとする領域をマスク
し、砒素又はリンイオン7をイオン注入する(図15
(c))。このとき、砒素或いはリンイオンはnチャネ
ルMOSFET形成領域の多結晶シリコン膜5にのみ注
入される。
Next, the resist mask 8a is used to mask the region where the p-channel MOSFET is to be formed, and arsenic or phosphorus ions 7 are ion-implanted (FIG. 15).
(C)). At this time, arsenic or phosphorus ions are implanted only into the polycrystalline silicon film 5 in the n-channel MOSFET formation region.

【0086】次に、レジスト膜を除去した後、基板全面
にBF2 イオン6を、例えば30keVでドーズ量5×
1014cm-2イオン注入する。その後、窒素雰囲気中に
おいて、例えば850℃で30分間熱処理を行う。この
とき、多結晶シリコン膜5中にBF2 イオンとして注入
されたフッ素は、ゲート酸化膜中に熱拡散する。また、
このとき熱処理を行わず、後の工程でゲート電極となる
多結晶シリコン膜中のドーパント及びソース・ドレイン
拡散層中のドーパントを活性化する熱処理工程で熱拡散
を行ってもよい(図16(d))。
Next, after removing the resist film, BF 2 ions 6 are applied to the entire surface of the substrate at a dose of 5 ×, for example, at 30 keV.
Implant 10 14 cm -2 ions. After that, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at, for example, 850 ° C. for 30 minutes. At this time, the fluorine implanted as BF 2 ions into the polycrystalline silicon film 5 thermally diffuses into the gate oxide film. Also,
At this time, heat treatment may not be performed, and heat diffusion may be performed in a heat treatment step of activating the dopant in the polycrystalline silicon film to be the gate electrode and the dopant in the source / drain diffusion layer in the subsequent step (FIG. 16 (d). )).

【0087】次に、レジストマスク8bを用いてnチャ
ネルMOSFET領域をマスクする。続いて、硼素イオ
ン9を例えば加速電圧10keVで3×1015cm-2
オン注入する(図16(e))。
Next, the n-channel MOSFET region is masked using the resist mask 8b. Subsequently, boron ions 9 are implanted at an acceleration voltage of 10 keV, for example, at 3 × 10 15 cm −2 (FIG. 16E).

【0088】次に、レジスト8cでゲート部をマスク
し、反応性イオンエッチング法により多結晶シリコン膜
をエッチングし、ゲート電極5a及び5bを形成する
(図16(f))。
Next, the gate portion is masked with the resist 8c and the polycrystalline silicon film is etched by the reactive ion etching method to form the gate electrodes 5a and 5b (FIG. 16 (f)).

【0089】次に、ゲート電極の側壁に厚さ10nm程
度のシリコン窒化膜からなる側壁絶縁膜12を形成する
とともに、pチャネル及びnチャネルMOSFETのそ
れぞれのソース・ドレイン拡散層10a、11a及び1
0b、11bを形成する(図17(g))。
Next, a sidewall insulating film 12 made of a silicon nitride film having a thickness of about 10 nm is formed on the sidewall of the gate electrode, and the source / drain diffusion layers 10a, 11a and 1 of the p-channel and n-channel MOSFETs are formed.
0b and 11b are formed (FIG. 17 (g)).

【0090】次に、層間絶縁膜として全面に厚さ300
nmのシリコン酸化膜14をCVD法により堆積した
後、異方性ドライエッチングによりシリコン酸化膜にコ
ンタクトホール15を開口する(図17(h))。
Next, as the interlayer insulating film, a thickness of 300 is formed on the entire surface.
After depositing a silicon oxide film 14 having a thickness of nm by the CVD method, a contact hole 15 is opened in the silicon oxide film by anisotropic dry etching (FIG. 17 (h)).

【0091】次に、シリコンと銅をそれぞれ例えば0.
5%ずつ含有する厚さ800nmのアルミニウム膜を形
成した後、これをパターニングしてゲート電極及びソー
ス・ドレイン拡散層に接続される配線16を形成する。
その後、450℃で15分間、水素を10%含む窒素雰
囲気で熱処理する(図17(i))。
Next, silicon and copper are added, for example, to each other.
After forming an aluminum film having a thickness of 800 nm containing 5% each, the film is patterned to form a wiring 16 connected to the gate electrode and the source / drain diffusion layer.
After that, heat treatment is performed at 450 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere containing 10% of hydrogen (FIG. 17I).

【0092】図18(a)〜図20(j)は、本実施形
態の第5の製造工程例を示した工程断面図である。
18A to 20J are process cross-sectional views showing a fifth manufacturing process example of this embodiment.

【0093】まず、例えば面方位(100)、比抵抗4
〜6Ωcmのn型シリコン基板1を用意し、このn型シ
リコン基板の表面に通常の選択酸化法によって厚さ0.
6μm程度の素子分離絶縁膜2を形成する。続いて、p
型ドーパントを高加速エネルギーで選択的にイオン注入
し、さらに高温で熱処理することでウエル領域3を形成
する(図18(a))。
First, for example, the plane orientation (100) and the specific resistance 4
An n-type silicon substrate 1 having a thickness of 6 .OMEGA.
The element isolation insulating film 2 having a thickness of about 6 μm is formed. Then p
The well region 3 is formed by selectively ion-implanting the type dopant with high acceleration energy and further heat-treating at high temperature (FIG. 18A).

【0094】次に、熱酸化によって厚さ3〜8nmのゲ
ート絶縁膜(シリコン酸化膜)4を形成し、さらにゲー
ト電極として厚さ200nmの多結晶シリコン膜5を形
成する(図18(b))。
Next, a gate insulating film (silicon oxide film) 4 having a thickness of 3 to 8 nm is formed by thermal oxidation, and a polycrystalline silicon film 5 having a thickness of 200 nm is formed as a gate electrode (FIG. 18B). ).

【0095】次に、レジストマスク8aを用いて、pチ
ャネルMOSFETを形成しようとする領域をマスク
し、砒素又はリンイオン7をイオン注入する。このと
き、砒素又はリンイオン7はnチャネルMOSFET形
成領域の多結晶シリコン膜5にのみ注入される(図18
(c))。
Next, the resist mask 8a is used to mask the region where the p-channel MOSFET is to be formed, and arsenic or phosphorus ions 7 are ion-implanted. At this time, arsenic or phosphorus ions 7 are implanted only into the polycrystalline silicon film 5 in the n-channel MOSFET formation region (FIG. 18).
(C)).

【0096】次に、レジストマスクを除去した後、レジ
ストマスク8bを用いてnチャネルMOSFET形成領
域をマスクし、全面に硼素イオン9を例えば3×1015
cm-2イオン注入する(図18(d))。
Next, after removing the resist mask, the n-channel MOSFET formation region is masked using the resist mask 8b, and boron ions 9 are, for example, 3 × 10 15 over the entire surface.
cm −2 ion implantation is performed (FIG. 18D).

【0097】次に、反応性イオンエッチング法で多結晶
シリコン膜をエッチングし、nチャネル及びpチャネル
MOSFET領域のゲート電極5a及び5bを形成す
る。続いて、レジストマスク8cでpチャネルMOSF
ET領域のみマスクし、砒素又はリンイオン7をイオン
注入して、n型のソース・ドレイン拡散層10bを形成
する。このとき、nチャネルMOSFET領域のゲート
電極5bにも上記イオンが注入される(図19
(e))。
Next, the polycrystalline silicon film is etched by the reactive ion etching method to form the gate electrodes 5a and 5b in the n-channel and p-channel MOSFET regions. Then, the p-channel MOSF is formed by the resist mask 8c.
Only the ET region is masked and arsenic or phosphorus ions 7 are ion-implanted to form an n-type source / drain diffusion layer 10b. At this time, the ions are also implanted into the gate electrode 5b in the n-channel MOSFET region (FIG. 19).
(E)).

【0098】次に、レジストマスクを除去した後、全面
にBF2 イオン6を、例えば30keVでドーズ量5×
1014cm-2イオン注入する。その後、窒素雰囲気中に
おいて例えば850℃で30分間熱処理を行う。このと
き、各ゲート電極5a及び5bにBF2 イオンとして注
入されたフッ素は、ゲート酸化膜中に熱拡散する。ま
た、このとき熱処理を行わず、後の工程でゲート電極と
なる多結晶シリコン中のドーパント及びソース・ドレイ
ン拡散層のドーパントを活性化する熱処理と同時に熱拡
散を行ってもよい(図19(f))。
Next, after removing the resist mask, BF 2 ions 6 are applied to the entire surface at a dose of 5 ×, for example, at 30 keV.
Implant 10 14 cm -2 ions. After that, heat treatment is performed at 850 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. At this time, the fluorine implanted into the gate electrodes 5a and 5b as BF 2 ions thermally diffuses into the gate oxide film. Further, at this time, the heat treatment may not be performed, and the heat diffusion may be performed at the same time as the heat treatment for activating the dopant in the polycrystalline silicon to be the gate electrode and the dopant in the source / drain diffusion layer in the subsequent step (FIG. 19 (f )).

【0099】次に、各ゲート電極の側壁に厚さ10nm
程度のシリコン窒化膜からなる側壁絶縁膜12を形成す
る。さらに、pチャネルMOSFET領域にレジストマ
スク8dを形成し、nチャネルMOSFETのソース・
ドレイン拡散層11bを砒素又はリンイオン7のイオン
注入で形成する(図19(g))。
Next, the side wall of each gate electrode has a thickness of 10 nm.
A side wall insulating film 12 made of a silicon nitride film is formed. Further, a resist mask 8d is formed in the p-channel MOSFET region, and the source / source of the n-channel MOSFET is formed.
The drain diffusion layer 11b is formed by ion implantation of arsenic or phosphorus ions 7 (FIG. 19 (g)).

【0100】次に、nチャネルMOSFET領域にレジ
ストマスク8eを形成し、pチャネルMOSFETのソ
ース・ドレイン拡散層11aを硼素イオン9のイオン注
入で形成する(図20(h))。
Next, a resist mask 8e is formed in the n-channel MOSFET region, and a source / drain diffusion layer 11a of the p-channel MOSFET is formed by ion implantation of boron ions 9 (FIG. 20 (h)).

【0101】次に、層間絶縁膜として全面に厚さ300
nmのシリコン酸化膜14をCVD法により堆積した
後、異方性ドライエッチングによりシリコン酸化膜にコ
ンタクトホール15を開口する(図20(i))。
Next, as an interlayer insulating film, a thickness of 300 is formed on the entire surface.
After depositing a silicon oxide film 14 of nm thickness by the CVD method, a contact hole 15 is opened in the silicon oxide film by anisotropic dry etching (FIG. 20 (i)).

【0102】次に、シリコンと銅をそれぞれ例えば0.
5%ずつ含有する厚さ800nmのアルミニウム膜を形
成した後、これをパターニングしてゲート電極及びソー
ス・ドレイン拡散層に接続される配線16を形成する。
その後、450℃で15分間、水素を10%含む窒素雰
囲気で熱処理する(図20(j))。
Next, silicon and copper are added, for example, to 0.
After forming an aluminum film having a thickness of 800 nm containing 5% each, the film is patterned to form a wiring 16 connected to the gate electrode and the source / drain diffusion layer.
After that, heat treatment is performed at 450 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere containing 10% of hydrogen (FIG. 20 (j)).

【0103】なお、以上説明した第1〜第5の製造工程
例では、nチャネルMOSFETのゲート電極にはp型
不純物(硼素)も含有されることになるが、n型不純物
(リン又は砒素)の濃度がp型不純物の濃度よりも高く
なるようにn型不純物のイオン注入量を調整すればよ
い。
In the first to fifth manufacturing process examples described above, the gate electrode of the n-channel MOSFET also contains p-type impurities (boron), but n-type impurities (phosphorus or arsenic). The ion implantation amount of the n-type impurity may be adjusted so that the concentration is higher than the concentration of the p-type impurity.

【0104】図21(a)〜図22(h)は、本実施形
態の第6の製造工程例を示した工程断面図である。
21 (a) to 22 (h) are process sectional views showing a sixth manufacturing process example of this embodiment.

【0105】まず、例えば面方位(100)、比抵抗4
〜6Ωcmのn型シリコン基板1を用意し、このn型シ
リコン基板の表面に通常の選択酸化法によって厚さ0.
6μm程度の素子分離絶縁膜2を形成する。続いて、p
型ドーパントを高加速エネルギーで選択的にイオン注入
し、さらに高温で熱処理することでウエル領域3を形成
する(図21(a))。
First, for example, the plane orientation (100) and the specific resistance 4
An n-type silicon substrate 1 having a thickness of 6 .OMEGA.
The element isolation insulating film 2 having a thickness of about 6 μm is formed. Then p
The well region 3 is formed by selectively ion-implanting the type dopant with high acceleration energy and further heat-treating at high temperature (FIG. 21A).

【0106】次に、熱酸化によって厚さ3〜8nmのゲ
ート絶縁膜(シリコン酸化膜)4を形成し、さらにゲー
ト電極として厚さ200nmの多結晶シリコン膜5を形
成する。この多結晶シリコン膜5中には、n型導電性不
純物としてリン又は砒素が含まれている。これは、多結
晶シリコン膜5の形成時にリン又は砒素を含んだ化合物
ガスを添加することによって得られる。例えば、シラン
ガス(SiH4 )にホスフィンガス(PH3 )或いはア
ルシンガス(AsH3 )を混合させ、加熱したシリコン
基板に供給すればよい。また、多結晶シリコン膜を形成
した後にリン又は砒素を添加するようにしてもよい。例
えば、多結晶シリコン膜を堆積した後にオキシ塩化リン
(POCl3 )を用いてリンを拡散させる方法や、イオ
ン注入法によってリンイオンや砒素イオンを導入する方
法を用いればよい(図21(b))。
Next, a gate insulating film (silicon oxide film) 4 having a thickness of 3 to 8 nm is formed by thermal oxidation, and a polycrystalline silicon film 5 having a thickness of 200 nm is further formed as a gate electrode. The polycrystalline silicon film 5 contains phosphorus or arsenic as an n-type conductive impurity. This is obtained by adding a compound gas containing phosphorus or arsenic when the polycrystalline silicon film 5 is formed. For example, silane gas (SiH 4 ) may be mixed with phosphine gas (PH 3 ) or arsine gas (AsH 3 ) and supplied to a heated silicon substrate. Alternatively, phosphorus or arsenic may be added after the polycrystalline silicon film is formed. For example, a method in which phosphorus oxychloride (POCl 3 ) is used to diffuse phosphorus after depositing a polycrystalline silicon film, or a method in which phosphorus ions or arsenic ions are introduced by an ion implantation method may be used (FIG. 21B). .

【0107】次に、レジストマスク(図示せず)を用い
て、pチャネルMOSFETを形成しようとする領域の
ゲート部及びnチャネルMOSFETを形成しようとす
る領域の全面をマスクする。続いて、反応性イオンエッ
チング法により多結晶シリコン膜をエッチングして、p
チャネルMOSFET領域のゲート電極5aを形成す
る。次に、レジストマスクを除去した後、BF2 イオン
6を例えば加速電圧30keVで5×1014cm-2イオ
ン注入し、pチャネルMOSFET側に拡散層領域10
aを形成する。このとき、pチャネルMOSFETの多
結晶シリコン膜5a中にもBF2 イオンが注入される
(図21(c))。
Next, a resist mask (not shown) is used to mask the entire surface of the region where the p-channel MOSFET is to be formed and the region where the n-channel MOSFET is to be formed. Then, the polycrystalline silicon film is etched by the reactive ion etching method, and p
A gate electrode 5a in the channel MOSFET region is formed. Next, after removing the resist mask, BF 2 ions 6 are ion-implanted at 5 × 10 14 cm −2 at an acceleration voltage of 30 keV, and the diffusion layer region 10 is formed on the p-channel MOSFET side.
a is formed. At this time, BF 2 ions are also implanted into the polycrystalline silicon film 5a of the p-channel MOSFET (FIG. 21 (c)).

【0108】次に、レジストマスク8aを用いて、nチ
ャネルMOSFETを形成しようとする領域のゲート部
及びpチャネルMOSFETを形成しようとする領域の
全面をマスクする。続いて、反応性イオンエッチング法
により多結晶シリコン膜をエッチングして、nチャネル
MOSFET領域のゲート電極5bを形成する。続い
て、砒素イオン又はリンイオン7を、例えば加速電圧3
0keVで1×1015cm-2イオン注入し、nチャネル
MOSFET側に拡散層領域10bを形成する。(図2
1(d))。
Next, the resist mask 8a is used to mask the entire gate region of the n-channel MOSFET formation region and the p-channel MOSFET formation region. Then, the polycrystalline silicon film is etched by the reactive ion etching method to form the gate electrode 5b in the n-channel MOSFET region. Then, arsenic ions or phosphorus ions 7 are applied, for example, at an acceleration voltage of 3
1 × 10 15 cm −2 ions are implanted at 0 keV to form a diffusion layer region 10b on the n-channel MOSFET side. (Fig. 2
1 (d)).

【0109】次に、LP−CVD法を用いて、ゲート電
極5a及び5bの側壁に、厚さ10nm程度のシリコン
窒化膜からなる側壁絶縁膜12を形成する。この側壁絶
縁膜は、例えば全面に厚さ10nmのシリコン窒化膜を
CVD法により堆積した後、異方性ドライエッチングす
ることによって得られる。次に、レジストマスク8bを
用いてnチャネルMOSFET領域をマスクし、硼素イ
オン9を例えば加速電圧20keVで3×1015cm-2
イオン注入し、p型のソース・ドレイン拡散層11aを
形成する。このとき、pチャネルMOSFET領域の多
結晶シリコン膜5a中にも硼素イオンが注入される。こ
のイオン注入工程では、上述したBF2 のイオン注入工
程の際に、多結晶シリコン表面及び基板表面がアモルフ
ァス化するので、硼素イオンの飛程を小さくできる(図
22(e))。
Next, the sidewall insulating film 12 made of a silicon nitride film having a thickness of about 10 nm is formed on the sidewalls of the gate electrodes 5a and 5b by the LP-CVD method. This sidewall insulating film is obtained by, for example, depositing a 10-nm-thick silicon nitride film on the entire surface by a CVD method and then performing anisotropic dry etching. Next, the resist mask 8b is used to mask the n-channel MOSFET region, and the boron ions 9 are, for example, 3 × 10 15 cm −2 at an acceleration voltage of 20 keV.
Ions are implanted to form a p-type source / drain diffusion layer 11a. At this time, boron ions are also implanted into the polycrystalline silicon film 5a in the p-channel MOSFET region. In this ion implantation step, since the polycrystalline silicon surface and the substrate surface become amorphous during the above-mentioned BF 2 ion implantation step, the range of boron ions can be reduced (FIG. 22 (e)).

【0110】次に、pチャネルMOSFET領域をレジ
スト8cでマスクし、砒素イオン又はリンイオン7を、
例えば50keVで3×1015cm-2イオン注入し、n
型のソース・ドレイン拡散層11bを形成する。このと
き、nチャネルMOSFET領域の多結晶シリコン膜5
b中にも上記イオンが注入される。レジストマスクを除
去した後、基板を窒素雰囲気中で950℃、1分間熱処
理し、各ゲート電極中のドーパント及びソース・ドレイ
ン拡散層中のドーパントを活性化させる。このとき、各
ゲート電極5a及び5b中にBF2 イオンとして注入さ
れたフッ素は、熱処理によって各ゲート酸化膜4中に拡
散する(図22(f))。
Next, the p-channel MOSFET region is masked with a resist 8c, and arsenic ions or phosphorus ions 7 are added.
For example, 3 × 10 15 cm -2 ions are implanted at 50 keV, and n
The source / drain diffusion layer 11b of the mold is formed. At this time, the polycrystalline silicon film 5 in the n-channel MOSFET region
The above ions are also implanted in b. After removing the resist mask, the substrate is heat-treated in a nitrogen atmosphere at 950 ° C. for 1 minute to activate the dopant in each gate electrode and the dopant in the source / drain diffusion layer. At this time, the fluorine implanted as BF 2 ions into each gate electrode 5a and 5b diffuses into each gate oxide film 4 by heat treatment (FIG. 22 (f)).

【0111】次に、層間絶縁膜として全面に厚さ300
nmのシリコン酸化膜14をCVD法により堆積した
後、異方性ドライエッチングによりシリコン酸化膜にコ
ンタクトホール15を開口する(図22(g))。
Next, as an interlayer insulating film, a thickness of 300 is formed on the entire surface.
After depositing a silicon oxide film 14 having a thickness of nm by the CVD method, a contact hole 15 is opened in the silicon oxide film by anisotropic dry etching (FIG. 22G).

【0112】次に、シリコンと銅をそれぞれ例えば0.
5%ずつ含有する厚さ800nmのアルミニウム膜を形
成した後、これをパターニングしてゲート電極及びソー
ス・ドレイン拡散層に接続される配線16を形成する。
その後、450℃で15分間、水素を10%含む窒素雰
囲気で熱処理する(図22(h))。
Next, silicon and copper are added, for example, to 0.
After forming an aluminum film having a thickness of 800 nm containing 5% each, the film is patterned to form a wiring 16 connected to the gate electrode and the source / drain diffusion layer.
After that, heat treatment is performed at 450 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere containing 10% of hydrogen (FIG. 22H).

【0113】以上説明した第6の製造工程例では、nチ
ャネルMOSFETのゲート電極にはp型不純物(硼
素)も含有されることになるが、n型不純物(リン又は
砒素)の濃度がp型不純物の濃度よりも高くなるように
n型不純物のイオン注入量を調整すればよい。また、p
チャネルMOSFETのゲート電極にはn型不純物(リ
ン又は砒素)も含有されることになるが、p型不純物
(硼素)の濃度がn型不純物の濃度よりも高くなるよう
にp型不純物のイオン注入量を調整すればよい。
In the sixth manufacturing process example described above, the gate electrode of the n-channel MOSFET also contains p-type impurities (boron), but the concentration of the n-type impurities (phosphorus or arsenic) is p-type. The ion implantation amount of the n-type impurity may be adjusted so as to be higher than the impurity concentration. Also, p
Although the gate electrode of the channel MOSFET also contains n-type impurities (phosphorus or arsenic), ion implantation of p-type impurities is performed so that the concentration of p-type impurities (boron) is higher than the concentration of n-type impurities. Just adjust the amount.

【0114】なお、本実施形態では、ゲート絶縁膜とし
てシリコン熱酸化膜を例にあげたが、これに限定される
ものではなく、窒素を含有するシリコン酸化膜、シリコ
ン窒化膜でもよい。また、熱酸化のみならず、マイクロ
波やレーザーで活性化した酸素を用いて形成された酸化
膜等を用いてもよく、さらに高誘電体膜を用いてもよ
い。
In this embodiment, a silicon thermal oxide film is used as an example of the gate insulating film, but the gate insulating film is not limited to this, and a silicon oxide film containing nitrogen or a silicon nitride film may be used. Further, not only thermal oxidation but also an oxide film formed by using oxygen activated by microwave or laser may be used, and further a high dielectric film may be used.

【0115】以上、本発明の実施形態を説明したが、本
発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣
旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施するこ
とが可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

【0116】[0116]

【発明の効果】本発明によれば、ゲート電極の中央付近
に対応した領域よりもゲート電極の端部付近に対応した
領域により多くのハロゲン元素を導入することができる
ので、pn接合の逆方向リーク電流の抑制及び界面準位
の抑制を効果的に行うことができ、さらに、ゲート絶縁
膜の絶縁破壊耐性の向上やストレス誘起電流生成耐性の
向上もはかることができる。
According to the present invention, more halogen element can be introduced into the region corresponding to the end portion of the gate electrode than to the region corresponding to the center portion of the gate electrode. It is possible to effectively suppress the leak current and the interface state, and further improve the dielectric breakdown resistance of the gate insulating film and the stress induced current generation resistance.

【0117】また、本発明によれば、ゲート電極にハロ
ゲン元素化合物の形でハロゲン元素を導入することによ
り、イオン注入の際に、ハロゲン元素化合物を分解した
り、質量分離によってフッ素イオンのみを取り出すとい
った処理が不要になり、イオン注入工程を短い時間で行
うことが可能となる。したがって、ゲート絶縁膜の膜質
の改善等、特性や信頼性に優れた半導体素子を生産性よ
く作製することが可能となる。
Further, according to the present invention, by introducing a halogen element in the form of a halogen element compound into the gate electrode, the halogen element compound is decomposed during ion implantation, or only fluorine ions are taken out by mass separation. Such a process is unnecessary, and the ion implantation process can be performed in a short time. Therefore, it is possible to manufacture a semiconductor element having excellent characteristics and reliability such as improvement in film quality of the gate insulating film with high productivity.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係るMISトランジ
スタの断面構成を示した図。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a MIS transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態に係るMISトランジ
スタの第1の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 2 is a process cross-sectional view showing the first example of the method for manufacturing the MIS transistor according to the first embodiment of the invention.

【図3】本発明の第1の実施形態に係るMISトランジ
スタの第2の製造方法例について示した工程断面図。
3A to 3C are process cross-sectional views showing a second manufacturing method example of the MIS transistor according to the first embodiment of the invention.

【図4】本発明の第1の実施形態に係るMISトランジ
スタのその他の製造方法例について示した図。
FIG. 4 is a view showing another example of the method of manufacturing the MIS transistor according to the first embodiment of the invention.

【図5】本発明の第2の実施形態に係るMISトランジ
スタの第1の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 5 is a process cross-sectional view showing the first manufacturing method example of the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図6】本発明の第2の実施形態に係るMISトランジ
スタの第1の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 6 is a process cross-sectional view showing the first example of the method for manufacturing the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図7】本発明の第2の実施形態に係るMISトランジ
スタの第1の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 7 is a process cross-sectional view showing the first example of the manufacturing method of the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図8】本発明の第2の実施形態に係るMISトランジ
スタの第2の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 8 is a process sectional view showing a second example of the method for manufacturing the MIS transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施形態に係るMISトランジ
スタの第2の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 9 is a process cross-sectional view showing the second example of the manufacturing method of the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図10】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第2の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 10 is a process cross-sectional view showing the second example of the method for manufacturing the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図11】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第2の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 11 is a process cross-sectional view showing the second manufacturing method example of the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図12】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第3の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 12 is a process cross-sectional view showing the third example of the method for manufacturing the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図13】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第3の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 13 is a process cross-sectional view showing the third example of the method for manufacturing the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図14】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第3の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 14 is a process cross-sectional view showing the third example of the method for manufacturing the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図15】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第4の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 15 is a process cross-sectional view showing the fourth example of the method for manufacturing the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図16】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第4の製造方法例について示した工程断面図。
16A to 16C are process cross-sectional views showing a fourth manufacturing method example of the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図17】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第4の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 17 is a process cross-sectional view showing the fourth example of the method for manufacturing the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図18】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第5の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 18 is a process sectional view showing a fifth manufacturing method example of the MIS transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第5の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 19 is a process cross-sectional view showing the fifth example of the manufacturing method of the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図20】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第5の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 20 is a process cross-sectional view showing the fifth example of the method for manufacturing the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図21】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第6の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 21 is a process sectional view showing a sixth manufacturing method example of the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【図22】本発明の第2の実施形態に係るMISトラン
ジスタの第6の製造方法例について示した工程断面図。
FIG. 22 is a process sectional view showing a sixth manufacturing method example of the MIS transistor according to the second embodiment of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、51…シリコン基板 2、52…素子分離領域 3…ウエル領域 4、53…ゲート絶縁膜 5…ポリシリコン膜 5a、5b、54…ゲート電極 6…BF2 イオン 7…砒素又はリンイオン 8a〜8e…レジストマスク 9…硼素イオン 10a、10b、11a、11b、55…拡散層(ソー
ス・ドレイン領域) 12…側壁絶縁膜 13…シリサイド膜 14、57…層間絶縁膜 15…コンタクトホール 16、58…配線 56、56a〜56f…フッ素を含む絶縁膜
1, 51 ... Silicon substrate 2, 52 ... Element isolation region 3 ... Well region 4, 53 ... Gate insulating film 5 ... Polysilicon film 5a, 5b, 54 ... Gate electrode 6 ... BF 2 ion 7 ... Arsenic or phosphorus ion 8a-8e ... Resist mask 9 ... Boron ions 10a, 10b, 11a, 11b, 55 ... Diffusion layer (source / drain region) 12 ... Sidewall insulating film 13 ... Silicide film 14, 57 ... Interlayer insulating film 15 ... Contact holes 16, 58 ... Wiring 56, 56a to 56f ... Insulating film containing fluorine

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/092 H01L 29/78 301S ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 27/092 H01L 29/78 301S

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜
を介して形成されたゲート電極と、このゲート電極の両
端に対応した領域に形成されソース・ドレイン領域とな
る第2導電型の拡散層とを有する半導体装置の製造方法
において、ゲート電極の少なくとも側面に絶縁膜を形成
する工程と、この絶縁膜にハロゲン元素を導入する工程
と、この絶縁膜に導入されたハロゲン元素を熱処理によ
ってゲート絶縁膜及び半導体基板の表面領域に導入する
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A gate electrode formed on a semiconductor substrate of the first conductivity type via a gate insulating film, and a second conductivity type which is formed in regions corresponding to both ends of the gate electrode and serves as a source / drain region. In a method of manufacturing a semiconductor device having a diffusion layer, a step of forming an insulating film on at least a side surface of a gate electrode, and a step of introducing a halogen element into this insulating film
And a step of introducing the halogen element introduced into the insulating film into the surface regions of the gate insulating film and the semiconductor substrate by heat treatment, the method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】第1導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜
を介して形成されたゲート電極と、このゲート電極の両
端に対応した領域に形成されソース・ドレイン領域とな
る第2導電型の拡散層とを有する半導体装置の製造方法
において、ゲート電極にハロゲン元素化合物を導入する
工程と、このゲート電極に導入されたハロゲン元素化合
物に含まれるハロゲン元素を熱処理によって少なくとも
ゲート絶縁膜に導入する工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
2. A gate electrode formed on a semiconductor substrate of the first conductivity type through a gate insulating film, and a second conductivity type of a source / drain region formed in regions corresponding to both ends of the gate electrode. In a method of manufacturing a semiconductor device having a diffusion layer, a step of introducing a halogen element compound into a gate electrode, and a step of introducing a halogen element contained in the halogen element compound introduced into the gate electrode into at least the gate insulating film by heat treatment A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項3】前記ハロゲン元素化合物は、ドナー又はア
クセプタとなる不純物元素とハロゲン元素とを含む化合
物であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置
の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the halogen element compound is a compound containing an impurity element serving as a donor or an acceptor and a halogen element.
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