JP3381693B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP3381693B2
JP3381693B2 JP35970399A JP35970399A JP3381693B2 JP 3381693 B2 JP3381693 B2 JP 3381693B2 JP 35970399 A JP35970399 A JP 35970399A JP 35970399 A JP35970399 A JP 35970399A JP 3381693 B2 JP3381693 B2 JP 3381693B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductivity type
impurity
threshold voltage
type impurity
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP35970399A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001176986A (en
Inventor
謙次 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP35970399A priority Critical patent/JP3381693B2/en
Publication of JP2001176986A publication Critical patent/JP2001176986A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3381693B2 publication Critical patent/JP3381693B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

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
方法に関し、特に、LDD構造(LihgtlyDop
ed Drain)のMOSトランジスタのしきい値電
圧制御に用いて好適な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 for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to an LDD structure (LihgtlyDop).
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device suitable for controlling the threshold voltage of a MOS transistor of ed drain).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のCMOSトランジスタにおけるし
きい値電圧(以降VTと称す)のばらつきを防止するに
は、各種製造装置のばらつきを最小限にするための管理
と、熱処理温度の低下及び熱処理時間の短縮等による不
純物プロファイルのばらつきを最小限にするなどの方法
により行っていた。
2. Description of the Related Art In order to prevent variations in threshold voltage (hereinafter referred to as VT) in a conventional CMOS transistor, control for minimizing variations in various manufacturing apparatuses, reduction in heat treatment temperature, and heat treatment time are required. This was done by a method such as minimizing the variation of the impurity profile due to the shortening of.

【0003】さらに、近年の素子の微細化に伴い、トラ
ンジスタのゲ−ト長に対するVTの感度が高いことか
ら、ゲ−ト長のばらつきに対応してイオン打ち込み量や
熱処理時間を調整するなどの対応を行っている。
Further, with the recent miniaturization of elements, the sensitivity of VT to the gate length of a transistor is high, so that the amount of ion implantation and the heat treatment time are adjusted depending on the variation of the gate length. We are taking action.

【0004】また、BIP集積回路やGaAs集積回路
の場合には、活性層の電気的特性を測定し、測定結果よ
りアニ−ル時間を変えて、活性層の電気的特性を制御す
る技術が用いられている。
In the case of a BIP integrated circuit or a GaAs integrated circuit, a technique of controlling the electrical characteristics of the active layer by measuring the electrical characteristics of the active layer and changing the annealing time based on the measurement result is used. Has been.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のVTのばらつき防止方法は、各種製造装置のば
らつきや熱処理対策を採用しても所望のVTに対して±
10%程度のばらつきが生じてしまう。
However, the above-described conventional method for preventing VT variations does not exceed the desired VT even if variations in various manufacturing apparatuses and heat treatment measures are adopted.
A variation of about 10% will occur.

【0006】また、ゲ−ト長のばらつきに対応したイオ
ン打ち込み量や熱処理時間等を調整する方法の場合で
も、VTのばらつきがゲ−ト長のみに依存するというわ
けではないため、確実にVTを制御することはできな
い。
Further, even in the method of adjusting the ion implantation amount and the heat treatment time corresponding to the variation in the gate length, the variation in the VT does not depend only on the gate length, so that the VT is surely achieved. Cannot be controlled.

【0007】更に、BIP集積回路やGaAs集積回路
で行っているように、活性層の電気的特性測定後、アニ
−ルを行い、活性層の電気的特性を制御する方法に関し
ては以下に示す理由により、CMOS回路に適用するこ
とはできない。
Further, as in the case of the BIP integrated circuit or the GaAs integrated circuit, the method for controlling the electrical characteristics of the active layer by annealing after measuring the electrical characteristics of the active layer is as follows. Therefore, it cannot be applied to a CMOS circuit.

【0008】すなわち、BIP集積回路やGaAs集積
回路に関しては、CMOS回路と異なり主にコンプリメ
ンタリ動作を要求されないため、BIP集積回路ではN
PNトランジスタ、GaAs集積回路ではNチャネルト
ランジスタがばらつき無く制御することができれば、P
NPトランジスタ及びPチャネルトランジスタに多少の
ばらつきがあっても回路特性上問題にならない。
That is, unlike the CMOS circuit, the BIP integrated circuit and the GaAs integrated circuit are not required to have a complementary operation, so that the BIP integrated circuit has N
In the PN transistor and GaAs integrated circuit, if the N-channel transistor can be controlled without variation, P
Even if there is some variation in the NP transistor and the P-channel transistor, there is no problem in terms of circuit characteristics.

【0009】しかし、CMOS回路では、Nチャネルト
ランジスタ(以降NMOSトランジスタと称す)とPチ
ャネルトランジスタ(以降PMOSトランジスタと称
す)の両方が、回路動作に大きな役割を果たしている
為、BIP集積回路のNPNトランジスタ、GaAs集
積回路のNチャネルトランジスタのように、どちらか片
側のみのトランジスタ制御では、動作不良または、回路
特性を満足することができないからである。
However, in a CMOS circuit, both an N-channel transistor (hereinafter referred to as an NMOS transistor) and a P-channel transistor (hereinafter referred to as a PMOS transistor) play a large role in the circuit operation, and therefore, the NPN transistor of the BIP integrated circuit. This is because a transistor control on only one side, such as an N-channel transistor of a GaAs integrated circuit, causes a malfunction or cannot satisfy circuit characteristics.

【0010】また、プロセスに関しては、図3のLDD
構造のトランジスタの断面図に示すように、ドレイン電
界緩和のため低濃度層6をドレイン電極(構造上ソース
電極にも)に設けているが、BIP集積回路やGaAs
集積回路のようにhFE若しくはVTを制御するための
不純物をイオン打ち込みしアニ−ルする方法では、CM
OSトランジスタの場合、NMOSトランジスタのドレ
イン近傍で起こる電界が一番高くなる場所(シリコン表
面から0.1μm程度)の濃度が変化し、従来保証され
ていたホットエレクトロンに対する信頼性が変化してし
まうという問題が生じる。
Regarding the process, the LDD shown in FIG.
As shown in the cross-sectional view of the transistor having the structure, the low-concentration layer 6 is provided on the drain electrode (also on the source electrode due to the structure) for buffering the drain electric field.
In the method of ion-implanting impurities for controlling hFE or VT like an integrated circuit and annealing,
In the case of an OS transistor, the concentration at the place where the electric field generated near the drain of the NMOS transistor becomes the highest (about 0.1 μm from the silicon surface) changes, and the reliability against hot electrons that has been guaranteed in the past changes. The problem arises.

【0011】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、ホットエレクトロンに
対する信頼性を損なうことなく、しきい値電圧を制御す
ることができる半導体装置の製造方法を提供することに
ある。
The present invention has been made in view of the above problems, and its main purpose is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of controlling a threshold voltage without impairing reliability against hot electrons. To provide.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第1の視点において、ウェハに形成され
たCMOSトランジスタのゲート直下に、しきい値を制
御するための不純物を注入後、ソ−ス及びドレイン領域
を活性化するためのアニ−ルを行う半導体装置の製造方
法において、(a)前記活性化アニ−ル後、前記ウェハ
表面から所定の深さにおいて不純物濃度がピークになる
ように、所定の量の第1導電型不純物を注入する工程
と、(b)前記第1導電型不純物注入後、前記ウェハ表
面から前記所定の深さにおいて不純物濃度がピークにな
るように、前記第1導電型不純物と等しい量の第2導電
型の不純物を注入する工程と、(c)前記ウェハの前記
しきい値電圧を測定する工程と、(d)前記しきい値電
圧の測定結果に基づき、前記しきい値電圧の調整が必要
な場合には、前記注入した第1導電型不純物及び第2導
電型不純物を活性化させるためのアニ−ルを行う工程
と、を少なくとも有し、前記第1導電型不純物としてボ
ロンを用い、前記第2導電型不純物としてリンを用いる
ものである。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, an impurity for controlling a threshold value is implanted just under a gate of a CMOS transistor formed on a wafer. Then, in a method of manufacturing a semiconductor device for annealing for activating the source and drain regions, (a) after the activation annealing, the impurity concentration peaks at a predetermined depth from the wafer surface. And (b) after the first conductivity type impurity is injected, the impurity concentration has a peak at the predetermined depth from the wafer surface. a step of implanting second conductivity type impurity of the first conductivity type impurity and equal correct amount, and measuring the threshold voltage of (c) the wafer, the; (d) the threshold voltage Based on measurement results , Wherein when the adjustment of the threshold voltage is required, annealing for activating the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurities said injection - have, and performing Le least, the first 1 conductivity type impurities
Ron is used, and phosphorus is used as the second conductivity type impurity .

【0013】本発明は、第2の視点において、ウェハに
形成されたCMOSトランジスタのゲート直下に、しき
い値を制御するための不純物を注入後、ソ−ス及びドレ
イン領域を活性化するためのアニ−ルを行う半導体装置
の製造方法において、(a)前記活性化アニ−ル後、前
記ウェハの前記しきい値電圧を測定する工程と、(b)
前記しきい値電圧の測定結果に基づき、前記しきい値電
圧の調整が必要な場合には、前記ウェハ表面から所定の
深さにおいて不純物濃度がピークになるように、所定の
量の第1導電型不純物を注入する工程と、(c)前記第
1導電型不純物注入後、前記ウェハ表面から前記所定の
深さにおいて不純物濃度がピークになるように、前記第
1導電型不純物と等しい量の第2導電型の不純物を注入
する工程と、(d)前記注入した第1導電型不純物及び
第2導電型不純物を活性化させるためのアニ−ルを行う
工程と、を少なくとも有し、前記第1導電型不純物とし
てボロンを用い、前記第2導電型不純物としてリンを用
いるものである。
According to a second aspect of the present invention, the source and drain regions are activated after implanting an impurity for controlling a threshold value just below the gate of a CMOS transistor formed on a wafer. (A) measuring the threshold voltage of the wafer after the activation annealing in a method of manufacturing a semiconductor device for annealing; and (b)
When it is necessary to adjust the threshold voltage based on the measurement result of the threshold voltage, a predetermined amount of the first conductivity is set so that the impurity concentration has a peak at a predetermined depth from the wafer surface. implanting impurity, (c) the first conductivity type after impurity implantation, so that the impurity concentration becomes a peak at the predetermined depth from the wafer surface, of the first conductivity type impurity and equal correct amount implanting an impurity of a second conductivity type, annealing for activating (d) is the implanted first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity - having at least a step of performing Le, the first As one conductivity type impurity
Boron and phosphorus as the second conductivity type impurity.
There is something.

【0014】本発明においては、前記ウェハ表面から前
記所定の深さの領域では前記第1導電型不純物と前記第
2導電型不純物とが打ち消しあって不純物濃度の変化が
抑制され、前記ウェハ表面では不純物濃度の変化によっ
て前記しきい値電圧が変化することが好ましい。
In the present invention, the impurity of the first conductivity type and the impurity of the second conductivity type cancel each other out in a region of the predetermined depth from the wafer surface to suppress a change in impurity concentration, and on the wafer surface, It is preferable that the threshold voltage changes due to a change in impurity concentration.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明に係る半導体装置の製造方
法は、その好ましい一実施の形態において、複数のウェ
ハに形成されたCMOSトランジスタのゲート直下に、
しきい値を制御するための不純物注入と、ソ−ス及びド
レイン領域を活性化するためのアニ−ルとを行った後、
ウェハ表面から所定の深さの領域で不純物濃度がピーク
になるようにボロンを注入し、同じ領域で不純物濃度が
ピークになるように、ボロンと等しい量のリンを注入し
て、ウェハのしきい値電圧を測定し、その測定結果に基
づいてしきい値電圧の調整が必要なウェハにアニールを
行ってボロンとリンを活性化させるものであり、ウェハ
表面から所定の深さの領域では不純物濃度の変化を抑制
してホットエレクトロンに対する信頼性を維持すると共
に、ウェハ表面においては、アニールによる不純物濃度
の変化によりしきい値を任意に調整する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor device manufacturing method directly below the gates of CMOS transistors formed on a plurality of wafers,
After performing impurity implantation for controlling the threshold value and annealing for activating the source and drain regions,
Impurity concentration by implanting boron to a peak from the wafer surface in a region at a predetermined depth, so that the impurity concentration is the peak in the same region, by implanting phosphorus, boron and equal correct amount, the teeth of the wafer The threshold voltage is measured and the wafer whose threshold voltage needs to be adjusted is annealed to activate boron and phosphorus based on the measurement result. While suppressing the change in concentration to maintain reliability against hot electrons, the threshold value is arbitrarily adjusted on the wafer surface by changing the impurity concentration due to annealing.

【0016】[0016]

【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の一実施例について図1乃至
図15を参照して以下に説明する。図1及び図2は、本
発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法を説明する
ための工程フロー図であり、図中の点線で囲んだ部分が
本実施例の特徴部分である。また、図3はトランジスタ
のLDD断面構造を示す断面図、図4は、NMOSトラ
ンジスタのVT(以降VTNと称す)とPMOSトラン
ジスタのVT(以降VTPと称す)の分布図であり、図
5は、NMOS/PMOSトランジスタの断面構造を示
す断面図である。
EXAMPLES In order to describe the above-described embodiment of the present invention in more detail, one example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 15. 1 and 2 are process flow charts for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and a portion surrounded by a dotted line in the drawings is a characteristic portion of the present embodiment. 3 is a sectional view showing the LDD sectional structure of the transistor, FIG. 4 is a distribution diagram of the VT of the NMOS transistor (hereinafter referred to as VTN) and the VT of the PMOS transistor (hereinafter referred to as VTP), and FIG. It is sectional drawing which shows the cross-section of NMOS / PMOS transistor.

【0017】図6乃至図8は、本発明の一実施例に係る
NMOSゲート直下の不純物プロファイルであり、図6
はイオン注入前、図7はイオン注入後、図8はアニール
後の状態をそれぞれ示している。また、図9乃至図11
は、PMOSゲート直下の不純物プロファイルであり、
同様に、図9はイオン注入前、図10はイオン注入後、
図11はアニール後の状態を示している。
6 to 8 are impurity profiles just below the NMOS gate according to the embodiment of the present invention.
Shows the state before ion implantation, FIG. 7 shows the state after ion implantation, and FIG. 8 shows the state after annealing. In addition, FIGS.
Is an impurity profile directly under the PMOS gate,
Similarly, FIG. 9 shows before ion implantation, and FIG. 10 shows after ion implantation.
FIG. 11 shows the state after annealing.

【0018】図12及び図13は、本発明の一実施例に
係るNMOSの基板バイアス特性であり、図12はアニ
ール前、図13はアニール後の状態をそれぞれ示してい
る。また、図14及び図15は、PMOSの基板バイア
ス特性であり、同様に、図14はアニール前、図15は
アニール後の状態を示している。
12 and 13 show the substrate bias characteristics of the NMOS according to one embodiment of the present invention. FIG. 12 shows the state before annealing and FIG. 13 shows the state after annealing. 14 and 15 show the substrate bias characteristics of the PMOS. Similarly, FIG. 14 shows the state before annealing and FIG. 15 shows the state after annealing.

【0019】図4の斜線部に示すように、VTNが高い
方に、更に、VTPが絶対値で低い方にばらついた場合
に、所望の回路特性を満足しない半導体装置に関して、
NMOSトランジスタのホットエレクトロンに対する信
頼性を低下させず、更に、製造工程内でマスクを増やす
ことなく、わずか3つの工程を追加するだけでVTを制
御することができる方法について、図1を参照して以下
に説明する。
As shown by the hatched portion in FIG. 4, in the case where the VTN is higher and the VTP is lower in absolute value, the semiconductor device which does not satisfy the desired circuit characteristics is
Referring to FIG. 1, a method of controlling the VT without degrading the reliability of the hot transistor of the NMOS transistor and further adding only three steps without increasing the mask in the manufacturing process is described. This will be described below.

【0020】まず、図3及び図5に示すように、通常の
CMOSトランジスタは、シリコン基板9上に、NMO
SトランジスタはPウエル11上に、PMOSトランジ
スタはNウエル12上に設け、それぞれのトランジスタ
にゲ−ト電極、ソ−ス電極及びドレイン電極が設けられ
ている。
First, as shown in FIG. 3 and FIG. 5, a normal CMOS transistor is formed on a silicon substrate 9 by an NMO.
The S transistor is provided on the P well 11, the PMOS transistor is provided on the N well 12, and a gate electrode, a source electrode and a drain electrode are provided on each transistor.

【0021】この状態は、NMOS及びPMOSトラン
ジスタのゲ−ト1直下に、それぞれのVTを制御するた
めのゲ−トボロン注入が行われており、ソ−ス5及びド
レイン4領域構成のためのアニ−ルにより不純物プロフ
ァイルは安定している(S101)。このときのNMO
Sトランジスタにおけるゲ−ト1直下の不純物プロファ
イルを図6に、PMOSトランジスタの不純物プロファ
イルを図9に示す。
In this state, gate boron implantation for controlling the VT of each of the NMOS and PMOS transistors is performed immediately below the gate 1, and the source 5 and drain 4 regions are formed as an anisotropy. The impurity profile is stable due to the above (S101). NMO at this time
FIG. 6 shows the impurity profile immediately below the gate 1 in the S transistor, and FIG. 9 shows the impurity profile in the PMOS transistor.

【0022】この状態において、マスク無しでウエハ全
面にVT制御用のイオン打ち込みを行うが(S10
2)、従来例で示したBIP集積回路やGaAs集積回
路と同様に、不純物がドナー不純物もしくはアクセプタ
不純物だけでもVTは十分に制御することができるが、
図3のトランジスタの低濃度層6にもドナー不純物もし
くはアクセプタ不純物が注入される。
In this state, ion implantation for VT control is performed on the entire surface of the wafer without a mask (S10).
2) Similar to the BIP integrated circuit and the GaAs integrated circuit shown in the conventional example, the VT can be sufficiently controlled even if the impurities are only donor impurities or acceptor impurities.
Donor impurities or acceptor impurities are also implanted into the low-concentration layer 6 of the transistor of FIG.

【0023】この低濃度層6は、NMOSトランジスタ
動作時の高電界を緩和する目的で設けられているため、
不純物濃度を変化させることは、従来保証されていたホ
ットエレクトロンに対する信頼性が変化させてしまうこ
とになる。
Since the low concentration layer 6 is provided for the purpose of relaxing a high electric field during the operation of the NMOS transistor,
Changing the impurity concentration changes the reliability of hot electrons that has been guaranteed in the past.

【0024】そこで、本実施例では、VT制御用のドナ
ー不純物もしくはアクセプタ不純物(本実施例では、リ
ン)が、ホットエレクトロンによる信頼性に悪影響を起
こさないようにボロンを添加し、濃度を打ち消す構成に
している。つまり、基板深さ方向の不純物のピ−クが、
シリコン表面から0.1μm付近になる様に各不純物
(リン、ボロン)の加速エネルギ−を調整し、各トラン
ジスタのVTがイオン打ち込み前後で変化しないよう
に、互いの不純物(リン、ボロン)が打ち消し合うド−
ズ量に調整してイオン打ち込みを行う。
Therefore, in this embodiment, boron is added so that the donor or acceptor impurity for VT control (phosphorus in this embodiment) does not adversely affect the reliability due to hot electrons, and the concentration is canceled. I have to. That is, the peak of impurities in the substrate depth direction is
The acceleration energy of each impurity (phosphorus, boron) is adjusted so that it is approximately 0.1 μm from the silicon surface, and the mutual impurities (phosphorus, boron) are canceled so that the VT of each transistor does not change before and after ion implantation. Do-it
Ion implantation is performed after adjusting the amount.

【0025】ここで、イオン打ち込みの深さは、衝突電
離緩に一番効果が高いシリコン表面から0.1μm程度
をピ−クとしている。前記シリコン表面から0.1μm
の深さとは、チャネルドープにより基板濃度が他の部分
より少し濃くなっている為、電界が一番強くなる領域で
ある。
Here, the ion implantation depth is set to a peak of about 0.1 μm from the silicon surface which is most effective for impact ionization relaxation. 0.1 μm from the silicon surface
Is the region where the electric field is the strongest because the substrate concentration is slightly higher than the other portions due to channel doping.

【0026】また、本実施例では、ボロンのイオン打ち
込みに関しては、加速エネルギ−100(KeV)、ド
−ズ量1E12(a/cm2)で行い、リンのイオン打
ち込みに関しては、加速エネルギ−250(KeV)、
ド−ズ量5E12(a/cm 2)で行った。このときの
NMOSトランジスタにおけるゲ−ト直下の不純物プロ
ファイルを図7に、PMOSトランジスタにおけるゲ−
ト直下の不純物プロファイルを図8に示す。
In this embodiment, boron ion implantation is performed.
As for inclusion, acceleration energy-100 (KeV),
-Amount 1E12 (a / cm2), And then phosphorus ion
Regarding chilling, acceleration energy-250 (KeV),
Dose amount 5E12 (a / cm 2) Went. At this time
Impurity profile directly under the gate in NMOS transistor
Figure 7 shows the file for the PMOS transistor
FIG. 8 shows the impurity profile immediately below the gate.

【0027】次に、各トランジスタのVTを測定し(S
103)、VTが図4の網掛け領域の動作不良領域8に
入っているウエハのみを選択し(S104)、アニ−ル
を行う(S106)。本実施例では、S106のステッ
プとして、700℃、15分のアニ−ルを施した。
Next, the VT of each transistor is measured (S
103), only those wafers whose VT is in the defective operation area 8 in the shaded area in FIG. 4 are selected (S104) and annealed (S106). In this example, as the step of S106, annealing was performed at 700 ° C. for 15 minutes.

【0028】ここで、シリコン基板表面の状態と、衝突
電離が起きるシリコン表面から0.1μm程度の深さの
不純物状態について説明する。まず、シリコン基板表面
は、N型を強くするためのリンはアニ−ルによりシリコ
ン基板表面にパイルアップし、同時にイオン打ち込みを
行ったボロンは、リンに対して拡散係数が小さいことか
らリンより動きが鈍い上、シリコン基板表面においては
ゲ−ト酸化膜中に拡散しP型は逆に弱まる状態になって
いる。この表面の濃度変化がVT制御に大きく関与する
ことは言うまでもない。
Here, the state of the silicon substrate surface and the state of impurities having a depth of about 0.1 μm from the silicon surface where impact ionization occurs will be described. First, on the silicon substrate surface, phosphorus for strengthening the N-type is piled up on the silicon substrate surface by annealing, and at the same time boron ion-implanted moves more than phosphorus because it has a smaller diffusion coefficient than phosphorus. Is dull, and on the surface of the silicon substrate, it diffuses into the gate oxide film and the P-type is weakened. It goes without saying that this change in the surface concentration has a large influence on the VT control.

【0029】また、ドレイン近傍の衝突電離が発生する
シリコン表面から0.1μm程度の深さにおいては、リ
ンとボロンが打ち消し合うようにイオン打ち込みされて
いるため、表面ほどの動きが無く、打ち込み前後で変化
がない。つまり、ホットエレクトロンによる信頼性低下
に対する影響は無い。アニール後のNMOSトランジス
タにおけるゲ−ト直下の不純物プロファイルを図8に、
PMOSトランジスタにおけるゲ−ト直下の不純物プロ
ファイルを図11に示す。
At a depth of about 0.1 μm from the silicon surface where impact ionization occurs in the vicinity of the drain, phosphorus and boron are ion-implanted so as to cancel each other. There is no change. In other words, there is no effect on reliability deterioration due to hot electrons. FIG. 8 shows the impurity profile immediately below the gate in the NMOS transistor after annealing.
FIG. 11 shows the impurity profile just below the gate in the PMOS transistor.

【0030】このように、NMOSトランジスタの不純
物濃度を示す図6乃至図8に着目すると、シリコン表面
から0.1μm程度の深さの濃度を変化させずに表面濃
度のみが変化していることが分かる。
Thus, paying attention to FIGS. 6 to 8 showing the impurity concentration of the NMOS transistor, it is found that only the surface concentration changes without changing the concentration at a depth of about 0.1 μm from the silicon surface. I understand.

【0031】更に、この表面の濃度変化がVT制御に大
きく関与するが、そのときのVTを基板バイアス特性と
してプロットしたものを図12乃至図15に示す。図1
2はVTNのアニール前の基板バイアス特性、図13は
VTNのアニール後(700℃ 15分)の基板バイア
ス特性を示し、同様に、図14はVTPのアニール前の
基板バイアス特性、図15はVTPのアニール後(70
0℃ 15分)の基板バイアス特性をそれぞれ示してお
り、VTNのアニール(700℃ 15分)前後の変化
が図12と図13の比較より、VTPのアニール(70
0℃ 15分)前後の変化が図14と図15の比較より
解る。
Further, the change in the concentration of the surface has a great influence on the VT control, and VT at that time is plotted as the substrate bias characteristic and shown in FIGS. 12 to 15. Figure 1
2 shows the substrate bias characteristic before annealing of VTN, FIG. 13 shows the substrate bias characteristic after annealing of VTN (at 700 ° C. for 15 minutes), similarly, FIG. 14 shows the substrate bias characteristic before annealing of VTP, and FIG. After annealing (70
The substrate bias characteristics at 0 ° C. for 15 minutes) are shown respectively, and the change before and after the annealing of VTN (at 700 ° C. for 15 minutes) is compared with the comparison of FIGS.
The change before and after 0 ° C. for 15 minutes can be understood by comparing FIG. 14 and FIG.

【0032】その後、S105のステップで、層間絶縁
膜を堆積し、コンタクトホ−ル及びアルミ配線工程等を
経て、ウエハ製造工程は完了する。
Thereafter, in step S105, an interlayer insulating film is deposited, a contact hole and an aluminum wiring process are performed, and the wafer manufacturing process is completed.

【0033】以上説明したように、CMOSトランジス
タのソ−ス及びドレイン領域のアニ−ルが完了した後、
リンとボロンの不純物をイオン打ち込みし、アニ−ルす
ることにより、シリコン基板表面においてはN型を強く
してVTを変化させ、衝突電離が発生するシリコン表面
から0.1μm程度の深さではVT制御用のイオン注入
前後、若しくは、VT制御用のアニ−ル前後での濃度変
化を最小限に抑え、ホットエレクトロンによる信頼性を
変化させないようにすることができる。
After the annealing of the source and drain regions of the CMOS transistor is completed, as described above,
Impurities of phosphorus and boron are ion-implanted and annealed to strengthen the N-type on the surface of the silicon substrate to change VT, and VT is generated at a depth of about 0.1 μm from the silicon surface where impact ionization occurs. It is possible to minimize the concentration change before and after the control ion implantation or before and after the VT control anneal, and prevent the reliability due to hot electrons from changing.

【0034】なお、本実施例においては、ソース及びド
レインのアニール後に(S101)、VT制御用のイオ
ン打ち込みを行い(S102)、VTの測定を実施した
後に(S103)、測定したVTの値によってアニール
を施す(S106)場合について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、図2に示すよう
に、ソース及びドレインのアニール後(S201)、V
Tの測定を行い(S202)、VT制御が必要なウェハ
ー及びその補正分に対応したイオン打ち込み量をドーピ
ングし(S205)、アニールする(S206)構成と
することも可能である。
In the present embodiment, after the source and drain are annealed (S101), ion implantation for VT control is performed (S102), and VT measurement is performed (S103), depending on the measured VT value. Although the case of performing the annealing (S106) has been described, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as shown in FIG. 2, after the source and the drain are annealed (S201), V
It is also possible to adopt a configuration in which T is measured (S202), a wafer requiring VT control and an ion implantation amount corresponding to the correction amount thereof are doped (S205) and annealed (S206).

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、CMOSトランジスタのソ−ス
及びドレイン領域のアニ−ルが完了した後に、リンとボ
ロンをイオン打ち込みし、アニ−ルすることにより、マ
スクの追加を必要とせず、製造時間及びコストに対する
影響を殆ど与えないで、わずか3工程の追加のみでVT
を制御することができるという効果を奏する。
As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device of the present invention, phosphorus and boron are ion-implanted after the annealing of the source and drain regions of the CMOS transistor is completed, and the annealing is performed. By adding a mask, an additional mask is not required, and the manufacturing time and cost are hardly affected.
There is an effect that can be controlled.

【0036】また、本発明によれば、VT制御を行って
もホットエレクトロンによる信頼性を低下させることが
なく、回路的にVTの感度が高い装置の製造マ−ジンを
上げることができるという効果を奏する。
Further, according to the present invention, even if VT control is performed, reliability due to hot electrons is not lowered, and the manufacturing margin of a device having a high VT sensitivity in terms of a circuit can be increased. Play.

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

【図1】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を説明するための工程フロー図である。
FIG. 1 is a process flow chart for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に係る半導体装置の他の製造
方法を説明するための工程フロー図である。
FIG. 2 is a process flow chart for explaining another manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例に係るトランジスタのLDD
断面構造を示す断面図である。
FIG. 3 is an LDD of a transistor according to an embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows sectional structure.

【図4】本発明の一実施例に係る半導体装置のVTN−
VTPの分布図である。
FIG. 4 is a VTN- of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
It is a distribution diagram of VTP.

【図5】本発明の一実施例に係る半導体装置のNMOS
/PMOSトランジスタの断面構造を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is an NMOS of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a / PMOS transistor. FIG.

【図6】本発明の一実施例に係るNMOSゲート直下の
イオン注入前の不純物プロファイルである。
FIG. 6 is an impurity profile before ion implantation just below an NMOS gate according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例に係るNMOSゲート直下の
イオン注入後の不純物プロファイルである。
FIG. 7 is an impurity profile after ion implantation just below an NMOS gate according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例に係るNMOSゲート直下の
アニール後の不純物プロファイルである。
FIG. 8 is an impurity profile after annealing just below an NMOS gate according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例に係るPMOSゲート直下の
イオン注入前の不純物プロファイルである。
FIG. 9 is an impurity profile before ion implantation just below a PMOS gate according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施例に係るPMOSゲート直下
のイオン注入後の不純物プロファイルである。
FIG. 10 is an impurity profile after ion implantation just below a PMOS gate according to an embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施例に係るPMOSゲート直下
のアニール後の不純物プロファイルである。
FIG. 11 is an impurity profile after annealing just under a PMOS gate according to an embodiment of the present invention.

【図12】本発明の一実施例に係るNMOSのアニール
前の基板バイアス特性である。
FIG. 12 is a substrate bias characteristic before annealing of the NMOS according to the embodiment of the present invention.

【図13】本発明の一実施例に係るNMOSのアニール
後の基板バイアス特性である。
FIG. 13 is a substrate bias characteristic after annealing of the NMOS according to the embodiment of the present invention.

【図14】本発明の一実施例に係るPMOSのアニール
前の基板バイアス特性である。
FIG. 14 is a substrate bias characteristic before annealing of a PMOS according to an embodiment of the present invention.

【図15】本発明の一実施例に係るPMOSのアニール
後の基板バイアス特性である。
FIG. 15 is a substrate bias characteristic after annealing of a PMOS according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ゲート 2 サイドウォール 3 ゲート酸化膜 4 ドレイン拡散層 5 ソース拡散層 6 低濃度層 7 動作可能領域 8 動作不良領域 9 シリコン基板 10 ロコス酸化膜 11 Pウェル 12 Nウェル 1 gate 2 sidewalls 3 Gate oxide film 4 Drain diffusion layer 5 Source diffusion layer 6 Low concentration layer 7 Operable area 8 Malfunction area 9 Silicon substrate 10 Locos oxide film 11 P-well 12 N wells

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/088 H01L 21/8234 H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 21/265 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/088 H01L 21/8234 H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 21/265

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ウェハに形成されたCMOSトランジスタ
のゲート直下に、しきい値を制御するための不純物を注
入後、ソ−ス及びドレイン領域を活性化するためのアニ
−ルを行う半導体装置の製造方法において、 (a)前記活性化アニ−ル後、前記ウェハ表面から所定
の深さにおいて不純物濃度がピークになるように、所定
の量の第1導電型不純物を注入する工程と、 (b)前記第1導電型不純物注入後、前記ウェハ表面か
ら前記所定の深さにおいて不純物濃度がピークになるよ
うに、前記第1導電型不純物と等しい量の第2導電型の
不純物を注入する工程と、 (c)前記ウェハの前記しきい値電圧を測定する工程
と、 (d)前記しきい値電圧の測定結果に基づき、前記しき
い値電圧の調整が必要な場合には、前記注入した第1導
電型不純物及び第2導電型不純物を活性化させるための
アニ−ルを行う工程と、を少なくとも有し、 前記第1導電型不純物としてボロンを用い、前記第2導
電型不純物としてリンを用いる、 ことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
1. A semiconductor device in which an impurity for controlling a threshold value is implanted just below the gate of a CMOS transistor formed on a wafer and then annealed for activating the source and drain regions. In the manufacturing method, (a) after the activation annealing, a step of injecting a predetermined amount of the first conductivity type impurity so that the impurity concentration has a peak at a predetermined depth from the wafer surface; ) the first conductivity type after impurity implantation, the as the impurity concentration is a peak in the from the wafer surface a predetermined depth, a step of implanting second conductivity type impurity of the first conductivity type impurity and equal correct amount And (c) a step of measuring the threshold voltage of the wafer, and (d) an injection of the threshold voltage when adjustment of the threshold voltage is necessary based on the measurement result of the threshold voltage. First conductivity type impurity Things and annealing for activating the second conductivity type impurity - has a step of performing Le, at least, using boron as the first conductivity type impurity, the second conductive
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein phosphorus is used as an electric impurity .
【請求項2】ウェハに形成されたCMOSトランジスタ
のゲート直下に、しきい値を制御するための不純物を注
入後、ソ−ス及びドレイン領域を活性化するためのアニ
−ルを行う半導体装置の製造方法において、 (a)前記活性化アニ−ル後、前記ウェハの前記しきい
値電圧を測定する工程と、 (b)前記しきい値電圧の測定結果に基づき、前記しき
い値電圧の調整が必要な場合には、前記ウェハ表面から
所定の深さにおいて不純物濃度がピークになるように、
所定の量の第1導電型不純物を注入する工程と、 (c)前記第1導電型不純物注入後、前記ウェハ表面か
ら前記所定の深さにおいて不純物濃度がピークになるよ
うに、前記第1導電型不純物と等しい量の第2導電型の
不純物を注入する工程と、 (d)前記注入した第1導電型不純物及び第2導電型不
純物を活性化させるためのアニ−ルを行う工程と、を少
なくとも有し、 前記第1導電型不純物としてボロンを用い、前記第2導
電型不純物としてリンを用いる、 ことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
2. A semiconductor device in which an impurity for controlling a threshold value is implanted just below the gate of a CMOS transistor formed on a wafer and then annealed for activating the source and drain regions. In the manufacturing method, (a) the step of measuring the threshold voltage of the wafer after the activation annealing, and (b) the adjustment of the threshold voltage based on the measurement result of the threshold voltage. If necessary, so that the impurity concentration has a peak at a predetermined depth from the wafer surface,
Implanting a predetermined amount of impurities of the first conductivity type, and (c) implanting the impurities of the first conductivity type so that the impurity concentration reaches a peak at a predetermined depth from the wafer surface. implanting impurity and equal correct amount of the second conductivity type impurity, annealing for activating (d) is the implanted first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity - and performing Le, At least , boron is used as the first conductivity type impurity, and the second conductivity type is used.
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein phosphorus is used as an electric impurity .
【請求項3】前記ウェハ表面から前記所定の深さの領域
では前記第1導電型不純物と前記第2導電型不純物とが
打ち消しあって不純物濃度の変化が抑制され、前記ウェ
ハ表面では不純物濃度の変化によって前記しきい値電圧
が変化する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の
半導体装置の製造方法。
3. In the region of the predetermined depth from the wafer surface, the impurity of the first conductivity type and the impurity of the second conductivity type cancel each other to suppress the change of the impurity concentration, and the impurity concentration of the wafer surface is suppressed. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the threshold voltage changes due to the change.
【請求項4】前記第1導電型不純物及び前記第2導電型
不純物とが打ち消しあって不純物濃度の変化が抑制され
る、前記ウェハ表面からの深さが、0.1μmに設定さ
れている、ことを特徴とする請求項3記載の半導体装置
の製造方法。
4. The depth from the wafer surface where the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity cancel each other out to suppress a change in impurity concentration is 0 . The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the thickness is set to 1 μm.
【請求項5】前記第1導電型不純物及び前記第2導電型
不純物を、前記ウエハ−全面に注入することを特徴とす
る請求項1乃至のいずれか一に記載の半導体装置の製
造方法。
The method according to claim 5, wherein said first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity, the wafer - a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that injecting the entire surface.
【請求項6】前記第1導電型不純物及び前記第2導電型
不純物を活性化させるためのアニ−ルを、前記しきい値
電圧の測定結果に基づいて、前記しきい値電圧の調整が
必要なウエハのみに行うことを特徴とする請求項1乃至
のいずれか一に記載の半導体装置の製造方法。
6. The threshold voltage of an anneal for activating the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity needs to be adjusted based on a measurement result of the threshold voltage. 5. The method according to claim 1, wherein the process is performed only on a different wafer.
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 5 above.
JP35970399A 1999-12-17 1999-12-17 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP3381693B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35970399A JP3381693B2 (en) 1999-12-17 1999-12-17 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35970399A JP3381693B2 (en) 1999-12-17 1999-12-17 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001176986A JP2001176986A (en) 2001-06-29
JP3381693B2 true JP3381693B2 (en) 2003-03-04

Family

ID=18465874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35970399A Expired - Fee Related JP3381693B2 (en) 1999-12-17 1999-12-17 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3381693B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003318124A (en) 2002-04-23 2003-11-07 Nec Electronics Corp Method for correcting transistor characteristics and method for manufacturing transistor
JP4880890B2 (en) * 2003-09-09 2012-02-22 セイコーインスツル株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP4880888B2 (en) * 2003-09-09 2012-02-22 セイコーインスツル株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP4880889B2 (en) * 2003-09-09 2012-02-22 セイコーインスツル株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP4732726B2 (en) * 2003-09-09 2011-07-27 セイコーインスツル株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
WO2007108494A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 Nec Corporation Process for producing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001176986A (en) 2001-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Snoeys et al. A new NMOS layout structure for radiation tolerance
JP2578204B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US6693331B2 (en) Method of fabricating dual threshold voltage n-channel and p-channel MOSFETS with a single extra masked implant operation
JP3055424B2 (en) Method of manufacturing MIS type semiconductor device
KR20000071335A (en) Novel mixed voltage cmos process for high reliability and high performance core and i/o transistors with reduced mask steps
US6069048A (en) Reduction of silicon defect induced failures as a result of implants in CMOS and other integrated circuits
JP3381693B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5786252A (en) Method of manufacturing a semiconductor device, and semiconductor device manufactured by such a method
US6372590B1 (en) Method for making transistor having reduced series resistance
US6476430B1 (en) Integrated circuit
US4987088A (en) Fabrication of CMOS devices with reduced gate length
US20160211346A1 (en) Epitaxial Channel Transistors and Die With Diffusion Doped Channels
US5804497A (en) Selectively doped channel region for increased IDsat and method for making same
JP3348782B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4045373B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device having triple well structure
JPH1012870A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPS6255309B2 (en)
JP3778810B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2000216108A (en) Manufacture of semiconductor device
US6872628B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR100308653B1 (en) Method of forming BILLI well of semiconductor device
US7157322B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
JP3970689B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR100574357B1 (en) MOS transistor for suppressing bulk punchthrough
JP3474849B2 (en) Method of manufacturing semiconductor integrated circuit and semiconductor integrated circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20021119

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071220

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081220

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091220

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees