JPH01255220A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH01255220A JPH01255220A JP8384088A JP8384088A JPH01255220A JP H01255220 A JPH01255220 A JP H01255220A JP 8384088 A JP8384088 A JP 8384088A JP 8384088 A JP8384088 A JP 8384088A JP H01255220 A JPH01255220 A JP H01255220A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
半導体装置の製造方法、特にシリコン基体へのシリコン
を含むアルミニウム合金配線の接続方法に関し、 僅かな工程増で、Stの固相エピタキシャル成長による
コンタクト抵抗の増大を抑え、且つ配線の信鎖性低下を
も防止した配線の形成手段の提供を目的とし、 半導体基体上の絶縁膜にコンタクト窓を形成した後、該
コンタクト窓内に表出する半導体基体面に、その結晶性
を乱す濃度に不活性ガス原子をイオン注入し、しかる後
該コンタクト窓上にシリコンを含むアルミニウム合金よ
りなる金属配線層を形成する工程を含んで構成する。
を含むアルミニウム合金配線の接続方法に関し、 僅かな工程増で、Stの固相エピタキシャル成長による
コンタクト抵抗の増大を抑え、且つ配線の信鎖性低下を
も防止した配線の形成手段の提供を目的とし、 半導体基体上の絶縁膜にコンタクト窓を形成した後、該
コンタクト窓内に表出する半導体基体面に、その結晶性
を乱す濃度に不活性ガス原子をイオン注入し、しかる後
該コンタクト窓上にシリコンを含むアルミニウム合金よ
りなる金属配線層を形成する工程を含んで構成する。
本発明は半導体装置の製造方法、特にシリコン基体への
シリコン(St)を含むアルミニウム(AI)合金配線
の接続方法に関する。
シリコン(St)を含むアルミニウム(AI)合金配線
の接続方法に関する。
半導体rcの金属配線には従来からAIが主として用い
られているが、半導体ICの高集積化が進み、これに伴
って例えばソース・ドレイン領域等の不純物拡散領域の
接合が浅(形成されるようになって、配線形成後に経過
する熱処理工程においてAIとSiとの固溶反応によっ
てAl−5tの境界面が基板側に移動して不純物拡散領
域の接合が破壊される現象を防止するために、配線材料
としてAI中に過飽和にSkを含有せしめて配線とSi
基体との固溶反応を抑制したAl−3i(1〜2%)合
金が近時広く用いられ始めている。
られているが、半導体ICの高集積化が進み、これに伴
って例えばソース・ドレイン領域等の不純物拡散領域の
接合が浅(形成されるようになって、配線形成後に経過
する熱処理工程においてAIとSiとの固溶反応によっ
てAl−5tの境界面が基板側に移動して不純物拡散領
域の接合が破壊される現象を防止するために、配線材料
としてAI中に過飽和にSkを含有せしめて配線とSi
基体との固溶反応を抑制したAl−3i(1〜2%)合
金が近時広く用いられ始めている。
しかし該Al−5t合金配線においては前記のようにS
iが過飽和に含まれているために、加熱冷却工程を経た
際、該Al−5i合金配線とSi基体との界面に、上記
過飽和のSiが高抵抗或いはAIがドープされてp型化
された状態でエピタキシャル成長する性質があって、特
に高集積化に伴ってコンタクト窓が微細化された際には
、第3図に示すように、上記エピタキシャル成長したS
1結晶55がコンタクト窓53内に表出するSi基体5
1面を高い比率で覆って、該Al−3i配線54のコン
タクト抵抗が増大し、該半導体tC等の性能が損なわれ
るという問題が生ずる。なお52は絶縁膜を示す。
iが過飽和に含まれているために、加熱冷却工程を経た
際、該Al−5i合金配線とSi基体との界面に、上記
過飽和のSiが高抵抗或いはAIがドープされてp型化
された状態でエピタキシャル成長する性質があって、特
に高集積化に伴ってコンタクト窓が微細化された際には
、第3図に示すように、上記エピタキシャル成長したS
1結晶55がコンタクト窓53内に表出するSi基体5
1面を高い比率で覆って、該Al−3i配線54のコン
タクト抵抗が増大し、該半導体tC等の性能が損なわれ
るという問題が生ずる。なお52は絶縁膜を示す。
そこで、コンタクト部におけるSiの固相エピタキシャ
ル成長を防止して低抵抗な接続が得られる、シリコン基
体とAl−5i合金配線との接続方法が望まれる。
ル成長を防止して低抵抗な接続が得られる、シリコン基
体とAl−5i合金配線との接続方法が望まれる。
〔従来の技術〕
上記配線コンタクト部におけるSiの固相エピタキシャ
ル成長を防止するために、従来種々な手段が提案されて
おり、実用化されている第1の従来例として、第4図に
示すように、Al−5i合金配線54と該配線が接続す
るSi基体51面との間にタングステンシリサイド(W
Siz)やチタンシリサイド(TiSiz)等の高融点
金属シリサイド層56を介在せしめた構造が提案されて
いる。
ル成長を防止するために、従来種々な手段が提案されて
おり、実用化されている第1の従来例として、第4図に
示すように、Al−5i合金配線54と該配線が接続す
るSi基体51面との間にタングステンシリサイド(W
Siz)やチタンシリサイド(TiSiz)等の高融点
金属シリサイド層56を介在せしめた構造が提案されて
いる。
しかしこの構造においては、Al−5i合金配線54の
下部全域に高融点金属シリサイド層56が配設されるた
め、配線形成後に加わる熱処理によってシリサイド中に
含まれるSiがAl−5i合金配線54中に多量に固溶
し、該固溶したStが冷却時に該AI −5i合金配線
54中に高抵抗を有する大きな結晶粒57となって析出
して部分的に配線の実効断面を縮小させ、エレクトロマ
イグレーションによる配線劣化を生ぜしめるという問題
がある。
下部全域に高融点金属シリサイド層56が配設されるた
め、配線形成後に加わる熱処理によってシリサイド中に
含まれるSiがAl−5i合金配線54中に多量に固溶
し、該固溶したStが冷却時に該AI −5i合金配線
54中に高抵抗を有する大きな結晶粒57となって析出
して部分的に配線の実効断面を縮小させ、エレクトロマ
イグレーションによる配線劣化を生ぜしめるという問題
がある。
また実用化されている第2の従来例としては、第5図に
示すように、配線コンタクト部を含む^1−Si合金配
線54の下部全域にTi層59とTiN層6層上0積層
膜を配設する構造があるが、この構造にはTi層59及
びTiN層6層上0バツタ工程が加わり、且つTi層5
9及びTiN層6層上0ターニングが困難なことによっ
て生産性が非常に悪くなるという問題がある。
示すように、配線コンタクト部を含む^1−Si合金配
線54の下部全域にTi層59とTiN層6層上0積層
膜を配設する構造があるが、この構造にはTi層59及
びTiN層6層上0バツタ工程が加わり、且つTi層5
9及びTiN層6層上0ターニングが困難なことによっ
て生産性が非常に悪くなるという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、Siの固相エピタキ
シャル成長によって配線のコンタクト抵抗が増大するの
を防止するために、Al−3i合金配線の下部に高融点
金属シリサイドを設ける従来構造においては、上記のよ
うにシリサイドから固溶し析出するSi結晶粒による実
効断面積の減少から、エレクトロマイグレーションの発
生を容易にして配線の信頼性低下を招き、また配線の下
部にTi層+TiN層を配設する従来構造においては、
膜形成工程の増及び該Ti層+TiN層のパターニング
の困難性から、生産性の低下を招くという問題があった
。
シャル成長によって配線のコンタクト抵抗が増大するの
を防止するために、Al−3i合金配線の下部に高融点
金属シリサイドを設ける従来構造においては、上記のよ
うにシリサイドから固溶し析出するSi結晶粒による実
効断面積の減少から、エレクトロマイグレーションの発
生を容易にして配線の信頼性低下を招き、また配線の下
部にTi層+TiN層を配設する従来構造においては、
膜形成工程の増及び該Ti層+TiN層のパターニング
の困難性から、生産性の低下を招くという問題があった
。
そこで本発明は、簡単な工程で、Siの固相エピタキシ
ャル成長によるコンタクト抵抗の増大を抑え、且つ配線
の信鎖性低下をも防止した配線の形成手段を含む半導体
装置の製造方法を提供することを目的とする。
ャル成長によるコンタクト抵抗の増大を抑え、且つ配線
の信鎖性低下をも防止した配線の形成手段を含む半導体
装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題は、配線材料にシリコンを含むアルミニウム合
金を用いる半導体装置の製造方法において、半導体基体
上の絶縁膜にコンタクト窓を形成した後、該コンタクト
窓内に表出する半導体基体面に、その結晶性を乱す濃度
に不活性ガス原子をイオン注入し、しかる後該コンタク
ト窓上にシリコンを含むアルミニウム合金よりなる金属
配線層を形成する工程を有する本発明による半導体装置
の製造方法によって解決される。
金を用いる半導体装置の製造方法において、半導体基体
上の絶縁膜にコンタクト窓を形成した後、該コンタクト
窓内に表出する半導体基体面に、その結晶性を乱す濃度
に不活性ガス原子をイオン注入し、しかる後該コンタク
ト窓上にシリコンを含むアルミニウム合金よりなる金属
配線層を形成する工程を有する本発明による半導体装置
の製造方法によって解決される。
〔作 用〕
即ち本発明においては、Siの固相エピタキシャル成長
において、エピタキシャルb 結晶性をそのまま拾って成長するので、基体面に欠陥、
汚染等がない程、成長が活発に行われ、欠陥等が多量に
存在する際にはその成長が大幅に遅れるという性質があ
る。
において、エピタキシャルb 結晶性をそのまま拾って成長するので、基体面に欠陥、
汚染等がない程、成長が活発に行われ、欠陥等が多量に
存在する際にはその成長が大幅に遅れるという性質があ
る。
そこで本発明においては、コンタクト窓部に表出するs
i、1体面に高濃度に不活性ガス原子をイオン注入する
ことによって該配線コンタクト面の結晶性を乱し、これ
によって該配線コンタクト窓上に形成したAl−5i合
金配線中から該コンタクト窓内に表出するSi基体上へ
のSiのエピタキシャル成長を大幅に遅らせる。
i、1体面に高濃度に不活性ガス原子をイオン注入する
ことによって該配線コンタクト面の結晶性を乱し、これ
によって該配線コンタクト窓上に形成したAl−5i合
金配線中から該コンタクト窓内に表出するSi基体上へ
のSiのエピタキシャル成長を大幅に遅らせる。
これによって配線形成後の熱処理工程においてAl−5
i配線とSt基体とのコンタクト部に固相エピタキシャ
ル成長する高抵抗若しくはp型のSi結晶の量は大幅に
減少して、該配線のコンタクト抵抗は減少する。
i配線とSt基体とのコンタクト部に固相エピタキシャ
ル成長する高抵抗若しくはp型のSi結晶の量は大幅に
減少して、該配線のコンタクト抵抗は減少する。
以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第1図(a)〜(e)は本発明の方法の一実施例の工程
断面図で、第2図はSiの固相エピタキシャル成長の遅
延効果を示す図である。
断面図で、第2図はSiの固相エピタキシャル成長の遅
延効果を示す図である。
全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。
第1図(al参照
本発明の方法を用いて例えばnチャネル型MO3半導体
装置を形成するに際しては、p〜型Sig仮1に、通常
通りSi基板1面の表出する素子形成右頁域2を画定す
るフィールド酸化膜3及びその下部のp型チャネルスト
ッパ4が形成されてなる被処理基板を用い、通常通り熱
酸化によりゲート酸化膜5を形成し、気相成長、バター
ニング工程を経て該ゲート酸化膜上に例えばポリSiよ
りなるゲート電極6を形成し、該ゲート電極6をマスク
にしゲート酸化膜5を通してソース・ドレイン領域形成
用の砒素(As)を高濃度にイオン注入する。
装置を形成するに際しては、p〜型Sig仮1に、通常
通りSi基板1面の表出する素子形成右頁域2を画定す
るフィールド酸化膜3及びその下部のp型チャネルスト
ッパ4が形成されてなる被処理基板を用い、通常通り熱
酸化によりゲート酸化膜5を形成し、気相成長、バター
ニング工程を経て該ゲート酸化膜上に例えばポリSiよ
りなるゲート電極6を形成し、該ゲート電極6をマスク
にしゲート酸化膜5を通してソース・ドレイン領域形成
用の砒素(As)を高濃度にイオン注入する。
107及び108はAs注入領域を示す。
第1図(bl参照
次いで通常通り熱酸化によりSi表出面上に不純物ブロ
ック用酸化膜9を形成した後、通常通りCVD法により
該被処理基板上に燐珪酸ガラス(PSG)よりなる絶縁
膜10を形成し、次いで通常のドライ・エツチング手段
により該PSG絶縁膜10及び不純物ブロック用酸化膜
9を貫通して前記^S注入領域107及び108面を表
出するコンタクト窓11及び12を形成し、次いで通常
通りpsc絶縁膜10のリフロー処理を行ってコンタク
ト窓11.12の開口部を斜面上になだらかに形成する
。このリフローに際しての熱処理により前記As注入領
域107及び108は活性化してn゛゛ソース領域7及
びn゛型トドレイン領域8形成される。
ック用酸化膜9を形成した後、通常通りCVD法により
該被処理基板上に燐珪酸ガラス(PSG)よりなる絶縁
膜10を形成し、次いで通常のドライ・エツチング手段
により該PSG絶縁膜10及び不純物ブロック用酸化膜
9を貫通して前記^S注入領域107及び108面を表
出するコンタクト窓11及び12を形成し、次いで通常
通りpsc絶縁膜10のリフロー処理を行ってコンタク
ト窓11.12の開口部を斜面上になだらかに形成する
。このリフローに際しての熱処理により前記As注入領
域107及び108は活性化してn゛゛ソース領域7及
びn゛型トドレイン領域8形成される。
以上は従来と同様の工程である。
第1図(C)参照
次いで本発明の方法においては、コンタクト窓11及び
12を介してソース領域7及びドレイン領域8の表面部
にアルゴン(Ar)原子を結晶性を乱す程度の高濃度に
イオン注入する。
12を介してソース領域7及びドレイン領域8の表面部
にアルゴン(Ar)原子を結晶性を乱す程度の高濃度に
イオン注入する。
この注入条件としては、ドーズ15X1013〜lX1
0I6c+i−”、注入エネルギー30〜100 Ke
V程度が適当である。
0I6c+i−”、注入エネルギー30〜100 Ke
V程度が適当である。
なお図中、Ar”はアルゴンイオン、13は計°注入に
よって結晶性が乱された層(格子不整層)を示す。
よって結晶性が乱された層(格子不整層)を示す。
第1図(d)参照
次いで従来通り上記被処理基板上にスパッタ法により厚
さ1μm程度のSiを含むAI −3i合金膜例えば1
〜2%のSiを含むAl−3i(1〜2%)合金膜を形
成し、通常の方法でパターニングを行い前記コンタクト
窓11及び12上にソース領域7及びドレイン領域8に
接するAl−3t(1〜2%)合金配線14及び15を
形成する。
さ1μm程度のSiを含むAI −3i合金膜例えば1
〜2%のSiを含むAl−3i(1〜2%)合金膜を形
成し、通常の方法でパターニングを行い前記コンタクト
窓11及び12上にソース領域7及びドレイン領域8に
接するAl−3t(1〜2%)合金配線14及び15を
形成する。
第1図tel参照
次いで上記Al−5i(1〜2%)合金配線14及び1
5が形成された被処理基板上にCVO法により、配線を
劣化せしめない400〜450℃程度の温度テ、PSG
等からなる被覆絶縁膜16を形成し、本発明の方法を用
いたMO3型半導体装置が完成する。
5が形成された被処理基板上にCVO法により、配線を
劣化せしめない400〜450℃程度の温度テ、PSG
等からなる被覆絶縁膜16を形成し、本発明の方法を用
いたMO3型半導体装置が完成する。
なお本発明の方法においては上記実施例に示すようにコ
ンタクト窓11及び12内に表出するソース領域7及び
ドレイン領域8の表面部には前記格子不整層13が形成
されているので、上記被覆絶縁膜16形成の際の熱処理
において、該ソース領域7及びドレイン領域8の上記A
l−3t合金配線14及び15との接触面上へのSiの
固相エピタキシャル成長は大幅に遅延し、コンタクト窓
11及び12に接する狭い微小幅の領域にしか前述した
高抵抗或いはp型のSi結晶は成長しない。従って、A
I −St合金配線14及び15とソース領域7及びド
レイン領域8とのコンタクト抵抗は低い値に保たれる。
ンタクト窓11及び12内に表出するソース領域7及び
ドレイン領域8の表面部には前記格子不整層13が形成
されているので、上記被覆絶縁膜16形成の際の熱処理
において、該ソース領域7及びドレイン領域8の上記A
l−3t合金配線14及び15との接触面上へのSiの
固相エピタキシャル成長は大幅に遅延し、コンタクト窓
11及び12に接する狭い微小幅の領域にしか前述した
高抵抗或いはp型のSi結晶は成長しない。従って、A
I −St合金配線14及び15とソース領域7及びド
レイン領域8とのコンタクト抵抗は低い値に保たれる。
上記固相エピタキシャル成長の遅延効果を、実験的に、
結晶性の優れたSi面にAl−5t(1〜2%)合金が
直に接する場合Ta)と、本発明の方法による場合(b
)とを、^1−Si合金層を選択的にエツチング除去し
た後のコンタクト窓部のSEM観察像によって比較して
示したのが第2図である。なおコンタクト窓の径は1.
4 μm、熱処理条件は500℃、2時間である。
結晶性の優れたSi面にAl−5t(1〜2%)合金が
直に接する場合Ta)と、本発明の方法による場合(b
)とを、^1−Si合金層を選択的にエツチング除去し
た後のコンタクト窓部のSEM観察像によって比較して
示したのが第2図である。なおコンタクト窓の径は1.
4 μm、熱処理条件は500℃、2時間である。
この図に示されるように結晶性の優れたSi面において
はコンタクト窓Hを殆ど覆うようにエピタキシャルSt
層Si、、1が成長しているのに対し、本発明に係る方
法によればコンタクト窓Hの内面に沿った0、1μm以
下程度の微小幅め領域にしかエピタキシャル5iNSi
epiの成長は認められず、本発明による効果は顕著で
ある。
はコンタクト窓Hを殆ど覆うようにエピタキシャルSt
層Si、、1が成長しているのに対し、本発明に係る方
法によればコンタクト窓Hの内面に沿った0、1μm以
下程度の微小幅め領域にしかエピタキシャル5iNSi
epiの成長は認められず、本発明による効果は顕著で
ある。
以上本発明の方法においては、AI −5t合金配線と
Si5体とのコンタクト部におけるStの固相エピタキ
シャル成長を抑えてコンタクト抵抗の減少を図ることが
でき、且つ上記効果を得るために、^r原子のイオン注
入工程が追加されるのみで、大幅な工程増による生産性
の低下は生じない。またSiの固相エピタキシャル成長
を防止するためにAl−5t合金配線の下部に該配線と
固相反応を起こすような他の導電体層が形成されないの
でAl−5t合金配線の信頼性が確保される。
Si5体とのコンタクト部におけるStの固相エピタキ
シャル成長を抑えてコンタクト抵抗の減少を図ることが
でき、且つ上記効果を得るために、^r原子のイオン注
入工程が追加されるのみで、大幅な工程増による生産性
の低下は生じない。またSiの固相エピタキシャル成長
を防止するためにAl−5t合金配線の下部に該配線と
固相反応を起こすような他の導電体層が形成されないの
でAl−5t合金配線の信頼性が確保される。
なお格子不整層を形成し、同様の効果を得るために用い
るイオン注入物質は、上記静原子以外の不活性ガス原子
であってもよい。
るイオン注入物質は、上記静原子以外の不活性ガス原子
であってもよい。
以上説明のように本発明の方法によれば、大幅な工程増
を伴わず、且つAI −5t合金配線の信頼性を損なわ
ずに、Al−5t合金配線のSi基体に対するコンタク
ト抵抗を減少せしめることができる。
を伴わず、且つAI −5t合金配線の信頼性を損なわ
ずに、Al−5t合金配線のSi基体に対するコンタク
ト抵抗を減少せしめることができる。
従って本発明によれば、LSI等高集積化される半導体
ICの性能を向上することができる。
ICの性能を向上することができる。
第1図fa)〜(e)は本発明の方法の一実施例の工程
第4図は第1の従来例の模式側断面図、第5図は第2の
従来例の模式側断面図 である。 図において、 lはp=型Si基板、 2は素子形成領域、 3はフィールド酸化膜、 4はp型チャネルストッパ、 5はゲート酸化膜、 6はゲート電極、 7はn“型ソース領域、 8はn0型ドレイン領域、 9は不純物ブロック用酸化膜、 10はl’sG絶縁膜、 11.12はコンタクト窓、 13は格子不整層、 14.15は^I −3t合金配線、 16は被覆絶縁膜 を示す。 第 1図(佃1) 直に接する填含 (ρ)(b)
第4図は第1の従来例の模式側断面図、第5図は第2の
従来例の模式側断面図 である。 図において、 lはp=型Si基板、 2は素子形成領域、 3はフィールド酸化膜、 4はp型チャネルストッパ、 5はゲート酸化膜、 6はゲート電極、 7はn“型ソース領域、 8はn0型ドレイン領域、 9は不純物ブロック用酸化膜、 10はl’sG絶縁膜、 11.12はコンタクト窓、 13は格子不整層、 14.15は^I −3t合金配線、 16は被覆絶縁膜 を示す。 第 1図(佃1) 直に接する填含 (ρ)(b)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 配線材料にシリコンを含むアルミニウム合金を用いる
半導体装置の製造方法において、 半導体基体上の絶縁膜にコンタクト窓を形成した後、 該コンタクト窓内に表出する半導体基体面に、その結晶
性を乱す濃度に不活性ガス原子をイオン注入し、 しかる後該コンタクト窓上にシリコンを含むアルミニウ
ム合金よりなる金属配線層を形成する工程を有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8384088A JPH01255220A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8384088A JPH01255220A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01255220A true JPH01255220A (ja) | 1989-10-12 |
Family
ID=13813903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8384088A Pending JPH01255220A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01255220A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5585286A (en) * | 1995-08-31 | 1996-12-17 | Lsi Logic Corporation | Implantation of a semiconductor substrate with controlled amount of noble gas ions to reduce channeling and/or diffusion of a boron dopant subsequently implanted into the substrate to form P- LDD region of a PMOS device |
US5789310A (en) * | 1996-12-10 | 1998-08-04 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of forming shallow junctions by entrapment of interstitial atoms |
-
1988
- 1988-04-05 JP JP8384088A patent/JPH01255220A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5585286A (en) * | 1995-08-31 | 1996-12-17 | Lsi Logic Corporation | Implantation of a semiconductor substrate with controlled amount of noble gas ions to reduce channeling and/or diffusion of a boron dopant subsequently implanted into the substrate to form P- LDD region of a PMOS device |
US5789310A (en) * | 1996-12-10 | 1998-08-04 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of forming shallow junctions by entrapment of interstitial atoms |
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