JPH03181125A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特に、基
板内に埋込不純物活性層を有する半導体装置の構造及び
その製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にＭＯＳ）ランジスタにおいて、ソフトエラー防止
のためやラッチアップ抑制のために高エネルギーイオン
注入を用いて埋込不純物活性層を形成したり、また、バ
イポーラトランジスタにおいて高エネルギーイオン注入
を用いてフローティングコレクタである埋込不純物活性
層を形成する方法が発表されている。第４図は従来の埋
込不純物活性層を有する半導体装置の断面を示す図で、
図に示すように埋込不純物活性層５は半導体基板１の主
面側より数μｍ程度の位置に設けられている。

次にこの埋込不純物活性層の製造方法について説明する
。まず、半導体基板ｌの主面側より加速エネルギーが数
百ｋｅＶから数ＭｅＶ程度の高工ネルギーイオン注入を
用いてボロンイオンやリンイオン等のアクセプタイオン
やドナーイオンを注入し、半導体基板１の主面側より数
μｍの深さに埋込不純物層５を形成する０次に熱処理を
加えることにより、この埋込不純物層５を活性化すると
同時にイオン注入による結晶欠陥を回復させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の半導体装置及びその製造方法では
、熱処理による埋込不純物Ｎ５の結晶欠陥の回復は、埋
込不純物層５の上下からその中心に向かって起こるが、
埋込不純物層の上下の層がともに単結晶の基板ｌである
ので、熱処理した結果、不純物層の中心部に転位等の２
次欠陥が発生しやすく欠陥が完全には回復しないという
性質があり、２次欠陥のない高濃度不純物層を形成する
ことは極めて困難であった。このため、従来の装置はこ
のような２次欠陥部でリーク電流が発生しやすく、デバ
イスとしては使用不可能となってしまうという問題があ
った。

本発明は以上のような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、高濃度不純物活性層の結晶欠陥回復のための熱処
理時に、２次欠陥の発生を防止できる半導体装置及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体装置は、半導体基板内に埋込不純
物活性層と、該埋込不純物活性層の下部に近接して形成
され、アニール時に該埋込不純物活性層形成領域の酸素
濃度を低減するための埋込炭素層とを備えたものである
。

また、この発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体
基板内の所定の位置に炭素イオンを高エネルギーイオン
注入することにより埋込炭素層を形成する工程と、埋込
炭素層の上部に近接して高エネルギーイオン注入により
埋込不純物層を形成する工程と、熱処理により埋込炭素
層に酸素を析出させるとともに、埋込不純物層を活性化
し欠陥を回復させる工程とを含むことを特徴とするもの
である。

〔作用〕

この発明における半導体装置は、埋込不純物活性層の下
部に近接して酸素析出層である炭素不純物層を形成した
ので、熱処理時に埋込不純物活性層領域の酸素濃度が低
減され、２次欠陥の発生が抑制される。

また、この発明による半導体製造方法では、埋込炭素層
を高エネルギーイオン注入を用いることにより容易に形
成され、しかもこの埋込炭素層中の炭素の酸素析出効果
により埋込不純物層を形成する位置の酸素濃度が容易に
低減されるので、埋込不純物層の活性化と欠陥回復のた
めの熱処理において、２次欠陥の発生が抑制される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による埋込不純物層を有する
半導体装置の断面図を示したものであり、図に示すよう
に半導体基板１内に酸素を析出させるための層である埋
込炭素層２が設けられ、その上下に低濃度酸素領域３．
４が形成され、埋込炭素層２の上部の低濃度酸素領域３
に埋込不純物活性層５を有している。

次に第２図を用いてこの半導体装置の製造方法について
説明する。

まず、半導体基板１に高エネルギーイオン注入を用いて
Ｉ　Ｘ　１０　”〜Ｉ　Ｘ　１０　ｌ５ｉｏｎｓ／ｃｍ
”の注入量で炭素イオン注入し、深さ数μｍのところに
埋込炭素層２を形成する（第２図（ａ））。

次に熱処理を加えることにより埋込炭素層２に酸素原子
を析出させ、上下に低濃度酸素領域３゜４を形成する（
第２図（ｂ））。

次にボロン、リン、ヒ素等のアクセプタイオンあるいは
ドナーイオンを低濃度酸素領域に高エネルギーを用いて
例えば、Ｉ　Ｘ　１０”　〜Ｉ　Ｘ　１０”１ｏｎｓ／
ｃ−の注入量でイオン注入し、埋込不純物層５を形成す
る（第２図（Ｃ））。

この後、熱処理を加え、埋込不純物Ｎ５を活性化すると
ともに、埋込不純物５の結晶欠陥を回復させ、第３図に
示すような不純物プロファイルを得る。

以下、本発明による半導体装置の特性について説明する
。

本発明の半導体装置では第１図に示すように埋込炭素Ｎ
２を形成するようにしたので、熱処理を加えることによ
り、埋込炭素層２の炭素原子の強い酸素析出効果のため
酸素原子が埋込炭素層２に析出する。その結果、埋込炭
素層２の上下には低濃度酸素領域３，４が形成されるわ
けである。また、高エネルギーイオン注入による高濃度
埋込不純物層の２次欠陥は半導体基板の酸素量に依存し
、酸素量が少ないと欠陥の発生は抑制される。そのため
、第１図に示したように低濃度酸素領域３に埋込不純物
ｌ１ｉ５を形成すれば２次欠陥の発生は抑制され、高濃
度不純物層の形成が可能となる。

なお、上記実施例では埋込炭素層２を形成し、熱処理に
より低濃度酸素領域３を形成した後に埋込不純物層５を
形成する製造方法を示したが、これは埋込炭素層２の上
に埋込不純物層５を形成した後に熱処理を加え、低濃度
酸素領域の形成と不純物層の活性化を同時に行ってもよ
い、また、さらには、埋込炭素層２の熱処理、及びその
上に形成した埋込不純物層５の熱処理をともにのちの素
子分離酸化膜形成時の工程に含まれる熱処理工程で兼ね
るようにしてもよい。

また、上記実施例では埋込炭素層２及び埋込不純物層５
の深さ、またはイオン注入量の一例を示したが、当然本
発明はこの値に限定されるものでなく、これらの値は高
エネルギーイオン注入により埋込層を形成するため加速
エネルギー、あるいは注入量を変化させることにより、
容易に制御できるものであり、低濃度酸素領域及び不純
物活性層の深さ、及び濃度はデバイスの用途に応じて所
望の値に形成するとよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、基板内に高エネルギ
ーイオン注入により形成された埋込炭素層と、炭素の酸
素析出効果により形成されが町込炭素層の上部の低濃度
酸素領域に、さらに高エネルギーイオン注入により形成
された埋込不純物層を有するようにしたので、埋込不純
物層の活性化及び結晶欠陥回復のための熱処理時に、２
次欠陥の発生を防止でき、高濃度不純物埋込活性層の形
成が可能となる。したがって、ソフトエラー防止効果や
ラフチアツブ耐性効果が強い高精度のＭＯＳトランジス
タが容易に製造できるとともに、さらにはこのような高
エネルギーイオン注入を用いてバイポーラトランジスタ
のフローティングコレクタが容易に形成できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例による半導体装置の埋込不純
物層を示す断面図１．第２図は本発明の一実施例による
半導体装置の埋込不純物層の製造方法を示す図、第３図
は本発明により得られる半導体装置の不純物プロファイ
ルを示す図、第４図は従来の半導体装置の埋込不純物層
を示す断面図である。 １は半導体基板、２は埋込炭素層、３．４は低濃度酸素
領域、５は埋込不純物層である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板内の所定の位置に形成された埋込不純
   物活性層と、 該埋込不純物活性層の下部に近接して形成された炭素イ
   オンを含む埋込炭素層とを備え、 上記埋込不純物活性層形成領域は上記埋込炭素層により
   熱処理時にその酸素濃度を低減されていることを特徴と
   する半導体装置。
2. （２）半導体基板内の所定の位置に炭素イオンを高エネ
   ルギーイオン注入することにより埋込炭素層を形成する
   工程と、 該埋込炭素層の上部に近接して高エネルギーイオン注入
   により埋込不純物層を形成する工程と、熱処理により、
   前記埋込炭素層に酸素を析出させるとともに、前記埋込
   不純物層を活性化し、欠陥を回復させる工程とを含むこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。