JPH04286123A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04286123A
JPH04286123A JP5006091A JP5006091A JPH04286123A JP H04286123 A JPH04286123 A JP H04286123A JP 5006091 A JP5006091 A JP 5006091A JP 5006091 A JP5006091 A JP 5006091A JP H04286123 A JPH04286123 A JP H04286123A
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Motoaki Ito
元昭 伊藤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法、
特にSIMOX基板にMIS型電界効果トランジスタを
形成する際の重金属不純物のゲッタリング方法に関する
【0002】SOI(Silicon On Insu
lator)基板の一種としてSIMOX(Separ
ation Implantated Oxide)基
板がある。このSIMOX基板は酸化膜上のシリコン(
Si)層即ちSOI層の膜厚の制御性が良いという長所
があるが、その反面、酸化膜が酸素の高濃度即ち長時間
のイオン注入によって形成されるので、その間にイオン
注入装置のチャンバに使用されているステンレスにイオ
ンビームが当たることにより叩き出された鉄(Fe)、
ニッケル(Ni)、クロム(Cr)等の重金属不純物も
同時に注入され、この重金属がバンドギャップ内に深い
準位を形成し、接合リークを増大させる。
【0003】そのため、SIMOX基板を用いて半導体
装置を製造する場合には、接合が形成される領域から重
金属不純物を取り除く技術が必要不可欠である。
【0004】
【従来の技術】通常のシリコン(Si)基板を用いて半
導体装置を製造する場合、Si基板中に含まれる酸素に
よりゲッタリングすることによって、素子形成領域から
の重金属不純物の除去がなされる。
【0005】しかしSIMOX基板の場合には、基板形
成に際して素子が形成される表面層即ち酸化シリコン(
SiO2)層上のSi層(SOI層)中に含まれる酸素
が前記SiO2層に吸収除去されているので、SOI層
には重金属不純物をゲッタリングする能力はない。
【0006】そこで従来SIMOX基板を用いて半導体
装置を形成する際には、SIMOX形成に際しての酸素
のイオン注入時に酸素と共に基板内に注入される重金属
不純物をなくす工夫がなされており、一例としては、ス
テンレス等で作られるイオン注入装置のチャンバの内部
にSiのコーティングを施していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしSIMOX基板
中への重金属不純物の注入をなくすことは前記イオン注
入装置の改良だけでは不十分であり、いくらかの重金属
不純物が基板中に残る。そのためにSIMOX基板を用
いて形成された半導体装置においては、通常のSi基板
を用いて形成した半導体装置に比べて接合リークが大き
くなるという問題があり、接合形成領域から重金属不純
物を除去することが是非とも必要になる。
【0008】そこで本発明は、SIMOX基板を用いて
半導体装置を形成する際に、接合の形成される領域から
重金属不純物を除去する方法を提供して接合リークを減
少させることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は、SIMOX
構造の半導体基板にMIS型電界効果トランジスタを形
成するに際して、ゲート電極(7) をマスクにし該ゲ
ート電極(7) に自己整合させてSIMOX構造の半
導体基板(4) 内に酸素をイオン注入する工程と、熱
処理により該半導体基板(4) における該酸素のイオ
ン注入領域(108) に微小酸化物(8) を析出さ
せる工程と、該ゲート電極(7) をマスクにし該半導
体基板(4) 内に不純物をイオン注入する工程と、熱
処理により該注入不純物を活性化再分布させて、該半導
体基板(4) 内に該ゲート電極(7) に自己整合し
且つ該微小酸化物(8) 析出領域を内包するソース・
ドレイン領域(9)(10) を形成する工程とを含む
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
【0010】
【作用】即ち本発明の方法においては、ゲート電極(7
) をマスクにしそれに自己整合させてソース・ドレイ
ン形成領域に所定の深さで酸素をイオン注入した後、微
小酸化物の核を生成する低温のアニール処理を行い、そ
の後更に高温のアニール処理を行って前記酸素イオン注
入領域(108) に微小酸化物(8) を析出させる
【0011】そして更に、ゲート電極(7) をマスク
にし、それに自己整合させて所定の深さにソース・ドレ
イン形成用の不純物をイオン注入し、この注入不純物を
活性化し、所定の広さに再分布させ前記微小酸化物(8
) 析出領域を内部に包含するソース・ドレイン領域(
9)(10) を形成する。
【0012】このような本発明の方法によると、ソース
・ドレイン領域内に析出している微小な酸化物の、核生
成、析出のアニール工程で、この微小な酸化物析出領域
の周辺近傍のソース・ドレイン領域の接合が形成される
領域の重金属不純物は微小酸化物にゲッタリングされ、
ソース・ドレイン接合形成領域の重金属不純物濃度は極
度に低くなり、重金属不純物に起因してソース・ドレイ
ン接合に生ずるリーク電流(接合リーク)は大幅に減少
する。なおこの際、ソース・ドレイン領域は、微小酸化
物が存在し、且つそれにゲッタリング固定されて重金属
不純物の濃度も高くなるが、この領域は通常半導体が縮
退している領域であるので、電気的特性には殆ど影響を
与えない。
【0013】
【実施例】以下本発明の方法を、一実施例について、図
1(a) 〜(F) に示す工程断面図を参照し具体的
に説明する。
【0014】図1(a) 参照 本発明の方法によりSIMOX基板を用いたMOSトラ
ンジスタを形成するに際しては、先ず例えば1×101
6cm−3程度の不純物濃度を有するp型Si基板1上
に熱酸化により厚さ1000Å程度の初期酸化膜2を形
成した後、この初期酸化膜2を通しSi基板1内に、例
えば 200KeV 程度の加速エネルギーで 1.5
×1018cm−2程度の高ドーズ量の酸素(O+ )
 をイオン注入し、深さ3500Å程度の位置に濃度の
ピークを有する厚さ1500〜1800Å程度の高濃度
 O+ 注入層103 を形成する。
【0015】図1(b) 参照 次いで 650℃程度の低温アニール処理により前記 
O+ 高濃度注入層103 内に微小酸化物の核を高密
度に形成し、次いで1300℃で6時間程度高温アニー
ル処理を施して前記高密度に微小酸化物の核が形成され
た高濃度 O+ 注入層103 をSiO2層3に変質
せしめ、これにより前記SiO2層3上に厚さ2000
Å前後のSOI層104 を形成する。なお以上は、通
常のSIMOX基板の形成方法である。
【0016】図1(c) 参照 次いで、図示しないレジストパターンをマスクにし例え
ば弗素系及び塩素系のガスによるリアクティブイオンエ
ッチングにより前記SOI層104 の選択エッチング
を行って島状SOI基体4を形成し、その上面の初期酸
化膜2を弗酸等によりウォッシュアウトした後、熱酸化
を行い前記島状SOI基体4の表面に例えば厚さ 30
0Å程度のゲート酸化膜5を形成する。
【0017】図1(d) 参照 次いで、上記島状SOI基体4を有するSIMOX基板
上に通常通りCVD 法等により厚さ3000〜500
0Å程度のn+ 型ポリSi層を形成し、次いでレジス
トパターン6をマスクにし例えば塩素系のガスによるリ
アクティブイオンエッチングにより選択エッチングを行
って、前記レジストパターン6を上部に有するn+ 型
ポリSiゲート電極7を形成し、次いで前記レジストパ
ターン6を上部に有するn+ 型ポリSiゲート電極7
をマスクにしこのゲート電極7に自己整合させて島状S
OI基体4内に、例えば 100KeV 程度の加速エ
ネルギーで酸素(O+ ) を5×1016cm−2程
度の高ドーズ量でイオン注入する。なお108 は O
+ 注入領域を示す。
【0018】図1(e) 参照 次いで前記レジストパターン6を除去した後、例えば 
650℃で1時間程度の低温アニール処理を施して、前
記 O+ 注入領域108 内に微小酸化物の核を生成
させ、次いで1100℃で6時間程度の高温アニール処
理を施し上記 O+ 注入領域108 内に多量の微小
酸化物8を析出させる。その際、島状SOI基体4内に
含まれる重金属不純物は、上記微小酸化物8でゲッタリ
ング除去されるので、 O+ 注入領域108 外の領
域に存在する重金属不純物の量は極度に減少する。
【0019】なおここでは、イオン注入された O+ 
が殆ど拡散しない 650℃程度の低温で微小酸化物の
核形成を行った後、高温のアニールによってその核の部
分に微小酸化物8を形成させるので、微小酸化物8が生
成する領域が O+ のイオン注入領域108 より拡
大することはない。
【0020】また、前記 O+ のイオン注入をレジス
トパターン6を除去した後に行う場合には、ゲート電極
7を予め2000〜3000Å程度厚く形成しておいて
、イオン注入後にゲート電極上層部に形成される O+
 注入領域をポリッシング等により除去することにより
、上記アニール処理によってゲート電極7の上層部に微
小酸化物の析出層が形成されないようにすることが、ゲ
ート電極と金属配線とのコンタクト抵抗増大を防止する
うえに望ましい。
【0021】図1(F) 参照 次いで通常通り、ゲート電極7をマスクにし、例えば 
120KeV 程度の加速エネルギーで4×1015c
m−2程度の高ドーズ量の砒素( As+ ) をイオ
ン注入し、例えば900〜950 ℃程度の温度で所定
時間の熱処理を施し、As+ が活性化すると同時に、
 500Å程度横方向に拡散再分布してなるn+ 型ソ
ース領域9及びn+ 型ドレイン領域10を形成する。
【0022】なおここで、前述したように微小酸化物8
の形成領域は O+ のイオン注入領域108 即ちゲ
ート電極7の側面位置から横方向には拡大していないの
で、前記のようにゲート電極7の側面位置から横方向に
 500Å程度拡大して形成されるソース及びドレイン
領域9及び10の接合が形成される領域に存在する重金
属不純物の量は極度に少なく、上記重金属不純物に起因
してソース及びドレイン領域9及び10の接合部に生ず
る電流リークは大幅に減少する。
【0023】そして、上記実施例に示した本発明の方法
によりSIMOX基板に形成したチャネル幅50μmの
MOSトランジスタにおいて、従来 100pA程度あ
ったソース及びドレイン接合のリーク電流を1pA以下
に減少することができた。
【0024】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、MI
S半導体装置の製造に際して、ソース・ドレイン接合が
形成される領域付近の重金属不純物を選択的に除去する
ことができるので、SIMOX基板を用いて接合リーク
の少ないMIS型半導体装置の製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の方法の一実施例の工程断面図
【符号の説明】
1  p型Si基板 2  初期酸化膜 3  SiO2層 4  島状SOI基体 5  ゲート酸化膜 6  レジストパターン 7  n+ 型ポリSiゲート電極 8  微小酸化物 9  n+ 型ソース領域 10  n+ 型ドレイン領域 103   高濃度O+ 注入層 104   SOI層 108   O+ 注入領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  SIMOX構造の半導体基板にMIS
    型電界効果トランジスタを形成するに際して、ゲート電
    極(7) をマスクにし該ゲート電極(7)に自己整合
    させてSIMOX構造の半導体基板(4) 内に酸素を
    イオン注入する工程と、熱処理により該半導体基板(4
    ) における該酸素のイオン注入領域(108) に微
    小酸化物(8) を析出させる工程と、該ゲート電極(
    7) をマスクにし該半導体基板(4) 内に不純物を
    イオン注入する工程と、熱処理により該注入不純物を活
    性化再分布させて、該半導体基板(4) 内に該ゲート
    電極(7) に自己整合し且つ該微小酸化物(8) 析
    出領域を内包するソース・ドレイン領域(9)(10)
    を形成す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。
JP5006091A 1991-03-15 1991-03-15 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH04286123A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0840367A2 (en) * 1996-10-31 1998-05-06 Motorola, Inc. Method for fabricating a semiconductor device using lateral gettering

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0840367A2 (en) * 1996-10-31 1998-05-06 Motorola, Inc. Method for fabricating a semiconductor device using lateral gettering
EP0840367A3 (en) * 1996-10-31 1998-09-30 Motorola, Inc. Method for fabricating a semiconductor device using lateral gettering

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