JPH05198522A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH05198522A
JPH05198522A JP3132692A JP3132692A JPH05198522A JP H05198522 A JPH05198522 A JP H05198522A JP 3132692 A JP3132692 A JP 3132692A JP 3132692 A JP3132692 A JP 3132692A JP H05198522 A JPH05198522 A JP H05198522A
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JP
Japan
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ion implantation
semiconductor device
heat treatment
source
implantation
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JP3132692A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Koizumi
徹 小泉
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide the manufacture of a semiconductor device which has materialized an ion implantation method and a recovery method capable of recovering more completely from the damage of crystal defect, etc., at ion implantation. CONSTITUTION:In the manufacture of a semiconductor device for forming a high-concentration impurity layer by implanting impurities into the semiconductor layer 1-2 on an insulating substrate 1-1 by an ion implantation method, this is the manufacture of a semiconductor device which recovers more completely from the defects (1-6) caused at implantation by performing the implantation of ions and the subsequent heat treatment process repeatedly dividing it into several times, and arranging it so that the quantity of implanted ions at one time may not exceed the critical dosage of ions.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁基板上の半導体装
置の製造方法に関し、特に絶縁基板上の電界効果トラン
ジスタの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device on an insulating substrate, and more particularly to a method for manufacturing a field effect transistor on an insulating substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高速トランジスタとして、また透
明基板上のトランジスタとして、絶縁基板上の半導体層
のMOSトランジスタを始めとする電界効果トランジス
タ(以下、SOIトランジスタと称する)の研究が盛ん
に行なわれている。
2. Description of the Related Art In recent years, field-effect transistors (hereinafter referred to as SOI transistors) such as MOS transistors in a semiconductor layer on an insulating substrate have been actively researched as high-speed transistors and transistors on transparent substrates. ing.

【0003】従来のSOIトランジスタの製造工程は、
シリコンウェハープロセスと同じプロセスである。
The manufacturing process of a conventional SOI transistor is
This is the same process as the silicon wafer process.

【0004】図4は、従来のSOI MOSトランジス
タの製造工程を示す断面図であるが、同図に示すよう
に、シリコンウェハー(4−2)に熱酸化によるゲート
酸化膜(4−3)、及びその上のゲート電極であるN型
多結晶シリコン(4−4)を形成した後、先程のゲート
電極(4−4)をマスクにし、イオン注入法で不純物を
注入してソース・ドレイン領域(4−5)を形成する。
FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of a conventional SOI MOS transistor. As shown in FIG. 4, a gate oxide film (4-3) is formed on a silicon wafer (4-2) by thermal oxidation. After forming the N-type polycrystalline silicon (4-4) which is the gate electrode on the gate electrode (4-4) and the gate electrode (4-4), the source / drain region ( 4-5) is formed.

【0005】この注入する不純物としては、例えば、N
型MOSトランジスタであるならば、燐(P+ )を、注
入エネルギー80〜100keV・ドーズ量5×1015
cm-2程度注入する(図4(a))。
As the impurities to be implanted, for example, N
Type MOS transistor, phosphorus (P + ) is implanted at an energy of 80 to 100 keV and a dose of 5 × 10 15.
Inject about cm −2 (FIG. 4A).

【0006】その後、900℃程度の熱処理を行ない、
不純物の活性化とイオン注入時に受ける結晶ダメージ
(4−6)を回復させる(図4(b))。
After that, heat treatment at about 900 ° C. is performed,
The crystal damage (4-6) received during the activation of impurities and the ion implantation is recovered (FIG. 4B).

【0007】その結果、1回のイオン注入で接合深さ約
8000Åのソース・ドレイン領域が形成される。この
ように、従来は、1回のイオン注入でソース・ドレイン
領域を形成している。
As a result, a source / drain region having a junction depth of about 8000Å is formed by one-time ion implantation. As described above, conventionally, the source / drain regions are formed by one-time ion implantation.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来例のように、1回の熱処理でイオン注入時のダメ
ージを回復しようとしても、充分回復されず、その結
果、ソース・ドレイン領域が高抵抗になるという問題が
ある。
However, as in the above-mentioned conventional example, even if an attempt is made to recover the damage at the time of ion implantation by one heat treatment, the damage is not sufficiently recovered, and as a result, the source / drain regions have a high resistance. There is a problem that becomes.

【0009】以下、この問題ついて更に詳しく説明す
る。
This problem will be described in more detail below.

【0010】一般的にイオン注入法で不純物を導入する
場合、不純物イオンはシリコン原子と衝突を繰り返しな
がらエネルギーを失い静止する為、格子欠陥を大量に発
生させる。その欠陥量は、注入イオン量の増加につれて
増加する。そして、臨界ドーズ量と呼ばれる、ある注入
イオン量を超えると、注入領域は連続的な非晶質領域と
なってしまう。
Generally, when impurities are introduced by an ion implantation method, the impurity ions lose energy while repeating collisions with silicon atoms and remain stationary, so that a large number of lattice defects are generated. The amount of defects increases as the amount of implanted ions increases. When the amount of implanted ions, which is called the critical dose amount, is exceeded, the implanted region becomes a continuous amorphous region.

【0011】図7に、不純物イオンとして燐を用いた場
合のドーズ量と格子不整(相対値)の関係を示す。同図
に示されるように、ドーズ量が1×1015cm-2で完全
に非晶質化していることが分かる。
FIG. 7 shows the relationship between the dose and lattice mismatch (relative value) when phosphorus is used as the impurity ion. As shown in the figure, it can be seen that the dose amount is 1 × 10 15 cm −2 and the material is completely amorphized.

【0012】以下に、各イオン種の臨界ドーズ量を示
す。
The critical dose amount of each ionic species is shown below.

【0013】[0013]

【表1】 しかしながら、これらの欠陥は熱処理によって回復させ
ることができる。この回復の仕方は、連続的な非晶質領
域が形成されるか否かで、大きく異なる。
[Table 1] However, these defects can be recovered by heat treatment. The manner of this recovery largely differs depending on whether or not a continuous amorphous region is formed.

【0014】連続的な非晶質領域が形成されない低ドー
ズ量の場合には、殆どの欠陥が400℃以下の熱処理で
消滅している(この場合の結晶回復は自己的な回復であ
ることが確認されている)。これに対し連続的な非晶質
領域が形成されると、結晶性の回復は600℃以上の熱
処理温度を必要とし、しかも、その回復は下地の結晶か
らの再結晶過程によるものである。
In the case of a low dose amount in which a continuous amorphous region is not formed, most of the defects disappear by the heat treatment at 400 ° C. or less (crystal recovery in this case is self-recovery). Has been confirmed). On the other hand, when a continuous amorphous region is formed, the recovery of crystallinity requires a heat treatment temperature of 600 ° C. or higher, and the recovery is due to the recrystallization process from the underlying crystal.

【0015】それらの様子を、不純物Sbを例にとって
図2に示す。臨界ドーズ量以下の場合、格子欠陥は10
%(完全非晶質を100%とする)程度であり、400
℃程度で結晶は回復しており、臨界ドーズ量以上では6
00℃以上でないと回復はしていない。
These states are shown in FIG. 2 by taking the impurity Sb as an example. When the dose is below the critical dose, the number of lattice defects is 10.
% (Totally amorphous is 100%), 400
The crystal has recovered at about ℃, 6 above the critical dose
Recovery is not achieved unless the temperature is higher than 00 ° C.

【0016】従来のイオン注入によるSOI MOSト
ランジスタのソース・ドレイン形成では、そのドーズ量
は1×1015〜1×1016cm-2と極めて高く、臨界ド
ーズ量を超えるものであった。従って、イオン注入直後
のソース・ドレイン領域は完全に非晶質化している。
In the conventional source / drain formation of an SOI MOS transistor by ion implantation, the dose amount was extremely high at 1 × 10 15 to 1 × 10 16 cm -2 , which exceeded the critical dose amount. Therefore, the source / drain regions immediately after the ion implantation are completely amorphous.

【0017】シリコンウェハーのトランジスタにおいて
は、ソース・ドレイン領域のイオン注入による欠陥は下
地の結晶から再結晶しているので大きな問題はない。ど
ちらかと言えば、積極的に非晶質化し、高熱処理による
再結晶化する方が完全な結晶回復をはかることができ
る。これは下地に、良好なシリコン結晶領域が存在する
からである。
In a transistor on a silicon wafer, a defect due to ion implantation in the source / drain regions is recrystallized from the underlying crystal, so there is no serious problem. If anything, it is possible to achieve complete crystal recovery by positively amorphizing and recrystallizing by high heat treatment. This is because a good silicon crystal region exists in the base.

【0018】一方、SOIトランジスタにおいては、そ
の特徴の一つとして、低寄生容量があげられ、これはド
レイン高濃度不純物領域を下地絶縁膜の深さまで形成
し、ドレイン下の空乏層からなる寄生容量を無くすこと
で達成される。しかし、このようなSOIトランジスタ
(SOI膜厚がソース・ドレイン不純物の接合深さより
薄いSOIトランジスタ)においては、下地は非晶質の
絶縁膜であるため、イオン注入のダメージにより非晶質
化した領域を回復するための良好な種結晶が存在しな
い。
On the other hand, one feature of the SOI transistor is low parasitic capacitance, which is a parasitic capacitance formed by a depletion layer below the drain by forming a drain high-concentration impurity region to the depth of the base insulating film. It is achieved by eliminating. However, in such an SOI transistor (SOI transistor in which the SOI film thickness is thinner than the junction depth of the source / drain impurities), the underlying layer is an amorphous insulating film, and thus the region amorphized by the damage of ion implantation. There is no good seed crystal to recover

【0019】従って、ソース・ドレイン領域において、
固相エピタキシャル成長による結晶回復は起きず、核形
成過程を経た固相多結晶シリコンとなる。
Therefore, in the source / drain regions,
Crystal recovery due to solid-phase epitaxial growth does not occur, and solid-phase polycrystalline silicon becomes nucleated.

【0020】通常の熱処理、例えば950℃、30分の
熱処理では数百オングストロームの多結晶シリコンとな
り、その抵抗は3〜20倍にもなる。
In a normal heat treatment, for example, a heat treatment at 950 ° C. for 30 minutes, polycrystal silicon having a thickness of several hundred angstroms is formed, and its resistance is increased by 3 to 20 times.

【0021】トランジスタの微細化・高速化を進めるな
かで、このようなソース・ドレイン領域の高抵抗化は大
きな問題である。
As the transistors are miniaturized and the speed is increased, increasing the resistance of the source / drain regions is a serious problem.

【0022】例えば、図5に示すように、半導体層の膜
厚が2000ÅのSIMOX基板上にN型MOSトラン
ジスタを形成する際、ゲート電極(5−4)をマスクに
して燐(P+ )をドーズ量1.5×1015cm-2でイオ
ン注入し(図5(a))、その後、950℃、30分の
熱処理を施してソース・ドレイン領域(5−5)を形成
した(図5(b))。
For example, as shown in FIG. 5, when an N-type MOS transistor is formed on a SIMOX substrate having a semiconductor layer with a thickness of 2000 Å, phosphorus (P + ) is used with the gate electrode (5-4) as a mask. Ions are implanted with a dose amount of 1.5 × 10 15 cm -2 (FIG. 5A), and then heat treatment is performed at 950 ° C. for 30 minutes to form source / drain regions (5-5) (FIG. 5). (B)).

【0023】シリコンに対する燐(P+ )の臨界ドーズ
量は1×1015cm-2であり、上のようなイオン注入条
件の注入直後では、ソース・ドレイン領域(5−5)は
完全に非晶質化してしまっている。このことは、X線回
析の測定でも確認している。
The critical dose amount of phosphorus (P + ) with respect to silicon is 1 × 10 15 cm -2 , and the source / drain regions (5-5) are completely non-immediately after the implantation under the above ion implantation conditions. It has been crystallized. This is confirmed by the measurement of X-ray diffraction.

【0024】その後の熱処理で結晶回復はするものの、
数百オングストロームの多結晶シリコンになっている。
このことはTEM観察により確認している。さらに、X
線回析の測定の結果、多数の面が確認されている。そし
て、領域の抵抗率は10mΩ・cmであった。通常のバ
ルクシリコンより1桁程度高い値である。
Although the crystal is recovered by the subsequent heat treatment,
It is made of polycrystalline silicon of several hundred angstroms.
This is confirmed by TEM observation. Furthermore, X
As a result of measurement of line diffraction, many planes have been confirmed. The resistivity of the area was 10 mΩ · cm. It is about one digit higher than that of normal bulk silicon.

【0025】これにより得られたMOSトランジスタの
特性を図6に示す。ソース・ドレイン領域の結晶性が改
善されないため、寄生抵抗が大きくなり三極管領域の特
性が大きく変化している。この結果、トランジスタの
動作の遅延化、トランジスタ特性の非線型性、という
トランジスタの特性劣化が生じる。
The characteristics of the MOS transistor thus obtained are shown in FIG. Since the crystallinity of the source / drain region is not improved, the parasitic resistance is increased and the characteristics of the triode region are greatly changed. As a result, deterioration of transistor characteristics such as delay of transistor operation and non-linearity of transistor characteristics occurs.

【0026】このように、従来の不純物のイオン注入
と、その後の熱処理による注入ダメージの回復方法では
十分な回復が行なえず、従ってトランジスタ等の半導体
装置の特性を劣化させるという解決すべき課題があっ
た。
As described above, the conventional method of ion implantation of impurities and the method of recovering the implantation damage by the subsequent heat treatment cannot perform sufficient recovery, and thus there is a problem to be solved that the characteristics of the semiconductor device such as a transistor are deteriorated. It was

【0027】本発明の目的は、結晶欠陥等のイオン注入
時のダメージを、より完全に回復できるイオン注入方
法、及び回復方法を実現した半導体装置の製造方法を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide an ion implantation method capable of more completely recovering damage caused by crystal implantation such as crystal defects, and a method of manufacturing a semiconductor device realizing the recovery method.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するための手段として、絶縁基板上の半導体層に
イオン注入法で不純物を注入することにより高濃度不純
物層を形成する半導体装置の製造方法において、前記不
純物の注入とその後の熱処理工程を、複数回に分割して
繰り返し行ない、かつ、前記不純物のイオン注入時に、
1回のイオン注入量が該イオンの臨界ドーズ量を超えな
いことを特徴とする半導体装置の製造方法を有する。
As a means for solving the above problems, the present invention is a semiconductor device in which a high-concentration impurity layer is formed by implanting impurities into a semiconductor layer on an insulating substrate by an ion implantation method. In the manufacturing method of, the impurity implantation and the subsequent heat treatment step are repeated by dividing into a plurality of times, and at the time of ion implantation of the impurities,
A method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the amount of ion implantation performed once does not exceed the critical dose amount of the ions.

【0029】また、前記半導体装置が電解効果トランジ
スタであり、該トランジスタのソース・ドレイン領域を
形成する際に、前記不純物の注入とその後の熱処理工程
を、複数回に分割して繰り返し行ない、かつ、前記不純
物のイオン注入時に、1回のイオン注入量が該イオンの
臨界ドーズ量を超えないことを特徴とする請求項1に記
載の半導体装置の製造方法を有する。
Further, the semiconductor device is a field effect transistor, and when the source / drain regions of the transistor are formed, the implantation of the impurities and the subsequent heat treatment step are repeated in a plurality of times, and The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a single ion implantation amount does not exceed a critical dose amount of the ions during the ion implantation of the impurities.

【0030】[0030]

【作用】本発明によれば、臨界ドーズ量以下のイオン注
入と熱処理との工程を2回以上に分割して繰り返し注入
することで、1回のイオン注入時の不純物のドーズ量を
臨界ドーズ量以下に抑えることができ、注入直後でもソ
ース・ドレイン領域が非晶質化せず、その後の熱処理で
結晶性の自己修復が可能となった。
According to the present invention, the step of ion implantation at a critical dose or less and the heat treatment is divided into two or more times and is repeatedly implanted, so that the impurity dose amount at one ion implantation is set to the critical dose amount. It was possible to suppress to below, and the source / drain regions did not become amorphous even immediately after implantation, and the subsequent heat treatment enabled self-repair of crystallinity.

【0031】また不純物注入量が臨界ドーズ量以下で
は、1回の注入で目的とする濃度(好ましくは1×10
19cm-3以上)にすることはできないが、前述した工程
を繰返し行なうことで、目的とする濃度にすることがで
きる。
When the impurity implantation amount is less than the critical dose amount, the target concentration (preferably 1 × 10 5) is obtained by one implantation.
Although it cannot be 19 cm −3 or more), the desired concentration can be obtained by repeating the above steps.

【0032】本発明によれば、例えば半導体装置とし
て、SOI MOSトランジスタのソース・ドレイン領
域を形成する際に本発明を用いれば、ソース・ドレイン
領域の結晶性を改善でき、低抵抗なソース・ドレイン領
域を形成できる。
According to the present invention, for example, when a source / drain region of an SOI MOS transistor is formed as a semiconductor device, the present invention can be used to improve the crystallinity of the source / drain region and to provide a low resistance source / drain Regions can be formed.

【0033】[0033]

【実施例】以下、本発明の実施例を、図を参照しながら
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】(実施例1)図1は、本発明の特徴を最も
よく説明する半導体装置の断面工程図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional process drawing of a semiconductor device for best explaining the features of the present invention.

【0035】以下、図1を用いて本実施例を説明する。This embodiment will be described below with reference to FIG.

【0036】膜厚2000ÅのSIMOX基板(1−
1)(1−2)上に膜厚500Åの熱酸化法によるゲー
ト絶縁膜(1−3)を形成した。
A SIMOX substrate with a film thickness of 2000 Å (1-
1) A gate insulating film (1-3) having a film thickness of 500 Å was formed on (1-2) by a thermal oxidation method.

【0037】膜厚4000Åの多結晶シリコンによる
ゲート電極(1−4)を設けた(図1(a))。
A gate electrode (1-4) made of polycrystalline silicon having a film thickness of 4000 Å was provided (FIG. 1A).

【0038】不純物として、燐(P+ )を90keV
・0.7×1015cm-2でイオン注入した。シリコンに
対する燐(P+ )の臨界ドーズ量は、1×1015cm-2
であり、本実施例のドーズ量はそれ以下である(図1
(b))。
Phosphorus (P + ) is used as an impurity at 90 keV.
-Ion implantation was performed at 0.7 × 10 15 cm -2 . The critical dose of phosphorus (P + ) with respect to silicon is 1 × 10 15 cm -2.
And the dose amount in this embodiment is less than that (FIG. 1).
(B)).

【0039】従って、ソース・ドレイン領域(1−
5)は完全に非晶質化していない為、900℃、1時間
程度の熱処理で、欠陥(1−6)は完全に結晶性を回復
した(図1(c))。以上の結晶性についてはX線回析
により評価し、確認した。
Therefore, the source / drain regions (1-
Since 5) is not completely amorphized, the crystallinity of the defect (1-6) was completely recovered by heat treatment at 900 ° C. for about 1 hour (FIG. 1 (c)). The above crystallinity was evaluated and confirmed by X-ray diffraction.

【0040】 の工程をさらに繰り返した。この
結果、結晶性を劣化させることなく、総ドーズ量1.5
×1015cm-2の高濃度不純物領域を形成することがで
きた。
The above step was further repeated. As a result, the total dose is 1.5 without deteriorating the crystallinity.
A high-concentration impurity region of × 10 15 cm -2 could be formed.

【0041】層間絶縁膜(1−7)として、PSG
(燐ガラス)を6000Å堆積し、900℃、30分の
熱処理をした。
PSG is used as an interlayer insulating film (1-7).
(Phosphorus glass) was deposited at 6000Å and heat-treated at 900 ° C for 30 minutes.

【0042】コンタクトホールを開け、スパッタ法に
よるAL(1−8)を蒸着し、配線とした。
A contact hole was opened, and AL (1-8) was vapor-deposited by a sputtering method to form a wiring.

【0043】保護膜(1−9)としてPSG(燐ガラ
ス)6000Åを堆積した(図1(d))。
PSG (phosphorus glass) 6000Å was deposited as a protective film (1-9) (FIG. 1 (d)).

【0044】本実施例のソース・ドレイン領域(1−
5)は、イオン注入により不純物が絶縁膜まで到達して
いることをSIMS分析により確認している。また、X
線回析により注入直後でも結晶性が保持されていること
も確認している。
The source / drain region (1-
In 5), it is confirmed by SIMS analysis that impurities have reached the insulating film by ion implantation. Also, X
It was also confirmed by line diffraction that the crystallinity was maintained immediately after injection.

【0045】比較のため、燐を注入エネルギー90ke
V・ドーズ量1.5×1015cm-2でイオン注入したも
のをX線回析で調べたところ、非晶質化していることを
確認した。
For comparison, phosphorus is implanted at an energy of 90 ke.
X-ray diffraction of the ion-implanted material with a V · dose of 1.5 × 10 15 cm -2 confirmed that the material was amorphized.

【0046】図3に、本実施例で得られたMOSトラン
ジスタの特性を示す。寄生抵抗の成分はみられず、良好
な線型特性を示している。また、ソース・ドレイン領域
の抵抗率を測定したところ、2mΩ・cmであり、従来
の抵抗率と比較すると約1/5程度にまで減少してい
る。 (実施例2)次に、本発明の実施例2の半導体装置の製
造方法を、図1を利用して説明する。
FIG. 3 shows the characteristics of the MOS transistor obtained in this embodiment. No parasitic resistance component was observed, indicating good linear characteristics. Moreover, the resistivity of the source / drain region was measured and found to be 2 mΩ · cm, which was about 1/5 of that of the conventional resistivity. (Second Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0047】膜厚1000ÅのSIMOX基板上(1
−1)(1−2)に膜厚500Åの熱酸化法によるゲー
ト絶縁膜(1−3)を形成した。
On a SIMOX substrate with a film thickness of 1000 Å (1
-1) A gate insulating film (1-3) having a film thickness of 500 Å was formed on (1-2) by a thermal oxidation method.

【0048】膜厚4000Åの多結晶シリコンによる
ゲート電極(1−4)を設けた(図1(a))。
A gate electrode (1-4) made of polycrystalline silicon having a film thickness of 4000 Å was provided (FIG. 1A).

【0049】不純物として、砒素(AS +)を230k
eV・2×1014cm-2でイオン注入した。シリコンに
対する砒素(AS +)の臨界ドーズ量は3×1014cm-2
であり、本実施例のドーズ量はそれ以下である(図1
(b))。
Arsenic (A S + ) was added as an impurity at 230 k
Ion implantation was performed at eV · 2 × 10 14 cm −2 . The critical dose of arsenic (A S + ) to silicon is 3 × 10 14 cm -2.
And the dose amount in this embodiment is less than that (FIG. 1).
(B)).

【0050】従って、ソース・ドレイン領域(1−
5)は完全に非晶質化していない為、900℃、1時間
程度の熱処理で欠陥(1−6)は完全に結晶性を回復し
た(図1(c))。
Therefore, the source / drain regions (1-
Since 5) is not completely amorphized, the crystallinity of the defect (1-6) was completely recovered by heat treatment at 900 ° C. for about 1 hour (FIG. 1 (c)).

【0051】 の工程をさらに繰り返した。The above step was further repeated.

【0052】この結果、結晶性を劣化させることなく、
総ドーズ量4×1014cm-2の高濃度不純物領域を形成
することができた。
As a result, without deteriorating the crystallinity,
A high-concentration impurity region with a total dose of 4 × 10 14 cm −2 could be formed.

【0053】〜は、実施例1に同じである。抵抗率
も従来の方法によるものよりも約1/5程度まで低くな
った。 (実施例3)本実施例では、実施例2において、の1
回のイオン注入量を1.5×1014cm-2に下げ、その
後、の熱処理を850℃、1時間行なった。そして、
この工程を3回繰り返すことにより、総ドーズ量4.5
×1014cm-2のソース・ドレイン領域を形成した。
Are the same as in the first embodiment. The resistivity was about 1/5 lower than that of the conventional method. (Embodiment 3) In this embodiment, in the case of Embodiment 2,
The ion implantation amount per time was lowered to 1.5 × 10 14 cm −2 , and then the heat treatment was performed at 850 ° C. for 1 hour. And
By repeating this process 3 times, the total dose is 4.5.
A source / drain region of × 10 14 cm -2 was formed.

【0054】この結果、熱処理温度を850℃程度まで
下げても、熱処理温度900℃で行なったのと同等なも
のが得られた。
As a result, even when the heat treatment temperature was lowered to about 850 ° C., the same heat treatment temperature as 900 ° C. was obtained.

【0055】上述した実施例は、SOI MOSトラン
ジスタを例にとって説明したが、本発明の方法は、これ
に限ることなく、他の半導体装置にも応用可能である。
Although the above-described embodiments have been described by taking the SOI MOS transistor as an example, the method of the present invention is not limited to this, and can be applied to other semiconductor devices.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、SOIト
ランジスタのソース・ドレイン領域等の半導体装置の高
濃度不純物領域を形成する際、臨界ドーズ量以下のイオ
ン注入と熱処理とを複数回繰返して不純物を導入するこ
とにより、以下の効果を得ることができる。 不純物のイオン注入による高濃度領域の結晶欠陥を、
より完全に回復することができ、例えばSOI MOS
トランジスタにおいては、ソース・ドレイン領域の結晶
性を損なうことなく、低抵抗のソース・ドレイン領域を
形成することができる。
As described above, according to the present invention, when a high concentration impurity region of a semiconductor device such as a source / drain region of an SOI transistor is formed, ion implantation at a critical dose amount or less and heat treatment are repeated a plurality of times. The following effects can be obtained by introducing impurities by using these methods. Crystal defects in the high concentration region due to ion implantation of impurities,
Can be recovered more completely, eg SOI MOS
In the transistor, a low resistance source / drain region can be formed without impairing the crystallinity of the source / drain region.

【0057】イオン注入とその後の熱処理の回数を増
加して、不純物注入の分割数を増加することにより、熱
処理温度を下げることができ、プロセスの低温化ができ
る。
By increasing the number of times of ion implantation and subsequent heat treatment and increasing the number of divisions of impurity implantation, the heat treatment temperature can be lowered and the process temperature can be lowered.

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

【図1】本発明の実施例のSOIトランジスタの製造工
程断面図。
FIG. 1 is a sectional view of a step of manufacturing an SOI transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】熱処理温度と欠陥量の相対値を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a relative value of a heat treatment temperature and a defect amount.

【図3】本発明の製造工程により作成されたSOI M
OSトランジスタのデバイス特性(Id −Vg 特性)
図。
FIG. 3 is an SOI M produced by the manufacturing process of the present invention.
Device characteristics of the OS transistor (I d -V g characteristics)
Fig.

【図4】シリコンウェハー上のトランジスタのソース・
ドレイン領域の形成過程を説明する断面図。
FIG. 4 Sources of transistors on a silicon wafer
6A and 6B are cross-sectional views illustrating a process of forming a drain region.

【図5】従来のSOIトランジスタのソース・ドレイン
領域の形成過程を説明する断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a source / drain region of a conventional SOI transistor.

【図6】従来のSOIトランジスタのソース・ドレイン
領域の形成方法によるデバイス特性図。
FIG. 6 is a device characteristic diagram by a method for forming a source / drain region of a conventional SOI transistor.

【図7】燐のドーズ量と格子不整量(結晶欠陥)の関係
を示したグラフ。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between phosphorus dose and lattice mismatch (crystal defect).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1−1)(5−1) 下地絶縁膜(SiO2 ) (1−2)(5−2) 絶縁基板上のシリコン層 (4−2) シリコンウェハー (1−3)(4−3)(5−3) ゲート絶縁膜(S
iO2 ) (1−4)(4−4)(5−4) ゲート電極(多結
晶シリコン) (1−5)(4−5)(5−5) ソース・ドレイン
領域 (1−6)(4−6)(5−6) ソース・ドレイン
領域のイオン注入により生じる欠陥 (1−7) 層間絶縁膜(PSG) (1−8) 金属配線(AL) (1−9) 保護膜(PSG)
(1-1) (5-1) Base insulating film (SiO 2 ) (1-2) (5-2) Silicon layer on insulating substrate (4-2) Silicon wafer (1-3) (4-3) (5-3) Gate insulating film (S
iO 2 ) (1-4) (4-4) (5-4) Gate electrode (polycrystalline silicon) (1-5) (4-5) (5-5) Source / drain region (1-6) ( 4-6) (5-6) Defects caused by ion implantation of source / drain regions (1-7) Interlayer insulating film (PSG) (1-8) Metal wiring (AL) (1-9) Protective film (PSG)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板上の半導体層にイオン注入法で
不純物を注入することにより高濃度不純物層を形成する
半導体装置の製造方法において、 前記不純物の注入とその後の熱処理工程を、複数回に分
割して繰り返し行ない、かつ、前記不純物のイオン注入
時に、1回のイオン注入量が該イオンの臨界ドーズ量を
超えないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device in which a high-concentration impurity layer is formed by implanting impurities into a semiconductor layer on an insulating substrate by an ion implantation method, wherein the impurity implantation and subsequent heat treatment steps are performed a plurality of times. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the method is divided and repeated, and a single ion implantation amount does not exceed a critical dose amount of the ions during the ion implantation of the impurities.
【請求項2】 前記半導体装置が電解効果トランジスタ
であり、該トランジスタのソース・ドレイン領域を形成
する際に、 前記不純物の注入とその後の熱処理工程を、複数回に分
割して繰り返し行ない、かつ、前記不純物のイオン注入
時に、1回のイオン注入量が該イオンの臨界ドーズ量を
超えないことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置
の製造方法。
2. The semiconductor device is a field effect transistor, and when the source / drain regions of the transistor are formed, the impurity implantation and the subsequent heat treatment step are repeated in a plurality of times, and 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a single ion implantation amount does not exceed a critical dose amount of the ions when the impurities are ion-implanted.
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