JPH05267600A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH05267600A
JPH05267600A JP4064095A JP6409592A JPH05267600A JP H05267600 A JPH05267600 A JP H05267600A JP 4064095 A JP4064095 A JP 4064095A JP 6409592 A JP6409592 A JP 6409592A JP H05267600 A JPH05267600 A JP H05267600A
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JP
Japan
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thin film
region
semiconductor
semiconductor layer
type
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4064095A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Goto
広志 後藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the diffusion of boron to a gate insulating layer and crystal layer by activating n-type impurity ion-implanted in a second semiconductor layer, by subjecting a semiconductor and thin film to a surface treatment for introducing p-type impurity in the thin film into the semiconductor layer of a first region through diffusion and thereafter by selectively removing the thin film. CONSTITUTION:After a gate insulating layer 5 is formed on the semiconductor crystal surfaces of MIS-FET forming region 4 having p-type gate and MIS-FET forming region 3 having n-type gate, a polysilicon layer 7 is deposited on the surfaces. Then, the thin film 10 of glass silicate containing boron is formed so as to cover the region 3 and to expose the region 4. After n-type impurity is ion-implanted in the exposed surface of the polysilicon layer 7 by the use of the thin film as mask, the thin film 10 and polysilicon layer 7 are subjected to surface treatment so that the boron in the thin film 10 is subjected to solid- phase diffusion and the n-type impurity in the polysilicon layer 7 is activated. After that, the thin film 10 is removed and the polysilicon layer 7 is patterned on gate electrodes 71, 72.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は絶縁ゲート型の電界効果
トランジスタ(MOS- またはMIS-FET)に係り,とくに,相
補型電界効果トランジスタ(CMOS-FET またはCMIS-FET)
の電極を形成する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulated gate field effect transistor (MOS- or MIS-FET), and more particularly to a complementary field effect transistor (CMOS-FET or CMIS-FET).
The method of forming an electrode of

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体集積回路の高密度化に伴っ
て,MIS-FET のチャネル長を縮小することが要求されて
いる。しかし, チャネル長の縮小に伴って, 耐圧および
しきい値電圧が低下するいわゆる短チャネル効果が顕著
になる。このような短チャネル効果を防止する方法とし
て, 最近, ゲート電極をチャネルと同じ導電型を有する
半導体で形成することが行われるようになった。これ
は, 基板パンチスルーを起こしやすい埋め込みチャネル
型を避けて,表面チャネル型にするためであり,とくに
p型のMIS-FET において効果が大きい。
2. Description of the Related Art With the recent increase in density of semiconductor integrated circuits, it is required to reduce the channel length of MIS-FET. However, the so-called short-channel effect, in which the breakdown voltage and the threshold voltage decrease, becomes remarkable as the channel length decreases. As a method of preventing such a short channel effect, a gate electrode has recently been formed of a semiconductor having the same conductivity type as the channel. This is to avoid the buried channel type, which is apt to cause substrate punch-through, and to use the surface channel type, which is particularly effective for p-type MIS-FET.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来から, ポリシリコ
ンから成るゲート電極の抵抗を小さくするために, 不純
物をドーピングすることが行われていた。上記のような
ゲート電極を形成するためには, チャネルの導電型に応
じて異なる導電型の不純物を導入することが必要である
が, 従来は, n型チャネルを有するMIS-FET について
は, ポリシリコン層に砒素(As)または燐(P) をイオン注
入し, 一方, p型チャネルを有するMIS-FETについては,
ポリシリコンに硼素(B) をイオン注入することによっ
て形成されていた。しかしながら, それぞれのゲート電
極の抵抗を下げるために, 不純物のイオン注入量を増や
すと, とくに, p型チャネルMIS-FET においては, 硼素
(B) が, ゲート絶縁層やチャネル領域の半導体結晶にま
でドーピングされてしまい, 所望の特性を有するMIS-FE
T が形成できない問題があった。
Conventionally, in order to reduce the resistance of a gate electrode made of polysilicon, doping with impurities has been performed. In order to form the gate electrode as described above, it is necessary to introduce impurities of different conductivity types depending on the conductivity type of the channel. Conventionally, MIS-FETs with n-type channels have been Arsenic (As) or phosphorus (P) is ion-implanted into the silicon layer, while the MIS-FET with p-type channel is
It was formed by ion-implanting boron (B) into polysilicon. However, in order to reduce the resistance of each gate electrode, if the ion implantation amount of impurities is increased, especially in the p-channel MIS-FET, boron is added.
(B) has been doped into the semiconductor crystals in the gate insulating layer and channel region, resulting in MIS-FE with desired characteristics.
There was a problem that T could not be formed.

【0004】ゲート絶縁層やチャネル領域に対する上記
のような硼素(B) のドーピングは,ポリシリコン層にイ
オン注入された硼素(B) が, その後の熱処理工程におい
てゲート絶縁層に拡散し, さらにゲート絶縁層を突き抜
けて下地の半導体結晶まで達するためである。n型不純
物である砒素(As)や燐(P) は, 硼素(B) ほど容易に拡散
しないため, 重大な影響を及ぼさない。
The doping of boron (B) into the gate insulating layer and the channel region as described above means that the boron (B) ion-implanted into the polysilicon layer diffuses into the gate insulating layer in the subsequent heat treatment step, and This is because it penetrates through the insulating layer and reaches the underlying semiconductor crystal. N-type impurities such as arsenic (As) and phosphorus (P) do not diffuse as easily as boron (B), and therefore do not have a significant effect.

【0005】本発明は, p型チャネルMIS-FET のゲート
電極を構成するポリシリコン層に対して, 上記のような
問題を生じずに, 高濃度の硼素(B) を導入可能な方法を
提供することを目的とする。
The present invention provides a method capable of introducing a high concentration of boron (B) into a polysilicon layer forming a gate electrode of a p-channel MIS-FET without causing the above problems. The purpose is to do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的は, p型チャネ
ルを有する絶縁ゲート型電界効果トランジスタが形成さ
れる第1の領域とn型チャネルを有する絶縁ゲート型電
界効果トランジスタが形成される第2の領域が画定され
た半導体基板の一表面にゲート絶縁層を形成し, 不純物
がドープされていない半導体層を該ゲート絶縁層が形成
された該半導体基板表面に形成し, p型不純物を含有し
且つ該半導体層に対して選択的に除去可能な材料から成
り且つイオン注入におけるマスクとなる厚さを有する薄
膜を該半導体層上に形成し, 該薄膜を少なくとも第1の
領域に残し且つ該第2の領域から除去されるようにパタ
ーニングし, 前記パターニングされた該薄膜をマスクと
して該第2の領域における該半導体層にn型不純物をイ
オン注入し, 該第2の領域における該半導体層中にイオ
ン注入された該n型不純物を活性化するとともに該薄膜
中の該p型不純物を拡散によって該第1の領域における
該半導体層中に導入するための表面熱処理を該半導体層
および薄膜に対して施したのち該薄膜を選択的に除去す
る諸工程を含むことを特徴とする本発明に係る半導体装
置の製造方法によって達成される。
The above object is to provide a first region in which an insulated gate field effect transistor having a p-type channel is formed and a second region in which an insulated gate field effect transistor having an n-type channel is formed. A gate insulating layer is formed on one surface of the semiconductor substrate having a region defined therein, an undoped semiconductor layer is formed on the surface of the semiconductor substrate on which the gate insulating layer is formed, and a p-type impurity is included. A thin film made of a material that is selectively removable with respect to the semiconductor layer and having a thickness that serves as a mask in ion implantation is formed on the semiconductor layer, and the thin film is left in at least the first region and the first region is formed. Patterning so as to be removed from the second region, ion-implanting n-type impurities into the semiconductor layer in the second region using the patterned thin film as a mask, A surface heat treatment for activating the n-type impurities ion-implanted into the semiconductor layer in the region and introducing the p-type impurity in the thin film into the semiconductor layer in the first region by diffusion. The present invention is achieved by a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, which includes various steps of applying to a semiconductor layer and a thin film and then selectively removing the thin film.

【0007】[0007]

【作用】本発明においては, p型不純物である硼素(B)
は, ゲート電極を構成するためのポリシリコン層上に形
成された, 例えば硼素(B) を含有する珪酸ガラス(BSG)
層を拡散源とする固相拡散によって供給する。一方, n
型チャネルMIS-FET のゲート電極を構成するためのポリ
シリコン層に対するn型不純物である砒素(As)等は, イ
オン注入によって導入されるが, このイオン注入におい
て, p型チャネルMIS-FET 形成領域に対するマスクとし
て上記BSG 層が利用される。BSG 層からポリシリコン層
への硼素(B) の拡散およびポリシリコン層にイオン注入
された砒素(As)等の活性化は, 例えば赤外線照射による
RTA(rapid thermal annealing)を利用して, 上記BSG 層
やポリシリコン層の表面を短時間のうちにかつ選択的に
加熱することによって行うので, ゲート絶縁層や結晶層
への硼素(B) の拡散が防止される。 なお, 特開昭54-3
0784には, 絶縁基板上の島状のエピタキシャル層にp型
チャネルMOS-FET とn型チャネルMOS-FET を形成して成
る相補型のMOS-FET を作製する工程を簡単にする目的
で, n型チャネルMOS-FET を形成する領域に燐シリケー
トガラス(PSG) を堆積し, ソース・ドレイン領域および
ポリシリコンゲート電極へ導入するn型不純物として,
このPSG 膜中の燐(P) を拡散させる方法が開示されてい
る。しかし, この方法は, 本発明におけるようなp型不
純物としてイオン注入された硼素(B) の拡散に起因する
問題を解決する目的ではなく, したがって不純物拡散源
となるPSG 膜を表面熱処理することを必須とするもので
もなく, さらに, ポリシリコンゲート電極のパターニン
グ後にPSG 膜を堆積するという工程上の相違点もある。
In the present invention, boron (B) which is a p-type impurity
Is a silicate glass (BSG) containing, for example, boron (B) formed on the polysilicon layer for forming the gate electrode.
It is supplied by solid phase diffusion with the layer as the diffusion source. On the other hand, n
The n-type impurities such as arsenic (As) to the polysilicon layer for forming the gate electrode of the p-channel MIS-FET are introduced by ion implantation. In this ion implantation, the p-channel MIS-FET formation region is formed. The above BSG layer is used as a mask for. The diffusion of boron (B) from the BSG layer to the polysilicon layer and the activation of arsenic (As) ion-implanted into the polysilicon layer are performed by infrared irradiation, for example.
By using RTA (rapid thermal annealing) to selectively heat the surface of the BSG layer or polysilicon layer in a short time, it is possible to remove boron (B) in the gate insulating layer or crystal layer. Diffusion is prevented. In addition, JP-A-54-3
In 0784, for the purpose of simplifying the process of manufacturing a complementary MOS-FET formed by forming a p-channel MOS-FET and an n-channel MOS-FET in an island-shaped epitaxial layer on an insulating substrate, As a n-type impurity to be introduced into the source / drain region and the polysilicon gate electrode by depositing phosphosilicate glass (PSG) in the region where the channel-type MOS-FET is formed,
A method of diffusing phosphorus (P) in the PSG film is disclosed. However, this method is not intended to solve the problem caused by the diffusion of boron (B) ion-implanted as a p-type impurity as in the present invention, and therefore the surface heat treatment of the PSG film, which is the impurity diffusion source, is not performed. It is not essential, and there is also a process difference in that the PSG film is deposited after patterning the polysilicon gate electrode.

【0008】[0008]

【実施例】図1は本発明の一実施例の工程を説明するた
めの要部断面図であって, 同図(a) に示すように, 例え
ばp型シリコンから成る半導体基板1の所定領域に, 周
知のLOCOS(local oxidation of silicon) 法により分離
絶縁層2を形成する。分離絶縁層2によって画定された
素子領域にそれぞれ所定の導電型の不純物を導入してn
型ウエル3およびp型ウエル4を形成したのち, これら
ウエル3および4の表面を熱酸化してゲート絶縁層5を
形成する。n型ウエル3およびp型ウエル4は, 例えば
CMIS-FETを構成するのに都合がよいように配置される。
上記は通常の工程と同様である。なお, 符号6は, 分離
絶縁層2の形成の前に, 半導体基板1表面にあらかじめ
導入されたp型不純物から成るチャネルカットである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a sectional view of an essential part for explaining a process of one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 (a), a predetermined region of a semiconductor substrate 1 made of, for example, p-type silicon. Then, the isolation insulating layer 2 is formed by the well-known LOCOS (local oxidation of silicon) method. By introducing impurities of a predetermined conductivity type into the element regions defined by the isolation insulating layer 2, n
After forming the wells 3 and p-type well 4, the surfaces of the wells 3 and 4 are thermally oxidized to form the gate insulating layer 5. The n-type well 3 and the p-type well 4 are, for example,
Arranged to be convenient for constructing the CMIS-FET.
The above is the same as the usual process. Note that reference numeral 6 is a channel cut made of p-type impurities previously introduced into the surface of the semiconductor substrate 1 before the formation of the isolation insulating layer 2.

【0009】次いで, 例えば周知のCVD(化学気相成長)
法により, 不純物がドーピングされていないポリシリコ
ンから成る厚さ0.1 〜0.3 μm 程度の半導体層7を半導
体基板1表面全体に堆積する。
Next, for example, well-known CVD (chemical vapor deposition)
By the method, a semiconductor layer 7 made of polysilicon not doped with impurities and having a thickness of about 0.1 to 0.3 μm is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1.

【0010】次いで, 図1(b) に示すように, 例えば硼
素(B) を含有する珪酸ガラス(BSG)またはポリボロンフ
ィルム(PBF) と称される硼素(B) を含有する有機化合物
から成る薄膜10を, 半導体層7上に形成する。BSG 薄膜
は周知のCVD 法によって, また, PBF は, 上記有機化合
物の溶液(例えば東京応化社製, 品番PBF-31)をスピン
コーティング法により塗布する。薄膜10は, 後述するイ
オン注入におけるマスクとしても利用されるために, 0.
2 〜0.4 μm 程度の厚さを有することが必要である。
Then, as shown in FIG. 1 (b), for example, a silicate glass (BSG) containing boron (B) or an organic compound containing boron (B) called polyboron film (PBF) is used. The thin film 10 is formed on the semiconductor layer 7. The BSG thin film is applied by the well-known CVD method, and the PBF is applied by a solution of the above organic compound (for example, product number PBF-31 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) by spin coating. Since the thin film 10 is also used as a mask in the ion implantation described later,
It is necessary to have a thickness of about 2 to 0.4 μm.

【0011】次いで, 図1(c) に示すように, ウエル3
を覆いかつウエル4を表出するように薄膜10をパターニ
ングする。BSG またはPBF から成るから成る薄膜10のパ
ターニングは, 例えば, レジストマスクとCHF3をエッチ
ャントとするRIE(反応性イオンエッチング)とを用いて
行えばよい。そののち, 薄膜10をマスクとして, 例えば
砒素(As)または燐(P) を半導体層7にイオン注入する。
このイオン注入の条件は, 例えばイオンエネルギー20〜
40KeV,ドーズ量1〜5×1015個/cm2である。
Then, as shown in FIG. 1 (c), the well 3
The thin film 10 is patterned so as to cover the wells and expose the wells 4. The patterning of the thin film 10 made of BSG or PBF may be performed using, for example, a resist mask and RIE (reactive ion etching) using CHF 3 as an etchant. After that, arsenic (As) or phosphorus (P) is ion-implanted into the semiconductor layer 7 using the thin film 10 as a mask.
This ion implantation condition is, for example, an ion energy of 20
It is 40 KeV and the dose amount is 1 to 5 × 10 15 pieces / cm 2 .

【0012】次いで, 例えば赤外線照射を用いるいわゆ
るRTA(rapid thermal annealing)法により, 薄膜10およ
び半導体層7表面に熱処理を施す。この熱処理は, 薄膜
10および半導体層7が900 〜1000℃に数十秒程度の短時
間だけ加熱されるようにすれば充分である。上記熱処理
により, 薄膜10からこれに接する半導体層7には高濃度
の硼素(B) が一様に拡散し, 一方, ウエル4上の半導体
層7にイオン注入された砒素(As)等が活性化される。上
記RTA によれば, 半導体層7に拡散した硼素(B) がさら
にゲート絶縁層5やさらにウエル3に拡散することはな
い。
Next, the surface of the thin film 10 and the semiconductor layer 7 is heat-treated by, for example, a so-called RTA (rapid thermal annealing) method using infrared irradiation. This heat treatment is a thin film
It is sufficient to heat the semiconductor layer 10 and the semiconductor layer 7 to 900 to 1000 ° C. for a short time of about several tens of seconds. By the above heat treatment, high-concentration boron (B) is uniformly diffused from the thin film 10 to the semiconductor layer 7 in contact therewith, while the arsenic (As) ion-implanted in the semiconductor layer 7 on the well 4 is activated. Be converted. According to the RTA, the boron (B) diffused in the semiconductor layer 7 does not diffuse further into the gate insulating layer 5 and further into the well 3.

【0013】次いで, 薄膜10を選択的に除去したのち,
例えばCVD 法により, SiO2から成る厚さ0.1 〜0.3 μm
の絶縁層を堆積し, 図1(d) に示すように, この絶縁層
11および半導体層7をパターニングしてゲート電極71お
よび72を形成する。上記半導体層7に対する不純物の導
入により, ゲート電極71はp型に, ゲート電極72はn型
になっている。なお, 上記薄膜10の除去は, 図1(c) を
参照して説明したパターニングと同じ方法で行えばよ
い。また, 絶縁層11は表面保護を目的として形成するも
のであって, 本発明にとって必須ではない。
Next, after selectively removing the thin film 10,
For example, by the CVD method, the thickness of SiO 2 is 0.1 to 0.3 μm.
The insulating layer was deposited on the insulating layer, as shown in Fig. 1 (d).
11 and the semiconductor layer 7 are patterned to form gate electrodes 71 and 72. By introducing impurities into the semiconductor layer 7, the gate electrode 71 becomes p-type and the gate electrode 72 becomes n-type. The thin film 10 may be removed by the same method as the patterning described with reference to FIG. The insulating layer 11 is formed for the purpose of surface protection and is not essential to the present invention.

【0014】次いで, 通常の製造と同様にして, 図1
(e) に示すように LDD(lightly dopeddrain) 領域12の
形成, 側壁絶縁層13の形成等の工程を行う。すなわち,
図示しないレジストマスクによりウエル3を覆った状態
で, ゲート電極72をマスクとして, ウエル4に低濃度の
n型不純物をイオン注入してLDD 12を形成したのち, 絶
縁層の堆積およびRIE によるエッチバックを行って側壁
絶縁層13を形成する。さらに, 図示しないレジストマス
クを用い, かつ ,ゲート電極71および72と側壁絶縁層13
とをマスクとして, ウエル3に高濃度のp型不純物を,
ウエル4に高濃度のn型不純物をそれぞれイオン注入し
て, p型ソース・ドレイン15およびn型ソース・ドレイ
ン16を形成する。その結果, ウエル3にはp型チャネル
MIS-FET が, また, ウエル4にはLDD 構造のn型チャネ
ルMIS-FET がそれぞれ形成される。
Then, as shown in FIG.
As shown in (e), steps such as forming an LDD (lightly doped drain) region 12 and forming a sidewall insulating layer 13 are performed. That is,
With the well 3 covered with a resist mask (not shown), the gate electrode 72 is used as a mask to ion-implant a low-concentration n-type impurity into the well 4 to form an LDD 12, and then an insulating layer is deposited and etched back by RIE. Then, the sidewall insulating layer 13 is formed. Further, a resist mask not shown is used, and the gate electrodes 71 and 72 and the sidewall insulating layer 13 are used.
Using and as a mask, a high-concentration p-type impurity is added to the well 3.
High-concentration n-type impurities are ion-implanted into the well 4 to form p-type source / drain 15 and n-type source / drain 16. As a result, well 3 has a p-type channel.
An MIS-FET and an n-type channel MIS-FET of LDD structure are formed in the well 4, respectively.

【0015】そののち, 半導体基板1表面全体を覆う層
間絶縁層を形成し, これにゲート電極71および72, ソー
ス・ドレイン15および16をそれぞれ表出するコンタクト
ホール(いずれも図示省略)を形成したのち, これらコ
ンタクトホールを通じてゲート電極71および72, ソース
・ドレイン15および16に接続する配線(図示省略)を形
成して本発明の半導体装置が完成する。上記ウエル3に
形成されたp型チャネルMIS-FET とウエル4に形成され
たn型チャネルMIS-FET のゲート電極71および72とが相
互接続されかつp型ソース・ドレイン15の一つとn型ソ
ース・ドレイン16の一つとが相互接続されるように上記
配線をパターニングすれば, 相補型MIS-FET が形成され
る。
After that, an interlayer insulating layer covering the entire surface of the semiconductor substrate 1 was formed, and contact holes (none of which were shown) for exposing the gate electrodes 71 and 72 and the source / drain 15 and 16, respectively, were formed therein. After that, wirings (not shown) connected to the gate electrodes 71 and 72 and the source / drain 15 and 16 through these contact holes are formed to complete the semiconductor device of the present invention. The gate electrodes 71 and 72 of the p-type channel MIS-FET formed in the well 3 and the n-type channel MIS-FET formed in the well 4 are interconnected, and one of the p-type source / drain 15 and the n-type source are connected. -By patterning the above wiring so that it is connected to one of the drains 16, a complementary MIS-FET is formed.

【0016】図2は本発明の別の実施例の工程を説明す
るための要部断面図であって, 完全空乏型のSOI(silico
n on insulator) 構造のCMIS-FETを形成する場合であ
る。すなわち,支持基板20上に絶縁層21を介して形成さ
れた厚さ約0.1 μm の半導体結晶22に上記実施例と同様
にしてp型のポリシリコン層から成るゲート電極23を有
するn型チャネルMIS-FET とn型のポリシリコン層から
成るゲート電極24を有するp型チャネルMIS-FET とを形
成する。本実施例の場合には, ゲート電極23および24の
導電型とウエル25および26の導電型の組み合わせが前記
実施例とは異なるが, BSG またはBPF から成る薄膜をp
型不純物源とする固相拡散法によってp型のゲート電極
23を形成し, 一方, BSG またはBPG から成る上記薄膜を
マスクとしてn型不純物をイオン注入することによって
n型のゲート電極24を形成することは前記実施例と同じ
である。
FIG. 2 is a sectional view of an essential part for explaining a process of another embodiment of the present invention, which is a fully depleted SOI (silico)
This is a case of forming a CMIS-FET having a structure of (on insulator). That is, an n-type channel MIS having a gate electrode 23 made of a p-type polysilicon layer in the same manner as in the above-mentioned embodiment on a semiconductor crystal 22 having a thickness of about 0.1 μm formed on a supporting substrate 20 via an insulating layer 21. Forming an FET and a p-type channel MIS-FET having a gate electrode 24 made of an n-type polysilicon layer. In the case of the present embodiment, the combination of the conductivity type of the gate electrodes 23 and 24 and the conductivity type of the wells 25 and 26 is different from that of the above embodiment, but a thin film made of BSG or BPF is used.
P-type gate electrode by solid-phase diffusion method using p-type impurity source
23, and the n-type gate electrode 24 is formed by ion-implanting n-type impurities using the thin film made of BSG or BPG as a mask, which is the same as the above-mentioned embodiment.

【0017】なお, 本実施例の場合には, 半導体結晶22
の厚さが上記のように薄く, かつ,ウエル25および26の
底およびn型ソース・ドレイン27およびp型ソース・ド
レイン28の底が絶縁層21に達しているので, 両MIS-FET
のチャネル領域は完全に空乏化されている。ここで, n
型チャネルMIS-FET のゲート電極23をp型にし, 一方,
p型チャネルMIS-FET のゲート電極24をn型にすること
によって, CMIS-FETのスレッショルド電圧の絶対値を揃
えることが容易になる。
In the case of this embodiment, the semiconductor crystal 22
Is thin as described above, and the bottoms of the wells 25 and 26 and the bottoms of the n-type source / drain 27 and the p-type source / drain 28 reach the insulating layer 21.
The channel region of is completely depleted. Where n
The gate electrode 23 of the type channel MIS-FET is p-type, while
By making the gate electrode 24 of the p-type channel MIS-FET n-type, it becomes easy to make the absolute values of the threshold voltages of the CMIS-FET uniform.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明によれば, p型不純物として硼素
(B) をゲート電極にイオン注入した場合のゲート絶縁層
やその下地の半導体結晶層に対する硼素(B) の好ましく
ない拡散を回避可能とする。その結果, 短チャネル効果
を防止するためにゲート電極に不純物を導入することに
よるMIS-FET の特性の劣化およびゲート電極の抵抗を低
減するための不純物濃度に対する制約が排除され, 高密
度, 高性能のMIS-FET ないしはCMIS-FETから成る半導体
集積回路の実用化促進に寄与する効果がある。
According to the present invention, boron is used as a p-type impurity.
It is possible to avoid undesired diffusion of boron (B) into the gate insulating layer and the underlying semiconductor crystal layer when (B) is ion-implanted into the gate electrode. As a result, the deterioration of the characteristics of the MIS-FET due to the introduction of impurities into the gate electrode to prevent the short channel effect, and the restrictions on the impurity concentration for reducing the resistance of the gate electrode are eliminated. It has an effect of contributing to the promotion of practical use of the semiconductor integrated circuit including the MIS-FET or CMIS-FET.

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

【図1】 本発明の第1の実施例説明図FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第2の実施例説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 12 LDD 2 分離絶縁層 13 側壁絶縁層 3, 4, 25, 26 ウエル 15, 28 p型ソース・
ドレイン 5 ゲート絶縁層 16, 27 n型ソース・
ドレイン 6 チャネルカット 20 支持基板 7 半導体層 22 半導体結晶 10 薄膜 23, 24, 71, 72 ゲー
ト電極 11, 21 絶縁層
1 semiconductor substrate 12 LDD 2 isolation insulating layer 13 sidewall insulating layer 3, 4, 25, 26 well 15, 28 p-type source
Drain 5 Gate insulating layer 16, 27 n-type source
Drain 6 Channel cut 20 Support substrate 7 Semiconductor layer 22 Semiconductor crystal 10 Thin film 23, 24, 71, 72 Gate electrode 11, 21 Insulation layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 p型チャネルを有する絶縁ゲート型電界
効果トランジスタが形成される第1の領域とn型チャネ
ルを有する絶縁ゲート型電界効果トランジスタが形成さ
れる第2の領域が画定された半導体基板の一表面にゲー
ト絶縁層を形成する工程と, 不純物がドープされていない半導体層を該ゲート絶縁層
が形成された該半導体基板表面に形成する工程と, p型不純物を含有し且つ該半導体層に対して選択的に除
去可能な材料から成り且つイオン注入におけるマスクと
なる厚さを有する薄膜を該半導体層上に形成する工程
と, 該薄膜を少なくとも第1の領域に残し且つ該第2の領域
から除去されるようにパターニングする工程と, 前記パターニングされた該薄膜をマスクとして該第2の
領域における該半導体層にn型不純物をイオン注入する
工程と, 該第2の領域における該半導体層中にイオン注入された
該n型不純物を活性化するとともに該薄膜中の該p型不
純物を拡散によって該第1の領域における該半導体層中
に導入するための表面熱処理を該半導体層および薄膜に
対して施したのち該薄膜を選択的に除去する工程とを含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A semiconductor substrate in which a first region in which an insulated gate field effect transistor having a p-type channel is formed and a second region in which an insulated gate field effect transistor having an n-type channel is formed are defined. A step of forming a gate insulating layer on one surface, a step of forming a semiconductor layer not doped with impurities on the surface of the semiconductor substrate on which the gate insulating layer is formed, and a step of forming a semiconductor layer containing p-type impurities Forming a thin film on the semiconductor layer, the thin film being made of a material that can be selectively removed with respect to, and having a thickness that serves as a mask in ion implantation, and leaving the thin film in at least the first region and the second region. Patterning so as to be removed from the region, and ion-implanting an n-type impurity into the semiconductor layer in the second region using the patterned thin film as a mask And activating the n-type impurity ion-implanted into the semiconductor layer in the second region and introducing the p-type impurity in the thin film into the semiconductor layer in the first region by diffusion. And a step of selectively removing the thin film after subjecting the semiconductor layer and the thin film to a surface heat treatment.
【請求項2】 前記第1の領域におけるp型不純物が導
入された前記半導体層と前記第2の領域におけるn型不
純物がイオン注入された前記半導体層をそれぞれ相補型
電界効果トランジスタのゲート電極にパターニングする
工程を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置
の製造方法。
2. A gate electrode of a complementary field effect transistor, wherein the semiconductor layer in which the p-type impurity is introduced in the first region and the semiconductor layer in which the n-type impurity in the second region is ion-implanted are respectively used as gate electrodes of complementary field effect transistors. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of patterning.
【請求項3】 前記半導体基板を絶縁層を介して別の支
持基板の一表面上に形成する工程を含むことを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming the semiconductor substrate on one surface of another supporting substrate via an insulating layer.
【請求項4】 硼素を含有する珪酸ガラスを前記半導体
層上に気相成長させることによって前記薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thin film is formed by vapor-depositing silicate glass containing boron on the semiconductor layer.
【請求項5】 硼素を含有する有機化合物溶液を前記半
導体層上に塗布することによって前記薄膜を形成するこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thin film is formed by applying an organic compound solution containing boron on the semiconductor layer.
【請求項6】 前記薄膜中のp型不純物が前記ゲート絶
縁層を通過しない範囲の時間だけ前記半導体基板表面に
赤外線を照射することによって前記熱処理を施すことを
特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
6. The semiconductor according to claim 1, wherein the heat treatment is performed by irradiating the surface of the semiconductor substrate with infrared rays for a period of time in which p-type impurities in the thin film do not pass through the gate insulating layer. Device manufacturing method.
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