JPH0574805A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPH0574805A JPH0574805A JP23451391A JP23451391A JPH0574805A JP H0574805 A JPH0574805 A JP H0574805A JP 23451391 A JP23451391 A JP 23451391A JP 23451391 A JP23451391 A JP 23451391A JP H0574805 A JPH0574805 A JP H0574805A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は超高密度の半導体装置に
おいて欠陥の発生を抑えるイオン注入方法に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation method for suppressing the generation of defects in a super high density semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の半導体装置としては、素子の密度
が高くなったためにストレスが増大して極めて欠陥の成
長が起こり易い状態になっている。図4に示すLDD
(Lightly Doped Drain)型MOS
トランジスタを一例として従来の半導体装置の欠陥発生
について説明する。同図において、1は半導体基板を示
す。2はMOSトランジスタのゲート酸化膜を示す。3
はトランジスタのゲート電極を示す。7はLDD構造を
形成するためのサイドウォール酸化膜を示す。8はソー
ス・ドレイン領域を形成するための砒素イオンビームを
示す。このイオンビームによってシリコン基板1内に注
入ダメージによる非晶質層5が形成される。その非晶質
領域5が熱処理によって結晶成長するとき、同図中に示
すように基板の下側から上向きに成長するものと、横方
向に成長する2種類の直角方向からの結晶成長が起こ
る。そのために形状が垂直により逆テーパ状の非晶質の
形状12をしているときには最後に双方から衝突して当
たる部分にコーナー欠陥13なる結晶の不連続が存在し
て欠陥発生の核が形成される。この欠陥領域に何等かの
ストレスがかかったときにこのボイド13から欠陥の成
長が発生する。この部部にボイドができることについて
は田村らによってニュクリア インスツルメントアンド
メソッド(Nuclear Instruments
and Method)B37/38(1989)
p.329において報告されている。2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor device, since the density of elements is increased, stress is increased and defects are apt to grow. LDD shown in FIG.
(Lightly Doped Drain) type MOS
The occurrence of defects in a conventional semiconductor device will be described by taking a transistor as an example. In the figure, 1 indicates a semiconductor substrate. Reference numeral 2 indicates a gate oxide film of the MOS transistor. Three
Indicates the gate electrode of the transistor. Reference numeral 7 indicates a sidewall oxide film for forming an LDD structure. Reference numeral 8 denotes an arsenic ion beam for forming source / drain regions. This ion beam forms an amorphous layer 5 in the silicon substrate 1 due to implantation damage. When the amorphous region 5 is crystal-grown by heat treatment, as shown in the figure, crystal growth from the lower side of the substrate is upward, and crystal growth from two kinds of perpendicular directions that grow laterally occurs. For this reason, when the shape is an inversely tapered amorphous shape 12 due to a vertical shape, a crystal discontinuity, which is a corner defect 13, is present at a portion where the both ends collide and hit, and a nucleus for defect generation is formed. It When some stress is applied to the defect area, the growth of defects occurs from the void 13. Regarding the formation of voids in this section, Tamura et al. Have described Nuclear Instruments and Methods.
and Method) B37 / 38 (1989)
p. 329.
【0003】この解決方法の一例として本願発明者はゲ
ートに対して大きな角度をつけることによって非晶質の
形状を変化させ、このボイドの発生を抑える方法を提案
している(特願平2−140951号)。図5を用いて
この方法を示す。サイドウォール酸化膜7を形成後通常
7。の注入角度にて注入するソース・ドレインの注入1
4を20。以上で注入してやると非晶質層5のできかた
はかなりシリコン表面に向かってゆるやかな角度15で
形成される。このために熱処理で回復するときに面方位
の影響が小さくなりボイドの形成がなくなってしまう
か、あるいは小さくなってしまう。しかしながら、この
方法では大きな注入角度まで対応できる装置が必要であ
り、どのような装置でも対応できるわけではない。特に
大電流のイオン注入装置でこの大傾斜角注入は困難な面
があった。As an example of this solution, the inventor of the present application has proposed a method of changing the amorphous shape by forming a large angle with respect to the gate to suppress the generation of voids (Japanese Patent Application No. 2- 140951). This method will be described with reference to FIG. Usually 7 after forming the sidewall oxide film 7 . Source / drain implantation at 1 implantation angle
4 to 20 . After the above implantation, the amorphous layer 5 is formed at a gentle angle 15 toward the silicon surface. For this reason, the influence of the plane orientation becomes small at the time of recovery by heat treatment, and the formation of voids disappears or becomes small. However, this method requires a device that can handle a large implantation angle, and cannot handle any device. In particular, it was difficult to perform this large tilt angle implantation with a large current ion implantation apparatus.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】以上のように図4の従
来例のような構成では、コーナー欠陥13が形成される
ためにどうしても大結晶欠陥の発生の核になり精密な素
子のpn接合部にまで大きく伸びて欠陥に敏感なpn領
域を横切ってしまうために漏れ電流が増大する。そのた
めに十分な特性が期待できないので良品歩留まりが著し
く低下してしまう。この問題はソース・ドレイン形成の
注入に限らずマスクを用いて高濃度注入を行い、非晶質
層が局所的に形成される場合には必ず問題となる。この
ようなことから超高密度化が進んできた現代ではプロセ
ス上発生する機械的ストレスが大きくなるためリーク電
流の発生頻度が高くなり良品を作ることができなくなっ
てしまう。As described above, in the structure of the conventional example shown in FIG. 4, since the corner defect 13 is formed, the corner of the large crystal defect is inevitably generated, and the pn junction portion of the precise device is inevitable. The leakage current increases because the pn region, which is very sensitive to defects, crosses the pn region. As a result, sufficient characteristics cannot be expected, and the yield of non-defective products is significantly reduced. This problem is not limited to the implantation for forming the source / drain, but becomes a problem when the amorphous layer is locally formed by performing high-concentration implantation using a mask. As a result, in today's world where ultra-high density has progressed, the mechanical stress generated in the process increases and the frequency of leakage current increases, making it impossible to manufacture non-defective products.
【0005】本発明は上記問題点に鑑み、イオン注入に
より形成される非晶質層を特殊なイオン注入を行うこと
なく、簡便な方法でコーナー欠陥を抑えるプロセス方法
を提供することを目的とする。In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a process method for suppressing corner defects by a simple method without special ion implantation of an amorphous layer formed by ion implantation. ..
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の製造方法では、浅い部分と深い部分の非晶
質形成を横方向にわづかにづらして二段階で形成される
非晶質層として段を設けることにより結晶の回復の状態
に変化をもたせることにより固層成長の状態を変えてコ
ーナー欠陥の発生を抑えるという構成を備えたものであ
る。In order to solve the above-mentioned problems, in the manufacturing method of the present invention, the amorphous formation of the shallow portion and the deep portion is formed in two steps in such a manner that the amorphous portions are laterally divided. By providing a step as a crystalline layer, the state of crystal recovery is changed to change the state of solid phase growth to suppress the occurrence of corner defects.
【0007】[0007]
【作用】本発明は上記した構成によって非晶質状態の形
状を変えることにより、再結晶化におけるボイドの形成
が変化して回復過程が変化しコーナー欠陥の形成がなく
なる、あるいは無くなるに至らなくても小さくなる。そ
のためにストレスにより発生する欠陥への成長の頻度が
無くなることとなる。According to the present invention, by changing the shape of the amorphous state by the above-mentioned constitution, the formation of voids during recrystallization changes, the recovery process changes, and the formation of corner defects disappears or does not disappear. Also becomes smaller. As a result, the frequency of growth of defects caused by stress disappears.
【0008】[0008]
【実施例】以下本発明の一実施例の半導体装置の製造方
法について、図面を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0009】図1は本発明の実施例における工程断面図
を示すものである。図1において、1はp型の半導体基
板、2は10nm厚さのゲート酸化膜、3は250nm
厚さのポリシリコンゲート電極を示す。4はフッ化ゲル
マイオンビームであり50keVの加速エネルギーでド
ーズ量1×1014cm−2注入する。燐イオンも50ke
Vの加速エネルギーにてドーズ量1×1013cm−2注入
を行い、n型層6の形成を行った。図1bにおいて7は
サイドウォール酸化膜を形成して高濃度の砒素8注入を
行う。このときに非晶質層を形成できないp型のボロン
イオン等を注入するときにはフッ化ゲルマイオン等を合
わせて注入することで非晶質層の形成をする。ここで工
程aでできた非晶質層5の厚さは工程bでできる非晶質
層9の深さよりも浅い深さに設定することが重要なポイ
ントである。また工程aではn型では通常燐イオンの注
入を行うことが普通である。この燐の注入は当然サイド
ウォール形成後に大きな角度をもって作成しても良い。FIG. 1 is a sectional view showing steps in an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a p-type semiconductor substrate, 2 is a gate oxide film with a thickness of 10 nm, and 3 is 250 nm.
A thick polysilicon gate electrode is shown. Numeral 4 is a fluorinated germanium ion beam, which is injected with a dose amount of 1 × 10 14 cm −2 at an acceleration energy of 50 keV. Phosphorus ion is also 50 ke
An n-type layer 6 was formed by implanting a dose amount of 1 × 10 13 cm −2 with V acceleration energy. In FIG. 1b, 7 forms a side wall oxide film and implants high concentration arsenic 8. At this time, when p-type boron ions or the like that cannot form an amorphous layer are implanted, a germanium fluoride ion or the like is also implanted to form the amorphous layer. Here, it is an important point that the thickness of the amorphous layer 5 formed in step a is set to be shallower than the depth of the amorphous layer 9 formed in step b. Further, in the step a, in the case of n-type, it is usual to implant phosphorus ions. This phosphorus implantation may of course be formed with a large angle after forming the sidewalls.
【0010】以上のように本実施例によれば、一旦浅い
ところに非晶質層ができ、その横に深い非晶質層の形成
がなされ、従来のように深い非晶質層だけが形成される
場合とは違ってくる。このことにより、非晶質層の形状
をコーナー欠陥の発生しにくい形状とすることができ
る。As described above, according to this embodiment, an amorphous layer is once formed in a shallow place, and a deep amorphous layer is formed next to it, so that only a deep amorphous layer is formed as in the conventional case. It will be different from when it is done. As a result, the shape of the amorphous layer can be made a shape in which corner defects are unlikely to occur.
【0011】その効果について従来例との結晶成長後の
模式図における比較を図2に示す。本発明の非晶質層の
形状と回復後のコーナーを示す。本発明によるとコーナ
ー欠陥をほぼ消滅させることができる。また電気特性に
ついてもリーク電流における異常な増大の確率が低下し
てしまいほとんど発生しなくなる。また、実施例では非
晶質層の形成イオンをフッ化ゲルマとしたが、その他の
イオンとしてシリコンやフッ化シリコンあるいはゲルマ
やシリコン中で不活性なアルゴン,キセノンとしてもよ
い。さらにここで用いた実施例ではMOSトランジスタ
としたが非晶質形成を伴う高濃度注入ではいかなる場合
でも用いることができる。図3に最初の注入の有無によ
る1MORAM相当の規模をもつテストトランジスタ群
の形成を行ったときの歩留まりの変化を最初のフッ化ゲ
ルマイオンのドーズ量の依存性として示した。ソースド
レインに5Vを印可して100nA以下のものを良品と
して表した。FIG. 2 shows a comparison of the effect between a conventional example and a schematic diagram after crystal growth. The shape of the amorphous layer of the present invention and the corner after recovery are shown. According to the present invention, corner defects can be almost eliminated. Also, regarding the electrical characteristics, the probability of an abnormal increase in the leakage current decreases, and it almost never occurs. Further, in the embodiment, the forming ion of the amorphous layer is fluorinated germanium, but other ions may be silicon or silicon fluoride, or argon or xenon inert in germanium or silicon. Further, in the embodiment used here, the MOS transistor is used, but it can be used in any case in the high concentration implantation accompanied by the amorphous formation. FIG. 3 shows the change in the yield when the test transistor group having a scale equivalent to 1 MORAM is formed depending on the presence or absence of the first implantation as the dependence of the dose amount of the first germanium fluoride ion. The source and drain were applied with 5 V and 100 nA or less were shown as non-defective products.
【0012】[0012]
【発明の効果】以上のように本発明は、LDD注入時に
同時に非晶質層形成を行うことにより、大欠陥の発生の
核となるコーナー欠陥の形成を抑制することができる。As described above, according to the present invention, by forming the amorphous layer at the same time as the LDD implantation, it is possible to suppress the formation of the corner defect which becomes the nucleus of the generation of the large defect.
【図1】本発明の第1の実施例における工程断面図FIG. 1 is a process sectional view in a first embodiment of the present invention.
【図2】同実施例における動作説明のための模式図FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation in the same embodiment.
【図3】テストデバイスにおける歩留まりを示す図FIG. 3 is a diagram showing a yield in a test device.
【図4】従来の対策を打たない時の結晶成長を示す断面
図FIG. 4 is a cross-sectional view showing crystal growth when no conventional measures are taken.
【図5】大入射角度注入での改善を示す断面図FIG. 5 is a cross-sectional view showing improvements in high incidence angle injection.
1 シリコン基板 2 ゲート酸化膜 3 ゲート電極 4 フッ化ゲルマイオンビーム 5 第1の非晶質層 9 第2の非晶質層 1 silicon substrate 2 gate oxide film 3 gate electrode 4 germanium fluoride ion beam 5 first amorphous layer 9 second amorphous layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8617−4M H01L 21/265 L ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location 8617-4M H01L 21/265 L
Claims (5)
晶質層を形成するためのイオンを注入する工程と、堆積
薄膜を堆積して異方性エッチングによって段差部にのみ
前記堆積膜を残す工程、そして第1の非晶質層よりも深
い位置にまで第2の非晶質層を形成できる条件にてイオ
ンを注入する工程を少なくとも備えたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。1. A step of implanting ions for forming a first amorphous layer on a surface of a semiconductor substrate having a step, and depositing a deposited thin film and anisotropically etching the deposited film only on the stepped portion. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising at least a step of leaving and a step of implanting ions under a condition that a second amorphous layer can be formed at a position deeper than the first amorphous layer.
オンとして電気的に不活性なイオンであることを特徴と
する半導体装置の製造方法。2. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the ions for forming the first and second amorphous layers are electrically inactive ions.
ルマニウムあるいはシリコンあるいはこの元素を含む分
子イオンであ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。3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the ions for forming the first amorphous layer are germanium, silicon, or molecular ions containing this element.
入のイオンを砒素あるいは燐を含むイオンであることを
特徴とする半導体装置の製造方法。4. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein ions for ion implantation for forming the second amorphous layer are ions containing arsenic or phosphorus.
ランジスタのゲート電極であることを特徴とする半導体
装置の製造方法。5. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step structure according to claim 1 is a gate electrode of a MOS transistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23451391A JPH0574805A (en) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23451391A JPH0574805A (en) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0574805A true JPH0574805A (en) | 1993-03-26 |
Family
ID=16972205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23451391A Pending JPH0574805A (en) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0574805A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004537856A (en) * | 2001-08-01 | 2004-12-16 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | Implantation for pre-amorphization with xenon (Xe) |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP23451391A patent/JPH0574805A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004537856A (en) * | 2001-08-01 | 2004-12-16 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | Implantation for pre-amorphization with xenon (Xe) |
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