JPH07235610A - Manufacture of cmos type semiconductor device - Google Patents
Manufacture of cmos type semiconductor deviceInfo
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- JPH07235610A JPH07235610A JP6051251A JP5125194A JPH07235610A JP H07235610 A JPH07235610 A JP H07235610A JP 6051251 A JP6051251 A JP 6051251A JP 5125194 A JP5125194 A JP 5125194A JP H07235610 A JPH07235610 A JP H07235610A
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- diffusion layer
- drain diffusion
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はCMOS型半導体装置の
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 of manufacturing a CMOS type semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】単結晶シリコン基板にイオン注入を行な
うと、シリコン基板はその注入条件により決定される深
さまでアモルファス化される。このとき、アモルファス
化された領域(A)と単結晶領域(C)との境界(A/
C界面)近傍には、点欠陥などの微小欠陥が多数発生す
る。その微小欠陥が核となって、熱処理後に残留欠陥
(=転移ループ)を形成する。この残留欠陥が接合位置
(基板表面からの接合深さxj)付近に発生した場合、
PN接合の空乏層にかかり、接合リーク電流を発生する
ようになる。2. Description of the Related Art When ions are implanted into a single crystal silicon substrate, the silicon substrate is made amorphous to a depth determined by the implantation conditions. At this time, the boundary between the amorphized region (A) and the single crystal region (C) (A /
A large number of minute defects such as point defects occur near the (C interface). The microdefects serve as nuclei to form residual defects (= dislocation loops) after the heat treatment. When this residual defect occurs near the bonding position (bonding depth xj from the substrate surface),
The depletion layer of the PN junction is applied to generate a junction leak current.
【0003】この接合リーク電流の発生を防ぐために
は、高温熱処理により残留欠陥発生自体を抑制するとと
もに、注入不純物を十分に拡散させ、接合位置を深くし
て残留欠陥位置と離せばよい。しかし、接合位置を深く
する方法は、近年のLSIの高集積化にともなう浅い接
合深さxj形成という流れに反する結果となる。In order to prevent the occurrence of this junction leakage current, it is sufficient to suppress the occurrence of residual defects by high temperature heat treatment and to sufficiently diffuse the implanted impurities to deepen the junction position and separate it from the residual defect position. However, the method of deepening the junction position is contrary to the trend of forming a shallow junction depth xj with the recent high integration of LSI.
【0004】一般的に行なわれているCMOS型半導体
装置の製造プロセスの一例を示すと、ソース/ドレイン
拡散層のN型層を形成するために、N型不純物として砒
素イオンを40KeVで6×1015/cm2注入し、活
性化を900℃で60分間行なう。一方、ソース/ドレ
イン拡散層のP型層を形成するために、P型不純物とし
てのBF2イオンを40KeVで3×1015/cm2注入
し、活性化を850℃で30分間行なう。この条件で形
成されたソース/ドレイン拡散層は、N型、P型ともに
接合深さxjが0.19μm程度となり、欠陥位置が基
板表面から0.04μm程度となる。接合深さxjを浅
くするためにP型拡散層の活性化温度が低く設定されて
いるため、多くの欠陥が発生し、その結果リーク電流が
発生しやすくなっている。As an example of a manufacturing process of a CMOS type semiconductor device which is generally performed, in order to form an N-type layer of a source / drain diffusion layer, arsenic ions as N-type impurities are 6 × 10 at 40 KeV. Implant 15 / cm 2 and activate at 900 ° C. for 60 minutes. On the other hand, in order to form a P-type layer of the source / drain diffusion layer, BF 2 ions as a P-type impurity are implanted at 40 KeV at 3 × 10 15 / cm 2 , and activation is performed at 850 ° C. for 30 minutes. In the source / drain diffusion layer formed under these conditions, the junction depth xj is about 0.19 μm for both N-type and P-type, and the defect position is about 0.04 μm from the substrate surface. Since the activation temperature of the P-type diffusion layer is set to be low in order to make the junction depth xj shallow, many defects occur, and as a result, leak current is likely to occur.
【0005】また、この例でも明らかなように、P型層
とN型層の活性化はその不純物の特性の違いから別工程
で実施されている。すなわち、P型層の活性化は低温で
短時間、N型層の活性化は高温で長時間なされている。
これは、P型層形成元素であるボロンはN型層形成元素
である砒素に比べて拡散係数が大きく、N型層を低温で
活性化すると一層リーク電流が増大して特性が劣化する
からである。一般には活性化温度はP型層では800〜
850℃、N型層では900〜950℃である。このよ
うにP型層とN型層の活性化を別工程で行なうと、工程
数が多くなる。Further, as is apparent from this example, activation of the P-type layer and the N-type layer is carried out in a separate process due to the difference in the characteristics of the impurities. That is, the P-type layer is activated at a low temperature for a short time, and the N-type layer is activated at a high temperature for a long time.
This is because boron, which is a P-type layer forming element, has a larger diffusion coefficient than arsenic, which is an N-type layer forming element, and when the N-type layer is activated at a low temperature, the leak current further increases and the characteristics deteriorate. is there. Generally, the activation temperature is about 800 for the P-type layer.
850 ° C., and the N-type layer has a temperature of 900 to 950 ° C. If the activation of the P-type layer and the N-type layer is performed in separate steps, the number of steps increases.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的は
注入不純物を高温で十分に拡散させることによって、残
留欠陥発生自体を抑制するとともに、残留欠陥発生位置
と接合位置を離してリーク電流の発生を抑えるととも
に、ゲート酸化膜から計ったときの浅い接合深さxjの
要件も満たすことである。本発明の第2の目的は、ソー
ス/ドレイン拡散層のP型層とN型層の活性化を同時に
行なうことができるようにすることによって活性化のた
めの熱処理工程数を減らすことである。本発明の第3の
目的は、ソース/ドレイン拡散層のP型層とN型層を同
時に活性化するとともに、ゲート酸化膜の形成も同時に
行なうことによって、さらに工程数を削減することであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to suppress residual defect generation itself by sufficiently diffusing implanted impurities at a high temperature, and to separate the residual defect generation position and the junction position from each other to leak current. Is to be suppressed and the requirement for the shallow junction depth xj measured from the gate oxide film is also satisfied. A second object of the present invention is to reduce the number of heat treatment steps for activation by enabling activation of the P-type layer and the N-type layer of the source / drain diffusion layer at the same time. A third object of the present invention is to further reduce the number of steps by simultaneously activating the P-type layer and the N-type layer of the source / drain diffusion layer and simultaneously forming the gate oxide film.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は不純物イオン注
入及び熱処理によりP型拡散層とN型拡散層を形成する
にあたり、両注入不純物を高温での熱処理により十分に
拡散させ、残留欠陥発生自体を抑制し、欠陥発生位置と
接合位置を離すとともに、P型拡散層とN型拡散層の活
性化を同時に行なう。According to the present invention, in forming a P-type diffusion layer and an N-type diffusion layer by impurity ion implantation and heat treatment, both implanted impurities are sufficiently diffused by heat treatment at high temperature to generate residual defects themselves. Is suppressed, the defect generation position and the junction position are separated, and the P-type diffusion layer and the N-type diffusion layer are activated at the same time.
【0008】請求項1の発明では、ソース/ドレイン拡
散層を形成するためのイオン注入をP型不純物の投影飛
程Rpが0.02μm以下、N型不純物の投影飛程Rp
が0.03μm以下となる注入条件で行ない、両注入不
純物を900℃以上の温度で同時に活性化する。投影飛
程Rpを上記のように設定するための注入条件の注入エ
ネルギーはBF2イオン注入で15KeV以下、砒素イ
オン注入で40KeV以下であり、ドーズ量は必要とさ
れる拡散層抵抗により決定されるが、1×1015〜6×
1015/cm2である。According to the first aspect of the present invention, the ion implantation for forming the source / drain diffusion layer has a projected range Rp of P-type impurities of 0.02 μm or less and a projected range Rp of N-type impurities.
Under an implantation condition of 0.03 μm or less, and both implanted impurities are simultaneously activated at a temperature of 900 ° C. or more. The implantation energy for the implantation conditions for setting the projection range Rp as described above is 15 KeV or less for BF 2 ion implantation and 40 KeV or less for arsenic ion implantation, and the dose amount is determined by the required diffusion layer resistance. But 1 × 10 15 to 6 ×
It is 10 15 / cm 2 .
【0009】請求項2の発明では、ソース/ドレイン拡
散層形成のためのイオン注入を行なう前に、ソース/ド
レイン拡散層形成領域にSi又はGeを注入して基板表
面をアモルファス化しておく。According to the second aspect of the invention, before the ion implantation for forming the source / drain diffusion layer, Si or Ge is implanted in the source / drain diffusion layer forming region to make the substrate surface amorphous.
【0010】請求項3の発明では、ソース/ドレイン拡
散層を形成するためのイオン注入前に、基板の活性領域
のゲート電極形成領域にエッチングにより深さが200
0〜3000Å、幅が0.3〜0.8μmの孔をあけ、熱
酸化によりその孔の内面に酸化膜を形成した後、その孔
を導電層で埋め込んでゲート電極を形成し、その後に活
性領域にソース/ドレイン拡散層形成のための不純物を
イオン注入し、両注入不純物を900℃以上の温度で同
時に活性化する。According to the third aspect of the invention, before the ion implantation for forming the source / drain diffusion layers, the gate electrode forming region of the active region of the substrate is etched to a depth of 200.
A hole with a width of 0 to 3000 Å and a width of 0.3 to 0.8 μm is opened, an oxide film is formed on the inner surface of the hole by thermal oxidation, and then the hole is filled with a conductive layer to form a gate electrode, which is then activated. Impurities for forming the source / drain diffusion layer are ion-implanted into the region, and both implanted impurities are simultaneously activated at a temperature of 900 ° C. or higher.
【0011】請求項4の発明では、基板の活性領域にソ
ース/ドレイン拡散層形成のための不純物をイオン注入
した後、基板の活性領域のゲート電極形成領域にエッチ
ングにより深さが2000〜3000Å、幅が0.3〜
0.8μmの孔をあけ、熱酸化によりその孔の内面に酸
化膜を形成すると同時に両注入不純物を活性化してソー
ス/ドレイン拡散層を形成する。ゲート酸化時に酸素濃
度を例えば10%程度に調整し、900〜950℃の処
理で酸化膜が100〜120Å形成されるように条件を
設定する。According to the invention of claim 4, after the impurities for forming the source / drain diffusion layers are ion-implanted into the active region of the substrate, the gate electrode forming region of the active region of the substrate is etched to a depth of 2000 to 3000Å. Width is 0.3 ~
A 0.8 μm hole is formed and an oxide film is formed on the inner surface of the hole by thermal oxidation. At the same time, both implanted impurities are activated to form a source / drain diffusion layer. The oxygen concentration is adjusted to, for example, about 10% at the time of gate oxidation, and conditions are set so that an oxide film is formed at 100 to 120Å by the treatment at 900 to 950 ° C.
【0012】[0012]
【作用】請求項1の発明はソース/ドレイン拡散層形成
のための注入不純物の注入プロファイルを浅く抑え、高
温熱処理による接合深さxjの増大を防ぐ。そのため、
投影飛程Rpを小さくするように注入エネルギーを低く
する。そのような低エネルギー注入は、注入プロファイ
ルを浅く抑える(投影飛程Rpを小さくする)ことのほ
かに、この注入により形成されるアモルファス層を薄く
し、欠陥発生位置をより基板表面側に移すという効果も
ある。すなわち、A/C界面が低エネルギー化により表
面側にシフトするため、欠陥位置からみて基板深部側に
形成される接合位置から一層離れるようになる。また、
両注入不純物を同時に活性化することから工程数が減少
する。According to the first aspect of the present invention, the implantation profile of the implantation impurities for forming the source / drain diffusion layer is suppressed to be shallow, and the increase of the junction depth xj due to the high temperature heat treatment is prevented. for that reason,
The implantation energy is lowered so as to reduce the projection range Rp. Such low-energy implantation not only suppresses the implantation profile shallow (reduces the projection range Rp), but also thins the amorphous layer formed by this implantation to move the defect occurrence position to the substrate surface side. There is also an effect. That is, since the A / C interface shifts to the surface side due to the reduction in energy, it becomes farther from the bonding position formed on the deep side of the substrate as viewed from the defect position. Also,
Since both implanted impurities are activated simultaneously, the number of steps is reduced.
【0013】請求項2のように、P型不純物とN型不純
物を注入する前にSi又はGeといった中性原子の注入
により基板表面をアモルファス化(プリアモルファス
化)しておくことにより、不純物注入時のチャネリング
を防ぎ、注入プロファイルを一層浅く形成することがで
きる。プリアモルファス化を行なう場合、その注入条件
によっては多数発生する格子間Siにより熱処理時に増
速酸化が発生して不純物プロファイルがより拡散しやす
くなるという問題があるが、本発明では不純物をより拡
散させることが必要であるため、この点は問題にならな
い。As described in claim 2, impurity implantation is performed by making the surface of the substrate amorphous (preamorphous) by implanting neutral atoms such as Si or Ge before implanting P-type impurities and N-type impurities. It is possible to prevent channeling at the time and form the implantation profile with a shallower depth. When preamorphization is performed, depending on the implantation conditions, a large amount of interstitial Si generated causes accelerated oxidation during heat treatment, which makes the impurity profile more likely to diffuse. However, the present invention causes more diffusion of impurities. This is not a problem as it is necessary.
【0014】請求項3の発明は、基板にエッチングによ
り孔をあけ、ここに不純物が導入されて低抵抗化された
ポリシリコンなどの導電性電極材料を埋め込み、ゲート
電極とするものである。このため、P型拡散層とN型拡
散層を十分に拡散させても、ゲート電極が埋め込まれて
いるため、ゲート酸化膜から計った実効的な接合深さx
jはゲート電極の厚さで調節することができ、浅く形成
することができる。そのため、低エネルギー注入を行な
わなくても接合位置と欠陥位置を十分に離し、同時に浅
い接合深さxjを得ることができる。注入エネルギーは
埋め込まれたゲート電極の厚さに依存するが、例えばB
F2イオン注入で40KeV以上、砒素イオン注入で6
0KeV以上とすることができる。According to a third aspect of the present invention, a hole is formed in the substrate by etching, and a conductive electrode material such as polysilicon having a reduced resistance introduced by impurities is embedded therein to form a gate electrode. Therefore, even if the P-type diffusion layer and the N-type diffusion layer are sufficiently diffused, since the gate electrode is buried, the effective junction depth x measured from the gate oxide film x
j can be adjusted by the thickness of the gate electrode and can be formed shallowly. Therefore, the junction position and the defect position can be sufficiently separated from each other without performing the low energy implantation, and at the same time, the shallow junction depth xj can be obtained. Although the implantation energy depends on the thickness of the buried gate electrode, for example, B
40 KeV or more by F 2 ion implantation, 6 by arsenic ion implantation
It can be 0 KeV or more.
【0015】請求項4の発明は、ゲート酸化を行なう前
にP型不純物イオンとN型不純物イオンの注入を行な
い、ゲート酸化時に両注入不純物の活性化を行なおうと
するものである。これによりP型拡散層とN型拡散層の
活性化をゲート酸化膜形成と同時に行なうことができ
る。According to a fourth aspect of the present invention, P-type impurity ions and N-type impurity ions are implanted before the gate oxidation, and both implanted impurities are activated during the gate oxidation. As a result, the P-type diffusion layer and the N-type diffusion layer can be activated simultaneously with the formation of the gate oxide film.
【0016】[0016]
【実施例】図1は請求項1の発明に関する実施例を示し
たものである。 (A)シリコン基板2にウエル(図示略)を形成し、素
子分離領域4を形成し、ゲート酸化膜6を形成し、ポリ
シリコンゲート電極8を形成する。PMOSトランジス
タ形成領域にP型不純物注入を行なうために、NMOS
トランジスタ形成領域をリソグラフィによりレジスト層
10で被い、PMOSトランジスタ形成領域に開口を設
けて、基板2にP型不純物を注入する。注入イオン種と
してBF2イオンを用い、注入条件は注入エネルギーを
10KeV、ドーズ量を3×1015/cm2とした。1
2はBF2イオン注入領域である。FIG. 1 shows an embodiment relating to the invention of claim 1. (A) A well (not shown) is formed in the silicon substrate 2, an element isolation region 4 is formed, a gate oxide film 6 is formed, and a polysilicon gate electrode 8 is formed. In order to perform P-type impurity implantation in the PMOS transistor formation region, an NMOS
The transistor formation region is covered with a resist layer 10 by lithography, an opening is provided in the PMOS transistor formation region, and a P-type impurity is implanted into the substrate 2. BF 2 ions were used as the implanted ion species, and the implantation conditions were an implantation energy of 10 KeV and a dose amount of 3 × 10 15 / cm 2 . 1
Reference numeral 2 is a BF 2 ion implantation region.
【0017】(B)次に、レジスト層10を除去し、リ
ソグラフィーにより今度はPMOSトランジスタ形成領
域をレジスト層14で被い、NMOSトランジスタ形成
領域に開口を設けて、基板2にN型不純物を注入する。
注入イオン種としてAsイオンを用い、注入条件は注入
エネルギーを40KeV、ドーズ量を6×1015/cm
2とした。16はAsイオン注入領域である。(B) Next, the resist layer 10 is removed, lithography is performed to cover the PMOS transistor formation region with the resist layer 14, an opening is provided in the NMOS transistor formation region, and N-type impurities are implanted into the substrate 2. To do.
As ions are used as the implantation ion species, and the implantation conditions are an implantation energy of 40 KeV and a dose amount of 6 × 10 15 / cm 3.
2 16 is an As ion implantation region.
【0018】(C)注入されたP型不純物とN型不純物
を同時に活性化するために、900℃で30分間の熱処
理を施す。これにより両イオン注入領域12,16が活
性化されてそれぞれソース/ドレイン領域12a,16
aとなる。P型拡散層12aとN型拡散層16aの欠陥
発生位置18,20及び接合位置は以下の通りになっ
た。(C) In order to simultaneously activate the implanted P-type impurities and N-type impurities, heat treatment is performed at 900 ° C. for 30 minutes. As a result, both the ion implantation regions 12 and 16 are activated and the source / drain regions 12a and 16 are respectively activated.
a. The defect generation positions 18 and 20 and the bonding positions of the P-type diffusion layer 12a and the N-type diffusion layer 16a are as follows.
【0019】[0019]
【表1】 [Table 1]
【0020】従来の一般的な前述のプロセスで形成した
ソース/ドレイン拡散層と比較すると、接合位置はほぼ
同じであるが、P型拡散層も高温で活性化しているた
め、リーク電流は発生しにくい。また、P型不純物とN
型不純物を同時に活性化しているため、熱処理工程数が
少なくてすむ。Compared with the conventional source / drain diffusion layer formed by the general process described above, the junction position is almost the same, but the P-type diffusion layer is also activated at a high temperature, so that a leak current is generated. Hateful. In addition, P-type impurities and N
Since the type impurities are simultaneously activated, the number of heat treatment steps can be reduced.
【0021】図1の実施例において、工程(A)でウエ
ル形成、素子分離、ゲート酸化膜形成、ゲート電極形成
を行なった基板に、ソース/ドレイン拡散層形成用のイ
オン注入前にSiを20KeVで3×1015/cm2注
入して基板表面をアモルファス化する。その後、図1で
示した工程(A)から(C)を実施する。これにより、
P型拡散層12aの接合深さxjを0.17〜0.18μ
m程度にまで低減することができる。In the embodiment shown in FIG. 1, Si is 20 KeV before ion implantation for forming source / drain diffusion layers on a substrate on which well formation, element isolation, gate oxide film formation and gate electrode formation have been performed in step (A). Then, 3 × 10 15 / cm 2 is injected to amorphize the substrate surface. Then, steps (A) to (C) shown in FIG. 1 are performed. This allows
The junction depth xj of the P-type diffusion layer 12a is set to 0.17 to 0.18 μm.
It can be reduced to about m.
【0022】図2は請求項3に対応した実施例を表わし
ている。 (A)ウエル形成と素子分離を行なった基板2に、リソ
グラフィーとエッチングにより、NMOSトランジスタ
のゲート電極形成領域とPMOSトランジスタのゲート
電極形成領域に、深さが約2000Åで、幅が約400
0Åの孔24,26をあける。次に、酸素濃度を10%
程度に調整した雰囲気中で、900℃前後の処理温度で
50分間の処理を施す。この熱酸化により孔24,26
の内壁面に厚さが約110Åの酸化膜28が形成され
る。孔24,26の内壁面に形成された酸化膜28のう
ち、孔の底面の酸化膜28がゲート酸化膜となる。FIG. 2 shows an embodiment corresponding to claim 3. (A) On the substrate 2 on which the wells have been formed and the elements have been separated, by lithography and etching, the depth is about 2000 Å and the width is about 400 in the gate electrode formation region of the NMOS transistor and the gate electrode formation region of the PMOS transistor.
Drill 0Å holes 24 and 26. Next, change the oxygen concentration to 10%
The treatment is performed at a treatment temperature of about 900 ° C. for 50 minutes in an atmosphere adjusted to a certain degree. Due to this thermal oxidation, holes 24, 26
An oxide film 28 having a thickness of about 110Å is formed on the inner wall surface of the. Among the oxide films 28 formed on the inner wall surfaces of the holes 24 and 26, the oxide film 28 on the bottom surface of the holes serves as a gate oxide film.
【0023】(B)孔24,26に不純物導入により低
抵抗化されたポリシリコン層38を埋め込みゲート電極
とする。 (C)PMOSトランジスタ形成領域にP型不純物注入
を行なうために、NMOSトランジスタ形成領域をリソ
グラフィによりレジスト層10で被い、PMOSトラン
ジスタ形成領域に開口を設けて、基板2にP型不純物を
注入する。注入イオン種としてBF2イオンを用い、注
入条件は注入エネルギーを50KeV、ドーズ量を5×
1015/cm2とした。20はBF2イオン注入領域であ
る。(B) The polysilicon layer 38 whose resistance has been lowered by introducing impurities into the holes 24 and 26 is used as a buried gate electrode. (C) In order to perform P-type impurity implantation into the PMOS transistor formation region, the NMOS transistor formation region is covered with a resist layer 10 by lithography, an opening is provided in the PMOS transistor formation region, and the P-type impurity is implanted into the substrate 2. . BF 2 ions are used as the implantation ion species, and the implantation conditions are an implantation energy of 50 KeV and a dose amount of 5 ×.
It was set to 10 15 / cm 2 . Reference numeral 20 is a BF 2 ion implantation region.
【0024】(D)次に、レジスト層10を除去し、リ
ソグラフィーにより今度はPMOSトランジスタ形成領
域をレジスト層14で被い、NMOSトランジスタ形成
領域に開口を設けて、基板2にN型不純物を注入する。
注入イオン種としてAsイオンを用い、注入条件は注入
エネルギーを70KeV、ドーズ量を6×1015/cm
2とした。22はAsイオン注入領域である。(D) Next, the resist layer 10 is removed, lithography is performed to cover the PMOS transistor formation region with the resist layer 14, an opening is provided in the NMOS transistor formation region, and N-type impurities are implanted into the substrate 2. To do.
As ions are used as the implantation ion species, and the implantation conditions are implantation energy of 70 KeV and dose of 6 × 10 15 / cm 3.
2 22 is an As ion implantation region.
【0025】(E)レジスト層14を除去した後、90
0℃前後の処理温度で50分間の処理を施す。この熱処
理により両注入領域20,22が活性化され、ソース/
ドレイン拡散層20a,22aとなる。活性化前の注入
領域20,22の位置34,36には欠陥が発生するこ
とがある。(E) After removing the resist layer 14, 90
The treatment is performed at a treatment temperature of about 0 ° C. for 50 minutes. By this heat treatment, both implantation regions 20 and 22 are activated, and
The drain diffusion layers 20a and 22a are formed. Defects may occur at the positions 34 and 36 of the implantation regions 20 and 22 before activation.
【0026】図2のプロセスにより、実効的な接合深さ
xjを約0.1μmに抑え、同時に接合位置と欠陥位置
を0.2μm以上離すことができる。さらに、P型拡散
層の活性化とN型拡散層の活性化を同時に行なうことが
できる。By the process of FIG. 2, the effective junction depth xj can be suppressed to about 0.1 μm, and at the same time, the junction position and the defect position can be separated by 0.2 μm or more. Further, activation of the P-type diffusion layer and activation of the N-type diffusion layer can be performed simultaneously.
【0027】図3は請求項4に対応した実施例を表わし
ている。 (A)ウエル形成と素子分離を行なった基板2のPMO
Sトランジスタ形成領域にP型不純物注入を行なうため
に、NMOSトランジスタ形成領域をリソグラフィによ
りレジスト層10で被い、PMOSトランジスタ形成領
域に開口を設けて、基板2にP型不純物を注入する。注
入イオン種としてBF2イオンを用い、注入条件は注入
エネルギーを50KeV、ドーズ量を5×1015/cm
2とした。20はBF2イオン注入領域である。FIG. 3 shows an embodiment corresponding to claim 4. (A) PMO of substrate 2 after well formation and element isolation
In order to perform P-type impurity implantation into the S-transistor forming region, lithography is performed to cover the NMOS transistor forming region, an opening is formed in the PMOS transistor forming region, and P-type impurities are implanted into the substrate 2. BF 2 ions are used as the implantation ion species, and the implantation conditions are an implantation energy of 50 KeV and a dose amount of 5 × 10 15 / cm 3.
2 Reference numeral 20 is a BF 2 ion implantation region.
【0028】(B)次に、レジスト層10を除去し、リ
ソグラフィーにより今度はPMOSトランジスタ形成領
域をレジスト層14で被い、NMOSトランジスタ形成
領域に開口を設けて、基板2にN型不純物を注入する。
注入イオン種としてAsイオンを用い、注入条件は注入
エネルギーを70KeV、ドーズ量を6×1015/cm
2とした。22はAsイオン注入領域である。(B) Next, the resist layer 10 is removed, lithography is performed to cover the PMOS transistor formation region with the resist layer 14, an opening is provided in the NMOS transistor formation region, and N-type impurities are implanted into the substrate 2. To do.
As ions are used as the implantation ion species, and the implantation conditions are implantation energy of 70 KeV and dose of 6 × 10 15 / cm 3.
2 22 is an As ion implantation region.
【0029】(C)レジスト層14を除去した後、リソ
グラフィーとエッチングにより、NMOSトランジスタ
のゲート電極形成領域とPMOSトランジスタのゲート
電極形成領域に、深さが約2000Åで、幅が約400
0Åの孔24,26をあける。(C) After removing the resist layer 14, by lithography and etching, the depth is about 2000 Å and the width is about 400 in the gate electrode formation region of the NMOS transistor and the gate electrode formation region of the PMOS transistor.
Drill 0Å holes 24 and 26.
【0030】(D)酸素濃度を10%程度に調整した雰
囲気中で、900℃前後の処理温度で50分間の処理を
施す。この熱酸化により孔24,26の内壁面に厚さが
約110Åの酸化膜28が形成され、それと同時に両注
入領域20,22は活性化され、ソース/ドレイン拡散
層20a,22aとなる。活性化前の注入領域20,2
2の位置34,36には欠陥が発生することがある。孔
24,26の内壁面に形成された酸化膜28のうち、孔
の底面の酸化膜28がゲート酸化膜となる。(D) The treatment is carried out at a treatment temperature of about 900 ° C. for 50 minutes in an atmosphere in which the oxygen concentration is adjusted to about 10%. By this thermal oxidation, an oxide film 28 having a thickness of about 110Å is formed on the inner wall surfaces of the holes 24, 26, and at the same time, both implantation regions 20, 22 are activated and become the source / drain diffusion layers 20a, 22a. Implanted regions 20, 2 before activation
Defects may occur at the second positions 34 and 36. Among the oxide films 28 formed on the inner wall surfaces of the holes 24 and 26, the oxide film 28 on the bottom surface of the holes serves as a gate oxide film.
【0031】(E)孔24,26に不純物導入により低
抵抗化されたポリシリコン層38を埋め込みゲート電極
とする。図3のプロセスによっても、実効的な接合深さ
xjを約0.1μmに抑え、同時に接合位置と欠陥位置
を0.2μm以上離すことができる。さらに、P型拡散
層の活性化、N型拡散層の活性化及びゲート酸化膜の形
成を同時に行なうことができる。(E) The polysilicon layer 38 whose resistance has been lowered by introducing impurities into the holes 24 and 26 is used as a buried gate electrode. Also by the process of FIG. 3, the effective junction depth xj can be suppressed to about 0.1 μm, and at the same time, the junction position and the defect position can be separated by 0.2 μm or more. Further, activation of the P-type diffusion layer, activation of the N-type diffusion layer and formation of the gate oxide film can be performed simultaneously.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明は、不純物イオン注入及び熱処理
によりP型拡散層とN型拡散層を形成するにあたり、両
注入不純物を高温での熱処理により十分に拡散させ、残
留欠陥発生自体を抑制し、欠陥発生位置と接合位置を離
すとともに、P型拡散層とN型拡散層の活性化を同時に
行なうようにしたので、リーク電流の発生を抑え、接合
深さxjを浅くすることができるとともに、活性化のた
めの熱処理工程数を減らすことができる。ゲート酸化を
行なう前にソース/ドレイン拡散層用の不純物イオンの
注入を行ない、ゲート酸化時に両注入不純物の活性化を
行なうようにすれば、拡散層の活性化をゲート酸化膜形
成と同時に行なうことができ、なお一層工程数を減らす
ことができる。According to the present invention, when the P-type diffusion layer and the N-type diffusion layer are formed by the impurity ion implantation and the heat treatment, both the implanted impurities are sufficiently diffused by the high temperature heat treatment to suppress the generation of residual defects themselves. Since the defect generation position and the junction position are separated from each other and the P-type diffusion layer and the N-type diffusion layer are activated at the same time, it is possible to suppress the generation of leak current and to reduce the junction depth xj. The number of heat treatment steps for activation can be reduced. If the impurity ions for the source / drain diffusion layer are implanted before the gate oxidation and both implanted impurities are activated during the gate oxidation, the diffusion layer is activated at the same time as the gate oxide film is formed. The number of steps can be further reduced.
【図1】請求項1に対応した実施例を示す工程断面図で
ある。FIG. 1 is a process sectional view showing an embodiment corresponding to claim 1.
【図2】請求項3に対応した実施例を示す工程断面図で
ある。FIG. 2 is a process sectional view showing an embodiment corresponding to claim 3;
【図3】請求項4に対応した実施例を示す工程断面図で
ある。FIG. 3 is a process sectional view showing an embodiment corresponding to claim 4;
2 シリコン基板 6,28 ゲート酸化膜 8,38 ポリシリコンゲート電極 12,16,20,22 不純物イオン注入層 12a,16a,20a,22a ソース/ドレイン
拡散層2 Silicon substrate 6,28 Gate oxide film 8,38 Polysilicon gate electrode 12, 16, 20, 22 Impurity ion implantation layer 12a, 16a, 20a, 22a Source / drain diffusion layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 21/336 9170−4M H01L 27/08 321 D 7514−4M 29/78 301 Y ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 29/78 21/336 9170-4M H01L 27/08 321 D 7514-4M 29/78 301 Y
Claims (4)
熱処理により活性化してソース/ドレイン拡散層を形成
するCMOS型半導体装置の製造方法において、 前記イオン注入はP型不純物の投影飛程が0.02μm
以下、N型不純物の投影飛程が0.03μm以下となる
注入条件で行ない、両注入不純物を900℃以上の温度
で同時に活性化することを特徴とするCMOS型半導体
装置の製造方法。1. An impurity is ion-implanted into a silicon substrate,
In a method of manufacturing a CMOS type semiconductor device in which a source / drain diffusion layer is activated by heat treatment to form a source / drain diffusion layer, in the ion implantation, a projected range of P type impurities is 0.02 μm.
Hereinafter, a method of manufacturing a CMOS type semiconductor device, characterized in that the implantation range of the N-type impurities is set to 0.03 μm or less, and both the implanted impurities are simultaneously activated at a temperature of 900 ° C. or higher.
ドレイン拡散層形成領域にSi又はGeを注入して基板
表面をアモルファス化しておく請求項1に記載のCMO
S型半導体装置の製造方法。2. A source / source before the ion implantation.
The CMO according to claim 1, wherein Si or Ge is injected into the drain diffusion layer formation region to make the substrate surface amorphous.
Manufacturing method of S-type semiconductor device.
熱処理により活性化してソース/ドレイン拡散層を形成
するCMOS型半導体装置の製造方法において、 前記イオン注入前に基板の活性領域のゲート電極形成領
域にエッチングにより深さが2000〜3000Å、幅
が0.3〜0.8μmの孔をあけ、熱酸化により前記孔の
内面に酸化膜を形成した後、その孔を導電層で埋め込ん
でゲート電極を形成し、その後に活性領域にソース/ド
レイン拡散層形成のための不純物をイオン注入し、両注
入不純物を900℃以上の温度で熱処理することにより
同時に活性化することを特徴とするCMOS型半導体装
置の製造方法。3. An impurity is ion-implanted into a silicon substrate,
In a method of manufacturing a CMOS type semiconductor device in which a source / drain diffusion layer is activated by heat treatment to form a source / drain diffusion layer, a depth of 2000 to 3000Å and a width of 0. A hole of 3 to 0.8 μm is formed, an oxide film is formed on the inner surface of the hole by thermal oxidation, the hole is filled with a conductive layer to form a gate electrode, and then a source / drain diffusion layer is formed in the active region. A method for manufacturing a CMOS type semiconductor device, characterized in that the impurities are implanted by ion implantation, and both the implanted impurities are heat-treated at a temperature of 900 ° C. or higher to be simultaneously activated.
熱処理により活性化してソース/ドレイン拡散層を形成
するCMOS型半導体装置の製造方法において、 基板の活性領域にソース/ドレイン拡散層形成のための
不純物をイオン注入した後、基板の活性領域のゲート電
極形成領域にエッチングにより深さが2000〜300
0Å、幅が0.3〜0.8μmの孔をあけ、熱酸化により
前記孔の内面に酸化膜を形成すると同時に両注入不純物
を活性化してソース/ドレイン拡散層を形成することを
特徴とするCMOS型半導体装置の製造方法。4. Impurity ion implantation into a silicon substrate,
In a method of manufacturing a CMOS semiconductor device in which a source / drain diffusion layer is activated by heat treatment to form a source / drain diffusion layer, an impurity for forming a source / drain diffusion layer is ion-implanted into an active region of a substrate, and then a gate electrode of the active region of the substrate is formed. The formation area is etched to a depth of 2000-300
A hole of 0Å and a width of 0.3 to 0.8 μm is formed, an oxide film is formed on the inner surface of the hole by thermal oxidation, and at the same time, both implanted impurities are activated to form a source / drain diffusion layer. Method of manufacturing CMOS semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6051251A JPH07235610A (en) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | Manufacture of cmos type semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6051251A JPH07235610A (en) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | Manufacture of cmos type semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07235610A true JPH07235610A (en) | 1995-09-05 |
Family
ID=12881740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6051251A Pending JPH07235610A (en) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | Manufacture of cmos type semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07235610A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006253547A (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Oki Electric Ind Co Ltd | Semiconductor memory device and its manufacturing method |
-
1994
- 1994-02-23 JP JP6051251A patent/JPH07235610A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006253547A (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Oki Electric Ind Co Ltd | Semiconductor memory device and its manufacturing method |
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