JPH07321313A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH07321313A
JPH07321313A JP11001394A JP11001394A JPH07321313A JP H07321313 A JPH07321313 A JP H07321313A JP 11001394 A JP11001394 A JP 11001394A JP 11001394 A JP11001394 A JP 11001394A JP H07321313 A JPH07321313 A JP H07321313A
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JP
Japan
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silicon substrate
crystal silicon
single crystal
oxide film
impurity
Prior art date
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Application number
JP11001394A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Saito
博文 齊藤
Kiyoshi Yoneda
清 米田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress short-channel effect in a MOS transistor, etc., and to improve the function for preventing punch-through. CONSTITUTION:A gate oxide film 2 is formed on the surface of single-crystal silicon substrate 1, a gate electrode 3 and silicon oxide film 4 are laminated and formed on the gate oxide film 2, and at the same time ions are implanted into the single-crystal silicon substrate 1 with the silicon oxide film 4 as a mask, and amorphous parts 6a and 6b are formed below the surface of the single-crystal silicon substrate 1. Further, after performing ion implantation of an impurity into a part excluding each tail part 6 of the amorphous parts 6a and 6b, heat treatment is made, the above amorphous parts 6a and 6b are subjected to solid phase growth and a single crystal is recovered, and at the same time diffusion layers 10a and 10b with thin diffusion layers 10c and 10c are formed at an opposing part by diffusing the impurity where ions are implanted into the amorphous parts 6a and 6b and the tail part 6c.

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MOSトランジスタ等の
半導体デバイスを製造する方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device such as a MOS transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は従来のLDD(Lightly Doped Dr
ain Source)構造のMOSトランジスタの作製プロセス
を示す断面構造図である。 先ず図5(a)に示す如く、単結晶シリコン基板1
の表面を熱酸化して単結晶シリコン基板1の表面にゲー
ト酸化膜2を形成する。その後、このゲート酸化膜2の
表面にCVD法により多結晶シリコンを、続いてシリコ
ン酸化膜を夫々所定厚さに堆積し、フォトリソグラフィ
ー工程で積層された状態の多結晶シリコンのゲート電極
3,シリコン酸化膜4をパターン形成する。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a conventional LDD (Lightly Doped Dr).
FIG. 6 is a cross-sectional structure diagram showing a manufacturing process of a MOS transistor having an ain source) structure. First, as shown in FIG. 5A, the single crystal silicon substrate 1
The surface of is thermally oxidized to form the gate oxide film 2 on the surface of the single crystal silicon substrate 1. After that, polycrystalline silicon is deposited on the surface of the gate oxide film 2 by the CVD method, and subsequently, a silicon oxide film is deposited to a predetermined thickness, respectively, and the gate electrode 3 of polycrystalline silicon is stacked in a photolithography process. The oxide film 4 is patterned.

【0003】 次に図5(b)に示す如く、シリコン
酸化膜4をマスクに利用し、ゲート酸化膜2の表面側か
ら、例えば燐等のn型の不純物イオンを注入し、ゲート
酸化膜2の下側における単結晶シリコン基板1にその表
面から所定深さに低不純物濃度の拡散層であるn- 型の
拡散層9a,9bを形成する。この両拡散層9a,9b
における相対向する側の端部(テイル部という)9cは
ゲート電極3下にこれと一部オーバラップする態様で位
置している。
Next, as shown in FIG. 5B, using the silicon oxide film 4 as a mask, n-type impurity ions such as phosphorus are implanted from the surface side of the gate oxide film 2 to form the gate oxide film 2. N type diffusion layers 9a and 9b, which are diffusion layers having a low impurity concentration, are formed at a predetermined depth from the surface of the single crystal silicon substrate 1 on the lower side. Both diffusion layers 9a and 9b
The opposite end portions (referred to as tail portions) 9c are located under the gate electrode 3 in such a manner that they partially overlap with each other.

【0004】 図5(c)に示す如くゲート電極3の
側周面を覆うべく厚い多結晶シリコン膜からなるサイド
ウォールスペーサ(以下単にスペーサという)14を形
成した後、これをマスクとして、例えば砒素等のn型不
純物イオンを、ゲート酸化膜2下の単結晶シリコン基板
1内であって前記拡散層9a,9bの各テイル部9cを
除く部分に注入し、ここに高不純物濃度の拡散層である
+ 型の拡散層17a,17bを形成してMOSトラン
ジスタの作製を行う。つまり、低不純物濃度拡散層9
a,9bの形成は、スペーサ14の形成前にイオン注入
を行うことにより成され、また高不純物濃度拡散層17
a,17bの形成はスペーサ14の形成後にイオン注入
を行うことにより形成される。
As shown in FIG. 5C, after forming a side wall spacer (hereinafter simply referred to as a spacer) 14 made of a thick polycrystalline silicon film so as to cover the side peripheral surface of the gate electrode 3, the arsenic is used as a mask. N-type impurity ions such as are implanted into the portion of the single crystal silicon substrate 1 under the gate oxide film 2 except the tail portions 9c of the diffusion layers 9a and 9b. MOS transistors are manufactured by forming certain n + type diffusion layers 17a and 17b. That is, the low impurity concentration diffusion layer 9
The a and 9b are formed by performing ion implantation before the spacer 14 is formed, and the high impurity concentration diffusion layer 17 is formed.
The a and 17b are formed by performing ion implantation after forming the spacer 14.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところでLSI技術の
進歩に伴い素子の微細化が進んだ現在、MOSトランジ
スタにおける短チャネル効果を抑制し、またパンチスル
ーを防止することが重要な課題になっている。この課題
の解決には、拡散層の接合深さを浅くすることが効果的
であることが知られている。しかし、拡散層形成のため
に行われる不純物のイオン注入においては、不純物が注
入された領域内にイオン注入によるダメージ層が形成さ
れるため熱処理工程で不純物を拡散させたとき、不純物
の拡散域が大きく拡がってしまうこと、また不純物の注
入後の不純物注入領域のテイル部分が単結晶シリコン基
板深く拡がってしまうこと等の理由から不純物拡散層の
接合が深くなり、前述した短チャネル効果の抑制,パン
チスルー現象の防止が困難になるという欠点があった。
By the way, as the miniaturization of elements progresses along with the progress of LSI technology, it is important to suppress the short channel effect in MOS transistors and prevent punch through. . It is known that reducing the junction depth of the diffusion layer is effective in solving this problem. However, in the impurity ion implantation performed to form the diffusion layer, a damaged layer due to the ion implantation is formed in the impurity-implanted region. The junction of the impurity diffusion layer becomes deep due to the large spread and the tail portion of the impurity injection region after the impurity injection deeply spreads to the single crystal silicon substrate. There is a drawback that it is difficult to prevent the through phenomenon.

【0006】本発明は斯かる事情に鑑みなされたもので
あって、その目的とするところは、シリコン基板の不純
物領域に熱処理を施して、非不純物領域に不純物を拡散
させることで、浅い接合を形成し得るようにした半導体
デバイスの製造方法を提供するにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to perform a heat treatment on an impurity region of a silicon substrate and diffuse the impurity into a non-impurity region to form a shallow junction. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can be formed.

【0007】第1の発明に係る半導体デバイスの製造方
法は、シリコン基板の不純物領域に熱処理を施して非不
純物領域に不純物を拡散させることを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a first aspect of the invention is characterized in that an impurity region of a silicon substrate is heat-treated to diffuse the impurity into a non-impurity region.

【0008】第2の発明に係る半導体デバイスの製造方
法は、単結晶シリコン基板の表面下に不純物の拡散層を
備える半導体デバイスを製造する方法において、前記単
結晶シリコン基板の表面から所要深さにわたって非晶質
化する工程と、この非晶質化した部分の一部を除く他の
部分を含む前記単結晶シリコン基板に不純物を注入する
工程と、前記単結晶シリコン基板に熱処理を施し、前記
非晶質部分を修復すべく固相成長させると共に、前記注
入した不純物を、前記非晶質部分の前記不純物を注入し
なかった領域内に拡散させる工程とを備えることを特徴
とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a second aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having an impurity diffusion layer below the surface of a single crystal silicon substrate, wherein the surface of the single crystal silicon substrate extends over a required depth. The step of amorphizing, the step of implanting impurities into the single crystal silicon substrate including the other part except the part of the amorphized part, the single crystal silicon substrate subjected to the heat treatment, Solid phase growth for repairing the crystalline portion, and diffusing the implanted impurities into a region of the amorphous portion where the impurities have not been implanted.

【0009】第3の発明に係る半導体デバイスの製造方
法は、単結晶シリコン基板の表面上にゲート酸化膜を隔
ててゲート電極を備え、またゲート酸化膜下の前記単結
晶シリコン基板内であって前記ゲート電極の両側にソー
ス及びドレイン領域を構成する不純物拡散層を形成して
なるMOSトランジスタを含む半導体デバイスを製造す
る方法において、前記ゲート電極の両側に、単結晶シリ
コン基板の表面側からイオン注入して単結晶シリコンを
所定深さに非晶質化する工程と、前記ゲート酸化膜下で
対向する非晶質化した部分の端部を除く他の部分を含む
前記単結晶シリコン基板に不純物を注入する工程と、前
記単結晶シリコン基板に対し熱処理を施し、前記非晶質
部分を修復すべく固相成長させると共に、前記注入した
不純物を前記非晶質部分の対向する端部内に拡散させる
工程とを備えることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a gate electrode is provided on a surface of a single crystal silicon substrate with a gate oxide film interposed between the gate electrode and the single crystal silicon substrate below the gate oxide film. In a method of manufacturing a semiconductor device including a MOS transistor in which impurity diffusion layers forming source and drain regions are formed on both sides of the gate electrode, ion implantation is performed on both sides of the gate electrode from a surface side of a single crystal silicon substrate. And then amorphizing the single crystal silicon to a predetermined depth, and impurities are added to the single crystal silicon substrate including the other portion except the end of the amorphized portion facing under the gate oxide film. The step of implanting and performing a heat treatment on the single crystal silicon substrate to perform solid phase growth to restore the amorphous portion, and to implant the implanted impurities into the amorphous state. Characterized in that it comprises a step of diffusing into the opposite ends of the parts.

【0010】[0010]

【作用】第1の発明にあっては、シリコン基板の不純物
領域に熱処理を施して不純物を非不純物領域に拡散させ
ることで、不純物の拡散域を制御し、浅い接合深さを持
つ不純物拡散層を形成することが可能となる。
In the first aspect of the present invention, the impurity diffusion region is controlled by heat-treating the impurity region of the silicon substrate to diffuse the impurity into the non-impurity region, and the impurity diffusion layer having a shallow junction depth is controlled. Can be formed.

【0011】第2の発明にあっては、単結晶シリコン基
板の表面下を薄く非晶質化しておき、この非晶質部分の
一部を除いて他の部分に不純物をイオン注入し、非晶質
部分を固相成長させる際の熱処理により不純物をこの非
晶質部分における不純物のイオン注入が施されなかった
部分に不純物を拡散させることで、不純物の拡散域を非
晶質部分であった範囲内に制限し、極めて浅い接合深さ
を持つ不純物拡散層を形成し得ることとなる。
According to the second aspect of the present invention, a portion under the surface of the single crystal silicon substrate is thinly made amorphous, and impurities are ion-implanted into other portions except for a portion of the amorphous portions. The impurity diffusion region was the amorphous portion by diffusing the impurity into the portion of the amorphous portion where the impurity was not ion-implanted by the heat treatment during the solid phase growth of the crystalline portion. It is possible to form an impurity diffusion layer having an extremely shallow junction depth by limiting the content within the range.

【0012】第3の発明にあっては、ゲート電極下の単
結晶シリコン基板内で対向する不純物の拡散層端部を非
晶質部分内に限って対向させることで接合深さを浅くし
得て、短チャンネル効果の抑制、パンチスルーの防止が
可能となる。
According to the third aspect of the invention, the junction depth can be made shallow by making the opposite ends of the impurity diffusion layers in the single crystal silicon substrate under the gate electrode face only in the amorphous portions. Thus, it is possible to suppress the short channel effect and prevent punch through.

【0013】[0013]

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づき
具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments.

【0014】(実施例1)図1は、本発明をシングル・
S/D(ソース/ドレイン)構造のn型MOSトランジ
スタの製造に適用した場合の作製プロセスの概略を示す
断面構造図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a single embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional structure diagram showing an outline of a manufacturing process when applied to manufacturing an n-type MOS transistor having an S / D (source / drain) structure.

【0015】 先ず、図1(a)に示す如く単結晶シ
リコン基板1の表面の熱酸化を行い、単結晶シリコン基
板1表面にゲート酸化膜2を形成する。その後、このゲ
ート酸化膜2の表面にCVD法により多結晶シリコンを
厚さ2000Å、続いてシリコン酸化膜を厚さ2500
Å堆積する。そして、フォトリソグラフィー工程で多結
晶シリコンのゲート電極3とシリコン酸化膜4を積層状
態にパターニング形成する。
First, as shown in FIG. 1A, the surface of the single crystal silicon substrate 1 is thermally oxidized to form a gate oxide film 2 on the surface of the single crystal silicon substrate 1. Then, a polycrystalline silicon film having a thickness of 2000 Å is formed on the surface of the gate oxide film 2 by a CVD method, and then a silicon oxide film having a thickness of 2500 is formed.
Å Accumulate. Then, the gate electrode 3 made of polycrystalline silicon and the silicon oxide film 4 are patterned and formed in a laminated state by a photolithography process.

【0016】 次に、図1(b)に示す如く単結晶シ
リコン基板1の表面側から、シリコン酸化膜4をマスク
にしてSiイオン,Geイオン、又はSiCl,SiC
2 ,SiCl3 等のイオン5を注入し、ゲート電極3
が形成されている領域の両側であって、且つ単結晶シリ
コン基板1におけるゲート酸化膜2の下部を、所要厚さ
に非晶質化し、6a,6bを形成する。この非晶質部分
6a,6bの両端部たるテイル部6c,6cはゲート電
極3の下方に延在し、相互の間に所定の間隔を隔てて対
向している。
Next, as shown in FIG. 1B, from the front surface side of the single crystal silicon substrate 1, with the silicon oxide film 4 as a mask, Si ions, Ge ions, or SiCl, SiC.
Ion 5 such as l 2 and SiCl 3 is implanted to form a gate electrode 3
On both sides of the region where is formed, and below the gate oxide film 2 in the single crystal silicon substrate 1, amorphization is performed to a required thickness to form 6a and 6b. The tail portions 6c and 6c, which are both ends of the amorphous portions 6a and 6b, extend below the gate electrode 3 and face each other with a predetermined gap therebetween.

【0017】 続いて、図1(c)に示す如くSiO
2 の堆積及び異方性エッチングによりゲート電極3の側
周面にこれを覆う所要厚さのスペーサ7を形成し、その
後シリコン酸化膜4,スペーサ7をマスクにしてn型の
不純物イオン8の注入を行う。これによってゲート電極
3の両側であって、非晶質部分6a,6bのテイル部6
c,6cを除く他の部分を含む単結晶シリコン基板1
に、前記非晶質部分6a,6bよりも深い範囲にわたっ
て、ソース及びドレインを構成する拡散層9a,9bを
形成する。
Then, as shown in FIG. 1C, SiO
A spacer 7 having a required thickness is formed on the side peripheral surface of the gate electrode 3 by depositing 2 and anisotropic etching, and then the silicon oxide film 4 and the spacer 7 are used as a mask to implant an n-type impurity ion 8. I do. As a result, the tail portions 6 of the amorphous portions 6a and 6b are formed on both sides of the gate electrode 3.
Single crystal silicon substrate 1 including other parts except c and 6c
Then, the diffusion layers 9a and 9b forming the source and the drain are formed over a range deeper than the amorphous portions 6a and 6b.

【0018】 イオン注入による損傷部分を修復すべ
く数百℃の低温で加熱し、固相成長により単結晶の回復
を行う。この時、イオン注入された不純物は非晶質部分
6a,6aの各テイル部6c,6c及び単結晶シリコン
基板1内の単結晶シリコン内に拡散するが、テイル部分
6c,6c内への拡散は単結晶シリコン内への拡散より
もより速く進行するからテイル部分6c,6c内への拡
散が終了した時点で熱処理を中止することで、単結晶シ
リコン内により深く不純物が拡散することが防止出来る
こととなる。この結果、図1(d)に示す如くゲート電
極3下にこれとゲート酸化膜2を隔てて極めて浅いテイ
ル部10c,10cを持つ拡散層10a,10bが形成
される。その後、高温,短時間のRTA(Rapid Therma
l Annealing )により、活性化処理を行う。
In order to repair the damaged portion due to ion implantation, heating is performed at a low temperature of several hundreds of degrees Celsius, and the single crystal is recovered by solid phase growth. At this time, the ion-implanted impurities diffuse into the tail portions 6c and 6c of the amorphous portions 6a and 6a and into the single crystal silicon in the single crystal silicon substrate 1, but do not diffuse into the tail portions 6c and 6c. Since it progresses faster than the diffusion into the single crystal silicon, by stopping the heat treatment at the time when the diffusion into the tail portions 6c, 6c is completed, it is possible to prevent the diffusion of impurities deeper into the single crystal silicon. Becomes As a result, as shown in FIG. 1D, diffusion layers 10a and 10b having extremely shallow tail portions 10c and 10c are formed below the gate electrode 3 with the gate oxide film 2 therebetween. After that, RTA (Rapid Therma
l Annealing) to perform activation.

【0019】このような実施例1にあっては、シリコン
基板1のゲート酸化膜下に非晶質部分6a,6bをその
テイル部6cがゲート電極3下に及ぶよう形成してお
き、非晶質部分6a,6bを固相成長により単結晶化す
るための熱処理過程でイオン注入された不純物を非晶質
部分6a,6b内に拡散させることで、接合深さが極め
て浅いテイル部10c,10cを持つ拡散層10a,1
0bを形成し得ることとなる。
In the first embodiment, the amorphous portions 6a and 6b are formed below the gate oxide film of the silicon substrate 1 so that the tail portions 6c thereof extend below the gate electrode 3, and the amorphous portions are formed. By diffusing the ion-implanted impurities in the amorphous portions 6a and 6b in the heat treatment process for single-crystallizing the high-quality portions 6a and 6b by solid-phase growth, the tail portions 10c and 10c having an extremely shallow junction depth are formed. Diffusion layers 10a, 1 having
0b can be formed.

【0020】(実施例2)この実施例2にあっては、拡
散層の不純物濃度を2回の不純物の注入により、より適
正に調整可能としてある。図2は、本発明をLDD構造
のn型MOSトランジスタの製造に適用した場合の作製
プロセスの概略を示す断面構造図である。
(Embodiment 2) In Embodiment 2, the impurity concentration of the diffusion layer can be adjusted more appropriately by implanting the impurity twice. FIG. 2 is a sectional structural view showing the outline of the manufacturing process when the present invention is applied to the manufacture of an n-type MOS transistor having an LDD structure.

【0021】実施例2における、図2(a)〜図2
(d)に示す工程は実施例1の〜に示す工程と実質
的に同じである。従って実施例2は実施例1の工程に、
更に図2(e)に示す工程を付加したのと実質的に同じ
となっており、対応する部位には同じ番号を付して説明
を省略する。
2A to 2 in the second embodiment.
The step shown in (d) is substantially the same as the step shown in to in Example 1. Therefore, Example 2 is the same as Example 1 except that
Further, it is substantially the same as the step shown in FIG. 2E is added, and the corresponding parts are given the same numbers and their explanations are omitted.

【0022】 実施例1と同じ 実施例1と同じ 実施例1と同じ 実施例1と同じ 図2(e)に示す如くシリコン酸化膜4及びスペー
サ7をマスクとして単結晶シリコン基板1の表面側から
n型の不純物イオン11を注入することにより、拡散層
10a,10bのテイル部10cを除く他の部分と略オ
ーバラップさせて高濃度の不純物拡散層であるn+ 型の
拡散層12a,12bを形成する。このような実施例2
にあっては図2(e)に示す如き不純物のイオン注入に
より不純物濃度をより適正に設定することが可能とな
る。
Same as Example 1 Same as Example 1 Same as Example 1 Same as Example 1 As shown in FIG. 2E, the silicon oxide film 4 and the spacer 7 are used as masks from the front surface side of the single crystal silicon substrate 1. By implanting the n-type impurity ions 11, the n + -type diffusion layers 12a and 12b, which are high-concentration impurity diffusion layers, are formed so as to substantially overlap with other portions of the diffusion layers 10a and 10b except the tail portion 10c. Form. Such Example 2
In that case, the impurity concentration can be set more appropriately by ion implantation of impurities as shown in FIG.

【0023】(実施例3)この実施例3では、スペーサ
の幅を変更することで拡散層間の離隔寸法を任意に設定
可能となっている。図3は、本発明をLDD構造のMO
Sトランジスタの製造に適用した場合の実施例3の作製
プロセスの概略を示す断面構造図である。
(Embodiment 3) In this embodiment 3, the distance between the diffusion layers can be arbitrarily set by changing the width of the spacer. FIG. 3 illustrates the present invention in an LDD structure MO.
FIG. 9 is a cross-sectional structure diagram showing an outline of the manufacturing process of Example 3 when applied to the manufacture of an S transistor.

【0024】図3(a)〜図3(d)に示す工程は実施
例1のそれと実質的に同じである。従って、実施例3は
実施例1の工程に図3(e)に示す工程を付加したのと
実質的に同じとなっており、対応する部位には同じ番号
を付して説明を省略する。
The steps shown in FIGS. 3A to 3D are substantially the same as those of the first embodiment. Therefore, the third embodiment is substantially the same as the process of the first embodiment with the step shown in FIG. 3E added, and the corresponding parts will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0025】 実施例1と同じ 実施例1と同じ 実施例1と同じ 実施例1と同じ 図3(e)に示す如く、SiO2 の堆積及び異方エ
ッチングによりゲート電極3の側周面を覆うスペーサ7
の厚さを大きくしてスペーサ14を形成した後、n型の
不純物イオン11を注入することにより、高濃度不純物
拡散層であるn+拡散層12a,12bを形成する。こ
のような実施例3にあっては、スペーサ14の幅を適正
に設定することで拡散層12a,12b間の離隔寸法を
適正に設定制御し得ることとなる。
Same as Example 1 Same as Example 1 Same as Example 1 Same as Example 1 As shown in FIG. 3E, the side peripheral surface of the gate electrode 3 is covered by deposition of SiO 2 and anisotropic etching. Spacer 7
After forming the spacer 14 with an increased thickness, n-type impurity ions 11 are implanted to form n + diffusion layers 12a and 12b which are high-concentration impurity diffusion layers. In the third embodiment as described above, by appropriately setting the width of the spacer 14, the distance between the diffusion layers 12a and 12b can be appropriately set and controlled.

【0026】(実施例4)この実施例4では実施例1〜
3で用いたスペーサ7,14を作成する工程を省略した
工程となっている。図4は、本発明をシングル・S/D
(ソース/ドレイン)構造のn型MOSトランジスタの
製造に適用した場合を示す実施例4の作製プロセスの概
略を示す断面構造図である。
(Embodiment 4) In Embodiment 4, Embodiments 1 to 1
This is a process in which the process of forming the spacers 7 and 14 used in 3 is omitted. FIG. 4 shows the present invention as a single S / D.
FIG. 9 is a cross-sectional structure diagram showing an outline of the manufacturing process of Example 4 showing the case of being applied to the manufacture of an n-type MOS transistor of (source / drain) structure.

【0027】 実施例1と同じ 続いて、図4(b)に示す如く、シリコン酸化膜4
をマスクにしてSiイオン,SiClイオン等のイオン
5を単結晶シリコン基板1表面に対し非直角の状態で注
入し、ゲート電極3が形成されている領域の両側であっ
て、且つ単結晶シリコン基板1におけるゲート酸化膜2
の下部を、所要厚さに非晶質化し、6a,6bを形成す
る。この非晶質部分6a,6b両端部たるテイル部6c
はゲート電極3の下方に延在し、相互の間に所定の間隔
を隔てて対向している。
Same as Example 1 Subsequently, as shown in FIG. 4B, a silicon oxide film 4 is formed.
Are used as masks to inject ions 5 such as Si ions and SiCl ions in a non-perpendicular state with respect to the surface of the single crystal silicon substrate 1, both sides of the region where the gate electrode 3 is formed, and the single crystal silicon substrate. Gate oxide film 2 in 1
The lower part of is amorphized to a required thickness to form 6a and 6b. These amorphous portions 6a and 6b are tail portions 6c which are both ends.
Extend below the gate electrode 3 and face each other with a predetermined gap therebetween.

【0028】 続いて、図4(c)に示す如く、シリ
コン酸化膜4をマスクにしてn型の不純物イオン8の注
入を行う。これによってゲート電極3の両側であって、
非晶質部分6a,6bのテイル部6c,6cを除く他の
部分を含む単結晶シリコン基板1に、前記非晶質部分6
a,6bよりも深い範囲にわたってソース及びドレイン
を構成する拡散層9a,9bを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, n-type impurity ions 8 are implanted using the silicon oxide film 4 as a mask. By this, on both sides of the gate electrode 3,
The amorphous portion 6a is formed on the single crystal silicon substrate 1 including the portions other than the tail portions 6c and 6c of the amorphous portions 6a and 6b.
Diffusion layers 9a and 9b forming a source and a drain are formed over a range deeper than a and 6b.

【0029】 イオン注入により損傷分を修復すべく
単結晶シリコン基板1を数百℃の低温で加熱し、固相成
長により単結晶の回復を行う。この時、イオン注入され
た不純物は非晶質部分6a,6bの各テイル部6c,6
c及び単結晶シリコン基板1内の単結晶シリコン内に拡
散するが、テイル部6c,6c内への拡散は単結晶シリ
コン内への拡散よりもより速く進行するからテイル部分
6c,6c内への拡散が終了した時点で熱処理を中止す
ることで、単結晶シリコン内により深く不純物が拡散す
ることが防止出来ることとなる。この結果、図4(d)
に示す如くゲート電極3下にこれとゲート酸化膜2を隔
てて極めて浅いテイル部10c,10cを持つ拡散層1
0a,10bが形成される。その後、高温,短時間のR
TA(Rapid Thermal Annealing )により、活性化処理
を行う。このような実施例4にあっては、実施例1〜3
において形成したスペーサ7の形成工程が不要となり、
スループットに要する時間が速くなる。
The single crystal silicon substrate 1 is heated at a low temperature of several hundreds of degrees Celsius in order to repair the damage by ion implantation, and the single crystal is recovered by solid phase growth. At this time, the ion-implanted impurities are the tail portions 6c, 6 of the amorphous portions 6a, 6b.
c and into the single crystal silicon in the single crystal silicon substrate 1, but the diffusion into the tail portions 6c and 6c progresses faster than the diffusion into the single crystal silicon, and thus into the tail portions 6c and 6c. By stopping the heat treatment when the diffusion is completed, it is possible to prevent the impurities from diffusing deeper into the single crystal silicon. As a result, FIG. 4 (d)
As shown in FIG. 3, a diffusion layer 1 having extremely shallow tail portions 10c and 10c is formed under the gate electrode 3 with the gate oxide film 2 therebetween.
0a, 10b are formed. After that, high temperature, short time R
Activation processing is performed by TA (Rapid Thermal Annealing). In such Example 4, Examples 1-3
The step of forming the spacer 7 formed in step 2 is unnecessary,
Faster throughput time.

【0030】[0030]

【発明の効果】第1の発明にあっては、不純物領域に熱
処理を施して不純物を非不純物領域に拡散することで浅
い接合深さを持つ拡散層の形成が可能となり、短チャネ
ル効果の制御、パンチスルー現象の防止機能を高め得
る。
According to the first aspect of the present invention, a diffusion layer having a shallow junction depth can be formed by heat-treating an impurity region and diffusing the impurity into a non-impurity region, thereby controlling the short channel effect. , The punch-through phenomenon prevention function can be enhanced.

【0031】第2,第3の発明にあっては、単結晶シリ
コン基板の表面から所要深さにわたって非晶質化し、こ
の非晶質化した部分の一部を除く部分に不純物を注入
し、熱処理を施すことで非晶質部分に固相成長を行わせ
ると共に、不純物を非晶質部分における不純物を注入し
なかった領域内に拡散させることで、不純物を非晶質部
分内に留めることが可能となり、接合深さも非晶質部分
内に制限出来、接合深さを極めて浅くすることが出来、
同様に短チャネル効果の制御、パンチスルー現象の防止
機能を高め得る。
In the second and third aspects of the invention, the single crystal silicon substrate is amorphized to a required depth from the surface thereof, and impurities are implanted into a portion other than a part of the amorphized portion, It is possible to keep the impurities in the amorphous portion by diffusing the impurities into a region of the amorphous portion where the impurities have not been implanted by performing heat treatment to cause solid phase growth in the amorphous portion. It becomes possible, the junction depth can be limited to the amorphous part, and the junction depth can be made extremely shallow.
Similarly, the control of the short channel effect and the function of preventing the punch-through phenomenon can be enhanced.

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

【図1】本発明をシングルS/D構造のMOSトランジ
スタの製造に適用した場合の作製プロセスの断面構造図
である。
FIG. 1 is a sectional structural view of a manufacturing process when the present invention is applied to manufacturing a MOS transistor having a single S / D structure.

【図2】本発明をLDD構造のMOSトランジスタの製
造に適用した場合の作製プロセスを示す断面構造図であ
る。
FIG. 2 is a sectional structural view showing a manufacturing process when the present invention is applied to manufacturing an LDD-structure MOS transistor.

【図3】本発明をLDD構造のMOSトランジスタの製
造に適用した場合の作製プロセスを示す断面構造図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram showing a manufacturing process when the present invention is applied to manufacture of a MOS transistor having an LDD structure.

【図4】本発明をシングルS/D構造のMOSトランジ
スタの製造に適用した場合の作製プロセスを示す断面構
造図である。
FIG. 4 is a sectional structural view showing a manufacturing process when the present invention is applied to manufacturing a MOS transistor having a single S / D structure.

【図5】従来のLDD構造のMOSトランジスタ作製プ
ロセスを示す断面構造図である。
FIG. 5 is a cross-sectional structure diagram showing a conventional LDD structure MOS transistor manufacturing process.

【符号の説明】 1 単結晶シリコン基板 2 ゲート酸化膜 3 ゲート電極 4 シリコン酸化膜 6a,6b 非晶質部分 6c テイル部 9a,9b 拡散層 10a,10b 拡散層[Description of Reference Signs] 1 single crystal silicon substrate 2 gate oxide film 3 gate electrode 4 silicon oxide film 6a, 6b amorphous portion 6c tail portion 9a, 9b diffusion layer 10a, 10b 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 29/78 301 L Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display area H01L 29/78 301 L

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板の不純物領域に熱処理を施
して非不純物領域に不純物を拡散させることを特徴とす
る半導体デバイスの製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises subjecting an impurity region of a silicon substrate to a heat treatment to diffuse the impurity into a non-impurity region.
【請求項2】 単結晶シリコン基板の表面下に不純物の
拡散層を備える半導体デバイスを製造する方法におい
て、前記単結晶シリコン基板の表面から所要深さにわた
って非晶質化する工程と、この非晶質化した部分の一部
を除く他の部分を含む前記単結晶シリコン基板に不純物
を注入する工程と、前記単結晶シリコン基板に熱処理を
施し、前記非晶質部分を修復すべく固相成長させると共
に、前記注入した不純物を、前記非晶質部分の前記不純
物を注入しなかった領域内に拡散させる工程とを備える
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device having an impurity diffusion layer below the surface of a single crystal silicon substrate, the step of amorphizing to a required depth from the surface of the single crystal silicon substrate, and the amorphous A step of implanting an impurity into the single crystal silicon substrate including a part other than a part of the qualitative part, a heat treatment to the single crystal silicon substrate, and a solid phase growth for repairing the amorphous part; And a step of diffusing the implanted impurities into a region of the amorphous portion where the impurities are not implanted.
【請求項3】 単結晶シリコン基板の表面上にゲート酸
化膜を隔ててゲート電極を備え、またゲート酸化膜下の
前記単結晶シリコン基板内であって前記ゲート電極の両
側にソース及びドレイン領域を構成する不純物拡散層を
形成してなるMOSトランジスタを含む半導体デバイス
を製造する方法において、前記ゲート電極の両側に、単
結晶シリコン基板の表面側からイオン注入して単結晶シ
リコンを所定深さに非晶質化する工程と、前記ゲート酸
化膜下で対向する非晶質化した部分の端部を除く他の部
分を含む前記単結晶シリコン基板に不純物を注入する工
程と、前記単結晶シリコン基板に対し熱処理を施し、前
記非晶質部分を修復すべく固相成長させると共に、前記
注入した不純物を前記非晶質部分の対向する端部内に拡
散させる工程とを備えることを特徴とする半導体デバイ
スの製造方法。
3. A single crystal silicon substrate is provided with a gate electrode on a surface thereof with a gate oxide film therebetween, and source and drain regions are formed on both sides of the gate electrode in the single crystal silicon substrate below the gate oxide film. In a method of manufacturing a semiconductor device including a MOS transistor in which an impurity diffusion layer is formed, ion implantation is performed on both sides of the gate electrode from the front surface side of a single crystal silicon substrate to remove single crystal silicon to a predetermined depth. A step of crystallizing, a step of implanting impurities into the single crystal silicon substrate including other portions except the end portions of the amorphized portions facing each other under the gate oxide film, A heat treatment is performed to perform solid phase growth to repair the amorphous portion, and the implanted impurities are diffused into opposite ends of the amorphous portion. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573160B2 (en) * 2000-05-26 2003-06-03 Motorola, Inc. Method of recrystallizing an amorphous region of a semiconductor
JP2005129930A (en) * 2003-10-17 2005-05-19 Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw Method for providing hierarchical structure of activated impurities on semiconductor substrate
KR100713680B1 (en) * 2005-03-30 2007-05-02 후지쯔 가부시끼가이샤 Semiconductor device and fabricating method of the same

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