JPH0864819A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ソース及びドレイン拡散層の高濃度化に伴う
拡散層容量の増加を抑え、動作速度の低下を防ぐととも
に、ウェル濃度を不具合の発生しない値に設定し、抵抗
の増加、ラッチアップ耐性の低下、ノイズの増大を抑制
することにより、素子特性の改善を図る。 【構成】 周囲領域を成すPウェル領域31又はNウェ
ル領域32上に形成されたソース及びドレイン拡散層5
4、44の直下に、ウェルと同じ導電型でウェルよりも
濃度の薄い低濃度拡散層81、82を設けた半導体装置
とする。上記低濃度拡散層81、82は、ソース及びド
レイン拡散層54、44の真下にウェルと反対の導電型
のイオンのイオン注入を行うことにより形成することが
できる。
拡散層容量の増加を抑え、動作速度の低下を防ぐととも
に、ウェル濃度を不具合の発生しない値に設定し、抵抗
の増加、ラッチアップ耐性の低下、ノイズの増大を抑制
することにより、素子特性の改善を図る。 【構成】 周囲領域を成すPウェル領域31又はNウェ
ル領域32上に形成されたソース及びドレイン拡散層5
4、44の直下に、ウェルと同じ導電型でウェルよりも
濃度の薄い低濃度拡散層81、82を設けた半導体装置
とする。上記低濃度拡散層81、82は、ソース及びド
レイン拡散層54、44の真下にウェルと反対の導電型
のイオンのイオン注入を行うことにより形成することが
できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関し、特にMOS型の半導体装置の微細化に伴
うソース及びドレイン拡散層の容量増加を防止してMO
S型半導体装置の性能向上を図る技術に関する。
造方法に関し、特にMOS型の半導体装置の微細化に伴
うソース及びドレイン拡散層の容量増加を防止してMO
S型半導体装置の性能向上を図る技術に関する。
【0002】
【従来の技術】MOS型半導体装置の性能向上を目指す
とき、解決すべき問題の一つにソース及びドレイン拡散
層の拡散層容量がある。なぜならば、半導体装置を微細
化し性能向上を図ると、スケーリング則に従いソース及
びドレイン拡散層は高濃度化され、拡散層容量が増加し
て動作速度の低下等の原因となるからである。この場
合、拡散層容量は、ソース及びドレイン拡散層の濃度と
それに接する層の濃度とから決定され、ソースドレイン
拡散層の濃度及びそれに接する層の濃度が両方高いと拡
散層容量は増加し、一方または両方の濃度が低いと拡散
層容量は低下する。
とき、解決すべき問題の一つにソース及びドレイン拡散
層の拡散層容量がある。なぜならば、半導体装置を微細
化し性能向上を図ると、スケーリング則に従いソース及
びドレイン拡散層は高濃度化され、拡散層容量が増加し
て動作速度の低下等の原因となるからである。この場
合、拡散層容量は、ソース及びドレイン拡散層の濃度と
それに接する層の濃度とから決定され、ソースドレイン
拡散層の濃度及びそれに接する層の濃度が両方高いと拡
散層容量は増加し、一方または両方の濃度が低いと拡散
層容量は低下する。
【0003】ソース及びドレイン拡散層の容量増加を防
ぎ半導体装置の性能を向上させる技術として、特開昭5
8−2067号公報に開示されている従来例の断面図を
図3(a)〜(b)に示す。この例では、まず図3
(a)のように、P型の半導体基板10上に選択的にフ
ィールド酸化膜20を形成し、このフィールド酸化膜2
0によって挟まれた素子形成領域の中央部にゲート酸化
膜61及びゲート電極62からなるゲート電極部60を
形成する。このとき、ゲート電極62は例えば0.5μ
mの厚さのリンをドープしたポリシリコンからなってい
る。その後、フィールド酸化膜20及びゲート電極部6
0をマスクにしてヒ素を例えば50KeVでイオン注入
し、ソースドレイン領域90を形成する。
ぎ半導体装置の性能を向上させる技術として、特開昭5
8−2067号公報に開示されている従来例の断面図を
図3(a)〜(b)に示す。この例では、まず図3
(a)のように、P型の半導体基板10上に選択的にフ
ィールド酸化膜20を形成し、このフィールド酸化膜2
0によって挟まれた素子形成領域の中央部にゲート酸化
膜61及びゲート電極62からなるゲート電極部60を
形成する。このとき、ゲート電極62は例えば0.5μ
mの厚さのリンをドープしたポリシリコンからなってい
る。その後、フィールド酸化膜20及びゲート電極部6
0をマスクにしてヒ素を例えば50KeVでイオン注入
し、ソースドレイン領域90を形成する。
【0004】次に、図3(b)のように、フィールド酸
化膜20及びゲート電極部60をマスクにして全面にボ
ロンを例えば300KeVでイオン注入することによ
り、高濃度不純物層100を形成する。この時、ゲート
電極部60ではゲート酸化膜61の直下にボロンが打ち
込まれ、ソースドレイン領域ではシリコン表面下約1μ
mのところにボロンの分布のピークがくる。
化膜20及びゲート電極部60をマスクにして全面にボ
ロンを例えば300KeVでイオン注入することによ
り、高濃度不純物層100を形成する。この時、ゲート
電極部60ではゲート酸化膜61の直下にボロンが打ち
込まれ、ソースドレイン領域ではシリコン表面下約1μ
mのところにボロンの分布のピークがくる。
【0005】上記の特開昭58−2067号公報に示さ
れた技術では、フィールド酸化膜20及びゲート電極部
60をマスクにして高い加速電圧でイオン注入を行って
高濃度不純物層100を形成することにより、ゲート電
極部の下では高濃度不純物層がゲート酸化膜直下に形成
されてショートチャネル効果やパンチスルーを抑え、ソ
ースドレイン領域では高濃度不純物層がシリコン表面よ
りかなり深く形成されるので、ソースドレイン拡散層の
容量の増加を防ぐことができる。
れた技術では、フィールド酸化膜20及びゲート電極部
60をマスクにして高い加速電圧でイオン注入を行って
高濃度不純物層100を形成することにより、ゲート電
極部の下では高濃度不純物層がゲート酸化膜直下に形成
されてショートチャネル効果やパンチスルーを抑え、ソ
ースドレイン領域では高濃度不純物層がシリコン表面よ
りかなり深く形成されるので、ソースドレイン拡散層の
容量の増加を防ぐことができる。
【0006】同様の効果を狙う技術として、特開昭60
−94759号公報に開示されている従来例の断面図を
図4に示す。この例では、まず低濃度のP型の半導体基
板10上に選択的に低濃度のNウェル32を形成する。
次に、半導体基板10上に選択的にフィールド酸化膜2
0を形成し、このフィールド酸化膜20によって挟まれ
た素子形成領域の中央部にゲート酸化膜61及びゲート
電極62からなるゲート電極部60を形成する。
−94759号公報に開示されている従来例の断面図を
図4に示す。この例では、まず低濃度のP型の半導体基
板10上に選択的に低濃度のNウェル32を形成する。
次に、半導体基板10上に選択的にフィールド酸化膜2
0を形成し、このフィールド酸化膜20によって挟まれ
た素子形成領域の中央部にゲート酸化膜61及びゲート
電極62からなるゲート電極部60を形成する。
【0007】さらに、N及びPチャネルのトランジスタ
のソース・ドレイン拡散層54及び44を形成し、Nチ
ャネルトランジスタのVt(しきい値電圧)制御のため
のP型拡散層101を1〜6E13cm-3の濃度で形成
し、PチャネルトランジスタのVt制御のためのN型拡
散層102を1〜3E15cm-3の濃度で形成する。
のソース・ドレイン拡散層54及び44を形成し、Nチ
ャネルトランジスタのVt(しきい値電圧)制御のため
のP型拡散層101を1〜6E13cm-3の濃度で形成
し、PチャネルトランジスタのVt制御のためのN型拡
散層102を1〜3E15cm-3の濃度で形成する。
【0008】上記の特開昭60−94759号公報に示
された技術では、低濃度P型基板及び低濃度Nウェルを
用い、ゲート電極部の下のシリコン表面近傍のみにVt
制御及びパンチスルー抑制のための高濃度の拡散層を形
成することにより、ソース・ドレイン拡散層の容量増加
を防いでいる。
された技術では、低濃度P型基板及び低濃度Nウェルを
用い、ゲート電極部の下のシリコン表面近傍のみにVt
制御及びパンチスルー抑制のための高濃度の拡散層を形
成することにより、ソース・ドレイン拡散層の容量増加
を防いでいる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述した両従来例で
は、ソース及びドレイン拡散層は周囲領域を成す半導体
基板あるいはウェルと接しているため、拡散層容量はソ
ース及びドレイン拡散層の濃度と半導体基板あるいはウ
ェルの濃度とで決定されるものであり、両従来例では、
ソース及びドレイン拡散層と接する半導体基板あるいは
ウェルの濃度を低く抑えることにより、ソース及びドレ
イン拡散層の容量増加を防いでいる。
は、ソース及びドレイン拡散層は周囲領域を成す半導体
基板あるいはウェルと接しているため、拡散層容量はソ
ース及びドレイン拡散層の濃度と半導体基板あるいはウ
ェルの濃度とで決定されるものであり、両従来例では、
ソース及びドレイン拡散層と接する半導体基板あるいは
ウェルの濃度を低く抑えることにより、ソース及びドレ
イン拡散層の容量増加を防いでいる。
【0010】しかしながら、今後、半導体装置がさらに
微細化され、ソース及びドレイン拡散層がいっそう高濃
度化されたとき、前記の両従来技術で拡散層容量の増加
を防ぐためには、半導体基板あるいはウェルをさらに低
濃度化することになるが、半導体基板あるいはウェルを
低濃度化すると、基板抵抗の増加、ラッチアップ耐性の
低下、基板ノイズの増大等の問題が生じる。したがっ
て、これらの不具合を抑えるために、半導体基板あるい
はウェルの大幅な低濃度化はできず、そのため従来技術
では拡散層容量の増化を抑えることができなくなる。
微細化され、ソース及びドレイン拡散層がいっそう高濃
度化されたとき、前記の両従来技術で拡散層容量の増加
を防ぐためには、半導体基板あるいはウェルをさらに低
濃度化することになるが、半導体基板あるいはウェルを
低濃度化すると、基板抵抗の増加、ラッチアップ耐性の
低下、基板ノイズの増大等の問題が生じる。したがっ
て、これらの不具合を抑えるために、半導体基板あるい
はウェルの大幅な低濃度化はできず、そのため従来技術
では拡散層容量の増化を抑えることができなくなる。
【0011】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ソース及びドレイン拡散層の高濃度化に伴う拡散層
容量の増加を抑えることができるとともに、周囲領域の
不純物濃度を不具合の発生しない最適値に設定すること
ができ、したがって拡散層容量の増加による動作速度の
低下、周囲領域の不純物濃度の増加による抵抗の増加、
ラッチアップ耐性の低下、ノイズの増大等を効果的に抑
制することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供
することを目的とする。
で、ソース及びドレイン拡散層の高濃度化に伴う拡散層
容量の増加を抑えることができるとともに、周囲領域の
不純物濃度を不具合の発生しない最適値に設定すること
ができ、したがって拡散層容量の増加による動作速度の
低下、周囲領域の不純物濃度の増加による抵抗の増加、
ラッチアップ耐性の低下、ノイズの増大等を効果的に抑
制することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供
することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、MOS型の半導体装置にお
いて、周囲領域を成す基板領域又はウェル領域内に形成
されたソース及びドレイン拡散層の直下に、周囲領域と
ウェルと同じ導電型で周囲領域よりも濃度の薄い低濃度
拡散層を具備することを特徴とする。
め、本発明の半導体装置は、MOS型の半導体装置にお
いて、周囲領域を成す基板領域又はウェル領域内に形成
されたソース及びドレイン拡散層の直下に、周囲領域と
ウェルと同じ導電型で周囲領域よりも濃度の薄い低濃度
拡散層を具備することを特徴とする。
【0013】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
周期領域を成す基板領域又はウェル領域内にソース及び
ドレイン拡散層を有するMOS型の半導体装置の製造に
おいて、前記ソース及びドレイン拡散層の真下に周囲領
域と反対の導電型の不純物イオンのイオン注入を行っ
て、ソース及びドレイン拡散層の真下に周囲領域と同じ
導電型で周囲領域よりも濃度の薄い低濃度拡散層を形成
することを特徴としている。
周期領域を成す基板領域又はウェル領域内にソース及び
ドレイン拡散層を有するMOS型の半導体装置の製造に
おいて、前記ソース及びドレイン拡散層の真下に周囲領
域と反対の導電型の不純物イオンのイオン注入を行っ
て、ソース及びドレイン拡散層の真下に周囲領域と同じ
導電型で周囲領域よりも濃度の薄い低濃度拡散層を形成
することを特徴としている。
【0014】この場合、本発明に係る半導体装置の製造
方法の好適な実施態様は、半導体基板に選択的にウェル
を形成する工程と、半導体基板に選択的にフィールド絶
縁膜及び分離用拡散層を形成する工程と、ゲート電極形
成領域の下部に選択的に深さの違う第1の拡散層領域と
第2の拡散層領域を形成する工程と、前記ゲート電極形
成領域にゲート酸化膜及びゲート電極からなるゲート電
極部を形成する工程と、LDD拡散層を形成する工程
と、ゲート電極部の側壁にサイドウォール膜を形成する
工程と、ソース及びドレイン拡散層を形成する工程と、
ソース及びドレイン拡散層の真下にウェルと反対の導電
型の不純物イオンのイオン注入を行って、ソース及びド
レイン拡散層の真下にウェルと同じ導電型でウェルより
も濃度の薄い低濃度拡散層を形成する工程とを備えてい
る。
方法の好適な実施態様は、半導体基板に選択的にウェル
を形成する工程と、半導体基板に選択的にフィールド絶
縁膜及び分離用拡散層を形成する工程と、ゲート電極形
成領域の下部に選択的に深さの違う第1の拡散層領域と
第2の拡散層領域を形成する工程と、前記ゲート電極形
成領域にゲート酸化膜及びゲート電極からなるゲート電
極部を形成する工程と、LDD拡散層を形成する工程
と、ゲート電極部の側壁にサイドウォール膜を形成する
工程と、ソース及びドレイン拡散層を形成する工程と、
ソース及びドレイン拡散層の真下にウェルと反対の導電
型の不純物イオンのイオン注入を行って、ソース及びド
レイン拡散層の真下にウェルと同じ導電型でウェルより
も濃度の薄い低濃度拡散層を形成する工程とを備えてい
る。
【0015】
【作用】ソース及びドレイン拡散層の拡散層容量は、ソ
ース及びドレイン拡散層の濃度とそれに接する層の濃度
とで決定されるが、本発明の半導体装置及び本発明方法
により製造される半導体装置では、半導体形成領域であ
る周囲領域内に形成されたソース及びドレイン拡散層の
直下に低濃度拡散層を備えているので、ソース及びドレ
イン拡散層に接する層の濃度が低くなっている。そのた
め、ソース及びドレイン拡散層の容量増加が抑制される
一方、ソース及びドレイン拡散層の容量増加をその直下
のみに形成された低濃度拡散層によって抑えているの
で、周囲領域全体を低濃度化する必要がない。そのた
め、周囲領域の不純物濃度を、抵抗の増加、ラッチアッ
プ耐性の低下、ノイズの増大が抑えられる濃度に最適化
することが可能となる。
ース及びドレイン拡散層の濃度とそれに接する層の濃度
とで決定されるが、本発明の半導体装置及び本発明方法
により製造される半導体装置では、半導体形成領域であ
る周囲領域内に形成されたソース及びドレイン拡散層の
直下に低濃度拡散層を備えているので、ソース及びドレ
イン拡散層に接する層の濃度が低くなっている。そのた
め、ソース及びドレイン拡散層の容量増加が抑制される
一方、ソース及びドレイン拡散層の容量増加をその直下
のみに形成された低濃度拡散層によって抑えているの
で、周囲領域全体を低濃度化する必要がない。そのた
め、周囲領域の不純物濃度を、抵抗の増加、ラッチアッ
プ耐性の低下、ノイズの増大が抑えられる濃度に最適化
することが可能となる。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に示す
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【0017】第1実施例 図1(a)〜(c)は本発明の第1実施例に係るMOS
型半導体装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
本実施例の半導体装置は、以下のようにして製造され
る。
型半導体装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
本実施例の半導体装置は、以下のようにして製造され
る。
【0018】まず、P型の半導体基板10上に、周囲領
域を構成するPウェル31及びNウェル32を選択的に
形成し、さらに半導体基板10上に選択的にフィールド
酸化膜20を形成する。この時同時に、Pウエル31及
びNウエル32の境界部でフィールド酸化膜20の直下
に、チャネルストッパーとして分離用P型拡散層40を
形成する(図1(a))。
域を構成するPウェル31及びNウェル32を選択的に
形成し、さらに半導体基板10上に選択的にフィールド
酸化膜20を形成する。この時同時に、Pウエル31及
びNウエル32の境界部でフィールド酸化膜20の直下
に、チャネルストッパーとして分離用P型拡散層40を
形成する(図1(a))。
【0019】Pウェル31内のゲート電極部の形成され
る領域に、選択的に第1のP型拡散層41及び第2のP
型拡散層42を、イオン注入の加速電圧を変えてP型の
不純物イオンを打ち込むことにより、深さを変えて形成
する。第1のP型拡散層41はVtを所望の値に制御す
るために最適な濃度で形成し、第2のP型拡散層42は
パンチスルー及びショートチャネル効果を抑制するため
に第1のP型拡散層41の下にPウェル31よりも高濃
度で形成する(図1(a))。
る領域に、選択的に第1のP型拡散層41及び第2のP
型拡散層42を、イオン注入の加速電圧を変えてP型の
不純物イオンを打ち込むことにより、深さを変えて形成
する。第1のP型拡散層41はVtを所望の値に制御す
るために最適な濃度で形成し、第2のP型拡散層42は
パンチスルー及びショートチャネル効果を抑制するため
に第1のP型拡散層41の下にPウェル31よりも高濃
度で形成する(図1(a))。
【0020】Nウェル32内のゲート電極部の形成され
る領域に、選択的に第1のN型拡散層51及び第2のN
型拡散層52を、イオン注入の加速電圧を変えてN型の
不純物イオンを打ち込むことにより、深さを変えて形成
する。第1のN型拡散層51はVtを制御するために最
適な濃度で形成し、第2のN型拡散層52はパンチスル
ー及びショートチャネル効果を抑制するために第1のN
型拡散層51の下にNウェル32よりも高濃度で形成す
る(図1(a))。
る領域に、選択的に第1のN型拡散層51及び第2のN
型拡散層52を、イオン注入の加速電圧を変えてN型の
不純物イオンを打ち込むことにより、深さを変えて形成
する。第1のN型拡散層51はVtを制御するために最
適な濃度で形成し、第2のN型拡散層52はパンチスル
ー及びショートチャネル効果を抑制するために第1のN
型拡散層51の下にNウェル32よりも高濃度で形成す
る(図1(a))。
【0021】次に、第1のP型拡散層41上及び第1の
N型拡散層51上に、ゲート酸化膜61及びゲート電極
62からなるゲート電極部60を形成する(図1
(b))。
N型拡散層51上に、ゲート酸化膜61及びゲート電極
62からなるゲート電極部60を形成する(図1
(b))。
【0022】Pウェル31内に、ゲート電極部60及び
フィールド酸化膜20をマスクとして、選択的にN型不
純物のイオン注入を行なって、LDD(Lightly Doped
Drain)形成領域及びソース・ドレイン形成領域直下に
P型低濃度拡散層81を形成する。この場合、イオン注
入の加速電圧を変えて不純物イオンを打ち込むことによ
り打込み深さを変える(図1(b))。
フィールド酸化膜20をマスクとして、選択的にN型不
純物のイオン注入を行なって、LDD(Lightly Doped
Drain)形成領域及びソース・ドレイン形成領域直下に
P型低濃度拡散層81を形成する。この場合、イオン注
入の加速電圧を変えて不純物イオンを打ち込むことによ
り打込み深さを変える(図1(b))。
【0023】また、Nウェル32内に、ゲート電極部6
0及びフィールド酸化膜20をマスクとして、選択的に
P型不純物のイオン注入を行なって、LDD形成領域及
びソース・ドレイン形成領域直下にN型低濃度拡散層8
2を形成する。この場合、イオン注入の加速電圧を変え
て不純物イオンを打ち込むことにより打込み深さを変え
る(図1(b))。
0及びフィールド酸化膜20をマスクとして、選択的に
P型不純物のイオン注入を行なって、LDD形成領域及
びソース・ドレイン形成領域直下にN型低濃度拡散層8
2を形成する。この場合、イオン注入の加速電圧を変え
て不純物イオンを打ち込むことにより打込み深さを変え
る(図1(b))。
【0024】ここで、上記の低濃度拡散層81、82の
形成工程では、イオン注入技術を用いてウェルと反対の
導電型の不純物イオンをソース・ドレイン形成領域に加
速電圧を変えて打ち込むことにより、ウェルの表面部分
にウェルと反対の導電型の不純物イオンの拡散層(LD
D拡散層)53、43を形成するとともに、これら拡散
層53、43の真下にウェルと同じ導電型でウェルより
も濃度の低い低濃度拡散層81、82を形成する。
形成工程では、イオン注入技術を用いてウェルと反対の
導電型の不純物イオンをソース・ドレイン形成領域に加
速電圧を変えて打ち込むことにより、ウェルの表面部分
にウェルと反対の導電型の不純物イオンの拡散層(LD
D拡散層)53、43を形成するとともに、これら拡散
層53、43の真下にウェルと同じ導電型でウェルより
も濃度の低い低濃度拡散層81、82を形成する。
【0025】その後、ゲート電極部60の側壁にサイド
ウォール膜70を形成し、ゲート電極部60、サイドウ
ォール膜70及びフィールド酸化膜20をマスクとし
て、N型不純物のイオン注入によりPウェル31上に選
択的にソース・ドレイン領域を成すN型拡散層54を形
成するとともに、P型の不純物イオンのイオン注入によ
りNウェル32上に選択的にソース・ドレイン領域のた
めのP型拡散層44を形成する(図1(c))。
ウォール膜70を形成し、ゲート電極部60、サイドウ
ォール膜70及びフィールド酸化膜20をマスクとし
て、N型不純物のイオン注入によりPウェル31上に選
択的にソース・ドレイン領域を成すN型拡散層54を形
成するとともに、P型の不純物イオンのイオン注入によ
りNウェル32上に選択的にソース・ドレイン領域のた
めのP型拡散層44を形成する(図1(c))。
【0026】第1実施例では、ソース・ドレイン拡散層
の直下にウェルと同じ導電型の低濃度拡散層領域を形成
することにより、ウェル濃度はラッチアップや基板ノイ
ズが抑えられる濃度に最適化を行うことができ、かつ、
ソース及びドレイン拡散層の容量は直下の低濃度拡散層
領域により低減できる。
の直下にウェルと同じ導電型の低濃度拡散層領域を形成
することにより、ウェル濃度はラッチアップや基板ノイ
ズが抑えられる濃度に最適化を行うことができ、かつ、
ソース及びドレイン拡散層の容量は直下の低濃度拡散層
領域により低減できる。
【0027】第2実施例 図2(a)〜(c)は、本発明の第2実施例に係るMO
S型半導体装置の製造工程を段階的に示す断面図であ
る。本実施例の半導体装置は、以下のようにして製造さ
れる。
S型半導体装置の製造工程を段階的に示す断面図であ
る。本実施例の半導体装置は、以下のようにして製造さ
れる。
【0028】まず、P型の半導体基板10上に選択的に
Pウェル31及びNウェル32を形成し、さらに半導体
基板10上に選択的にフィールド酸化膜20を形成す
る。この時同時に、フィールド酸化膜20の直下に、チ
ャネルストッパーとして分離用P型拡散層40を形成す
る(図2(a))。
Pウェル31及びNウェル32を形成し、さらに半導体
基板10上に選択的にフィールド酸化膜20を形成す
る。この時同時に、フィールド酸化膜20の直下に、チ
ャネルストッパーとして分離用P型拡散層40を形成す
る(図2(a))。
【0029】フィールド酸化膜20をマスクとして、P
ウェル31内の全面に、選択的に第1のP型拡散層41
及び第2のP型拡散層42を、イオン注入の加速電圧を
変えてP型の不純物イオンを打ち込むことにより深さを
変えて形成する。第1のP型拡散層41はVtを制御す
るために最適な濃度で形成し、第2のP型拡散層42は
パンチスルー及びショートチャネル効果を抑制するため
に第1のP型拡散層41の下に第1のP型拡散層41及
びPウェル31よりも高濃度で形成する(図2
(a))。
ウェル31内の全面に、選択的に第1のP型拡散層41
及び第2のP型拡散層42を、イオン注入の加速電圧を
変えてP型の不純物イオンを打ち込むことにより深さを
変えて形成する。第1のP型拡散層41はVtを制御す
るために最適な濃度で形成し、第2のP型拡散層42は
パンチスルー及びショートチャネル効果を抑制するため
に第1のP型拡散層41の下に第1のP型拡散層41及
びPウェル31よりも高濃度で形成する(図2
(a))。
【0030】フィールド酸化膜20をマスクとして、N
ウェル32内全面に、選択的に第1のN型拡散層51及
び第2のN型拡散層52を、イオン注入の加速電圧を変
えてN型のイオンを打ち込むことにより深さを変えて形
成する。第1のN型拡散層51はVtを制御するために
最適な濃度で形成し、第2のN型拡散層52はパンチス
ルー及びショートチャネル効果を抑制するために第1の
N型拡散層51の下に第1のN型拡散層51及びNウェ
ル32よりも高濃度で形成する(図2(a))。
ウェル32内全面に、選択的に第1のN型拡散層51及
び第2のN型拡散層52を、イオン注入の加速電圧を変
えてN型のイオンを打ち込むことにより深さを変えて形
成する。第1のN型拡散層51はVtを制御するために
最適な濃度で形成し、第2のN型拡散層52はパンチス
ルー及びショートチャネル効果を抑制するために第1の
N型拡散層51の下に第1のN型拡散層51及びNウェ
ル32よりも高濃度で形成する(図2(a))。
【0031】次いで、Pウェル31及びNウェル32上
のゲート電極部形成領域に、ゲート酸化膜61及びゲー
ト電極62からなるゲート電極部60を形成する(図2
(b))。
のゲート電極部形成領域に、ゲート酸化膜61及びゲー
ト電極62からなるゲート電極部60を形成する(図2
(b))。
【0032】ゲート電極部60及びフィールド酸化膜2
0をマスクとして、N型不純物のイオン注入によりPウ
ェル31上に選択的にLDD領域を成すN型拡散層53
を形成するとともに、P型の不純物イオンのイオン注入
によりNウェル32上に選択的にLDD領域を成すP型
拡散層43を形成する(図2(b))。
0をマスクとして、N型不純物のイオン注入によりPウ
ェル31上に選択的にLDD領域を成すN型拡散層53
を形成するとともに、P型の不純物イオンのイオン注入
によりNウェル32上に選択的にLDD領域を成すP型
拡散層43を形成する(図2(b))。
【0033】その後、ゲート電極部60の側壁にサイド
ウォール膜70を形成し、ゲート電極部60、サイドウ
ォール膜70及びフィールド酸化膜20をマスクとし
て、Pウェル31上に選択的にN型不純物のイオン注入
を行なって、ソース・ドレイン領域を成すN型拡散層5
4及びソース・ドレイン領域(N型拡散層54)直下に
P型低濃度拡散層81を形成する。この場合、イオン注
入の加速電圧を変えて不純物イオンを打ち込むことによ
り打込み深さを変える(図2(c))。
ウォール膜70を形成し、ゲート電極部60、サイドウ
ォール膜70及びフィールド酸化膜20をマスクとし
て、Pウェル31上に選択的にN型不純物のイオン注入
を行なって、ソース・ドレイン領域を成すN型拡散層5
4及びソース・ドレイン領域(N型拡散層54)直下に
P型低濃度拡散層81を形成する。この場合、イオン注
入の加速電圧を変えて不純物イオンを打ち込むことによ
り打込み深さを変える(図2(c))。
【0034】また、ゲート電極部60、サイドウォール
膜70及びフィールド酸化膜20をマスクとして、Nウ
ェル32上に選択的にP型不純物のイオン注入を行なっ
て、ソース・ドレイン領域を成すP型拡散層44及びソ
ース・ドレイン領域(P型拡散層44)直下にN型低濃
度拡散層82を形成する。この場合、イオン注入の加速
電圧を変えて不純物イオンを打ち込むことにより打込み
深さを変える(図2(c))。
膜70及びフィールド酸化膜20をマスクとして、Nウ
ェル32上に選択的にP型不純物のイオン注入を行なっ
て、ソース・ドレイン領域を成すP型拡散層44及びソ
ース・ドレイン領域(P型拡散層44)直下にN型低濃
度拡散層82を形成する。この場合、イオン注入の加速
電圧を変えて不純物イオンを打ち込むことにより打込み
深さを変える(図2(c))。
【0035】上記の低濃度拡散層81、82の形成工程
では、イオン注入技術を用いてウェルと反対の導電型の
不純物イオンをソース・ドレイン領域に加速電圧を変え
て打ち込むことにより、ウェルの上部にウェルと反対の
導電型の不純物イオンの拡散層(ソース・ドレイン拡散
層)53、43を形成するとともに、これら拡散層5
3、43の真下にウェルと同じ導電型でウェルよりも濃
度の低い低濃度拡散層81、82を形成する。
では、イオン注入技術を用いてウェルと反対の導電型の
不純物イオンをソース・ドレイン領域に加速電圧を変え
て打ち込むことにより、ウェルの上部にウェルと反対の
導電型の不純物イオンの拡散層(ソース・ドレイン拡散
層)53、43を形成するとともに、これら拡散層5
3、43の真下にウェルと同じ導電型でウェルよりも濃
度の低い低濃度拡散層81、82を形成する。
【0036】第2実施例では、第1実施例と同様の効果
を保持しつつ、第1のP型拡散層41及び第2のP型拡
散層42並びに第1のN型拡散層51及び第2のN型拡
散層52のイオン注入を全面注入で行うことにより、フ
ォトレジストの回数及び全体の工程数を削減することが
できる。
を保持しつつ、第1のP型拡散層41及び第2のP型拡
散層42並びに第1のN型拡散層51及び第2のN型拡
散層52のイオン注入を全面注入で行うことにより、フ
ォトレジストの回数及び全体の工程数を削減することが
できる。
【0037】また、第2実施例では、ソース・ドレイン
拡散層直下の低濃度拡散層81、82の形成をサイドウ
ォール膜70の形成後に行うため、LDD領域の拡散層
53、43の下には高濃度の第2のP型又はN型の拡散
層42、52が存在することになり、パンチスルー及び
ショートチャネル効果を第1実施例に比べてさらに有効
に抑制することができる。
拡散層直下の低濃度拡散層81、82の形成をサイドウ
ォール膜70の形成後に行うため、LDD領域の拡散層
53、43の下には高濃度の第2のP型又はN型の拡散
層42、52が存在することになり、パンチスルー及び
ショートチャネル効果を第1実施例に比べてさらに有効
に抑制することができる。
【0038】なお、第2実施例では第1、第2のP型拡
散層41、42及び第1、第2のN型拡散層51、52
のイオン注入を全面注入で行ったが、P型拡散層41、
42及びN型拡散層51、52の一方又は両方をゲート
電極部形成領域のみに形成してもよい。これらP型又は
N型の拡散層をゲート電極部形成領域のみに形成した場
合には、ソース・ドレイン形成領域に別途LDD拡散層
を形成した後に、ウェルと反対の導電型の不純物イオン
を加速電圧を変えてソース・ドレイン形成領域に打ち込
むことにより、ウェルの上部にソース・ドレイン拡散層
を、ソース・ドレイン領域の真下に低濃度拡散層を形成
することができる。
散層41、42及び第1、第2のN型拡散層51、52
のイオン注入を全面注入で行ったが、P型拡散層41、
42及びN型拡散層51、52の一方又は両方をゲート
電極部形成領域のみに形成してもよい。これらP型又は
N型の拡散層をゲート電極部形成領域のみに形成した場
合には、ソース・ドレイン形成領域に別途LDD拡散層
を形成した後に、ウェルと反対の導電型の不純物イオン
を加速電圧を変えてソース・ドレイン形成領域に打ち込
むことにより、ウェルの上部にソース・ドレイン拡散層
を、ソース・ドレイン領域の真下に低濃度拡散層を形成
することができる。
【0039】実験例 ソース・ドレイン領域直下の低濃度拡散層領域を形成し
た本発明の実施例のNMOSトランジスタについて、ソ
ース・ドレイン領域及びゲート電極部下の活性化された
不純物の濃度プロファイルをシミュレーションで求めた
結果を図5〜8に示す。また、ソース・ドレイン領域直
下の低濃度拡散層領域を形成しない従来例のNMOSト
ランジスタについて、ソース・ドレイン領域及びゲート
電極部下の活性化された不純物の濃度プロファイルをシ
ミュレーションで求めた結果を図9〜12に示す。
た本発明の実施例のNMOSトランジスタについて、ソ
ース・ドレイン領域及びゲート電極部下の活性化された
不純物の濃度プロファイルをシミュレーションで求めた
結果を図5〜8に示す。また、ソース・ドレイン領域直
下の低濃度拡散層領域を形成しない従来例のNMOSト
ランジスタについて、ソース・ドレイン領域及びゲート
電極部下の活性化された不純物の濃度プロファイルをシ
ミュレーションで求めた結果を図9〜12に示す。
【0040】本発明の実施例のNMOSFETについて
のシミュレーションの条件を以下に述べる。基板抵抗1
0Ω/□のP型基板を用い、ボロンを1.3E13cm
-2でイオン注入し1200℃の熱処理で活性化を行った
後、リンを8E12cm-2でイオン注入し1200℃の
熱処理を行って低濃度化することにより、Pウェルを形
成した。
のシミュレーションの条件を以下に述べる。基板抵抗1
0Ω/□のP型基板を用い、ボロンを1.3E13cm
-2でイオン注入し1200℃の熱処理で活性化を行った
後、リンを8E12cm-2でイオン注入し1200℃の
熱処理を行って低濃度化することにより、Pウェルを形
成した。
【0041】ボロンのイオン注入をチャネル形成領域の
みに、低加速電圧で3E12cm-2及び高加速電圧で5
E12cm-2の2回行い、第1のP型拡散層及び第2の
P型拡散層を形成した。ゲート電極部を形成した後に、
ヒ素を低加速電圧において3E13cm-2でイオン注入
してN型LDD領域を形成し、サイドウォール膜を形成
した。
みに、低加速電圧で3E12cm-2及び高加速電圧で5
E12cm-2の2回行い、第1のP型拡散層及び第2の
P型拡散層を形成した。ゲート電極部を形成した後に、
ヒ素を低加速電圧において3E13cm-2でイオン注入
してN型LDD領域を形成し、サイドウォール膜を形成
した。
【0042】次いで、ヒ素を低加速電圧において3E1
5cm-2でイオン注入してN型ソース・ドレイン拡散層
を形成し、さらに加速電圧を変えてリンを高加速電圧に
おいて1E11〜2E11cm-2で3回イオン注入し
て、ソース・ドレイン領域直下に低濃度のP型拡散層を
形成した。その後、850℃の熱処理で活性化を行っ
た。
5cm-2でイオン注入してN型ソース・ドレイン拡散層
を形成し、さらに加速電圧を変えてリンを高加速電圧に
おいて1E11〜2E11cm-2で3回イオン注入し
て、ソース・ドレイン領域直下に低濃度のP型拡散層を
形成した。その後、850℃の熱処理で活性化を行っ
た。
【0043】従来例のNMOSFETのシミュレーショ
ンの条件は、上記シミュレーション条件からソース・ド
レイン領域直下に低濃度のP型拡散層を形成するための
リンの3回のイオン注入を削除し、その他の条件はすべ
て同じにした。
ンの条件は、上記シミュレーション条件からソース・ド
レイン領域直下に低濃度のP型拡散層を形成するための
リンの3回のイオン注入を削除し、その他の条件はすべ
て同じにした。
【0044】シミュレーションの結果から、従来例のN
MOSFETのソースドレイン拡散層とウェルの接合
は、図11及び12より、1E20cm-3と1E16c
m-3の階段接合で近似でき、この時の空乏層の幅は約
0.3μmとなる。本発明のNMOSFETのソース・
ドレイン拡散層とウェルの接合は、図7及び8より、1
E20cm-3と1E15cm-3の直線傾斜接合で近似で
き、この時の空乏層の幅は約0.6μmとなる。よっ
て、本発明では拡散層容量は約4分の1に減少すること
がわかった。
MOSFETのソースドレイン拡散層とウェルの接合
は、図11及び12より、1E20cm-3と1E16c
m-3の階段接合で近似でき、この時の空乏層の幅は約
0.3μmとなる。本発明のNMOSFETのソース・
ドレイン拡散層とウェルの接合は、図7及び8より、1
E20cm-3と1E15cm-3の直線傾斜接合で近似で
き、この時の空乏層の幅は約0.6μmとなる。よっ
て、本発明では拡散層容量は約4分の1に減少すること
がわかった。
【0045】同様にPMOSFETのシミュレーション
を行ったところ、従来例のPMOSFETのソース・ド
レイン拡散層とウェルの接合は、1E20cm-3と1E
17cm-3の階段接合で近似でき、この時の空乏層の幅
は約0.1μmとなる。本発明のPMOSFETのソー
ス・ドレイン拡散層とウェルの接合は、1E20cm-3
と1E16cm-3の階段接合で近似すると、この時の空
乏層の幅は約0.3μmとなる。よって、本発明では拡
散層容量は約9分の1に減少することがわかった。
を行ったところ、従来例のPMOSFETのソース・ド
レイン拡散層とウェルの接合は、1E20cm-3と1E
17cm-3の階段接合で近似でき、この時の空乏層の幅
は約0.1μmとなる。本発明のPMOSFETのソー
ス・ドレイン拡散層とウェルの接合は、1E20cm-3
と1E16cm-3の階段接合で近似すると、この時の空
乏層の幅は約0.3μmとなる。よって、本発明では拡
散層容量は約9分の1に減少することがわかった。
【0046】また、ゲート直下の濃度プロファイルに関
しては、図5及び6と図9及び10とを比較すると、本
発明のNMOSFETと従来例のNMOSFETとで変
化はなく、本発明の構成は容量以外のFET特性には大
きな影響は及ぼさないといえる。
しては、図5及び6と図9及び10とを比較すると、本
発明のNMOSFETと従来例のNMOSFETとで変
化はなく、本発明の構成は容量以外のFET特性には大
きな影響は及ぼさないといえる。
【0047】
【発明の効果】本発明の半導体装置は、周囲領域を成す
基板領域又はウエル領域内に形成されたソース及びドレ
イン拡散層の直下に、周囲領域と同じ導電型で周囲領域
よりも濃度の薄い低濃度拡散層領域を備えているので、
周囲領域全体としての不純物濃度は、抵抗の増加、ラッ
チアップ耐性の低下、ノイズの増大が抑えられる濃度に
最適化を行うことができ、かつ、ソース及びドレイン拡
散層の容量は直下の低濃度拡散層領域により低減でき、
素子特性が改善できる。シミュレーションによると、拡
散層容量はNMOSFETで約4分の1に、PMOSF
ETで約9分の1に低減できた。
基板領域又はウエル領域内に形成されたソース及びドレ
イン拡散層の直下に、周囲領域と同じ導電型で周囲領域
よりも濃度の薄い低濃度拡散層領域を備えているので、
周囲領域全体としての不純物濃度は、抵抗の増加、ラッ
チアップ耐性の低下、ノイズの増大が抑えられる濃度に
最適化を行うことができ、かつ、ソース及びドレイン拡
散層の容量は直下の低濃度拡散層領域により低減でき、
素子特性が改善できる。シミュレーションによると、拡
散層容量はNMOSFETで約4分の1に、PMOSF
ETで約9分の1に低減できた。
【0048】本発明に係る半導体装置の製造方法は、ソ
ース及びドレイン拡散層の真下に半導体形成領域を成す
周囲領域と反対の導電型の不純物イオンのイオン注入を
行って活性化することにより、ソース及びドレイン拡散
層の真下に周囲領域と同じ導電型で周囲領域よりも濃度
の薄い低濃度拡散層を形成することができるため、上記
本発明に係る半導体装置の製造に適している。
ース及びドレイン拡散層の真下に半導体形成領域を成す
周囲領域と反対の導電型の不純物イオンのイオン注入を
行って活性化することにより、ソース及びドレイン拡散
層の真下に周囲領域と同じ導電型で周囲領域よりも濃度
の薄い低濃度拡散層を形成することができるため、上記
本発明に係る半導体装置の製造に適している。
【図1】図1(a)〜(c)は本発明の第1実施例に係
る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図2】図2(a)〜(c)は本発明の第2実施例に係
る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図3】図3(a)〜(b)は特開昭58−2067号
に開示されている従来例の半導体装置の製造工程を示す
断面図である。
に開示されている従来例の半導体装置の製造工程を示す
断面図である。
【図4】図4は特開昭60−94759号に開示されて
いる従来例の半導体装置を示す断面図である。
いる従来例の半導体装置を示す断面図である。
【図5】図5は本発明の一実施例に係るNMOSのゲー
ト下プロファイル(活性化不純物濃度プロファイル)の
シミュレーション結果を示すグラフである。
ト下プロファイル(活性化不純物濃度プロファイル)の
シミュレーション結果を示すグラフである。
【図6】図6は図5の詳しい拡大図である。
【図7】図7は本発明の一実施例に係るNMOSFET
におけるソース・ドレイン領域のプロファイル(活性化
不純物濃度プロファイル)のシミュレーション結果を示
すグラフである。
におけるソース・ドレイン領域のプロファイル(活性化
不純物濃度プロファイル)のシミュレーション結果を示
すグラフである。
【図8】図8は図7の詳しい拡大図である。
【図9】図9は従来のNMOSFETの一例におけるゲ
ート電極部のプロファイル(活性化不純物濃度プロファ
イル)のシミュレーション結果を示すグラフである。
ート電極部のプロファイル(活性化不純物濃度プロファ
イル)のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図10】図10は図9の詳しい拡大図である。
【図11】図11は従来のNMOSFETの一例におけ
るソース・ドレイン領域のプロファイル(活性化不純物
濃度プロファイル)のシミュレーション結果を示すグラ
フである。
るソース・ドレイン領域のプロファイル(活性化不純物
濃度プロファイル)のシミュレーション結果を示すグラ
フである。
【図12】図12は図11の詳しい拡大図である。
10 半導体基板 20 フィールド酸化膜 31 Pウェル 32 Nウェル 40 分離用P型拡散層 41 第1のP型拡散層 42 第2のP型拡散層 43 LDD領域P型拡散層 44 ソース及びドレイン領域のP型拡散層 51 第1のN型拡散層 52 第2のN型拡散層 53 LDD領域N型拡散層 54 ソース及びドレイン領域のN型拡散層 60 ゲート電極部 61 ゲート酸化膜 62 ゲート電極 70 サイドウォール膜 81 ソース及びドレイン領域直下のP型低濃度拡散層 82 ソース及びドレイン領域直下のN型低濃度拡散層
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/08 321 E
Claims (3)
- 【請求項1】 MOS型の半導体装置において、周囲領
域を成す基板領域又はウエル領域内に形成されたソース
及びドレイン拡散層の直下に、周囲領域と同じ導電型で
周囲領域よりも濃度の薄い低濃度拡散層を具備すること
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記周囲領域としてPウエル領域及びN
ウエル領域を有する、請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項3】 周囲領域を成す基板領域又はウェル領域
内にソース及びドレイン拡散層を有するMOS型の半導
体装置の製造方法において、前記ソース及びドレイン拡
散層の真下に周囲領域と反対の導電型の不純物イオンの
イオン注入を行って、ソース及びドレイン拡散層の直下
に周囲領域と同じ導電型で周囲領域よりも濃度の薄い低
濃度拡散層を形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
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---|---|---|---|
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US08/515,941 US5801426A (en) | 1994-08-17 | 1995-08-16 | Field effect transistor with improved source/drain diffusion regions having an extremely small capacitance |
KR1019950025249A KR960009223A (ko) | 1994-08-17 | 1995-08-17 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
US09/034,358 US5990522A (en) | 1994-08-17 | 1998-03-04 | Field effect transistor with improved source/drain diffusion regions having an extremely small capacitance |
US09/298,167 US6163057A (en) | 1994-08-17 | 1999-04-23 | Field effect transistor with improved source/drain diffusion regions having an extremely small capacitance |
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JP2002043567A (ja) | 2000-07-27 | 2002-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2004039982A (ja) * | 2002-07-05 | 2004-02-05 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
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JPS6031278A (ja) * | 1983-08-01 | 1985-02-18 | Hitachi Ltd | Mis型半導体装置及びその製造方法 |
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-
1994
- 1994-08-17 JP JP6215285A patent/JP2790050B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-08-16 US US08/515,941 patent/US5801426A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-08-17 KR KR1019950025249A patent/KR960009223A/ko not_active Application Discontinuation
-
1998
- 1998-03-04 US US09/034,358 patent/US5990522A/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-04-23 US US09/298,167 patent/US6163057A/en not_active Expired - Fee Related
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US5801426A (en) | 1998-09-01 |
KR960009223A (ko) | 1996-03-22 |
US5990522A (en) | 1999-11-23 |
JP2790050B2 (ja) | 1998-08-27 |
US6163057A (en) | 2000-12-19 |
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