JPH04287332A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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- JPH04287332A JPH04287332A JP7689391A JP7689391A JPH04287332A JP H04287332 A JPH04287332 A JP H04287332A JP 7689391 A JP7689391 A JP 7689391A JP 7689391 A JP7689391 A JP 7689391A JP H04287332 A JPH04287332 A JP H04287332A
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Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOS型トランジスタ
等の半導体素子の製造方法に関するものである。
等の半導体素子の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置は半導体基板に対して横方向
の微細化されるとともに縦方向の微細化される。縦方向
に微細化して、ソース・ドレイン拡散層と半導体基板と
のP+ N接合の深さを浅く形成する方法を図3の製造
工程図により説明する。図ではPチャネル形のトランジ
スタよりなる半導体装置30の製造方法を説明する。ま
ず、N形の半導体基板31の上面にゲート絶縁膜32を
形成する。続いてゲート絶縁膜32の上面にゲート33
を形成する。次いでゲート絶縁膜32を通してゲート3
3の両側で半導体基板31の上層に、半導体基板31に
対して不活性なイオンとしてシリコン(Si+ )等の
不純物をイオン注入する。そして半導体基板31の上層
を非晶質化して、非晶質層34を形成する。このとき、
非晶質層34と半導体基板31との界面よりも半導体基
板31側に結晶欠陥層35が発生する。
の微細化されるとともに縦方向の微細化される。縦方向
に微細化して、ソース・ドレイン拡散層と半導体基板と
のP+ N接合の深さを浅く形成する方法を図3の製造
工程図により説明する。図ではPチャネル形のトランジ
スタよりなる半導体装置30の製造方法を説明する。ま
ず、N形の半導体基板31の上面にゲート絶縁膜32を
形成する。続いてゲート絶縁膜32の上面にゲート33
を形成する。次いでゲート絶縁膜32を通してゲート3
3の両側で半導体基板31の上層に、半導体基板31に
対して不活性なイオンとしてシリコン(Si+ )等の
不純物をイオン注入する。そして半導体基板31の上層
を非晶質化して、非晶質層34を形成する。このとき、
非晶質層34と半導体基板31との界面よりも半導体基
板31側に結晶欠陥層35が発生する。
【0003】次いで、非晶質層34にP形の不純物とし
てフッ化ホウ素イオン(BF2 + )をイオン注入し
て、非晶質層34にP形のイオン注入層36を形成する
。
てフッ化ホウ素イオン(BF2 + )をイオン注入し
て、非晶質層34にP形のイオン注入層36を形成する
。
【0004】その後ランプアニール処理を行って、非晶
質層(2点鎖線部分)34を単結晶化する。それととも
にP形のイオン注入層(破線部分)36中のホウ素(B
)を活性化して非晶質層34よりも深く拡散し、P+
ソース・ドレイン拡散層37,38を形成する。このソ
ース・ドレイン拡散層37,38は結晶欠陥層35を含
む状態に形成される。
質層(2点鎖線部分)34を単結晶化する。それととも
にP形のイオン注入層(破線部分)36中のホウ素(B
)を活性化して非晶質層34よりも深く拡散し、P+
ソース・ドレイン拡散層37,38を形成する。このソ
ース・ドレイン拡散層37,38は結晶欠陥層35を含
む状態に形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記半
導体装置の製造方法では、結晶欠陥層が深さ方向に幅を
有して存在するために、ソース・ドレイン拡散層中に全
ての結晶欠陥層を含ませることが困難である。このため
、結晶欠陥層の結晶欠陥が接合空乏層に掛かって逆バイ
アスリーク電流を十分に低減できない。この結果、リー
ク電流が生じて接合の耐圧は非常に低下する。本発明は
、上記課題を解決するためになされたもので、耐圧特性
に優れた半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。
導体装置の製造方法では、結晶欠陥層が深さ方向に幅を
有して存在するために、ソース・ドレイン拡散層中に全
ての結晶欠陥層を含ませることが困難である。このため
、結晶欠陥層の結晶欠陥が接合空乏層に掛かって逆バイ
アスリーク電流を十分に低減できない。この結果、リー
ク電流が生じて接合の耐圧は非常に低下する。本発明は
、上記課題を解決するためになされたもので、耐圧特性
に優れた半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものである。すなわち、第1導電
形の半導体基板の上面にゲート絶縁膜を介して形成した
ゲートの両側で半導体基板の上層に半導体装置の電気的
特性に影響を与えない不活性な第1の不純物をイオン注
入して非晶質層を形成する。次いで、非晶質層の深さよ
りも浅い位置で当該非晶質層に第2導電形の不純物をイ
オン注入する。続いて非晶質層と半導体基板との界面よ
りも半導体基板側に発生する転移等の結晶欠陥層に炭素
,窒素,酸素またはフッ素等のうちの1種または複数種
の第2の不純物をイオン注入する。その後半導体基板を
熱処理し、第2の不純物を拡散して結晶欠陥層の結晶欠
陥を低減させるとともに第2導電形の不純物を拡散して
ソース・ドレイン拡散層を形成し、かつ非晶質層を単結
晶化する。
成するためになされたものである。すなわち、第1導電
形の半導体基板の上面にゲート絶縁膜を介して形成した
ゲートの両側で半導体基板の上層に半導体装置の電気的
特性に影響を与えない不活性な第1の不純物をイオン注
入して非晶質層を形成する。次いで、非晶質層の深さよ
りも浅い位置で当該非晶質層に第2導電形の不純物をイ
オン注入する。続いて非晶質層と半導体基板との界面よ
りも半導体基板側に発生する転移等の結晶欠陥層に炭素
,窒素,酸素またはフッ素等のうちの1種または複数種
の第2の不純物をイオン注入する。その後半導体基板を
熱処理し、第2の不純物を拡散して結晶欠陥層の結晶欠
陥を低減させるとともに第2導電形の不純物を拡散して
ソース・ドレイン拡散層を形成し、かつ非晶質層を単結
晶化する。
【0007】
【作用】上記した半導体装置の製造方法では、結晶欠陥
層に炭素,窒素,酸素またはフッ素等のうちの1種また
は複数種の不純物をイオン注入した後に熱処理を行うこ
とによって、イオン注入した上記不純物が結晶欠陥層に
拡散し、転移等の結晶欠陥を低減する。このため、ゲー
トに負のバイアス電圧を印加した場合には逆バイアスリ
ーク電流値が小さくなる。
層に炭素,窒素,酸素またはフッ素等のうちの1種また
は複数種の不純物をイオン注入した後に熱処理を行うこ
とによって、イオン注入した上記不純物が結晶欠陥層に
拡散し、転移等の結晶欠陥を低減する。このため、ゲー
トに負のバイアス電圧を印加した場合には逆バイアスリ
ーク電流値が小さくなる。
【0008】
【実施例】本発明の実施例を図1に示す製造工程図によ
り説明する。図では半導体装置1の一例としてPチャネ
ル形MOSトランジスタの製造方法を示す。まず第1工
程では、LOCOS法等により第1導電形(N形)単結
晶シリコン製の半導体基板11の上層に素子分離領域2
,3を形成する。この素子分離領域2,3は改良LOC
OS法やトレンチ素子分離法等で形成することも可能で
ある。そして素子分離領域2,3間の半導体基板11の
表面をエッチング等により露出させた後、例えば熱酸化
法等により、半導体基板11の表面を酸化して半導体基
板11の上面にシリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜1
2を形成する。次いでゲート絶縁膜12の上面に例えば
化学的気相成長法等により低濃度の導電形不純物を含む
poly−Si膜(図示せず)を形成する。その後ホト
リソグラフィー技術とエッチングとにより当該poly
−Si膜でゲート13を形成する。続いてゲート13の
両側で半導体基板11の上層にゲート絶縁膜12を通し
て第1の不純物としてシリコン(Si+ )をイオン注
入する。このイオン注入は、一例として、イオン注入エ
ネルギーが40keV,ドーズ量が2×1015cm−
2なる条件で行う。そして半導体基板11の上層に深さ
がおよそ90nmの非晶質層14を形成する。第1の不
純物には、Si+の他に最終的に半導体装置1の電気的
特性に影響を与えない不純物であれば何でもよく、例え
ばアルゴン(Ar),ゲルマニウム(Ge)等を用いる
ことも可能である。また非晶質層14を形成したときに
、非晶質層14と半導体基板11との界面より半導体基
板11側には深さ方向の幅がおよそ50nmの結晶欠陥
層15が生じる。
り説明する。図では半導体装置1の一例としてPチャネ
ル形MOSトランジスタの製造方法を示す。まず第1工
程では、LOCOS法等により第1導電形(N形)単結
晶シリコン製の半導体基板11の上層に素子分離領域2
,3を形成する。この素子分離領域2,3は改良LOC
OS法やトレンチ素子分離法等で形成することも可能で
ある。そして素子分離領域2,3間の半導体基板11の
表面をエッチング等により露出させた後、例えば熱酸化
法等により、半導体基板11の表面を酸化して半導体基
板11の上面にシリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜1
2を形成する。次いでゲート絶縁膜12の上面に例えば
化学的気相成長法等により低濃度の導電形不純物を含む
poly−Si膜(図示せず)を形成する。その後ホト
リソグラフィー技術とエッチングとにより当該poly
−Si膜でゲート13を形成する。続いてゲート13の
両側で半導体基板11の上層にゲート絶縁膜12を通し
て第1の不純物としてシリコン(Si+ )をイオン注
入する。このイオン注入は、一例として、イオン注入エ
ネルギーが40keV,ドーズ量が2×1015cm−
2なる条件で行う。そして半導体基板11の上層に深さ
がおよそ90nmの非晶質層14を形成する。第1の不
純物には、Si+の他に最終的に半導体装置1の電気的
特性に影響を与えない不純物であれば何でもよく、例え
ばアルゴン(Ar),ゲルマニウム(Ge)等を用いる
ことも可能である。また非晶質層14を形成したときに
、非晶質層14と半導体基板11との界面より半導体基
板11側には深さ方向の幅がおよそ50nmの結晶欠陥
層15が生じる。
【0009】第2工程では、例えばイオン注入法により
、非晶質層14の深さよりも浅い位置で当該非晶質層1
4に、ソース・ドレイン拡散層を形成するための第2導
電形(P形)の不純物として例えばフッ化ホウ素(BF
2 +)をイオン注入する。このイオン注入は、一例と
してイオン注入エネルギーが15keV,ドーズ量が2
×1015cm−2なる条件で行われる。そして、ホウ
素イオン(B+ )の濃度の最も濃い位置の深さがおよ
そ20nmになるようにイオン注入層16を形成する。 なお第2導電形の不純物にはBF2 + の他にホウ素
(B+ )等のP形の不純物をを用いることが可能であ
る。
、非晶質層14の深さよりも浅い位置で当該非晶質層1
4に、ソース・ドレイン拡散層を形成するための第2導
電形(P形)の不純物として例えばフッ化ホウ素(BF
2 +)をイオン注入する。このイオン注入は、一例と
してイオン注入エネルギーが15keV,ドーズ量が2
×1015cm−2なる条件で行われる。そして、ホウ
素イオン(B+ )の濃度の最も濃い位置の深さがおよ
そ20nmになるようにイオン注入層16を形成する。 なお第2導電形の不純物にはBF2 + の他にホウ素
(B+ )等のP形の不純物をを用いることが可能であ
る。
【0010】第3工程では、イオン注入法により、結晶
欠陥層15が分布する領域に第2の不純物として炭素(
C+ )をイオン注入する。このイオン注入は、一例と
して、イオン注入エネルギーが35keV,ドーズ量が
2×1013cm−2なる条件で行う。第2の不純物に
は、炭素,窒素,酸素またはフッ素のうちの1種または
複数種を用いることが可能である。
欠陥層15が分布する領域に第2の不純物として炭素(
C+ )をイオン注入する。このイオン注入は、一例と
して、イオン注入エネルギーが35keV,ドーズ量が
2×1013cm−2なる条件で行う。第2の不純物に
は、炭素,窒素,酸素またはフッ素のうちの1種または
複数種を用いることが可能である。
【0011】第4工程では、半導体基板11に対して、
およそ1000℃で15秒間のランプアニールによる熱
処理を行う。そして、イオン注入した炭素(C+ )に
よって結晶欠陥層15を低減する。それとともに非晶質
層(14)を単結晶化し、イオン注入層16のBF2
+ のホウ素(B)を拡散して深さ(ホウ素の濃度が1
×1017/cm3 になる位置)がおよそ120nm
のP+ ソース・ドレイン拡散層17,18を形成する
。なお熱処理は、ランプアニール以外に、レーザアニー
ル,電子線アニール等により行うことも可能でる。
およそ1000℃で15秒間のランプアニールによる熱
処理を行う。そして、イオン注入した炭素(C+ )に
よって結晶欠陥層15を低減する。それとともに非晶質
層(14)を単結晶化し、イオン注入層16のBF2
+ のホウ素(B)を拡散して深さ(ホウ素の濃度が1
×1017/cm3 になる位置)がおよそ120nm
のP+ ソース・ドレイン拡散層17,18を形成する
。なお熱処理は、ランプアニール以外に、レーザアニー
ル,電子線アニール等により行うことも可能でる。
【0012】次いで図2に示す如く、ゲート13側の全
面に層間絶縁膜18を形成し、各P+ ソース・ドレイ
ン拡散層17,18上の層間絶縁膜19にゲート絶縁膜
12を貫通するコンタクトホール20,21を形成する
。 同時にゲート13上に層間絶縁膜19にコンタクトホー
ル22を形成する。そしてコンタクトホール20,21
,22を含む層間絶縁膜19の上面に例えばアルミニウ
ム合金膜を形成する。その後ホトリソグラフィー技術と
エッチングとにより、アルミニウム合金膜でコンタクト
ホール20,21を介して各ソース・ドレイン拡散層1
7,18に接続するソース・ドレイン電極23,24を
形成するとともに、コンタクトホール22を介してゲー
ト13に接続するゲート電極25を形成する。
面に層間絶縁膜18を形成し、各P+ ソース・ドレイ
ン拡散層17,18上の層間絶縁膜19にゲート絶縁膜
12を貫通するコンタクトホール20,21を形成する
。 同時にゲート13上に層間絶縁膜19にコンタクトホー
ル22を形成する。そしてコンタクトホール20,21
,22を含む層間絶縁膜19の上面に例えばアルミニウ
ム合金膜を形成する。その後ホトリソグラフィー技術と
エッチングとにより、アルミニウム合金膜でコンタクト
ホール20,21を介して各ソース・ドレイン拡散層1
7,18に接続するソース・ドレイン電極23,24を
形成するとともに、コンタクトホール22を介してゲー
ト13に接続するゲート電極25を形成する。
【0013】上記実施例で説明した半導体装置1のゲー
ト13に負のバイアス電圧を印加した場合の電流・電圧
特性を図3により説明する。図では、縦軸が逆バイアス
リーク電流を示し、横軸が負のバイアス電圧を示す。ま
た図中の実線は上記実施例によって形成した半導体装置
1の電流・電圧特性を示し、破線は前記従来の技術で説
明した方法によって形成した半導体装置(30)の電流
・電圧特性を示す。半導体装置(30)は、第3工程で
説明した炭素イオン注入を行わないこと以外は上記実施
例で説明した製造条件と同一条件で製造される。図に示
す如く、同一の負のバイアス電圧を印加した場合におい
て、半導体装置1の逆バイアスリーク電流値は、半導体
装置(30)の逆バイアスリーク電流値に対しておよそ
1/10になる。この結果、前記第3工程を行うことに
よって、半導体装置1の接合リーク特性は高まる。
ト13に負のバイアス電圧を印加した場合の電流・電圧
特性を図3により説明する。図では、縦軸が逆バイアス
リーク電流を示し、横軸が負のバイアス電圧を示す。ま
た図中の実線は上記実施例によって形成した半導体装置
1の電流・電圧特性を示し、破線は前記従来の技術で説
明した方法によって形成した半導体装置(30)の電流
・電圧特性を示す。半導体装置(30)は、第3工程で
説明した炭素イオン注入を行わないこと以外は上記実施
例で説明した製造条件と同一条件で製造される。図に示
す如く、同一の負のバイアス電圧を印加した場合におい
て、半導体装置1の逆バイアスリーク電流値は、半導体
装置(30)の逆バイアスリーク電流値に対しておよそ
1/10になる。この結果、前記第3工程を行うことに
よって、半導体装置1の接合リーク特性は高まる。
【0014】上記実施例では、Pチャネル形のMOSト
ランジスタを例にして説明したが、Nチャネル形のMO
Sトランジスタでも同様にして接合リーク特性の向上を
図ることが可能である。この場合には、半導体基板には
第2導電形(P形)単結晶シリコン基板を用い、ソース
・ドレイン拡散層を形成する不純物には第1導電形(N
形)の例えばヒ素(As+ )またはリン(P+)等の
不純物を用いる。また第2の不純物は上記説明したもの
を用いる。
ランジスタを例にして説明したが、Nチャネル形のMO
Sトランジスタでも同様にして接合リーク特性の向上を
図ることが可能である。この場合には、半導体基板には
第2導電形(P形)単結晶シリコン基板を用い、ソース
・ドレイン拡散層を形成する不純物には第1導電形(N
形)の例えばヒ素(As+ )またはリン(P+)等の
不純物を用いる。また第2の不純物は上記説明したもの
を用いる。
【0015】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
非晶質層と半導体基板との界面より半導体基板側に発生
する結晶欠陥層に炭素,窒素,酸素またはフッ素等のう
ちの1種または複数種の第2の不純物をイオン注入した
後に熱処理を行って、第2の不純物を結晶欠陥層に拡散
する。このため結晶欠陥層中の結晶欠陥が減少して、逆
バイアスリーク電流値は小さくなる。よって、半導体装
置における接合リークは低減されて、接合の耐圧の向上
が図れる。
非晶質層と半導体基板との界面より半導体基板側に発生
する結晶欠陥層に炭素,窒素,酸素またはフッ素等のう
ちの1種または複数種の第2の不純物をイオン注入した
後に熱処理を行って、第2の不純物を結晶欠陥層に拡散
する。このため結晶欠陥層中の結晶欠陥が減少して、逆
バイアスリーク電流値は小さくなる。よって、半導体装
置における接合リークは低減されて、接合の耐圧の向上
が図れる。
【図1】実施例の製造工程図である。
【図2】実施例の製造工程図である。
【図3】電流・電流特性の説明図である。
【図4】従来例の製造工程図である。
1 半導体装置
11 半導体基板
12 ゲート絶縁膜
13 ゲート
14 非晶質層
15 結晶欠陥層
17 ソース・ドレイン拡散層
18 ソース・ドレイン拡散層
Claims (1)
- 【請求項1】 第1導電形の半導体基板の上面にゲー
ト絶縁膜を介して形成したゲートの両側で当該半導体基
板の上層に半導体装置の電気的特性に影響を与えない不
活性な第1の不純物をイオン注入して非晶質層を形成す
る第1工程と、前記非晶質層に第2導電形の不純物をイ
オン注入する第2工程と、前記非晶質層と前記半導体基
板との界面より当該半導体基板側に発生する結晶欠陥層
に炭素,窒素,酸素またはフッ素のうちの1種または複
数種よりなる第2の不純物をイオン注入する第3工程と
、前記半導体基板を熱処理して、前記第2の不純物を拡
散して前記結晶欠陥層の結晶欠陥を低減するとともに前
記第2導電形の不純物を拡散してソース・ドレイン拡散
層を形成し、かつ前記非晶質層を単結晶化する第4工程
とを順に行うことを特徴とする半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076893A JP2997791B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP3076893A JP2997791B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH04287332A true JPH04287332A (ja) | 1992-10-12 |
| JP2997791B2 JP2997791B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=13618326
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3076893A Expired - Fee Related JP2997791B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 半導体素子の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2997791B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5514902A (en) * | 1993-09-16 | 1996-05-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having MOS transistor |
| JPH11284149A (ja) * | 1998-03-02 | 1999-10-15 | Samsung Electronics Co Ltd | 半導体素子の製造装備及びこれを利用した半導体素子のキャパシタ製造方法 |
| JP2006093658A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-04-06 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2008091876A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-04-17 | Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw | 半導体装置の接合形成方法およびそれにより作製された半導体装置 |
| JP2008524840A (ja) * | 2004-12-17 | 2008-07-10 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 過渡的増速拡散を削減するためのイオン注入方法 |
| US7605043B2 (en) | 2004-08-25 | 2009-10-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and manufacturing method for the same |
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-
1991
- 1991-03-15 JP JP3076893A patent/JP2997791B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US6475887B1 (en) | 1993-09-16 | 2002-11-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing semiconductor device |
| JPH11284149A (ja) * | 1998-03-02 | 1999-10-15 | Samsung Electronics Co Ltd | 半導体素子の製造装備及びこれを利用した半導体素子のキャパシタ製造方法 |
| JP2006093658A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-04-06 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| US7605043B2 (en) | 2004-08-25 | 2009-10-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and manufacturing method for the same |
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| Publication number | Publication date |
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