JPH09246534A - pMOSの製造方法、及びCMOSの製造方法 - Google Patents
pMOSの製造方法、及びCMOSの製造方法Info
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- JPH09246534A JPH09246534A JP8049206A JP4920696A JPH09246534A JP H09246534 A JPH09246534 A JP H09246534A JP 8049206 A JP8049206 A JP 8049206A JP 4920696 A JP4920696 A JP 4920696A JP H09246534 A JPH09246534 A JP H09246534A
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Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 nMOS及びpMOSのどちらも高速動作が
可能であり、さらにpMOSにおいてショートチャネル
効果が起きにくいCMOSの製造方法を提供すること。 【解決手段】 シリコン基板11に、Pウエル13a及
びNウエル13bを形成する。次に、領域17aに、パ
ンチスルーサプレッションインプラ及びチャネルインプ
ラを行ない、領域17bに、パンチスルーサプレッショ
ンインプラを行なう。次に、この試料のシリコン基板表
面上にシリコン膜19a,19bをエピタキシャル成長
させることにより形成する。第1段階のシリコン膜19
a1 ,19b1 は、膜中でのボロンの濃度が例えば2.
4×1018cm-3程度になる条件で10nmの膜厚に形
成し、第2段階のシリコン膜19a2 ,19b2 は、該
膜中でのボロンの濃度が例えば2.4×1018cm-3程
度になる条件で10〜40nmの膜厚に形成する。その
後、ゲート電極27a,27bを形成した後、ソース及
びドレインを形成する。
可能であり、さらにpMOSにおいてショートチャネル
効果が起きにくいCMOSの製造方法を提供すること。 【解決手段】 シリコン基板11に、Pウエル13a及
びNウエル13bを形成する。次に、領域17aに、パ
ンチスルーサプレッションインプラ及びチャネルインプ
ラを行ない、領域17bに、パンチスルーサプレッショ
ンインプラを行なう。次に、この試料のシリコン基板表
面上にシリコン膜19a,19bをエピタキシャル成長
させることにより形成する。第1段階のシリコン膜19
a1 ,19b1 は、膜中でのボロンの濃度が例えば2.
4×1018cm-3程度になる条件で10nmの膜厚に形
成し、第2段階のシリコン膜19a2 ,19b2 は、該
膜中でのボロンの濃度が例えば2.4×1018cm-3程
度になる条件で10〜40nmの膜厚に形成する。その
後、ゲート電極27a,27bを形成した後、ソース及
びドレインを形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、pMOSの製造方
法、及びCMOSの製造方法に関する。
法、及びCMOSの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】埋込みチャネル型のpMOSでは、チャ
ネルが半導体の表面ではなく、半導体の内部に形成され
ている。このため、チャネル内のキャリアは表面散乱の
影響を受けることはない。従って、埋込みチャネル型の
pMOSでは、表面チャネル型のpMOSより、キャリ
アの移動度が向上し、高速動作が期待できる。
ネルが半導体の表面ではなく、半導体の内部に形成され
ている。このため、チャネル内のキャリアは表面散乱の
影響を受けることはない。従って、埋込みチャネル型の
pMOSでは、表面チャネル型のpMOSより、キャリ
アの移動度が向上し、高速動作が期待できる。
【0003】このような埋込みチャネル型のpMOSで
は、シリコン(Si)基板の表面からp型のドーパント
として、例えばボロン(B)をイオン注入することで、
シリコン基板の内部にチャネルを形成することができ
る。ボロンは、チャネルを形成する予定の領域上のシリ
コン基板の表面からイオン注入される。この場合、シリ
コン基板の表面から離れた場所にチャネルが形成され
る。このため、ゲート電圧により空乏層電荷(space ch
arge)を制御することが難しく、ゲート長が0.1μm
程度まで短くなると、ショートチャネル効果(短チャネ
ル効果と称する場合がある。)が起こるという問題があ
った。
は、シリコン(Si)基板の表面からp型のドーパント
として、例えばボロン(B)をイオン注入することで、
シリコン基板の内部にチャネルを形成することができ
る。ボロンは、チャネルを形成する予定の領域上のシリ
コン基板の表面からイオン注入される。この場合、シリ
コン基板の表面から離れた場所にチャネルが形成され
る。このため、ゲート電圧により空乏層電荷(space ch
arge)を制御することが難しく、ゲート長が0.1μm
程度まで短くなると、ショートチャネル効果(短チャネ
ル効果と称する場合がある。)が起こるという問題があ
った。
【0004】これを解決する方法として、文献1:「T.
Ohguro et al.,IEDM, Tech. Dig.,p.433, 1993 」に開
示の技術がある。文献1に開示の技術では、UHV−C
VD法により、シリコン基板の表面に、ボロンを1019
cm-3程度導入したシリコン膜を、7.5〜12.5n
mの膜厚でエピタキシャル成長させる。これにより、シ
リコン基板及びシリコン膜から構成される半導体の内部
にチャネルを形成する。
Ohguro et al.,IEDM, Tech. Dig.,p.433, 1993 」に開
示の技術がある。文献1に開示の技術では、UHV−C
VD法により、シリコン基板の表面に、ボロンを1019
cm-3程度導入したシリコン膜を、7.5〜12.5n
mの膜厚でエピタキシャル成長させる。これにより、シ
リコン基板及びシリコン膜から構成される半導体の内部
にチャネルを形成する。
【0005】このように、シリコン基板の表面に、ボロ
ンを高濃度に導入したシリコン膜を、薄くエピタキシャ
ル成長させることにより、半導体の内部にチャネルを形
成した場合には、シリコン基板の表面からボロンをイオ
ン注入することことにより、シリコン基板の内部にチャ
ネルを形成した場合より、半導体の表面から近い場所に
チャネルが形成される。このため、ショートチャネル効
果が起きにくくなる。
ンを高濃度に導入したシリコン膜を、薄くエピタキシャ
ル成長させることにより、半導体の内部にチャネルを形
成した場合には、シリコン基板の表面からボロンをイオ
ン注入することことにより、シリコン基板の内部にチャ
ネルを形成した場合より、半導体の表面から近い場所に
チャネルが形成される。このため、ショートチャネル効
果が起きにくくなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ン基板の表面に、ボロンを高濃度に導入したシリコン膜
を、薄くエピタキシャル成長させることにより、半導体
の内部にチャネルを形成した場合には、キャリアは表面
近くのボロン濃度の高いところを流れるようになる。こ
のため、キャリアの表面散乱や、不純物散乱が大きくな
って移動度が低下し、埋込みチャネル型のメリットであ
る高速動作ができなくなるという問題があった。
ン基板の表面に、ボロンを高濃度に導入したシリコン膜
を、薄くエピタキシャル成長させることにより、半導体
の内部にチャネルを形成した場合には、キャリアは表面
近くのボロン濃度の高いところを流れるようになる。こ
のため、キャリアの表面散乱や、不純物散乱が大きくな
って移動度が低下し、埋込みチャネル型のメリットであ
る高速動作ができなくなるという問題があった。
【0007】また、このような方法を用いて、CMOS
(相補型MOS)を形成する場合、CMOSを構成する
nMOS及びpMOSのどちらの領域の基板の表面上に
も、ボロンを高濃度に導入したシリコン膜が形成され
る。このため、CMOSを構成するnMOSでも、キャ
リアの不純物散乱が大きくなり、移動度が低下する。こ
れは、CMOSを構成するnMOSが表面チャネル型で
あり、キャリアは表面を流れるためである。
(相補型MOS)を形成する場合、CMOSを構成する
nMOS及びpMOSのどちらの領域の基板の表面上に
も、ボロンを高濃度に導入したシリコン膜が形成され
る。このため、CMOSを構成するnMOSでも、キャ
リアの不純物散乱が大きくなり、移動度が低下する。こ
れは、CMOSを構成するnMOSが表面チャネル型で
あり、キャリアは表面を流れるためである。
【0008】従って、高速動作が可能であり、かつショ
ートチャネル効果が起きにくいpMOSの出現が望まれ
ていた。さらに望ましくは、nMOS及びpMOSのど
ちらも高速動作が可能であり、さらにpMOSにおいて
ショートチャネル効果が起きにくいCMOSの出現が望
まれていた。
ートチャネル効果が起きにくいpMOSの出現が望まれ
ていた。さらに望ましくは、nMOS及びpMOSのど
ちらも高速動作が可能であり、さらにpMOSにおいて
ショートチャネル効果が起きにくいCMOSの出現が望
まれていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】このため、この発明の第
1のpMOSの製造方法によれば、(a)シリコン基板
に、素子間分離用絶縁膜を形成して、pMOS形成予定
領域を決定する工程と、(b)pMOS形成予定領域の
シリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシリコン膜
を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度がシリコン基板
の表面に向かうに従って高くなるように、エピタキシャ
ル成長させて形成する工程と、(c)シリコン膜上に、
ゲート酸化膜を形成する工程と、(d)ゲート酸化膜上
に、ゲート電極を形成する工程と、(e)その後、ソー
ス及びドレインを形成する工程とを含むことを特徴とす
る。
1のpMOSの製造方法によれば、(a)シリコン基板
に、素子間分離用絶縁膜を形成して、pMOS形成予定
領域を決定する工程と、(b)pMOS形成予定領域の
シリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシリコン膜
を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度がシリコン基板
の表面に向かうに従って高くなるように、エピタキシャ
ル成長させて形成する工程と、(c)シリコン膜上に、
ゲート酸化膜を形成する工程と、(d)ゲート酸化膜上
に、ゲート電極を形成する工程と、(e)その後、ソー
ス及びドレインを形成する工程とを含むことを特徴とす
る。
【0010】ここで、(b)工程で示すシリコン膜のエ
ピタキシャル成長は、該シリコン膜の上層部分にp型不
純物を含まないように行なう場合であっても良い。ま
た、(b)工程で示すシリコン膜のエピタキシャル成長
は、n(nは2以上の整数)段階で行なう場合であって
も良い。
ピタキシャル成長は、該シリコン膜の上層部分にp型不
純物を含まないように行なう場合であっても良い。ま
た、(b)工程で示すシリコン膜のエピタキシャル成長
は、n(nは2以上の整数)段階で行なう場合であって
も良い。
【0011】このようにしてpMOSを製造した場合、
シリコン膜の膜厚や該シリコン膜中でのp型不純物の濃
度分布などにより、シリコン基板及びシリコン膜から構
成される半導体の内部のpMOSのゲート電極直下の領
域において、p型不純物の濃度が最大値を示す位置、及
びPN接合が形成される位置が決まる。pMOSの場
合、p型不純物の濃度が最大値を示す位置を中心とする
領域にチャネルが形成され、キャリアであるホールが流
れる。このため、キャリアの表面散乱の影響が小さくな
り、高速動作が可能になる。さらに、チャネルが、表面
に近い位置を中心とする領域に形成された場合には、ゲ
ート電圧により空乏層電荷を制御し易くなり、ショート
チャネル効果が起きにくくなる。
シリコン膜の膜厚や該シリコン膜中でのp型不純物の濃
度分布などにより、シリコン基板及びシリコン膜から構
成される半導体の内部のpMOSのゲート電極直下の領
域において、p型不純物の濃度が最大値を示す位置、及
びPN接合が形成される位置が決まる。pMOSの場
合、p型不純物の濃度が最大値を示す位置を中心とする
領域にチャネルが形成され、キャリアであるホールが流
れる。このため、キャリアの表面散乱の影響が小さくな
り、高速動作が可能になる。さらに、チャネルが、表面
に近い位置を中心とする領域に形成された場合には、ゲ
ート電圧により空乏層電荷を制御し易くなり、ショート
チャネル効果が起きにくくなる。
【0012】なお、(b)工程で示すシリコン膜のエピ
タキシャル成長をn(nは2以上の整数)段階で行なう
場合、好ましくは第1段階でのシリコン膜のエピタキシ
ャル成長を、p型不純物濃度が1×1018cm-3以上と
なるように行ない、最終段階でのシリコン膜のエピタキ
シャル成長を、p型不純物濃度が1×1017cm-3以下
となるように行なうのが良い。
タキシャル成長をn(nは2以上の整数)段階で行なう
場合、好ましくは第1段階でのシリコン膜のエピタキシ
ャル成長を、p型不純物濃度が1×1018cm-3以上と
なるように行ない、最終段階でのシリコン膜のエピタキ
シャル成長を、p型不純物濃度が1×1017cm-3以下
となるように行なうのが良い。
【0013】また、この発明の第2のpMOSの製造方
法によれば、(a)シリコン基板に、素子間分離用絶縁
膜を形成して、pMOS形成予定領域を決定する工程
と、(b)pMOS形成予定領域のシリコン基板の表面
上に、p型不純物を含むシリケートガラス膜を形成する
工程と、(c)その後、熱処理を行ない、シリケートガ
ラス膜に含まれているp型不純物をシリコン基板に拡散
させて、シリコン基板の表層に、p型不純物の拡散領域
を形成する工程と、(d)その後、シリケートガラス膜
を除去した後、pMOS形成予定領域のシリコン基板の
表面上に、p型不純物を含むシリコン膜を、該シリコン
膜中でのp型不純物濃度が拡散領域のp型不純物濃度よ
り低くなるように、エピタキシャル成長させて形成する
工程と、(e)シリコン膜上に、ゲート酸化膜を形成す
る工程と、(f)ゲート酸化膜上に、ゲート電極を形成
する工程と、(g)その後、ソース及びドレインを形成
する工程とを含むことを特徴とする。
法によれば、(a)シリコン基板に、素子間分離用絶縁
膜を形成して、pMOS形成予定領域を決定する工程
と、(b)pMOS形成予定領域のシリコン基板の表面
上に、p型不純物を含むシリケートガラス膜を形成する
工程と、(c)その後、熱処理を行ない、シリケートガ
ラス膜に含まれているp型不純物をシリコン基板に拡散
させて、シリコン基板の表層に、p型不純物の拡散領域
を形成する工程と、(d)その後、シリケートガラス膜
を除去した後、pMOS形成予定領域のシリコン基板の
表面上に、p型不純物を含むシリコン膜を、該シリコン
膜中でのp型不純物濃度が拡散領域のp型不純物濃度よ
り低くなるように、エピタキシャル成長させて形成する
工程と、(e)シリコン膜上に、ゲート酸化膜を形成す
る工程と、(f)ゲート酸化膜上に、ゲート電極を形成
する工程と、(g)その後、ソース及びドレインを形成
する工程とを含むことを特徴とする。
【0014】ここで、(d)工程で示すシリコン膜のエ
ピタキシャル成長は、p型不純物を含まないように行な
う場合であっても良い。また、(d)工程で示すシリコ
ン膜のエピタキシャル成長は、m(mは1以上の整数)
段階で行ない、その際、シリコン膜中でのp型不純物濃
度がシリコン基板の表面に向かうに従って高くなるよう
に行なう場合であっても良い。
ピタキシャル成長は、p型不純物を含まないように行な
う場合であっても良い。また、(d)工程で示すシリコ
ン膜のエピタキシャル成長は、m(mは1以上の整数)
段階で行ない、その際、シリコン膜中でのp型不純物濃
度がシリコン基板の表面に向かうに従って高くなるよう
に行なう場合であっても良い。
【0015】このようにしてpMOSを製造した場合、
シリコン膜の膜厚や該シリコン膜中でのp型不純物の濃
度分布、さらにはシリケートガラス膜に含まれているp
型不純物の濃度などにより、シリコン基板及びシリコン
膜から構成される半導体の内部のpMOSのゲート電極
直下の領域において、p型不純物の濃度が最大値を示す
位置、及びPN接合が形成される位置が決まる。pMO
Sの場合、p型不純物の濃度が最大値を示す位置を中心
とする領域にチャネルが形成され、キャリアであるホー
ルが流れる。このため、キャリアの表面散乱の影響が小
さくなり、高速動作が可能になる。さらに、チャネル
が、表面に近い位置を中心とする領域に形成された場合
には、ゲート電圧により空乏層電荷を制御し易くなり、
ショートチャネル効果が起きにくくなる。
シリコン膜の膜厚や該シリコン膜中でのp型不純物の濃
度分布、さらにはシリケートガラス膜に含まれているp
型不純物の濃度などにより、シリコン基板及びシリコン
膜から構成される半導体の内部のpMOSのゲート電極
直下の領域において、p型不純物の濃度が最大値を示す
位置、及びPN接合が形成される位置が決まる。pMO
Sの場合、p型不純物の濃度が最大値を示す位置を中心
とする領域にチャネルが形成され、キャリアであるホー
ルが流れる。このため、キャリアの表面散乱の影響が小
さくなり、高速動作が可能になる。さらに、チャネル
が、表面に近い位置を中心とする領域に形成された場合
には、ゲート電圧により空乏層電荷を制御し易くなり、
ショートチャネル効果が起きにくくなる。
【0016】なお、(d)工程で示すシリコン膜のエピ
タキシャル成長をm(mは1以上の整数)段階で行なう
場合、好ましくは(c)工程で示すp型不純物のシリコ
ン基板への拡散を拡散領域のp型不純物濃度が、1×1
018cm-3以上となるように行ない、最終段階でのシリ
コン膜のエピタキシャル成長を、p型不純物濃度が1×
1017cm-3以下となるように行なうのが良い。
タキシャル成長をm(mは1以上の整数)段階で行なう
場合、好ましくは(c)工程で示すp型不純物のシリコ
ン基板への拡散を拡散領域のp型不純物濃度が、1×1
018cm-3以上となるように行ない、最終段階でのシリ
コン膜のエピタキシャル成長を、p型不純物濃度が1×
1017cm-3以下となるように行なうのが良い。
【0017】また、この発明の第1のCMOSの製造方
法によれば、(a)シリコン基板に、素子間分離用絶縁
膜を形成して、pMOS形成予定領域及びnMOS形成
予定領域を決定する工程と、(b)pMOS形成予定領
域のシリコン基板の表面上及びnMOS形成予定領域の
シリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシリコン膜
を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度がシリコン基板
の表面に向かうに従って高くなるように、エピタキシャ
ル成長させて形成する工程と、(c)シリコン膜上に、
ゲート酸化膜を形成する工程と、(d)ゲート酸化膜上
に、ゲート電極を形成する工程と、(e)その後、ソー
ス及びドレインを形成する工程とを含むことを特徴とす
る。
法によれば、(a)シリコン基板に、素子間分離用絶縁
膜を形成して、pMOS形成予定領域及びnMOS形成
予定領域を決定する工程と、(b)pMOS形成予定領
域のシリコン基板の表面上及びnMOS形成予定領域の
シリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシリコン膜
を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度がシリコン基板
の表面に向かうに従って高くなるように、エピタキシャ
ル成長させて形成する工程と、(c)シリコン膜上に、
ゲート酸化膜を形成する工程と、(d)ゲート酸化膜上
に、ゲート電極を形成する工程と、(e)その後、ソー
ス及びドレインを形成する工程とを含むことを特徴とす
る。
【0018】このようにしてCMOSを製造した場合、
CMOSを構成するpMOSについては、上述と同様な
ことがいえる。一方、CMOSを構成するnMOSのゲ
ート電極直下の領域におけるp型不純物の濃度は、シリ
コン基板及びシリコン膜から構成される半導体の表面で
低くなる。nMOSの場合、シリコン基板及びシリコン
膜から構成される半導体の表面の領域にチャネルが形成
され、この領域をキャリアである電子が流れる。このた
め、電子の不純物散乱の影響が小さく、高速動作が可能
になる。従って、nMOS及びpMOSのどちらも高速
動作が可能になり、さらにpMOSにおいてショートチ
ャネル効果が起きにくくなる。
CMOSを構成するpMOSについては、上述と同様な
ことがいえる。一方、CMOSを構成するnMOSのゲ
ート電極直下の領域におけるp型不純物の濃度は、シリ
コン基板及びシリコン膜から構成される半導体の表面で
低くなる。nMOSの場合、シリコン基板及びシリコン
膜から構成される半導体の表面の領域にチャネルが形成
され、この領域をキャリアである電子が流れる。このた
め、電子の不純物散乱の影響が小さく、高速動作が可能
になる。従って、nMOS及びpMOSのどちらも高速
動作が可能になり、さらにpMOSにおいてショートチ
ャネル効果が起きにくくなる。
【0019】また、この発明の第2のCMOSの製造方
法によれば、(a)シリコン基板に、素子間分離用絶縁
膜を形成して、pMOS形成予定領域及びnMOS形成
予定領域を決定する工程と、(b)pMOS形成予定領
域のシリコン基板の表面上及びnMOS形成予定領域の
シリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシリケート
ガラス膜を形成する工程と、(c)その後、熱処理を行
ない、シリケートガラス膜に含まれているp型不純物を
シリコン基板に拡散させて、シリコン基板の表層に、p
型不純物の拡散領域を形成する工程と、(d)その後、
シリケートガラス膜を除去した後、pMOS形成予定領
域のシリコン基板の表面上及びnMOS形成予定領域の
シリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシリコン膜
を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度が、拡散領域の
p型不純物濃度より低くなるように、エピタキシャル成
長させて形成する工程と、(e)シリコン膜上に、ゲー
ト酸化膜を形成する工程と、(f)ゲート酸化膜上に、
ゲート電極を形成する工程と、(g)その後、ソース及
びドレインを形成する工程とを含むことを特徴とする。
法によれば、(a)シリコン基板に、素子間分離用絶縁
膜を形成して、pMOS形成予定領域及びnMOS形成
予定領域を決定する工程と、(b)pMOS形成予定領
域のシリコン基板の表面上及びnMOS形成予定領域の
シリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシリケート
ガラス膜を形成する工程と、(c)その後、熱処理を行
ない、シリケートガラス膜に含まれているp型不純物を
シリコン基板に拡散させて、シリコン基板の表層に、p
型不純物の拡散領域を形成する工程と、(d)その後、
シリケートガラス膜を除去した後、pMOS形成予定領
域のシリコン基板の表面上及びnMOS形成予定領域の
シリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシリコン膜
を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度が、拡散領域の
p型不純物濃度より低くなるように、エピタキシャル成
長させて形成する工程と、(e)シリコン膜上に、ゲー
ト酸化膜を形成する工程と、(f)ゲート酸化膜上に、
ゲート電極を形成する工程と、(g)その後、ソース及
びドレインを形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0020】このようにしてCMOSを製造した場合、
CMOSを構成するpMOSについては、上述と同様な
ことがいえる。一方、CMOSを構成するnMOSのゲ
ート電極直下の領域におけるp型不純物の濃度は、シリ
コン基板及びシリコン膜から構成される半導体の表面で
低くなる。nMOSの場合、シリコン基板及びシリコン
膜から構成される半導体の表面の領域にチャネルが形成
され、この領域をキャリアである電子が流れる。このた
め、電子の不純物散乱の影響が小さく、高速動作が可能
になる。従って、nMOS及びpMOSのどちらも高速
動作が可能になり、さらにpMOSにおいてショートチ
ャネル効果が起きにくくなる。
CMOSを構成するpMOSについては、上述と同様な
ことがいえる。一方、CMOSを構成するnMOSのゲ
ート電極直下の領域におけるp型不純物の濃度は、シリ
コン基板及びシリコン膜から構成される半導体の表面で
低くなる。nMOSの場合、シリコン基板及びシリコン
膜から構成される半導体の表面の領域にチャネルが形成
され、この領域をキャリアである電子が流れる。このた
め、電子の不純物散乱の影響が小さく、高速動作が可能
になる。従って、nMOS及びpMOSのどちらも高速
動作が可能になり、さらにpMOSにおいてショートチ
ャネル効果が起きにくくなる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この出願の
発明の実施の形態について説明する。以下の説明に用い
る各図において、各構成成分は、この発明を理解出来る
程度に、その形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示
してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において
同様な構成成分については同一の番号を付し、その重複
する説明を省略することもある。なお、以下の説明中で
挙げる使用材料及びその量、処理時間、処理温度、膜厚
などの数値的条件は、これら発明の範囲内の好適例にす
ぎない。従って、この出願に係る発明が、これら条件に
のみ限定されるものではないことは理解されたい。
発明の実施の形態について説明する。以下の説明に用い
る各図において、各構成成分は、この発明を理解出来る
程度に、その形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示
してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において
同様な構成成分については同一の番号を付し、その重複
する説明を省略することもある。なお、以下の説明中で
挙げる使用材料及びその量、処理時間、処理温度、膜厚
などの数値的条件は、これら発明の範囲内の好適例にす
ぎない。従って、この出願に係る発明が、これら条件に
のみ限定されるものではないことは理解されたい。
【0022】また、以下の各実施の形態では、CMOS
を製造する場合について説明しているが、CMOSを構
成するpMOSに着目した場合、pMOSを製造する場
合についても説明していることを理解されたい。
を製造する場合について説明しているが、CMOSを構
成するpMOSに着目した場合、pMOSを製造する場
合についても説明していることを理解されたい。
【0023】1.第1の実施の形態 図1〜図4はCMOSを製造する場合の説明図である。
具体的には、pMOS及びnMOSが隣接する状態のC
MOSを製造する場合の工程図であり、その製造工程中
の主な工程での試料をそれぞれゲート長に沿った方向に
切った断面図(ただし、切り口に着目した図)によって
示した工程図である。ただし、図面が複雑化するのを回
避するため、断面を示すハッチングを一部省略してあ
る。
具体的には、pMOS及びnMOSが隣接する状態のC
MOSを製造する場合の工程図であり、その製造工程中
の主な工程での試料をそれぞれゲート長に沿った方向に
切った断面図(ただし、切り口に着目した図)によって
示した工程図である。ただし、図面が複雑化するのを回
避するため、断面を示すハッチングを一部省略してあ
る。
【0024】先ず、高エネルギーイオン注入装置を用い
てシリコン(Si)基板11に、Pウエル13a及びN
ウエル13bを形成する。次に、Pウエル13aをnM
OS形成予定領域Nとし、Nウエル13bをpMOS形
成予定領域Pとして用いるため、シリコン基板11に、
既知の方法例えばLOCOS法により素子間分離用絶縁
膜15を形成する。このようにして、nMOS形成予定
領域N及びpMOS形成予定領域Pを決定する(図1
(A))。なお、Pウエル13aは、例えばボロン
(B)を用いしかも注入エネルギーが400KeVでか
つドーズ量が1×1013cm-2の条件でイオン注入する
ことにより形成でき、Nウエル13bは、例えばリン
(P)を用いしかも注入エネルギーが900KeVでか
つドーズ量が1×1013cm-2の条件でイオン注入する
ことにより形成できる。
てシリコン(Si)基板11に、Pウエル13a及びN
ウエル13bを形成する。次に、Pウエル13aをnM
OS形成予定領域Nとし、Nウエル13bをpMOS形
成予定領域Pとして用いるため、シリコン基板11に、
既知の方法例えばLOCOS法により素子間分離用絶縁
膜15を形成する。このようにして、nMOS形成予定
領域N及びpMOS形成予定領域Pを決定する(図1
(A))。なお、Pウエル13aは、例えばボロン
(B)を用いしかも注入エネルギーが400KeVでか
つドーズ量が1×1013cm-2の条件でイオン注入する
ことにより形成でき、Nウエル13bは、例えばリン
(P)を用いしかも注入エネルギーが900KeVでか
つドーズ量が1×1013cm-2の条件でイオン注入する
ことにより形成できる。
【0025】次に、nMOS形成予定領域Nの一部領域
であって後にゲート電極下にほぼなる領域17aに、シ
ョートチャネル効果を抑えるためのいわゆるパンチスル
ーサプレッションインプラ及びしきい値電圧を制御する
ためのいわゆるチャネルインプラを、イオン注入法によ
りそれぞれ行なう。このようにイオン注入された領域
を、チャネルインプラ等を行なった領域17aと称す
る。また、pMOS形成予定領域Pの一部領域であって
後にゲート電極下にほぼなる領域17bに、ショートチ
ャネル効果を抑えるためのいわゆるパンチスルーサプレ
ッションインプラを、イオン注入法により行なう。この
ようにイオン注入された領域を、パンチスルーサプレッ
ションインプラを行なった領域17bと称する(図1
(B))。なお、Pウエル13aへのパンチスルーサプ
レッションインプラ及びチャネルインプラは、それぞれ
領域17aに、ボロンを例えば注入エネルギーが45K
eVでかつドーズ量が4×1012/cm2 の条件で、さ
らにフッ化ボロン(BF2 )を例えば注入エネルギーが
90KeVでかつドーズ量が4×1012/cm2 の条件
で、それぞれイオン注入することにより行なえる。一
方、Nウエル13bへのパンチスルーサプレッションイ
ンプラは、領域17bに、リンを例えば注入エネルギー
が80KeVでかつドーズ量が2×1013/cm2 の条
件で、イオン注入することにより行なえる。
であって後にゲート電極下にほぼなる領域17aに、シ
ョートチャネル効果を抑えるためのいわゆるパンチスル
ーサプレッションインプラ及びしきい値電圧を制御する
ためのいわゆるチャネルインプラを、イオン注入法によ
りそれぞれ行なう。このようにイオン注入された領域
を、チャネルインプラ等を行なった領域17aと称す
る。また、pMOS形成予定領域Pの一部領域であって
後にゲート電極下にほぼなる領域17bに、ショートチ
ャネル効果を抑えるためのいわゆるパンチスルーサプレ
ッションインプラを、イオン注入法により行なう。この
ようにイオン注入された領域を、パンチスルーサプレッ
ションインプラを行なった領域17bと称する(図1
(B))。なお、Pウエル13aへのパンチスルーサプ
レッションインプラ及びチャネルインプラは、それぞれ
領域17aに、ボロンを例えば注入エネルギーが45K
eVでかつドーズ量が4×1012/cm2 の条件で、さ
らにフッ化ボロン(BF2 )を例えば注入エネルギーが
90KeVでかつドーズ量が4×1012/cm2 の条件
で、それぞれイオン注入することにより行なえる。一
方、Nウエル13bへのパンチスルーサプレッションイ
ンプラは、領域17bに、リンを例えば注入エネルギー
が80KeVでかつドーズ量が2×1013/cm2 の条
件で、イオン注入することにより行なえる。
【0026】次に、この試料を、例えば900℃の温度
で1分間熱処理して、イオン注入によりアモルファス化
したシリコン基板11の表面を再結晶化する。その後、
nMOS形成予定領域のシリコン基板11の表面上及び
pMOS形成予定領域のシリコン基板11の表面上に、
UHV−CVD法によりp型不純物を含むシリコン膜1
9a,19bを、該シリコン膜19a,19b中でのp
型不純物濃度がシリコン基板11の表面に向かうに従っ
て高くなるように、20〜60nmの膜厚にエピタキシ
ャル成長させて形成する(図1(C))。シリコン膜1
9a,19bのエピタキシャル成長を2段階で行ない、
p型不純物としてボロンを用いる例について示せば、第
1段階のシリコン膜19a1 ,19b1 は、例えばシリ
コン源となるシラン(SiH4 )又はジシラン(Si2
H6 )、及びp型不純物源となるジボラン(B2 H6 )
を、第1段階のシリコン膜19a1 ,19b1 中でのボ
ロンの濃度が例えば2.4×1018cm-3程度になる条
件で混合して反応ガスとして用い、例えば1×10-4T
orrの反応ガス圧力下、500〜700℃の基板温度
で、10nmの膜厚にエピタキシャル成長させることに
より形成できる。同様に、第2段階のシリコン膜19a
2 ,19b2 は、例えばシリコン源となるシラン又はジ
シラン、及びp型不純物源となるジボランを第2段階の
シリコン膜19a2 ,19b2 中でのボロンの濃度が例
えば5×1016cm-3となる条件で混合して反応ガスと
して用い、例えば1×10-4Torrの反応ガス圧力
下、500〜700℃の基板温度で、10〜50nmの
膜厚にエピタキシャル成長させることにより形成でき
る。第2段階のシリコン膜19a2 ,19b2 として、
p型不純物を含まないものを形成する場合には、例えば
シリコン源となるシラン又はジシランを反応ガスとして
用いれば良い。
で1分間熱処理して、イオン注入によりアモルファス化
したシリコン基板11の表面を再結晶化する。その後、
nMOS形成予定領域のシリコン基板11の表面上及び
pMOS形成予定領域のシリコン基板11の表面上に、
UHV−CVD法によりp型不純物を含むシリコン膜1
9a,19bを、該シリコン膜19a,19b中でのp
型不純物濃度がシリコン基板11の表面に向かうに従っ
て高くなるように、20〜60nmの膜厚にエピタキシ
ャル成長させて形成する(図1(C))。シリコン膜1
9a,19bのエピタキシャル成長を2段階で行ない、
p型不純物としてボロンを用いる例について示せば、第
1段階のシリコン膜19a1 ,19b1 は、例えばシリ
コン源となるシラン(SiH4 )又はジシラン(Si2
H6 )、及びp型不純物源となるジボラン(B2 H6 )
を、第1段階のシリコン膜19a1 ,19b1 中でのボ
ロンの濃度が例えば2.4×1018cm-3程度になる条
件で混合して反応ガスとして用い、例えば1×10-4T
orrの反応ガス圧力下、500〜700℃の基板温度
で、10nmの膜厚にエピタキシャル成長させることに
より形成できる。同様に、第2段階のシリコン膜19a
2 ,19b2 は、例えばシリコン源となるシラン又はジ
シラン、及びp型不純物源となるジボランを第2段階の
シリコン膜19a2 ,19b2 中でのボロンの濃度が例
えば5×1016cm-3となる条件で混合して反応ガスと
して用い、例えば1×10-4Torrの反応ガス圧力
下、500〜700℃の基板温度で、10〜50nmの
膜厚にエピタキシャル成長させることにより形成でき
る。第2段階のシリコン膜19a2 ,19b2 として、
p型不純物を含まないものを形成する場合には、例えば
シリコン源となるシラン又はジシランを反応ガスとして
用いれば良い。
【0027】後述するシミュレーション結果で詳細に説
明するが、このようにして、p型不純物を含むシリコン
膜19a,19bを形成する場合、最終的に製造される
CMOSを構成するpMOSのゲート電極直下の領域に
おけるp型不純物の濃度は、シリコン基板11及びシリ
コン膜19bから構成される半導体の表面から数十nm
離れた位置で、1×1018cm-3程度の最大値を示す。
またp型不純物の濃度が最大値を示す位置より10nm
ほど深い位置にPN接合が形成される。pMOSの場
合、p型不純物の濃度が最大値を示す位置を中心とする
領域にチャネルが形成され、キャリアであるホールが流
れる。このため、キャリアの表面散乱の影響が小さくな
り、高速動作が可能になる。さらに、チャネルが、表面
から数十nm離れた位置を中心とする領域に形成される
ため、ゲート電圧により空乏層電荷を制御し易くなり、
ショートチャネル効果が起きにくくなる。一方、nMO
Sのゲート電極直下の領域におけるp型不純物の濃度
は、シリコン基板11及びシリコン膜19aから構成さ
れる半導体の表面で、1×1017cm-3程度以下とな
る。nMOSの場合、シリコン基板11及びシリコン膜
19aから構成される半導体の表面の領域にチャネルが
形成され、この領域をキャリアである電子が流れる。そ
して、p型不純物であるボロンの濃度が1×1017cm
-3程度以下の場合、電子の不純物散乱の影響が小さく、
従って高速動作が可能になる。このように、nMOS及
びpMOSのどちらも高速動作が可能になり、さらにp
MOSにおいてショートチャネル効果が起きにくくな
る。
明するが、このようにして、p型不純物を含むシリコン
膜19a,19bを形成する場合、最終的に製造される
CMOSを構成するpMOSのゲート電極直下の領域に
おけるp型不純物の濃度は、シリコン基板11及びシリ
コン膜19bから構成される半導体の表面から数十nm
離れた位置で、1×1018cm-3程度の最大値を示す。
またp型不純物の濃度が最大値を示す位置より10nm
ほど深い位置にPN接合が形成される。pMOSの場
合、p型不純物の濃度が最大値を示す位置を中心とする
領域にチャネルが形成され、キャリアであるホールが流
れる。このため、キャリアの表面散乱の影響が小さくな
り、高速動作が可能になる。さらに、チャネルが、表面
から数十nm離れた位置を中心とする領域に形成される
ため、ゲート電圧により空乏層電荷を制御し易くなり、
ショートチャネル効果が起きにくくなる。一方、nMO
Sのゲート電極直下の領域におけるp型不純物の濃度
は、シリコン基板11及びシリコン膜19aから構成さ
れる半導体の表面で、1×1017cm-3程度以下とな
る。nMOSの場合、シリコン基板11及びシリコン膜
19aから構成される半導体の表面の領域にチャネルが
形成され、この領域をキャリアである電子が流れる。そ
して、p型不純物であるボロンの濃度が1×1017cm
-3程度以下の場合、電子の不純物散乱の影響が小さく、
従って高速動作が可能になる。このように、nMOS及
びpMOSのどちらも高速動作が可能になり、さらにp
MOSにおいてショートチャネル効果が起きにくくな
る。
【0028】次に、この試料を酸化炉に入れ、そしてこ
の炉を800℃の温度にして、シリコン膜19a,19
b上に、ゲート酸化膜21a,21bを例えば5nmの
膜厚に形成する(図2(A))。
の炉を800℃の温度にして、シリコン膜19a,19
b上に、ゲート酸化膜21a,21bを例えば5nmの
膜厚に形成する(図2(A))。
【0029】次に、この試料上に、LPCVD法により
ポリシリコン膜(図示せず)を150nmの膜厚に形成
し、このポリシリコン膜に拡散法あるいはイオン注入法
によりリンを導入する。その後、このポリシリコン膜上
にタングシテンシリサイド(SiW)膜(図示せず)を
100nmの膜厚に形成する。さらに、このタングシテ
ンシリサイド膜上にゲート電極をパターニングするため
のマスクとしてのレジストパターン(図示せず)を形成
する。そして、このレジストパターンをマスクとして、
上記タングシテンシリサイド膜及びポリシリコン膜の不
要部分をそれぞれ好適なエッチング手段により除去す
る。このようにして、nMOS形成予定領域のゲート酸
化膜21a上に、0.1μm程度のゲート長を有しかつ
ポリシリコン膜23a及びタングシテンシリサイド膜2
5aを有したゲート電極27aを形成し、同様にpMO
S形成予定領域のゲート酸化膜21b上に、0.1μm
程度のゲート長を有しかつポリシリコン膜23b及びタ
ングシテンシリサイド膜25bを有したゲート電極27
bを形成する(図2(B))。なお、ゲート電極27
a,27bにおけるタングステンシリサイド膜25a,
25bは、ゲート電極の低抵抗化のためのもので、発明
の本質ではないことを付記する。
ポリシリコン膜(図示せず)を150nmの膜厚に形成
し、このポリシリコン膜に拡散法あるいはイオン注入法
によりリンを導入する。その後、このポリシリコン膜上
にタングシテンシリサイド(SiW)膜(図示せず)を
100nmの膜厚に形成する。さらに、このタングシテ
ンシリサイド膜上にゲート電極をパターニングするため
のマスクとしてのレジストパターン(図示せず)を形成
する。そして、このレジストパターンをマスクとして、
上記タングシテンシリサイド膜及びポリシリコン膜の不
要部分をそれぞれ好適なエッチング手段により除去す
る。このようにして、nMOS形成予定領域のゲート酸
化膜21a上に、0.1μm程度のゲート長を有しかつ
ポリシリコン膜23a及びタングシテンシリサイド膜2
5aを有したゲート電極27aを形成し、同様にpMO
S形成予定領域のゲート酸化膜21b上に、0.1μm
程度のゲート長を有しかつポリシリコン膜23b及びタ
ングシテンシリサイド膜25bを有したゲート電極27
bを形成する(図2(B))。なお、ゲート電極27
a,27bにおけるタングステンシリサイド膜25a,
25bは、ゲート電極の低抵抗化のためのもので、発明
の本質ではないことを付記する。
【0030】次に、この試料上に、nMOS形成予定領
域の所定部分に浅い接合のn型のソース/ドレイン領域
29aを形成するためのマスクとしてのレジストパター
ン(図示せず)を形成する。そして、このレジストパタ
ーン及びゲート電極27aをマスクとして、イオン注入
法により浅い接合のn型のソース/ドレイン領域29a
を形成する(図2(C))。なお、浅い接合のn型のソ
ース/ドレイン領域29aは、砒素(As)を例えば注
入エネルギーが10KeVでかつドーズ量が1×1015
/cm2 の条件で形成できる。
域の所定部分に浅い接合のn型のソース/ドレイン領域
29aを形成するためのマスクとしてのレジストパター
ン(図示せず)を形成する。そして、このレジストパタ
ーン及びゲート電極27aをマスクとして、イオン注入
法により浅い接合のn型のソース/ドレイン領域29a
を形成する(図2(C))。なお、浅い接合のn型のソ
ース/ドレイン領域29aは、砒素(As)を例えば注
入エネルギーが10KeVでかつドーズ量が1×1015
/cm2 の条件で形成できる。
【0031】次に、この試料上に、テトラエトキシシラ
ン(Tetra-Ethoxy-Silane )を原料として用いて、CV
D法によりSiO2 膜(図示せず)を50nmの膜厚に
形成する。そして、このSiO2 膜に対し反応性イオン
エッチング法による異方性エッチングを実施しエッチバ
ックを行なう。このようにして、nMOS形成予定領域
のゲート電極27aの側壁、及びpMOS形成予定領域
のゲート電極27bの側壁に、第1の側壁膜31a,3
1bを形成する(図3(A))。
ン(Tetra-Ethoxy-Silane )を原料として用いて、CV
D法によりSiO2 膜(図示せず)を50nmの膜厚に
形成する。そして、このSiO2 膜に対し反応性イオン
エッチング法による異方性エッチングを実施しエッチバ
ックを行なう。このようにして、nMOS形成予定領域
のゲート電極27aの側壁、及びpMOS形成予定領域
のゲート電極27bの側壁に、第1の側壁膜31a,3
1bを形成する(図3(A))。
【0032】次に、この試料上に、pMOS形成予定領
域の所定部分に浅い接合のp型のソース/ドレイン領域
29bを形成するためのマスクとしてのレジストパター
ン(図示せず)を形成する。そして、このレジストパタ
ーン、ゲート電極27b及び第1の側壁膜31bをマス
クとして、イオン注入法により浅い接合のp型のソース
/ドレイン領域29bを形成する(図3(B))。な
お、浅い接合のp型のソース/ドレイン領域29bは、
フッ化ボロンを例えば注入エネルギーが10KeVでか
つドーズ量が1×1015/cm2 の条件で形成できる。
域の所定部分に浅い接合のp型のソース/ドレイン領域
29bを形成するためのマスクとしてのレジストパター
ン(図示せず)を形成する。そして、このレジストパタ
ーン、ゲート電極27b及び第1の側壁膜31bをマス
クとして、イオン注入法により浅い接合のp型のソース
/ドレイン領域29bを形成する(図3(B))。な
お、浅い接合のp型のソース/ドレイン領域29bは、
フッ化ボロンを例えば注入エネルギーが10KeVでか
つドーズ量が1×1015/cm2 の条件で形成できる。
【0033】次に、この試料上に、テトラエトキシシラ
ンを原料として用いて、CVD法によりSiO2 膜(図
示せず)を200nmの膜厚に形成する。そして、この
SiO2 膜に対し反応性イオンエッチング法による異方
性エッチングを実施しエッチバックを行なう。このよう
にして、第1の側壁膜31a,31bの側壁に、第2の
側壁膜33a,33bを形成する(図3(C))。
ンを原料として用いて、CVD法によりSiO2 膜(図
示せず)を200nmの膜厚に形成する。そして、この
SiO2 膜に対し反応性イオンエッチング法による異方
性エッチングを実施しエッチバックを行なう。このよう
にして、第1の側壁膜31a,31bの側壁に、第2の
側壁膜33a,33bを形成する(図3(C))。
【0034】その後、浅い接合のn型のソース/ドレイ
ン領域29aを形成した場合と同様な工程で、深い接合
のn型のソース/ドレイン領域35aを形成し、また、
浅い接合のp型のソース/ドレイン領域29bを形成し
た場合と同様な工程で、深い接合のp型のソース/ドレ
イン領域35bを形成する(図4)。ただし、深い接合
のn型のソース/ドレイン領域35aを形成する場合、
レジストパターン、ゲート電極27a、第1の側壁膜3
1a、及び第2の側壁膜33aをマスクとして用い、深
い接合のp型のソース/ドレイン領域35bを形成する
場合、レジストパターン、ゲート電極27b、第1の側
壁膜31b、及び第2の側壁膜33bをマスクとして用
いる。なお、深い接合のn型のソース/ドレイン領域3
5aは、砒素を例えば注入エネルギーが100KeVで
かつドーズ量が5×1015/cm2 の条件で形成でき、
深い接合のp型のソース/ドレイン領域35bは、フッ
化ボロンを例えば注入エネルギーが70KeVでかつド
ーズ量が2×1015/cm2 の条件で形成できる。
ン領域29aを形成した場合と同様な工程で、深い接合
のn型のソース/ドレイン領域35aを形成し、また、
浅い接合のp型のソース/ドレイン領域29bを形成し
た場合と同様な工程で、深い接合のp型のソース/ドレ
イン領域35bを形成する(図4)。ただし、深い接合
のn型のソース/ドレイン領域35aを形成する場合、
レジストパターン、ゲート電極27a、第1の側壁膜3
1a、及び第2の側壁膜33aをマスクとして用い、深
い接合のp型のソース/ドレイン領域35bを形成する
場合、レジストパターン、ゲート電極27b、第1の側
壁膜31b、及び第2の側壁膜33bをマスクとして用
いる。なお、深い接合のn型のソース/ドレイン領域3
5aは、砒素を例えば注入エネルギーが100KeVで
かつドーズ量が5×1015/cm2 の条件で形成でき、
深い接合のp型のソース/ドレイン領域35bは、フッ
化ボロンを例えば注入エネルギーが70KeVでかつド
ーズ量が2×1015/cm2 の条件で形成できる。
【0035】最後に、急速加熱装置(RTA装置)を用
い、例えば1050℃の温度で10秒間熱処理を行な
い、すべての不純物の活性化を行なう。以上のようにし
て、微細なゲート長のCMOS、具体的にはpMOS及
びnMOSが隣接する状態のCMOSを製造することが
できる。
い、例えば1050℃の温度で10秒間熱処理を行な
い、すべての不純物の活性化を行なう。以上のようにし
て、微細なゲート長のCMOS、具体的にはpMOS及
びnMOSが隣接する状態のCMOSを製造することが
できる。
【0036】以上のようにして製造したCMOSを構成
するnMOS及びpMOSのゲート電極27a,27b
直下の領域における不純物プロファイルをそれぞれ、沖
電気工業株式会社製の2次元プロセスシミュレータ(O
PUS)を用いて求めた。具体的には、シリコン膜19
a,19bのエピタキシャル成長を2段階で行ない、p
型不純物としてボロンを用いて製造したCMOS、より
具体的には、第1段階のシリコン膜19a1 ,19b1
を、該膜19a1 ,19b1 中でのボロンの濃度が2.
4×1018cm-3となる条件で10nmの膜厚に形成
し、第2段階のシリコン膜19a2 ,19b2 を、該膜
19a2 ,19b2 中でのボロンの濃度が5×1016c
m-3となる条件で30nmの膜厚に形成することにより
製造したCMOSを構成するnMOS及びpMOSのゲ
ート電極27a,27b直下の領域における不純物プロ
ファイルを求めた。
するnMOS及びpMOSのゲート電極27a,27b
直下の領域における不純物プロファイルをそれぞれ、沖
電気工業株式会社製の2次元プロセスシミュレータ(O
PUS)を用いて求めた。具体的には、シリコン膜19
a,19bのエピタキシャル成長を2段階で行ない、p
型不純物としてボロンを用いて製造したCMOS、より
具体的には、第1段階のシリコン膜19a1 ,19b1
を、該膜19a1 ,19b1 中でのボロンの濃度が2.
4×1018cm-3となる条件で10nmの膜厚に形成
し、第2段階のシリコン膜19a2 ,19b2 を、該膜
19a2 ,19b2 中でのボロンの濃度が5×1016c
m-3となる条件で30nmの膜厚に形成することにより
製造したCMOSを構成するnMOS及びpMOSのゲ
ート電極27a,27b直下の領域における不純物プロ
ファイルを求めた。
【0037】図5はnMOSに対する不純物プロファイ
ルであり、図5(A)には、シリコン膜19aの形成直
後のボロンのプロファイルを示し、図5(B)には、C
MOS製造終了後のボロンのプロファイルを示してい
る。同様に、図6はpMOSに対する不純物プロファイ
ルであり、図6(A)には、シリコン膜19bの形成直
後のボロンのプロファイルを曲線aで、リンのプロファ
イルを曲線bでそれぞれ示し、図6(B)には、CMO
S製造終了後のボロンのプロファイルを曲線aで、リン
のプロファイルを曲線bでそれぞれ示している。なお、
図5(A)及び(B)、並びに図6(A)及び(B)の
横軸には、シリコン基板11及びシリコン膜19a,1
9bから構成される半導体の表面に垂直に、半導体の内
部に向かう方向に測った距離X(nm)を取って示し、
縦軸には、不純物濃度(cm-3)を取って示している。
ただし、ボロンのプロファイルを示す曲線がX軸と交差
する位置、すなわち図5(A)及び(B)、並びに図6
(A)及び(B)の横軸にsで示す位置が、シリコン基
板11及びシリコン膜19a,19bから構成される半
導体の表面の位置に相当する。
ルであり、図5(A)には、シリコン膜19aの形成直
後のボロンのプロファイルを示し、図5(B)には、C
MOS製造終了後のボロンのプロファイルを示してい
る。同様に、図6はpMOSに対する不純物プロファイ
ルであり、図6(A)には、シリコン膜19bの形成直
後のボロンのプロファイルを曲線aで、リンのプロファ
イルを曲線bでそれぞれ示し、図6(B)には、CMO
S製造終了後のボロンのプロファイルを曲線aで、リン
のプロファイルを曲線bでそれぞれ示している。なお、
図5(A)及び(B)、並びに図6(A)及び(B)の
横軸には、シリコン基板11及びシリコン膜19a,1
9bから構成される半導体の表面に垂直に、半導体の内
部に向かう方向に測った距離X(nm)を取って示し、
縦軸には、不純物濃度(cm-3)を取って示している。
ただし、ボロンのプロファイルを示す曲線がX軸と交差
する位置、すなわち図5(A)及び(B)、並びに図6
(A)及び(B)の横軸にsで示す位置が、シリコン基
板11及びシリコン膜19a,19bから構成される半
導体の表面の位置に相当する。
【0038】以下、シリコン基板11及びシリコン膜1
9a,19bから構成される半導体の表面から数十nm
の領域に注目して説明する。図5(A)及び(B)から
理解できるように、シリコン膜19aを形成した後、上
述した種々の処理を行なって製造したCMOSを構成す
るnMOSのゲート電極27a直下の領域におけるボロ
ンの濃度は、シリコン基板11及びシリコン膜19aか
ら構成される半導体の表面から約40nm離れた位置
で、1×1018cm-3程度の最大値を示す。また、ボロ
ンの濃度は、シリコン基板11及びシリコン膜19aか
ら構成される半導体の表面で、1×1017cm-3程度に
なる。nMOSの場合、シリコン基板11及びシリコン
膜19aから構成される半導体の表面の領域にチャネル
が形成され、この領域をキャリアである電子が流れる。
そして、ボロンの濃度が1×1017cm-3程度の場合、電
子の不純物散乱の影響が小さい。従って、高速動作が可
能になると考えられる。
9a,19bから構成される半導体の表面から数十nm
の領域に注目して説明する。図5(A)及び(B)から
理解できるように、シリコン膜19aを形成した後、上
述した種々の処理を行なって製造したCMOSを構成す
るnMOSのゲート電極27a直下の領域におけるボロ
ンの濃度は、シリコン基板11及びシリコン膜19aか
ら構成される半導体の表面から約40nm離れた位置
で、1×1018cm-3程度の最大値を示す。また、ボロ
ンの濃度は、シリコン基板11及びシリコン膜19aか
ら構成される半導体の表面で、1×1017cm-3程度に
なる。nMOSの場合、シリコン基板11及びシリコン
膜19aから構成される半導体の表面の領域にチャネル
が形成され、この領域をキャリアである電子が流れる。
そして、ボロンの濃度が1×1017cm-3程度の場合、電
子の不純物散乱の影響が小さい。従って、高速動作が可
能になると考えられる。
【0039】一方、図6(A)及び(B)から理解でき
るように、シリコン膜19bを形成した後、上述した種
々の処理を行なって製造したCMOSを構成するpMO
Sのゲート電極27b直下の領域におけるボロンの濃度
は、シリコン基板11及びシリコン膜19bから構成さ
れる半導体の表面から約40nm離れた位置で、1×1
018cm-3程度の最大値を示す。また、ボロンの濃度
は、シリコン基板11及びシリコン膜19bから構成さ
れる半導体の表面で、1×1017cm-3程度になる。ま
た、ボロンの濃度とリンの濃度とは、シリコン基板11
及びシリコン膜19bから構成される半導体の表面から
約50nm離れた位置で等しくなる。ボロンの濃度とリ
ンの濃度とが等しい位置にPN接合が形成される。pM
OSの場合、p型不純物の濃度が最大値を示す位置を中
心とする領域にチャネルが形成され、キャリアであるホ
ールが流れる。このため、キャリアの表面散乱の影響が
小さくなり、高速動作が可能になると考えられる。ま
た、チャネルが、表面から50nm離れた位置を中心と
する領域に形成されるため、ゲート電圧により空乏層電
荷を制御し易くなり、ショートチャネル効果が起きにく
くなると考えられる。
るように、シリコン膜19bを形成した後、上述した種
々の処理を行なって製造したCMOSを構成するpMO
Sのゲート電極27b直下の領域におけるボロンの濃度
は、シリコン基板11及びシリコン膜19bから構成さ
れる半導体の表面から約40nm離れた位置で、1×1
018cm-3程度の最大値を示す。また、ボロンの濃度
は、シリコン基板11及びシリコン膜19bから構成さ
れる半導体の表面で、1×1017cm-3程度になる。ま
た、ボロンの濃度とリンの濃度とは、シリコン基板11
及びシリコン膜19bから構成される半導体の表面から
約50nm離れた位置で等しくなる。ボロンの濃度とリ
ンの濃度とが等しい位置にPN接合が形成される。pM
OSの場合、p型不純物の濃度が最大値を示す位置を中
心とする領域にチャネルが形成され、キャリアであるホ
ールが流れる。このため、キャリアの表面散乱の影響が
小さくなり、高速動作が可能になると考えられる。ま
た、チャネルが、表面から50nm離れた位置を中心と
する領域に形成されるため、ゲート電圧により空乏層電
荷を制御し易くなり、ショートチャネル効果が起きにく
くなると考えられる。
【0040】このように、nMOS及びpMOSのどち
らも高速動作が可能になり、さらにpMOSにおいてシ
ョートチャネル効果が起きにくくなると考えられる。
らも高速動作が可能になり、さらにpMOSにおいてシ
ョートチャネル効果が起きにくくなると考えられる。
【0041】そこで、上述のようにして製造したCMO
Sを構成するnMOS及びpMOSの動作速度につい
て、より詳細に検討するため、沖電気工業株式会社製の
2次元デバイスシミュレータ(ODESA)を用いて、
nMOS及びpMOSのそれぞれに対して、ドレイン電
流のゲート電圧依存性(以下、ID −VG 特性と称する
場合がある。)を求めた。nMOSに対するID −VG
特性は、ドレイン電圧が0.1Vの条件で求め、pMO
Sに対するID −VG 特性は、ドレイン電圧が−0.1
Vの条件で求めた。ただし、ここでは、ショートチャネ
ル効果による影響をさけるため、ゲート長が1μmであ
るnMOS及びpMOSについて検討した。さらに、n
MOS及びpMOSのそれぞれに対して求められたID
−VG 特性から、nMOS及びpMOSのそれぞれに対
して、相互コンダクタンスのゲート電圧依存性(以下、
Gm −VG 特性と称する場合がある。)を求めた。な
お、これら電気特性は、シリコン膜19a,19bのエ
ピタキシャル成長を2段階で行ない、p型不純物として
ボロンを用いて製造したCMOS、より具体的には、第
1段階のシリコン膜19a1 ,19b1 を、該膜19a
1 ,19b1 中でのボロンの濃度が2.4×1018cm
-3となる条件で10nmの膜厚に形成し、第2段階のシ
リコン膜19a2 ,19b2 を、該膜19a2 ,19b
2 中でのボロンの濃度が5×1016cm-3となる条件で
20nm、30nm、40nmの膜厚に形成することに
より製造したCMOSを構成するnMOS及びpMOS
に対して求めた。また、第2段階のシリコン膜19a
2 ,19b2 を形成することなしに製造したCMOSを
構成するnMOS及びpMOSに対する電気特性につい
ても併せて求めた。
Sを構成するnMOS及びpMOSの動作速度につい
て、より詳細に検討するため、沖電気工業株式会社製の
2次元デバイスシミュレータ(ODESA)を用いて、
nMOS及びpMOSのそれぞれに対して、ドレイン電
流のゲート電圧依存性(以下、ID −VG 特性と称する
場合がある。)を求めた。nMOSに対するID −VG
特性は、ドレイン電圧が0.1Vの条件で求め、pMO
Sに対するID −VG 特性は、ドレイン電圧が−0.1
Vの条件で求めた。ただし、ここでは、ショートチャネ
ル効果による影響をさけるため、ゲート長が1μmであ
るnMOS及びpMOSについて検討した。さらに、n
MOS及びpMOSのそれぞれに対して求められたID
−VG 特性から、nMOS及びpMOSのそれぞれに対
して、相互コンダクタンスのゲート電圧依存性(以下、
Gm −VG 特性と称する場合がある。)を求めた。な
お、これら電気特性は、シリコン膜19a,19bのエ
ピタキシャル成長を2段階で行ない、p型不純物として
ボロンを用いて製造したCMOS、より具体的には、第
1段階のシリコン膜19a1 ,19b1 を、該膜19a
1 ,19b1 中でのボロンの濃度が2.4×1018cm
-3となる条件で10nmの膜厚に形成し、第2段階のシ
リコン膜19a2 ,19b2 を、該膜19a2 ,19b
2 中でのボロンの濃度が5×1016cm-3となる条件で
20nm、30nm、40nmの膜厚に形成することに
より製造したCMOSを構成するnMOS及びpMOS
に対して求めた。また、第2段階のシリコン膜19a
2 ,19b2 を形成することなしに製造したCMOSを
構成するnMOS及びpMOSに対する電気特性につい
ても併せて求めた。
【0042】図7はnMOSに対して求めた電気特性で
あり、図7(A)には、ID −VG特性を示し、図7
(B)には、Gm −VG 特性を示している。同様に、図
8はpMOSに対して求めた電気特性であり、図8
(A)には、ID −VG 特性を示し、図8(B)には、
Gm −VG 特性を示している。図7(A)及び図8
(A)中の曲線aは、第2段階のシリコン膜19a2 ,
19b2 を形成しなかった場合のID −VG 特性であ
り、曲線b〜dは、第2段階のシリコン膜19a2 ,1
9b2 を20μm、30μm、40nmの膜厚にそれぞ
れ形成した場合のID −VG特性である。また、図7
(B)及び図8(B)中の曲線eは、第2段階のシリコ
ン膜19a2 ,19b2 を形成しなかった場合のGm −
VG 特性であり、曲線f〜hは、第2段階のシリコン膜
19a2 ,19b2 を20μm、30μm、40nmの
膜厚にそれぞれ形成した場合のGm −VG 特性である。
なお、図7(A)及び図8(A)の横軸には、ゲート電
圧VG (V)を取って示し、縦軸には、ドレイン電流I
D (μA/μm)を取って示している。また、図7
(B)及び図8(B)の横軸には、ゲート電圧VG
(V)を取って示し、縦軸には、相互コンダクタンスG
m (μS/μm)を取って示している。
あり、図7(A)には、ID −VG特性を示し、図7
(B)には、Gm −VG 特性を示している。同様に、図
8はpMOSに対して求めた電気特性であり、図8
(A)には、ID −VG 特性を示し、図8(B)には、
Gm −VG 特性を示している。図7(A)及び図8
(A)中の曲線aは、第2段階のシリコン膜19a2 ,
19b2 を形成しなかった場合のID −VG 特性であ
り、曲線b〜dは、第2段階のシリコン膜19a2 ,1
9b2 を20μm、30μm、40nmの膜厚にそれぞ
れ形成した場合のID −VG特性である。また、図7
(B)及び図8(B)中の曲線eは、第2段階のシリコ
ン膜19a2 ,19b2 を形成しなかった場合のGm −
VG 特性であり、曲線f〜hは、第2段階のシリコン膜
19a2 ,19b2 を20μm、30μm、40nmの
膜厚にそれぞれ形成した場合のGm −VG 特性である。
なお、図7(A)及び図8(A)の横軸には、ゲート電
圧VG (V)を取って示し、縦軸には、ドレイン電流I
D (μA/μm)を取って示している。また、図7
(B)及び図8(B)の横軸には、ゲート電圧VG
(V)を取って示し、縦軸には、相互コンダクタンスG
m (μS/μm)を取って示している。
【0043】ここで、ID −VG 特性からGm −VG 特
性を求める方法について、図7(A)中のp1 点及びp
2 点、並びに図7(B)中のq点を用いて説明する。p
1 点及びp2 点は、第2段階のシリコン膜19a2 を4
0nmの膜厚に形成した場合のID −VG 特性を示す曲
線d中の隣接する2つのプロットである。q点はGm−
VG 特性を示す曲線h中のプロットであり、p1 点及び
p2 点から求められる。p1 点及びp2 点からq点を求
める場合、先ず、p2 点でのゲート電圧VG の値からp
1 点でのゲート電圧VG の値を引いて、ゲート電圧差Δ
VG を求める。次に、p2 点でのドレイン電流ID の値
からp1 点でのドレイン電流ID の値を引いて、ドレイ
ン電流差ΔID を求める。そして、p1 点でのゲート電
圧VG の値とp2 点でのゲート電圧VG の値の平均をq
点でのゲート電圧VG の値とし、ΔID /ΔVG をq点
での相互コンダクタンスGm の値とする。曲線e〜hの
その他のプロットについても、同様な方法で求めること
が出来る。
性を求める方法について、図7(A)中のp1 点及びp
2 点、並びに図7(B)中のq点を用いて説明する。p
1 点及びp2 点は、第2段階のシリコン膜19a2 を4
0nmの膜厚に形成した場合のID −VG 特性を示す曲
線d中の隣接する2つのプロットである。q点はGm−
VG 特性を示す曲線h中のプロットであり、p1 点及び
p2 点から求められる。p1 点及びp2 点からq点を求
める場合、先ず、p2 点でのゲート電圧VG の値からp
1 点でのゲート電圧VG の値を引いて、ゲート電圧差Δ
VG を求める。次に、p2 点でのドレイン電流ID の値
からp1 点でのドレイン電流ID の値を引いて、ドレイ
ン電流差ΔID を求める。そして、p1 点でのゲート電
圧VG の値とp2 点でのゲート電圧VG の値の平均をq
点でのゲート電圧VG の値とし、ΔID /ΔVG をq点
での相互コンダクタンスGm の値とする。曲線e〜hの
その他のプロットについても、同様な方法で求めること
が出来る。
【0044】図7(A)から理解できるように、CMO
Sを構成するnMOSのドレイン電流ID が0.1(μ
A/μm)となるときのゲート電圧VG の値(以下、し
きい値電圧Vthと称する場合がある。)の絶対値は、第
2段階のシリコン膜19a2を厚く形成する程、小さく
なる。また、図7(B)から理解できるように、第2段
階のシリコン膜19a2 を厚く形成する程、相互コンダ
クタンスGm の最大値は大きくなる。特に、第2段階の
シリコン膜を形成しなかった場合の相互コンダクタンス
Gm の最大値に比べて、第2段階のシリコン膜19a2
を40nmの膜厚に形成した場合の相互コンダクタンス
Gm の最大値がほぼ2倍になる。
Sを構成するnMOSのドレイン電流ID が0.1(μ
A/μm)となるときのゲート電圧VG の値(以下、し
きい値電圧Vthと称する場合がある。)の絶対値は、第
2段階のシリコン膜19a2を厚く形成する程、小さく
なる。また、図7(B)から理解できるように、第2段
階のシリコン膜19a2 を厚く形成する程、相互コンダ
クタンスGm の最大値は大きくなる。特に、第2段階の
シリコン膜を形成しなかった場合の相互コンダクタンス
Gm の最大値に比べて、第2段階のシリコン膜19a2
を40nmの膜厚に形成した場合の相互コンダクタンス
Gm の最大値がほぼ2倍になる。
【0045】一方、図8(A)から理解できるように、
CMOSを構成するpMOSのしきい値電圧Vthの絶対
値は、第2段階のシリコン膜19b2 を厚く形成する
程、小さくなる。また、図8(B)から理解できるよう
に、第2段階のシリコン膜19b2 を厚く形成する程、
相互コンダクタンスGm の最大値は大きくなる。特に、
第2段階のシリコン膜を形成しなかった場合の相互コン
ダクタンスGm の最大値に比べて、第2段階のシリコン
膜19b2 を40nの膜厚に形成した場合の相互コンダ
クタンスGm の最大値がほぼ2倍になる。
CMOSを構成するpMOSのしきい値電圧Vthの絶対
値は、第2段階のシリコン膜19b2 を厚く形成する
程、小さくなる。また、図8(B)から理解できるよう
に、第2段階のシリコン膜19b2 を厚く形成する程、
相互コンダクタンスGm の最大値は大きくなる。特に、
第2段階のシリコン膜を形成しなかった場合の相互コン
ダクタンスGm の最大値に比べて、第2段階のシリコン
膜19b2 を40nの膜厚に形成した場合の相互コンダ
クタンスGm の最大値がほぼ2倍になる。
【0046】このように、nMOS及びpMOSのどち
らも、第2段階のシリコン膜19a2 ,19b2 を厚く
形成するほど、相互コンダクタンスGm の最大値が大き
くなる。従って、nMOS及びpMOSのどちらも、第
2段階のシリコン膜19a2,19b2 を厚く形成する
ほど、高速動作が可能になることが理解できる。ただ
し、pMOSでは、第2段階のシリコン膜19b2 を厚
く形成するほど、サブスレッショルド係数が大きくなる
ため、このことを考慮して、第2段階のシリコン膜19
a2 ,19b2 を形成する膜厚を定める必要がある。こ
のことは、ゲート電圧VG の絶対値が、しきい値電圧V
thの絶対値以下となる領域に注目すると理解できる。
らも、第2段階のシリコン膜19a2 ,19b2 を厚く
形成するほど、相互コンダクタンスGm の最大値が大き
くなる。従って、nMOS及びpMOSのどちらも、第
2段階のシリコン膜19a2,19b2 を厚く形成する
ほど、高速動作が可能になることが理解できる。ただ
し、pMOSでは、第2段階のシリコン膜19b2 を厚
く形成するほど、サブスレッショルド係数が大きくなる
ため、このことを考慮して、第2段階のシリコン膜19
a2 ,19b2 を形成する膜厚を定める必要がある。こ
のことは、ゲート電圧VG の絶対値が、しきい値電圧V
thの絶対値以下となる領域に注目すると理解できる。
【0047】また、上述のようにして製造したCMOS
を構成するnMOS及びpMOSのショートチャネル効
果について、より詳細に検討するため、ゲート長が1μ
mの場合のしきい値電圧からゲート長が0.15μmの
場合のしきい値電圧を引くことにより、しきい値電圧差
ΔVthを求めた。nMOSに対しては、ドレイン電圧が
2Vの条件でしきい値電圧差ΔVthを求め、pMOSに
対しては、ドレイン電圧が−2Vの条件でしきい値電圧
差ΔVthを求めた。なお、しきい値電圧差ΔVthは、シ
リコン膜19a,19bのエピタキシャル成長を2段階
で行ない、p型不純物としてボロンを用いて製造したC
MOS、より具体的には、第1段階のシリコン膜19a
1 ,19b1 を、該膜19a1 ,19b1 中でのボロン
の濃度が2.4×1018cm-3となる条件で10nmの
膜厚に形成し、第2段階のシリコン膜19a2 ,19b
2 を、該膜19a2 ,19b2 中でのボロンの濃度が5
×1016cm-3となる条件で20μm、30μm、40
nmの膜厚に形成することにより製造したCMOSを構
成するnMOS及びpMOSに対して求めた。また、第
2段階のシリコン膜19a2 ,19b2 を形成すること
なしに製造したCMOSを構成するnMOS及びpMO
Sに対するしきい値電圧差ΔVthについても併せて求め
た。また、シリコン膜19a,19bを形成する代わり
に、nMOS形成予定領域のシリコン基板11の表面
に、ボロンを注入エネルギーが45KeVでかつドーズ
量が4×1012/cm2 の条件で、さらにフッ化ボロン
を注入エネルギーが90KeVでかつドーズ量が4×1
012/cm2 の条件で、それぞれイオン注入し、またp
MOS形成予定領域のシリコン基板11の表面に、フッ
化ボロンを注入エネルギーが10KeVでかつドーズ量
が3×1012/cm2 の条件で、さらにリンを注入エネ
ルギーが120KeVでかつドーズ量が2×1013/c
m2 の条件で、それぞれイオン注入することにより製造
したCMOSを構成するnMOS及びpMOSに対する
しきい値電圧差ΔVthについても併せて求めた。
を構成するnMOS及びpMOSのショートチャネル効
果について、より詳細に検討するため、ゲート長が1μ
mの場合のしきい値電圧からゲート長が0.15μmの
場合のしきい値電圧を引くことにより、しきい値電圧差
ΔVthを求めた。nMOSに対しては、ドレイン電圧が
2Vの条件でしきい値電圧差ΔVthを求め、pMOSに
対しては、ドレイン電圧が−2Vの条件でしきい値電圧
差ΔVthを求めた。なお、しきい値電圧差ΔVthは、シ
リコン膜19a,19bのエピタキシャル成長を2段階
で行ない、p型不純物としてボロンを用いて製造したC
MOS、より具体的には、第1段階のシリコン膜19a
1 ,19b1 を、該膜19a1 ,19b1 中でのボロン
の濃度が2.4×1018cm-3となる条件で10nmの
膜厚に形成し、第2段階のシリコン膜19a2 ,19b
2 を、該膜19a2 ,19b2 中でのボロンの濃度が5
×1016cm-3となる条件で20μm、30μm、40
nmの膜厚に形成することにより製造したCMOSを構
成するnMOS及びpMOSに対して求めた。また、第
2段階のシリコン膜19a2 ,19b2 を形成すること
なしに製造したCMOSを構成するnMOS及びpMO
Sに対するしきい値電圧差ΔVthについても併せて求め
た。また、シリコン膜19a,19bを形成する代わり
に、nMOS形成予定領域のシリコン基板11の表面
に、ボロンを注入エネルギーが45KeVでかつドーズ
量が4×1012/cm2 の条件で、さらにフッ化ボロン
を注入エネルギーが90KeVでかつドーズ量が4×1
012/cm2 の条件で、それぞれイオン注入し、またp
MOS形成予定領域のシリコン基板11の表面に、フッ
化ボロンを注入エネルギーが10KeVでかつドーズ量
が3×1012/cm2 の条件で、さらにリンを注入エネ
ルギーが120KeVでかつドーズ量が2×1013/c
m2 の条件で、それぞれイオン注入することにより製造
したCMOSを構成するnMOS及びpMOSに対する
しきい値電圧差ΔVthについても併せて求めた。
【0048】図9はnMOSに対して求めた、しきい値
電圧差ΔVthと相互コンダクタンスの最大値Gm max と
の関係を示す特性図であり、図10はpMOSに対して
求めた、しきい値電圧差ΔVthと相互コンダクタンスの
最大値Gm max との関係を示す特性図である。図9及び
図10の横軸には、相互コンダクタンスの最大値Gm max
(μS/μm)を取って示し、縦軸には、しきい値電
圧差ΔVth(V)を取って示している。図9及び図10
中、a点は、第2段階のシリコン膜19a2 ,19b2
を形成しなかった場合の結果を示し、b〜d点は、第2
段階のシリコン膜19a2 ,19b2 を20nm、30
nm、40nmの膜厚にそれぞれ形成した場合の結果を
示している。また、e点は、上述したようにイオン注入
を行なった場合の結果を示している。なお、a点〜d点
における相互コンダクタンスの最大値Gm max は、上述
したGm −VG 特性において求められた相互コンダクタ
ンスGm の最大値を示している。すなわち、nMOSで
は、ゲート長が1μmであり、ドレイン電圧が0.1V
である条件で得られた相互コンダクタンスGm の最大値
を示し、pMOSでは、ゲート長が1μmであり、ドレ
イン電圧が−0.1Vである条件で得られた相互コンダ
クタンスGm の最大値を示している。同様に、e点にお
ける相互コンダクタンスの最大値Gm max も、nMOS
では、ゲート長が1μmであり、ドレイン電圧が0.1
Vである条件で得られる相互コンダクタンスGm の最大
値を示し、pMOSでは、ゲート長が1μmであり、ド
レイン電圧が−0.1Vである条件で得られる相互コン
ダクタンスGm の最大値を示している。
電圧差ΔVthと相互コンダクタンスの最大値Gm max と
の関係を示す特性図であり、図10はpMOSに対して
求めた、しきい値電圧差ΔVthと相互コンダクタンスの
最大値Gm max との関係を示す特性図である。図9及び
図10の横軸には、相互コンダクタンスの最大値Gm max
(μS/μm)を取って示し、縦軸には、しきい値電
圧差ΔVth(V)を取って示している。図9及び図10
中、a点は、第2段階のシリコン膜19a2 ,19b2
を形成しなかった場合の結果を示し、b〜d点は、第2
段階のシリコン膜19a2 ,19b2 を20nm、30
nm、40nmの膜厚にそれぞれ形成した場合の結果を
示している。また、e点は、上述したようにイオン注入
を行なった場合の結果を示している。なお、a点〜d点
における相互コンダクタンスの最大値Gm max は、上述
したGm −VG 特性において求められた相互コンダクタ
ンスGm の最大値を示している。すなわち、nMOSで
は、ゲート長が1μmであり、ドレイン電圧が0.1V
である条件で得られた相互コンダクタンスGm の最大値
を示し、pMOSでは、ゲート長が1μmであり、ドレ
イン電圧が−0.1Vである条件で得られた相互コンダ
クタンスGm の最大値を示している。同様に、e点にお
ける相互コンダクタンスの最大値Gm max も、nMOS
では、ゲート長が1μmであり、ドレイン電圧が0.1
Vである条件で得られる相互コンダクタンスGm の最大
値を示し、pMOSでは、ゲート長が1μmであり、ド
レイン電圧が−0.1Vである条件で得られる相互コン
ダクタンスGm の最大値を示している。
【0049】図9から理解できるように、nMOSで
は、第2段階のシリコン膜19a2 を形成しなかった場
合のしきい値電圧差ΔVthの絶対値が最も大きい。そし
て、第2段階のシリコン膜19a2 の膜厚が大きくなる
程、しきい値電圧差ΔVthの絶対値が小さくなる。第2
段階のシリコン膜19b2 を20nm〜40nmの膜厚
に形成した場合のしきい値電圧差ΔVthは、イオン注入
を行った場合のしきい値電圧差ΔVthと同程度である。
このことは、第2段階のシリコン膜19b2 を20nm
〜40nmの膜厚に形成したとしても、従来と比べてシ
ョートチャネル効果が起こり易くならないことを示して
いる。また、nMOSでは、第2段階のシリコン膜19
a2 を形成しなかった場合の相互コンダクタンスGm が
最も小さい。そして、第2段階のシリコン膜19a2 の
膜厚が大きくなる程、相互コンダクタンスGm が大きく
なる。第2段階のシリコン膜19a2 を20nm〜40
nmの膜厚に形成した場合の相互コンダクタンスGm
は、イオン注入を行った場合の相互コンダクタンスGm
より大きい。従って、第2段階のシリコン膜19a2 を
20nm〜40nmの膜厚に形成した場合、ショートチ
ャネル効果が起こり易くなることなしに、高速動作が可
能になる。
は、第2段階のシリコン膜19a2 を形成しなかった場
合のしきい値電圧差ΔVthの絶対値が最も大きい。そし
て、第2段階のシリコン膜19a2 の膜厚が大きくなる
程、しきい値電圧差ΔVthの絶対値が小さくなる。第2
段階のシリコン膜19b2 を20nm〜40nmの膜厚
に形成した場合のしきい値電圧差ΔVthは、イオン注入
を行った場合のしきい値電圧差ΔVthと同程度である。
このことは、第2段階のシリコン膜19b2 を20nm
〜40nmの膜厚に形成したとしても、従来と比べてシ
ョートチャネル効果が起こり易くならないことを示して
いる。また、nMOSでは、第2段階のシリコン膜19
a2 を形成しなかった場合の相互コンダクタンスGm が
最も小さい。そして、第2段階のシリコン膜19a2 の
膜厚が大きくなる程、相互コンダクタンスGm が大きく
なる。第2段階のシリコン膜19a2 を20nm〜40
nmの膜厚に形成した場合の相互コンダクタンスGm
は、イオン注入を行った場合の相互コンダクタンスGm
より大きい。従って、第2段階のシリコン膜19a2 を
20nm〜40nmの膜厚に形成した場合、ショートチ
ャネル効果が起こり易くなることなしに、高速動作が可
能になる。
【0050】一方、図10から理解できるように、pM
OSでは、第2段階のシリコン膜19b2 を形成しなか
った場合のしきい値電圧差ΔVthが最も小さい。そし
て、第2段階のシリコン膜19b2 の膜厚が大きくなる
程、しきい値電圧差ΔVthが大きくなる。第2段階のシ
リコン膜19b2 を20nm〜30nmの膜厚に形成し
た場合のしきい値電圧差ΔVthは、第2段階のシリコン
膜19b2 を形成しなかった場合のしきい値電圧差ΔV
thよりわずかに大きく、第2段階のシリコン膜19b2
を40nmの膜厚に形成した場合のしきい値電圧差ΔV
thは、イオン注入を行った場合のしきい値電圧差ΔVth
と同程度である。また、pMOSでは、第2段階のシリ
コン膜19b2 を形成しなかった場合の相互コンダクタ
ンスGm が最も小さい。そして、第2段階のシリコン膜
19b2 の膜厚が大きくなる程、相互コンダクタンスG
m が大きくなる。第2段階のシリコン膜19b2 を20
nm〜40nmの膜厚に形成した場合の相互コンダクタ
ンスGm は、イオン注入を行った場合の相互コンダクタ
ンスGm より大きい。従って、第2段階のシリコン膜1
9b2 を20nm〜30nmの膜厚に形成した場合に
は、ショートチャネル効果が起きにくく、かつ高速動作
が可能になる。
OSでは、第2段階のシリコン膜19b2 を形成しなか
った場合のしきい値電圧差ΔVthが最も小さい。そし
て、第2段階のシリコン膜19b2 の膜厚が大きくなる
程、しきい値電圧差ΔVthが大きくなる。第2段階のシ
リコン膜19b2 を20nm〜30nmの膜厚に形成し
た場合のしきい値電圧差ΔVthは、第2段階のシリコン
膜19b2 を形成しなかった場合のしきい値電圧差ΔV
thよりわずかに大きく、第2段階のシリコン膜19b2
を40nmの膜厚に形成した場合のしきい値電圧差ΔV
thは、イオン注入を行った場合のしきい値電圧差ΔVth
と同程度である。また、pMOSでは、第2段階のシリ
コン膜19b2 を形成しなかった場合の相互コンダクタ
ンスGm が最も小さい。そして、第2段階のシリコン膜
19b2 の膜厚が大きくなる程、相互コンダクタンスG
m が大きくなる。第2段階のシリコン膜19b2 を20
nm〜40nmの膜厚に形成した場合の相互コンダクタ
ンスGm は、イオン注入を行った場合の相互コンダクタ
ンスGm より大きい。従って、第2段階のシリコン膜1
9b2 を20nm〜30nmの膜厚に形成した場合に
は、ショートチャネル効果が起きにくく、かつ高速動作
が可能になる。
【0051】2.第2の実施の形態 図11及び図12はCMOSを製造する場合の説明図で
ある。具体的には、pMOS及びnMOSが隣接する状
態のCMOSを製造する場合の工程図であり、その製造
工程中の主な工程での試料をそれぞれゲート長に沿った
方向に切った断面図(ただし、切り口に着目した図)に
よって示した工程図である。ただし、図面が複雑化する
のを回避するため、断面を示すハッチングを一部省略し
てある。
ある。具体的には、pMOS及びnMOSが隣接する状
態のCMOSを製造する場合の工程図であり、その製造
工程中の主な工程での試料をそれぞれゲート長に沿った
方向に切った断面図(ただし、切り口に着目した図)に
よって示した工程図である。ただし、図面が複雑化する
のを回避するため、断面を示すハッチングを一部省略し
てある。
【0052】先ず、第1の実施の形態の場合と同様にし
て、シリコン基板11へのPウエル13a及びNウエル
13bの形成、シリコン基板11への素子間分離用絶縁
膜15の形成、領域17aへのパンチスルーサプレッシ
ョンインプラ、及びチャネルインプラ、領域17bへの
パンチスルーサプレッションインプラを行なう(図11
(A))。
て、シリコン基板11へのPウエル13a及びNウエル
13bの形成、シリコン基板11への素子間分離用絶縁
膜15の形成、領域17aへのパンチスルーサプレッシ
ョンインプラ、及びチャネルインプラ、領域17bへの
パンチスルーサプレッションインプラを行なう(図11
(A))。
【0053】次に、この試料を、例えば900℃の温度
で1分間熱処理して、イオン注入によりアモルファス化
したシリコン基板11の表面を再結晶化する。その後、
この試料上に、CVD法によりp型不純物を含むシリケ
ートガラス膜37を、100nmの膜厚に形成する(図
11(B))。p型不純物を含むシリケートガラス膜3
7として、BSG(Boron Silicate Glass)膜を用いる
例について示せば、BSG膜は、例えばシリコン源とな
るシラン、及びボロン源となるジボランを、BSG膜3
7中でのB2 O3 換算のモル濃度が例えば18mol%
程度になる条件で混合し反応ガスとして用いて、例えば
400℃の温度で形成できる。
で1分間熱処理して、イオン注入によりアモルファス化
したシリコン基板11の表面を再結晶化する。その後、
この試料上に、CVD法によりp型不純物を含むシリケ
ートガラス膜37を、100nmの膜厚に形成する(図
11(B))。p型不純物を含むシリケートガラス膜3
7として、BSG(Boron Silicate Glass)膜を用いる
例について示せば、BSG膜は、例えばシリコン源とな
るシラン、及びボロン源となるジボランを、BSG膜3
7中でのB2 O3 換算のモル濃度が例えば18mol%
程度になる条件で混合し反応ガスとして用いて、例えば
400℃の温度で形成できる。
【0054】次に、この試料を、急速加熱装置を用い、
例えば950℃の温度で5秒間熱処理を行なう。この熱
処理において、シリケートガラス膜37に含まれている
ボロンが、該膜37からシリコン基板11に固相拡散
し、シリコン基板11の表層に、ボロンの濃度が例えば
2.4×1018cm-3程度の拡散領域39a,39bが
形成される。その後、シリケートガラス膜37をエッチ
ングにより除去する(図12(A))。
例えば950℃の温度で5秒間熱処理を行なう。この熱
処理において、シリケートガラス膜37に含まれている
ボロンが、該膜37からシリコン基板11に固相拡散
し、シリコン基板11の表層に、ボロンの濃度が例えば
2.4×1018cm-3程度の拡散領域39a,39bが
形成される。その後、シリケートガラス膜37をエッチ
ングにより除去する(図12(A))。
【0055】次に、nMOS形成予定領域のシリコン基
板表面上及びpMOS形成予定領域のシリコン基板表面
上に、UHV−CVD法によりp型不純物を含むシリコ
ン膜19a,19bを、該シリコン膜19a,19b中
でのp型不純物濃度が、拡散領域39a,39bのp型
不純物濃度より低くなるように、10〜50nmの膜厚
にエピタキシャル成長させて形成する(図12
(B))。シリコン膜19a,19bを1段階で形成
し、p型不純物としてボロンを用いる例について示せ
ば、シリコン膜19a,19bは、例えばシリコン源と
なるシラン又はジシラン、及びp型不純物源となるジボ
ランをシリコン膜19a,19b中でのボロンの濃度が
例えば5×1016cm-3となる条件で混合して反応ガス
として用い、例えば10-4Torrの反応ガス圧力下、
500〜700℃の基板温度で、10〜50nmの膜厚
にエピタキシャル成長させることにより形成できる。シ
リコン膜19a,19bとして、p型不純物を含まない
ものを形成する場合には、例えばシリコン源となるシラ
ン又はジシランを反応ガスとして用いれば良い。
板表面上及びpMOS形成予定領域のシリコン基板表面
上に、UHV−CVD法によりp型不純物を含むシリコ
ン膜19a,19bを、該シリコン膜19a,19b中
でのp型不純物濃度が、拡散領域39a,39bのp型
不純物濃度より低くなるように、10〜50nmの膜厚
にエピタキシャル成長させて形成する(図12
(B))。シリコン膜19a,19bを1段階で形成
し、p型不純物としてボロンを用いる例について示せ
ば、シリコン膜19a,19bは、例えばシリコン源と
なるシラン又はジシラン、及びp型不純物源となるジボ
ランをシリコン膜19a,19b中でのボロンの濃度が
例えば5×1016cm-3となる条件で混合して反応ガス
として用い、例えば10-4Torrの反応ガス圧力下、
500〜700℃の基板温度で、10〜50nmの膜厚
にエピタキシャル成長させることにより形成できる。シ
リコン膜19a,19bとして、p型不純物を含まない
ものを形成する場合には、例えばシリコン源となるシラ
ン又はジシランを反応ガスとして用いれば良い。
【0056】その後、第1の実施の形態の場合と同様に
して、ゲート酸化膜の形成、ゲート電極の形成、浅い接
合のソース/ドレイン領域の形成、第1の側壁膜の形
成、深い接合のソース/ドレイン領域の形成、及び不純
物のドライブインを行なう。以上のようにして、微細な
ゲート長のCMOSを製造することができる。
して、ゲート酸化膜の形成、ゲート電極の形成、浅い接
合のソース/ドレイン領域の形成、第1の側壁膜の形
成、深い接合のソース/ドレイン領域の形成、及び不純
物のドライブインを行なう。以上のようにして、微細な
ゲート長のCMOSを製造することができる。
【0057】以上のようにして、CMOSを製造した場
合、第1の実施の形態の場合と同様に、nMOS及pM
OSにおいて、高速動作が可能になり、さらにpMOS
においてショートチャネル効果が起きにくくなる。
合、第1の実施の形態の場合と同様に、nMOS及pM
OSにおいて、高速動作が可能になり、さらにpMOS
においてショートチャネル効果が起きにくくなる。
【0058】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の第1のpMOSの製造方法によれば、pMOS
形成予定領域のシリコン基板の表面上に、p型不純物を
含むシリコン膜を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度
がシリコン基板の表面に向かうに従って高くなるよう
に、エピタキシャル成長させて形成する。
の発明の第1のpMOSの製造方法によれば、pMOS
形成予定領域のシリコン基板の表面上に、p型不純物を
含むシリコン膜を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度
がシリコン基板の表面に向かうに従って高くなるよう
に、エピタキシャル成長させて形成する。
【0059】また、この発明の第2のpMOSの製造方
法によれば、pMOS形成予定領域のシリコン基板の表
面上に、p型不純物を含むシリケートガラス膜を形成し
た後、熱処理を行ない、シリケートガラス膜に含まれて
いるp型不純物をシリコン基板に拡散させて、シリコン
基板の表層に、p型不純物の拡散領域を形成する。その
後、シリケートガラス膜を除去した後、pMOS形成予
定領域のシリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシ
リコン膜を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度が拡散
領域のp型不純物濃度より低くなるように、エピタキシ
ャル成長させて形成する。
法によれば、pMOS形成予定領域のシリコン基板の表
面上に、p型不純物を含むシリケートガラス膜を形成し
た後、熱処理を行ない、シリケートガラス膜に含まれて
いるp型不純物をシリコン基板に拡散させて、シリコン
基板の表層に、p型不純物の拡散領域を形成する。その
後、シリケートガラス膜を除去した後、pMOS形成予
定領域のシリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシ
リコン膜を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度が拡散
領域のp型不純物濃度より低くなるように、エピタキシ
ャル成長させて形成する。
【0060】これらの方法でpMOSを製造した場合、
キャリアの表面散乱の影響が小さくなり、高速動作が可
能になる。さらに、チャネルが、表面に近い位置を中心
とする領域に形成された場合には、ゲート電圧により空
乏層電荷を制御し易くなり、ショートチャネル効果が起
きにくくなる。
キャリアの表面散乱の影響が小さくなり、高速動作が可
能になる。さらに、チャネルが、表面に近い位置を中心
とする領域に形成された場合には、ゲート電圧により空
乏層電荷を制御し易くなり、ショートチャネル効果が起
きにくくなる。
【0061】また、この発明の第1のCMOSの製造方
法によれば、pMOS形成予定領域のシリコン基板の表
面上及びnMOS形成予定領域のシリコン基板の表面上
に、p型不純物を含むシリコン膜を、該シリコン膜中で
のp型不純物濃度がシリコン基板の表面に向かうに従っ
て高くなるように、エピタキシャル成長させて形成す
る。
法によれば、pMOS形成予定領域のシリコン基板の表
面上及びnMOS形成予定領域のシリコン基板の表面上
に、p型不純物を含むシリコン膜を、該シリコン膜中で
のp型不純物濃度がシリコン基板の表面に向かうに従っ
て高くなるように、エピタキシャル成長させて形成す
る。
【0062】また、この発明の第2のCMOSの製造方
法によれば、pMOS形成予定領域のシリコン基板の表
面上及びnMOS形成予定領域のシリコン基板の表面上
に、p型不純物を含むシリケートガラス膜を形成した
後、熱処理を行ない、シリケートガラス膜に含まれてい
るp型不純物をシリコン基板に拡散させて、シリコン基
板の表層に、p型不純物の拡散領域を形成する。その
後、シリケートガラス膜を除去した後、pMOS形成予
定領域のシリコン基板の表面上及びnMOS形成予定領
域のシリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシリコ
ン膜を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度が、拡散領
域のp型不純物濃度より低くなるように、エピタキシャ
ル成長させて形成する。
法によれば、pMOS形成予定領域のシリコン基板の表
面上及びnMOS形成予定領域のシリコン基板の表面上
に、p型不純物を含むシリケートガラス膜を形成した
後、熱処理を行ない、シリケートガラス膜に含まれてい
るp型不純物をシリコン基板に拡散させて、シリコン基
板の表層に、p型不純物の拡散領域を形成する。その
後、シリケートガラス膜を除去した後、pMOS形成予
定領域のシリコン基板の表面上及びnMOS形成予定領
域のシリコン基板の表面上に、p型不純物を含むシリコ
ン膜を、該シリコン膜中でのp型不純物濃度が、拡散領
域のp型不純物濃度より低くなるように、エピタキシャ
ル成長させて形成する。
【0063】これらの方法でCMOSを製造した場合、
CMOSを構成するpMOSについては、キャリアの表
面散乱の影響が小さくなり、高速動作が可能になる。さ
らに、チャネルが、表面に近い位置を中心とする領域に
形成された場合には、ゲート電圧により空乏層電荷を制
御し易くなり、ショートチャネル効果が起きにくくな
る。また、CMOSを構成するnMOSについては、電
子の不純物散乱の影響が小さく、高速動作が可能にな
る。このように、nMOS及びpMOSのどちらも高速
動作が可能になり、さらにpMOSにおいてショートチ
ャネル効果が起きにくくなる。
CMOSを構成するpMOSについては、キャリアの表
面散乱の影響が小さくなり、高速動作が可能になる。さ
らに、チャネルが、表面に近い位置を中心とする領域に
形成された場合には、ゲート電圧により空乏層電荷を制
御し易くなり、ショートチャネル効果が起きにくくな
る。また、CMOSを構成するnMOSについては、電
子の不純物散乱の影響が小さく、高速動作が可能にな
る。このように、nMOS及びpMOSのどちらも高速
動作が可能になり、さらにpMOSにおいてショートチ
ャネル効果が起きにくくなる。
【図1】(A)〜(C)は、第1の実施の形態のCMO
Sの製造工程図である。
Sの製造工程図である。
【図2】(A)〜(C)は、図1につづく、第1の実施
の形態のCMOSの製造工程図である。
の形態のCMOSの製造工程図である。
【図3】(A)〜(C)は、図2につづく、第1の実施
の形態のCMOSの製造工程図である。
の形態のCMOSの製造工程図である。
【図4】図3につづく、第1の実施の形態のCMOSの
製造工程図である。
製造工程図である。
【図5】CMOSを構成するnMOSに対する不純物プ
ロファイルである。
ロファイルである。
【図6】CMOSを構成するpMOSに対する不純物プ
ロファイルである。
ロファイルである。
【図7】(A)は、CMOSを構成するnMOSに対す
るID-VG 特性であり、(B)は、CMOSを構成する
nMOSに対するGm - VG 特性である。
るID-VG 特性であり、(B)は、CMOSを構成する
nMOSに対するGm - VG 特性である。
【図8】(A)は、CMOSを構成するpMOSに対す
るID-VG 特性であり、(B)は、CMOSを構成する
pMOSに対するGm - VG 特性である。
るID-VG 特性であり、(B)は、CMOSを構成する
pMOSに対するGm - VG 特性である。
【図9】CMOSを構成するnMOSに対するしきい値
電圧差ΔVthと相互コンダクタンスの最大値Gm max と
の関係を示す特性図である。
電圧差ΔVthと相互コンダクタンスの最大値Gm max と
の関係を示す特性図である。
【図10】CMOSを構成するpMOSに対するしきい
値電圧差ΔVthと相互コンダクタンスの最大値Gm max
との関係を示す特性図である。
値電圧差ΔVthと相互コンダクタンスの最大値Gm max
との関係を示す特性図である。
【図11】(A)及び(B)は、第2の実施の形態のC
MOSの製造工程図である。
MOSの製造工程図である。
【図12】(A)及び(B)は、図11につづく、第2
の実施の形態のCMOSの製造工程図である。
の実施の形態のCMOSの製造工程図である。
11:シリコン基板 N:nMOS形成予定領域 P:pMOS形成予定領域 15:素子間分離用絶縁膜 19a,19b:シリコン膜 19a1 ,19b1 :第1段階のシリコン膜 19a2 ,19b2 :第2段階のシリコン膜 21a,21b:ゲート酸化膜 23a,23b:ポリシリコン膜 25a,25b:タングステンシリサイド膜 27a,27b:ゲート電極 29a:浅い接合のn型のソース/ドレイン領域 29b:浅い接合のp型のソース/ドレイン領域 35a:深い接合のn型のソース/ドレイン領域 35b:深い接合のp型のソース/ドレイン領域 37:シリケートガラス膜 39a,39b:拡散領域
Claims (12)
- 【請求項1】 シリコン基板を用いてpMOSを製造す
るに当たり、 前記シリコン基板に、素子間分離用絶縁膜を形成して、
pMOS形成予定領域を決定する工程と、 前記pMOS形成予定領域のシリコン基板の表面上に、
p型不純物を含むシリコン膜を、該シリコン膜中でのp
型不純物濃度が前記シリコン基板の表面に向かうに従っ
て高くなるように、エピタキシャル成長させて形成する
工程と、 前記シリコン膜上に、ゲート酸化膜を形成する工程と、 前記ゲート酸化膜上に、ゲート電極を形成する工程と、 その後、ソース及びドレインを形成する工程とを含むこ
とを特徴とするpMOSの製造方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載のpMOSの製造方法に
おいて、 前記シリコン膜のエピタキシャル成長をn段階で行なう
ことを特徴とするpMOSの製造方法(ただし、nは2
以上の整数である。)。 - 【請求項3】 請求項1に記載のpMOSの製造方法に
おいて、 前記シリコン膜のエピタキシャル成長をn段階で行な
い、その際、第1段階でのシリコン膜のエピタキシャル
成長を、p型不純物濃度が1×1018cm-3以上となる
ように行ない、最終段階でのシリコン膜のエピタキシャ
ル成長を、p型不純物濃度が1×1017cm-3以下とな
るように行なうことを特徴とするpMOSの製造方法
(ただし、nは2以上の整数である。)。 - 【請求項4】 シリコン基板を用いてpMOSを製造す
るに当たり、 前記シリコン基板に、素子間分離用絶縁膜を形成して、
pMOS形成予定領域を決定する工程と、 前記pMOS形成予定領域のシリコン基板の表面上に、
p型不純物を含むシリケートガラス膜を形成する工程
と、 その後、熱処理を行ない、前記シリケートガラス膜に含
まれているp型不純物を前記シリコン基板に拡散させ
て、前記シリコン基板の表層に、p型不純物の拡散領域
を形成する工程と、 その後、前記シリケートガラス膜を除去した後、前記p
MOS形成予定領域のシリコン基板の表面上に、p型不
純物を含むシリコン膜を、該シリコン膜中でのp型不純
物濃度が前記拡散領域のp型不純物濃度より低くなるよ
うに、エピタキシャル成長させて形成する工程と、 前記シリコン膜上に、ゲート酸化膜を形成する工程と、 前記ゲート酸化膜上に、ゲート電極を形成する工程と、 その後、ソース及びドレインを形成する工程とを含むこ
とを特徴とするpMOSの製造方法。 - 【請求項5】 請求項4に記載のpMOSの製造方法に
おいて、 前記シリコン膜のエピタキシャル成長をm段階で行な
い、その際、前記シリコン膜中でのp型不純物濃度が前
記シリコン基板の表面に向かうに従って高くなるように
行なうことを特徴とするpMOSの製造方法(ただし、
mは1以上の整数である。)。 - 【請求項6】 請求項4に記載のpMOSの製造方法に
おいて、 前記シリケートガラス膜に含まれているp型不純物の前
記シリコン基板への拡散を、前記拡散領域のp型不純物
濃度が1×1018cm-3以上となるように行ない、 前記シリコン膜のエピタキシャル成長をm段階で行な
い、その際、最終段階でのシリコン膜のエピタキシャル
成長を、p型不純物濃度が1×1017cm-3以下となる
ように行なうことを特徴とするpMOSの製造方法(た
だし、mは1以上の整数である。)。 - 【請求項7】 シリコン基板を用いてCMOSを製造す
るに当たり、 前記シリコン基板に、素子間分離用絶縁膜を形成して、
pMOS形成予定領域及びnMOS形成予定領域を決定
する工程と、 前記pMOS形成予定領域のシリコン基板の表面上及び
前記nMOS形成予定領域のシリコン基板の表面上に、
p型不純物を含むシリコン膜を、該シリコン膜中でのp
型不純物濃度が前記シリコン基板の表面に向かうに従っ
て高くなるように、エピタキシャル成長させて形成する
工程と、 前記シリコン膜上に、ゲート酸化膜を形成する工程と、 前記ゲート酸化膜上に、ゲート電極を形成する工程と、 その後、ソース及びドレインを形成する工程とを含むこ
とを特徴とするCMOSの製造方法。 - 【請求項8】 請求項7に記載のCMOSの製造方法に
おいて、 前記シリコン膜のエピタキシャル成長をn段階で行なう
ことを特徴とするCMOSの製造方法(ただし、nは2
以上の整数である。)。 - 【請求項9】 請求項7に記載のCMOSの製造方法に
おいて、 前記シリコン膜のエピタキシャル成長をn段階で行な
い、その際、第1段階でのシリコン膜のエピタキシャル
成長を、p型不純物濃度が1×1018cm-3以上となる
ように行ない、最終段階でのシリコン膜のエピタキシャ
ル成長を、p型不純物濃度が1×1017cm-3以下とな
るように行なうことを特徴とするCMOSの製造方法
(ただし、nは2以上の整数である。)。 - 【請求項10】 シリコン基板を用いてCMOSを製造
するに当たり、 前記シリコン基板に、素子間分離用絶縁膜を形成して、
pMOS形成予定領域及びnMOS形成予定領域を決定
する工程と、 前記pMOS形成予定領域のシリコン基板の表面上及び
前記nMOS形成予定領域のシリコン基板の表面上に、
p型不純物を含むシリケートガラス膜を形成する工程
と、 その後、熱処理を行ない、前記シリケートガラス膜に含
まれているp型不純物を前記シリコン基板に拡散させ
て、前記シリコン基板の表層に、p型不純物の拡散領域
を形成する工程と、 その後、前記シリケートガラス膜を除去した後、前記p
MOS形成予定領域のシリコン基板の表面上及び前記n
MOS形成予定領域のシリコン基板の表面上に、p型不
純物を含むシリコン膜を、該シリコン膜中でのp型不純
物濃度が、前記拡散領域のp型不純物濃度より低くなる
ように、エピタキシャル成長させて形成する工程と、 前記シリコン膜上に、ゲート酸化膜を形成する工程と、 前記ゲート酸化膜上に、ゲート電極を形成する工程と、 その後、ソース及びドレインを形成する工程とを含むこ
とを特徴とするCMOSの製造方法。 - 【請求項11】 請求項10に記載のCMOSの製造方
法において、 前記シリコン膜のエピタキシャル成長をm段階で行な
い、その際、前記シリコン膜中でのp型不純物濃度が前
記シリコン基板の表面に向かうに従って高くなるように
行なうことを特徴とするCMOSの製造方法(ただし、
mは1以上の整数である。)。 - 【請求項12】 請求項10に記載のCMOSの製造方
法において、 前記シリケートガラス膜に含まれているp型不純物の前
記シリコン基板への拡散を、前記拡散領域のp型不純物
濃度が1×1018cm-3以上となるように行ない、 前記シリコン膜のエピタキシャル成長をm段階で行な
い、その際、最終段階でのシリコン膜のエピタキシャル
成長を、p型不純物濃度が1×1017cm-3以下となる
ように行なうことを特徴とするCMOSの製造方法(た
だし、mは1以上の整数である。)。
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|---|---|---|---|
| JP04920696A JP3420879B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | pMOSの製造方法、及びCMOSの製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP04920696A JP3420879B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | pMOSの製造方法、及びCMOSの製造方法 |
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| JPH09246534A true JPH09246534A (ja) | 1997-09-19 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001057428A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-02-27 | Hyundai Electronics Ind Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
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| US9418987B2 (en) | 2010-06-22 | 2016-08-16 | Mie Fujitsu Semiconductor Limited | Transistor with threshold voltage set notch and method of fabrication thereof |
-
1996
- 1996-03-06 JP JP04920696A patent/JP3420879B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US11062950B2 (en) | 2009-09-30 | 2021-07-13 | United Semiconductor Japan Co., Ltd. | Electronic devices and systems, and methods for making and using the same |
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| JP2013520798A (ja) * | 2010-02-18 | 2013-06-06 | スボルタ,インコーポレーテッド | 電子デバイス及びシステム、並びにその製造方法及び使用方法 |
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