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発明の名称 半導体集積回路装置の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−252087
公開日 平成6年(1994)9月9日
出願番号 特願平5−32906
出願日 平成5年(1993)2月23日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】筒井 大和
発明者 佐藤 久子 / 鎌田 正 / 常野 克己 / 鈴木 匡 / 増田 弘生
要約 目的
半導体素子の電気特性を劣化させることなく、浅い拡散層を形成する技術を提供する。

構成
半導体基板1に第1の不純物をイオン注入して半導体基板1中にアモルファス層7を形成した後、アモルファス層7とシリコン結晶との界面がピーク濃度となる加速電圧で、かつ新たなアモルファス層が形成されず、アモルファス層とシリコン界面のダメージ層をアモルファス化するドーズ量で第2の不純物をイオン注入してアモルファス層7とシリコン結晶との界面に生じたダメージ層7´を回復し、次いで、不純物拡散層8を形成するための第3の不純物(BF2)をイオン注入することにより、第3の不純物のチャネルリング現象をアモルファス層7によって抑制する。
特許請求の範囲
【請求項1】 半導体基板に不純物をイオン注入して拡散層を形成する際、前記半導体基板の拡散層形成領域に第1の不純物をイオン注入して前記半導体基板中にアモルファス層を形成した後、前記アモルファス層と半導体結晶との界面がピーク濃度となる加速電圧で、かつ新たなアモルファス層が形成されず、前記アモルファス層とシリコン界面のダメージ層とアモルファス化するドーズ量で第2の不純物をイオン注入し、次いで拡散層を形成するための第3の不純物をイオン注入することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項2】 前記第2の不純物を複数回イオン注入した後、拡散層を形成するための前記第3の不純物をイオン注入することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項3】 前記第1の不純物は、 IIIb族、 IVb族またはVb族の元素であることを特徴とする請求項1または2記載の半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項4】 半導体基板に不純物をイオン注入して拡散層を形成する際、前記半導体基板の拡散層形成領域に第1の不純物をイオン注入して前記半導体基板中にアモルファス層を形成した後、前記半導体基板の表面に電子線を照射し、次いで拡散層を形成するための第2の不純物をイオン注入することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に、半導体基板に形成される拡散層のシャロー化に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、微細化が進む半導体集積回路装置(LSI)の製造プロセスでは、シリコンなどの半導体基板に浅い拡散層(pn接合)を形成する技術(シャロー化技術)が重要な課題となっている。
【0003】上記した拡散層のシャロー化技術の一つに、拡散層形成のためのイオン注入工程に先立って、半導体基板にGeなどのイオンを注入し、基板表面の浅い領域にアモルファス層を形成する技術が知られている。
【0004】このようなアモルファス層を基板表面の浅い領域に形成すると、拡散層形成のための不純物を基板にイオン注入した際、この不純物の一部がシリコン結晶原子と衝突することなく深い位置まで侵入する、いわゆるチャネルリング現象がこのアモルファス層によって抑制されるため、浅い拡散層を形成することが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、半導体基板中に前記のようなアモルファス層を形成する従来技術に対しては、このアモルファス層とシリコン結晶との界面に生じるダメージ層(点欠陥)によって接合リーク電流が増大し、半導体素子の電気特性が劣化する虞れがあるという問題点が指摘されている。
【0006】そこで、本発明の目的は、半導体素子の電気特性を劣化させることなく、浅い拡散層を形成することのできる技術を提供することにある。
【0007】本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【0009】(1).請求項1記載の発明は、半導体基板に不純物をイオン注入して拡散層を形成する際、前記半導体基板の拡散層形成領域に第1の不純物をイオン注入して前記半導体基板中にアモルファス層を形成した後、前記アモルファス層と半導体結晶との界面がピーク濃度となる加速電圧で、かつ新たなアモルファス層が形成され、かつアモルファス層とシリコン界面のダメージ層をアモルファス化するドーズ量で第2の不純物をイオン注入し、次いで拡散層を形成するための第3の不純物をイオン注入する。
【0010】(2).請求項4記載の発明は、半導体基板に不純物をイオン注入して拡散層を形成する際、前記半導体基板の拡散層形成領域に第1の不純物をイオン注入して前記半導体基板中にアモルファス層を形成した後、前記半導体基板の表面に電子線を照射し、次いで拡散層を形成するための第2の不純物をイオン注入する。
【0011】
【作用】上記した手段(1) によれば、アモルファス層を形成した半導体基板に第2の不純物をイオン注入することにより、アモルファス層と半導体結晶との界面に生じたダメージ層が回復され、次いで、拡散層を形成するための第3の不純物をイオン注入すると、この不純物のチャネルリング現象がアモルファス層によって抑制されるため、半導体素子の電気特性を劣化させることなく、浅い拡散層を形成することが可能となる。
【0012】上記した手段(2) によれば、アモルファス層を形成した半導体基板の表面に電子線を照射することにより、アモルファス層と半導体結晶との界面に生じたダメージ層が回復され、次いで、拡散層を形成するための第2の不純物をイオン注入すると、この不純物のチャネルリング現象がアモルファス層によって抑制されるため、半導体素子の電気特性を劣化させることなく、浅い拡散層を形成することが可能となる。
【0013】
【実施例】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の製造方法を図1〜図5を用いて説明する。
【0014】本実施例は、シリコン単結晶からなる半導体基板にMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) の不純物拡散層(ソース領域およびドレイン領域)を形成する工程に適用したものである。
【0015】まず、図1に示すように、常法に従って、p- 型のシリコン単結晶からなる半導体基板1にn型のウエル2を形成し、このウエル2の主面のフィールド絶縁膜3で囲まれた活性領域に酸化シリコン膜からなる薄い絶縁膜4を形成する。続いて、この絶縁膜4上に多結晶シリコン膜、酸化シリコン膜からなる絶縁膜5をCVD法で順次堆積し、この多結晶シリコン膜および絶縁膜5をエッチングしてMISFETのゲート電極6を形成する。
【0016】次に、図2に示すように、半導体基板1にGeをイオン注入する。このイオン注入の加速電圧は、例えば20keV、Geのドーズ量は、例えば2×1014/cm2である。このイオン注入により、半導体基板1のソース、ドレイン形成領域にアモルファス層7が形成される。
【0017】次に、図3に示すように、アモルファス層7を形成した半導体基板1にSnをイオン注入する。このイオン注入は、アモルファス層7とシリコン結晶との界面がピーク濃度となる加速電圧(例えば30keV)で行い、かつ新たなアモルファス層が形成されない低ドーズ量(例えば4.3×1013/cm2)で行う。このイオン注入により、上記アモルファス層7とシリコン結晶との界面に生じたダメージ層7´を回復されやすい状態にする。
【0018】次に、図4に示すように、半導体基板1にBF2 をイオン注入して、p型の不純物拡散層8を形成する。このイオン注入の加速電圧は、例えば6keV、BF2 のドーズ量は、例えば2×1015/cm2である。
【0019】図5は、半導体基板1にイオン注入された上記3種の不純物(Ge、SnおよびBF2)の深さ方向の濃度分布である。同図に示すように、BF2 のチャネルリング現象がアモルファス層7の存在によって抑制され、不純物拡散層8とウエル2との接合面が極めて浅く欠陥が少なく形成される。
【0020】以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0021】前記実施例では、アモルファス層7を形成するための不純物としてGeを用いたが、これに限定されるものではなく、 IIIb族、 IVb族またはVb族の元素(例えばSi、As、Sb、Snなど)を用いてもよい。
【0022】前記実施例では、アモルファス層7とシリコン結晶との界面に生じたダメージ層を回復するためにSnをイオン注入したが、これに限定されるものではなく、IIIb族、 IVb族またはVb族の元素(例えばSi、As、Sb、Snなど)を複数回イオン注入してもよい。
【0023】また、イオン注入でダメージ層を回復する方法に代えて、アモルファス層7を形成した後、半導体基板1の表面に電子線を照射してダメージ層を回復することもできる。
【0024】前記実施例では、pチャネル型のMISFETを形成する工程に適用したが、nチャネル型のMISFETを形成する工程に適用することもできる。また、MISFETの不純物拡散層を形成する工程に限定されるものではなく、他の半導体素子の拡散層を形成する工程に適用することもできる。
【0025】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【0026】本発明によれば、半導体素子の電気特性を劣化させることなく、浅い拡散層を形成することが可能となるので、半導体集積回路装置の微細化を促進することができる。




 

 


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