JPH0638497B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH0638497B2 JPH0638497B2 JP61003481A JP348186A JPH0638497B2 JP H0638497 B2 JPH0638497 B2 JP H0638497B2 JP 61003481 A JP61003481 A JP 61003481A JP 348186 A JP348186 A JP 348186A JP H0638497 B2 JPH0638497 B2 JP H0638497B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- type
- oxide film
- region
- impurity concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電界効果トランジスタを有する半導体装置の
製造方法に関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a field effect transistor.
電界効果トランジスタ(FET)は、二つの電極(ソー
ス、ドレイン)間の電流通路の導電率を第3電極(ゲー
ト)によって変化させ電流を制御するトランジスタであ
る。従来の電界効果トランジスタ(例えば特公昭51-740
35号参照。)においては、電流の通路となる半導体基板
の表面近傍に不純物が例えばイオン打込み技術により高
濃度に導入されている。この不純物導入は、素子のしき
い電圧を所望の値に設定することを主な目的としてい
る。しかし、従来の電界効果トランジスタでは、この高
濃度不純物層の存在によって、キャリア(電子/正孔)
の移動度が低下し、素子の伝達コンダクタンスgmの向
上が妨げられているという問題点があった。A field effect transistor (FET) is a transistor that controls the current by changing the conductivity of a current path between two electrodes (source and drain) with a third electrode (gate). A conventional field effect transistor (for example, Japanese Patent Publication No. 51-740)
See No. 35. 2), impurities are introduced at a high concentration near the surface of the semiconductor substrate, which serves as a current path, by, for example, an ion implantation technique. The main purpose of introducing the impurities is to set the threshold voltage of the device to a desired value. However, in the conventional field effect transistor, due to the presence of this high-concentration impurity layer, carriers (electrons / holes)
However, there is a problem that the mobility of the device is lowered and the improvement of the transfer conductance gm of the device is hindered.
本発明の目的は、電界効果トランジスタを有する半導体
装置において、所望のしきい電圧を得ると共に、キャリ
アの移動度の低下を低減し、伝達コンダクタンスを向上
させることができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a field-effect transistor, which can obtain a desired threshold voltage, reduce a decrease in carrier mobility, and improve transfer conductance. Especially.
電界効果トランジスタ(例えばSi基板上に形成された
MOSFET)において、電流の通路となるSi基板表
面近傍の反転層は、一般に、Si基板表面から約100Å
の厚さをもつ。MOSFETのしきい電圧は、一般に、
Si基板表面から約1μm程度の深さまでの不純物の濃
度により決定される。以上の2点から、Si基板表面の
極く薄い100〜300Å程度の領域の不純物の濃度のみを低
くくすることにより(キャリアすなわち電流の流れる部
分の不純物濃度を低くする)キャリア移動度の大きい、
すなわち伝達コンダクタンスgmが大きく、かつ素子の
しきい電圧VTHが所望の値をもつ電界効果トランジスタ
を実現することができる。In a field effect transistor (for example, a MOSFET formed on a Si substrate), an inversion layer near the Si substrate surface, which is a current path, is generally about 100 Å from the Si substrate surface.
With a thickness of. The threshold voltage of a MOSFET is generally
It is determined by the concentration of impurities from the surface of the Si substrate to a depth of about 1 μm. From the above two points, the carrier mobility is high by reducing only the impurity concentration in the extremely thin region of about 100 to 300 Å on the Si substrate surface (reducing the impurity concentration in the carrier, that is, the portion through which the current flows).
That is, it is possible to realize a field effect transistor having a large transfer conductance gm and a desired threshold voltage V TH of the element.
すなわち、本発明は、半導体基板(他の基板上に形成さ
れた半導体層を含む)の表面に形成された電界効果トラ
ンジスタを有する半導体装置において、上記半導体層内
の電流の流れる領域(電流通路領域と称する)の全不純
物濃度(p型不純物濃度およびN型不純物濃度の総和を
意味する)を、該半導体層の他の領域の全不純物濃度よ
りも低く制御することにより、所望のしきい電圧値と、
高い伝達コンダクタンスgmとを同時に実現する半導体
装置の製造方法を提供するものである。That is, the present invention relates to a semiconductor device having a field effect transistor formed on the surface of a semiconductor substrate (including a semiconductor layer formed on another substrate), in which a region in which a current flows (a current passage region). Of the desired threshold voltage value by controlling the total impurity concentration (which means the sum of the p-type impurity concentration and the N-type impurity concentration) below the total impurity concentration of other regions of the semiconductor layer. When,
The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device that simultaneously realizes a high transfer conductance gm.
すなわち、本発明の半導体装置の製造方法は、所定の不
純物濃度の第1導電型の不純物を含むMOS型電界効果
トランジスタの電流通路領域となる半導体基板の表面領
域上に、上記半導体基板表面を酸化して酸化膜を形成す
ることによって、上記不純物を上記酸化膜に吸収させ、
上記表面領域の不純物濃度よりも低い不純物濃度の電流
通路領域を上記表面領域に形成する工程と、上記酸化膜
を除去する工程と、上記電流通路領域上にゲート絶縁膜
を介してゲート電極を形成し、上記ゲート電極の両側の
上記半導体基板の表面領域に上記第1導電型と反対導電
型の第2導電型のソース、ドレイン領域を形成する工程
を含んでなることを特徴とする。That is, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the surface of the semiconductor substrate is oxidized on the surface region of the semiconductor substrate which becomes the current passage region of the MOS field effect transistor containing the impurity of the first conductivity type having a predetermined impurity concentration. To form an oxide film, the impurities are absorbed in the oxide film,
Forming a current passage region having an impurity concentration lower than that of the surface region in the surface region; removing the oxide film; and forming a gate electrode on the current passage region via a gate insulating film. And forming a source / drain region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type on the surface region of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode.
第1図は、本発明の半導体装置の製造方法で製造したn
チャネルMOSFETの断面図である。図において、1
はp型不純物がドープされたp型Si基板、2、3はn
型の高濃度不純物層から構成されるソース、ドレイン領
域、4はゲート電極、5はゲート酸化膜、6はSi基板
1の表面近傍の電流通路領域に形成された全不純物濃度
NTの低い低濃度不純物層、7はゲート電極がしきい電
圧にちょうどバイアスされたときの空乏層を示す。FIG. 1 shows n manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
It is sectional drawing of a channel MOSFET. In the figure, 1
Is a p-type Si substrate doped with p-type impurities, and 2 and 3 are n
Source and drain regions comprised of the high concentration impurity layer of the mold, 4 is a gate electrode, 5 denotes a gate oxide film 6 is less total impurity concentration N T formed in the current path region near the surface of the Si substrate 1 Low A concentration impurity layer, 7 indicates a depletion layer when the gate electrode is just biased to the threshold voltage.
なお、MOSFETのしきい電圧VTHはほぼ次式で表わ
される。The threshold voltage V TH of the MOSFET is expressed by the following equation.
ここで、φMSはゲート電極材料と基板Siとの仕事関数
差、φFはフェルミ電圧、COは単位ゲート容量、Es
はSiの誘電率、qは単位電荷量、NAはp型Si基板
1の不純物濃度、正確にはゲート電極4直下のp型Si
基板1の空乏層7内の部分の不純物濃度である。 Here, φ MS is the work function difference between the gate electrode material and the substrate Si, φ F is the Fermi voltage, C O is the unit gate capacitance, and E s
Is the dielectric constant of Si, q is the unit charge amount, N A is the impurity concentration of the p-type Si substrate 1, to be exact, p-type Si immediately below the gate electrode 4.
It is the impurity concentration of the portion in the depletion layer 7 of the substrate 1.
第1図のMOSFETにおいて、ゲート電極材料とし
て、例えば集積回路技術でよく使用されるN型の不純物
を含んだ多結晶Siを使用した場合には、式(1)のφ
MSの値は−0.9V、2φFは約0.6Vとなるため、nチャ
ネルMOSFETにおいてスイッチング動作が可能なエ
ンハンスメント型の素子(VTH>0.5V)を実現するた
めに、Si基板1の不純物濃度NAは下記の式を満たす
ように選ばなければならない。In the MOSFET of FIG. 1, when polycrystalline Si containing N-type impurities, which is often used in integrated circuit technology, is used as the gate electrode material, φ of formula (1) is used.
Since the value of MS is -0.9V and 2φ F is about 0.6V, the impurity concentration of the Si substrate 1 is set to realize an enhancement type element (V TH > 0.5V) capable of switching operation in the n-channel MOSFET. N A should be chosen to satisfy the following equation:
ここで、ゲート酸化膜厚TOXを25nmとすると、式(2)
より NA>6.12×1016(cm-3) と極めて高濃度のp型不純物を含んだSi基板を使用し
なければならない。 Here, assuming that the gate oxide film thickness T OX is 25 nm, equation (2)
Therefore, it is necessary to use a Si substrate containing p-type impurities with a very high concentration of N A > 6.12 × 10 16 (cm −3 ).
第2図は、式(2)よりゲート酸化膜厚TOXと、素子の
しきい電圧VTHを0.5VにするためのSi基板1の不純
物濃度NAの値との関係を示したもので、図から明らか
なように、MOSFETの性能を向上させるために膜厚
TOXを薄くしてゆくと、NAの値は(TOX)-2に比例し
て急激に大きくなる。すなわち、高性能集積回路用素子
を実現するためには、NAの値の大きなSi基板を使う
必要がある。FIG. 2 shows the relationship between the gate oxide film thickness T OX and the value of the impurity concentration N A of the Si substrate 1 for making the threshold voltage V TH of the device 0.5 V from the equation (2). As is clear from the figure, when the film thickness T ox is reduced in order to improve the performance of the MOSFET, the value of N A increases rapidly in proportion to (T ox ) −2 . That is, in order to realize a high performance integrated circuit device, it is necessary to use a Si substrate having a large N A value.
ここで、第1図の低濃度不純物層6は、その層中に含ま
れる不純物の量が少ないので、素子のしきい電圧に与え
る影響は小さい。したがって、素子のしきい電圧はほぼ
(2)式で決まると考えてよい。Here, the low-concentration impurity layer 6 in FIG. 1 has a small effect on the threshold voltage of the element because the amount of impurities contained in the layer is small. Therefore, it can be considered that the threshold voltage of the element is almost determined by the equation (2).
他方、MOSFETの伝達コンダクタンスgmを決める
キャリア(nチャネルMOSFETの場合は電子)の移
動度μeは、Si基板表面近傍の全不純物濃度NTとの
関係で、第3図に示される値となる(但し、室温の場
合)。したがって、従来のMOSFETにおける、キャ
リアの流れるSi基板表面近傍のNTが、Si基板のN
Aより大きい(もしくはほぼ同一の)素子では、例えば
TOX=25nmの場合のSi基板の他の領域のNAの値6.12
×1016cm-3を考えると、μeは700cm2/V・sec以下と
なりNT=1015cm-3の場合(μe=1300cm2/V・sec)
に比べて、μeの値は約1/2に低下し、前にも述べた
ように、素子の伝達コンダクタンスgmが低下してしま
うという問題があった。On the other hand, the mobility μe of carriers (electrons in the case of an n-channel MOSFET) that determines the transfer conductance gm of the MOSFET has a value shown in FIG. 3 in relation to the total impurity concentration N T in the vicinity of the Si substrate surface ( However, at room temperature). Therefore, in the conventional MOSFET, N T in the vicinity of the Si substrate surface where carriers flow is the N T of the Si substrate.
In a device larger than (or almost the same as) A , for example, the value of N A in the other region of the Si substrate when T OX = 25 nm is 6.12.
Considering × 10 16 cm -3 , μe becomes 700 cm 2 / V ・ sec or less, and when N T = 10 15 cm -3 (μe = 1300 cm 2 / V ・ sec)
As compared with the above, the value of μe is reduced to about 1/2, and as described above, there is a problem that the transfer conductance gm of the element is reduced.
上述の如く、第1図に示したMOSFETによれば、キ
ャリアが流れるSi基板表面に全不純物濃度NTの低い
低濃度不純物層6を設けることにより、キャリアの移動
度μeの大きな、すなわち素子の伝達コンダクタンスg
mが大きく、しかもスイッチング動作が可能なエンハン
スメント型MOSFETを実現することができた。As described above, according to the MOSFET shown in FIG. 1, by providing the low-concentration impurity layer 6 having a low total impurity concentration N T on the surface of the Si substrate through which carriers flow, the mobility μe of carriers is large, that is, Transfer conductance g
We were able to realize an enhancement-type MOSFET with a large m and capable of switching operation.
なお、第1図の説明で述べたように、素子のしきい電圧
を決定するSi基板1の不純物濃度NAは、正確にはゲ
ート電極4の下の部分の空乏層7の内部におけるNAの
値であり、空乏層内部と空乏層外部のNAが異なってい
る場合でも上記議論は全く変わらないことは明らかであ
る。As described in the description of FIG. 1, the impurity concentration N A of the Si substrate 1 which determines the threshold voltage of the device, N inside the depletion layer 7 of the portion under the gate electrode 4 is exactly A of a value, it remains unchanged at all the above discussion, even if the N a of the depletion layer inside the depletion layer outside are different is evident.
第4図は、本発明の半導体装置の製造方法で製造したp
チャネルMOSFETの断面図である。本MOSFET
において、1′はn型のSi基板、2′および3′はp
型高濃度不純物層よりなるソース、ドレイン領域、4′
は例えばn型の多結晶Siから形成されたゲート電極、
5′はゲート酸化膜、6′はエンハンスメント型MOS
FETを形成するために設けられたp型の低濃度不純物
層である。なお、本実施例においては、所望のしきい電
圧値(例えばVTH=−0.5V)を得るために、n型の多
結晶Siをゲート電極材料に使った場合、n型のSi基
板1′の表面をp型化する必要のあることは周知のこと
である。本MOSFETの特徴は、第5図に示すよう
に、このSi基板の表面に形成したp型不純物層をn型
基板Siの不純物濃度NDを相殺する形で該NDの値よ
り大きなNAの不純物を表面にドープする従来の構造と
異なり、NDを含まないSi基板表面に所望のNAをも
つ不純物層を形成することである。本MOSFETにお
いて、Si基板表面における実効的なp型不純物濃度N
Aeは、従来素子と同じであり、したがって、素子のしき
い電圧値は従来と同一となる。ところが、Si基板表面
のキャリア(本実施例では正孔)が流れる電流通路での
全不純物濃度NTの値は従来素子と本MOSFETとで
は下式のようになる。FIG. 4 shows p manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
It is sectional drawing of a channel MOSFET. This MOSFET
, 1'is an n-type Si substrate, 2'and 3'is p
Source / drain regions 4'of high-concentration impurity layers
Is, for example, a gate electrode formed of n-type polycrystalline Si,
5'is a gate oxide film, 6'is an enhancement type MOS
This is a p-type low-concentration impurity layer provided to form an FET. In this embodiment, when n-type polycrystalline Si is used for the gate electrode material in order to obtain a desired threshold voltage value (for example, V TH = −0.5V), the n-type Si substrate 1 ′ is used. It is well known that it is necessary to make the surface of p-type. As shown in FIG. 5, the present MOSFET is characterized in that the p-type impurity layer formed on the surface of the Si substrate cancels the impurity concentration N D of the n-type substrate Si, and has a larger N A than the value of N D. Unlike the conventional structure in which the surface of the substrate is doped with the above-mentioned impurities, the impurity layer having a desired N A is formed on the Si substrate surface not containing N D. In this MOSFET, the effective p-type impurity concentration N on the Si substrate surface
Ae is the same as that of the conventional element, and therefore the threshold voltage value of the element is the same as that of the conventional element. However, the value of the total impurity concentration N T in the current path through which carriers (holes in this embodiment) on the surface of the Si substrate flow is as shown in the following equation between the conventional element and this MOSFET.
NT(従来素子)=2ND+NAe NT(本実施例)=NAe 明らかに本MOSFETにおいてNTは低く、したがっ
て大きな伝達コンダクタンスをもつエンハンスメント型
pチャネルMOSFETを実現することができる。N T (conventional device) = 2N D + N Ae N T (this embodiment) = N Ae Obviously, in this MOSFET, N T is low, and thus an enhancement p-channel MOSFET having a large transfer conductance can be realized.
第6図(a)〜(c)は、本発明の半導体装置の製造方
法の一実施例を示す工程断面図である。FIGS. 6A to 6C are process cross-sectional views showing an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
まず、第6図(a)に示すように、p型Si基板1(不
純物濃度約1015cm-3のp型不純物例えばB(ボロン)を
含む)のMOSFETを形成する部分に、該MOSFE
Tのしきい電圧を制御するためのp型不純物層8を例え
ばイオン打込み技術により形成する。その後、Si基板
1の表面を水蒸気雰囲気中で、例えば、920℃、6気圧
で30分ウェット酸化を行なうと、厚さ約100nmの酸化膜
9が形成される。このウェット酸化により形成された酸
化膜9には、公知のように、該酸化膜9と接するSi基
板1の表面近傍のp型不純物(ボロン)が吸収されるた
め、該Si基板1の表面近傍のボロンの不純物濃度は、
急激に減少し(約1/10の濃度)、表面から約70nmの浅
い領域に低濃度不純物層6が形成される(第6図
(b))。First, as shown in FIG. 6A, the MOSFE is formed in a portion where a MOSFET of a p-type Si substrate 1 (including a p-type impurity having an impurity concentration of about 10 15 cm −3 , for example, B (boron)) is formed.
A p-type impurity layer 8 for controlling the threshold voltage of T is formed by, for example, an ion implantation technique. After that, when the surface of the Si substrate 1 is subjected to wet oxidation in a water vapor atmosphere at 920 ° C. and 6 atmospheres for 30 minutes, an oxide film 9 having a thickness of about 100 nm is formed. As is well known, the oxide film 9 formed by this wet oxidation absorbs p-type impurities (boron) in the vicinity of the surface of the Si substrate 1 that is in contact with the oxide film 9, and thus in the vicinity of the surface of the Si substrate 1. The impurity concentration of boron is
The concentration is rapidly reduced (about 1/10 of the concentration), and the low concentration impurity layer 6 is formed in a shallow region of about 70 nm from the surface (FIG. 6 (b)).
次に、酸化膜9を化学的エッチング法等を用いて除去し
た後、酸化により新たにMOSFETのゲート絶縁膜と
なるゲート酸化膜5を形成する。ゲート酸化膜5の上に
良導電性のゲート電極材料例えばn型多結晶Si層を被
着し、ゲート電極となる部分のみを残してエッチングに
より除去し、MOSFETのゲート電極4を形成する。
その後ゲート電極4をイオン打込みのマスクとして、n
型不純物を導入し、n型ソース、ドレイン領域2、3を
形成する(第6図(c))。Next, the oxide film 9 is removed by a chemical etching method or the like, and then a gate oxide film 5 to be a gate insulating film of the MOSFET is newly formed by oxidation. A gate electrode material having good conductivity, for example, an n-type polycrystalline Si layer is deposited on the gate oxide film 5 and removed by etching to leave only a portion to be a gate electrode, thereby forming a gate electrode 4 of MOSFET.
Then, using the gate electrode 4 as a mask for ion implantation, n
Type impurities are introduced to form n-type source / drain regions 2 and 3 (FIG. 6 (c)).
第7図(a)、(b)は、第6図の実施例により形成し
たnチャネルMOSFETの電流特性を測定した結果を
従来と比較して示す図である。MOSFETの条件は、
従来および本発明共に、ゲート酸化膜厚が8.4nm、ソー
ス、ドレイン領域の間隔が0.95μmであり、表面近傍の
不純物濃度は従来が1017cm-3、本発明が1015cm-3であ
る。この図から、本発明を実施した素子は、従来の素子
と比べて伝達コンダクタンスが2倍以上となっているこ
とがわかる。FIGS. 7 (a) and 7 (b) are diagrams showing the results of measuring the current characteristics of the n-channel MOSFET formed according to the embodiment of FIG. 6 in comparison with the conventional one. MOSFET conditions are
In both the conventional and the present invention, the gate oxide film thickness is 8.4 nm, the distance between the source and drain regions is 0.95 μm, and the impurity concentration near the surface is 10 17 cm -3 in the prior art and 10 15 cm -3 in the present invention. . From this figure, it can be seen that the element embodying the present invention has a transfer conductance more than twice that of the conventional element.
第8図(a)〜(c)は、本発明の第1の参考例の製造
方法を示す工程断面図である。8A to 8C are process cross-sectional views showing the manufacturing method of the first reference example of the present invention.
まず、第8図(a)に示すように、n型の不純物を含む
Si基板1′の表面に、p型の不純物を含むSi層6″
を例えば分子線エピタキシャル法により被着させる。こ
のSi層6″を形成する場合、例えば1100℃の高温処理
を必要とするような通常のエピタキシャル技術を用いる
と、Si基板1′中のn型不純物が、エピタキシャル層
6″の中にも拡散してくるため、分子線エピタキシャル
等の低温の方法で形成するのが望ましい。例えば、基板
温度を500〜600℃に保ち、10-9Torr程度の真空条件でS
iを成長させると、0.1〜1nm/秒の速度で成長させる
ことができる。First, as shown in FIG. 8A, a Si layer 6 ″ containing p-type impurities is formed on the surface of a Si substrate 1 ′ containing n-type impurities.
Are deposited by, for example, a molecular beam epitaxial method. When this Si layer 6 ″ is formed, the normal n-type impurity in the Si substrate 1 ′ is diffused into the epitaxial layer 6 ″ by using a normal epitaxial technique requiring a high temperature treatment of 1100 ° C., for example. Therefore, it is desirable to form it by a low temperature method such as molecular beam epitaxy. For example, the substrate temperature should be kept at 500-600 ℃, and S under vacuum condition of about 10 -9 Torr.
When i is grown, it can be grown at a rate of 0.1 to 1 nm / sec.
次に、第8図(b)に示すように、エピタキシャルSi
層6″の表面に酸化膜あるいは絶縁膜5′をゲート絶縁
膜として形成する。このゲート絶縁膜5′の形成におい
てもSi基板1′中の不純物の移動を抑えるため低温で
行なうことが望ましい。加圧雰囲気で酸化を行なうこと
により、低温においても容易に酸化膜を形成することが
できる。以下、第6図の実施例と同様にして、ゲート電
極4′、ソース、ドレイン領域2′、3′(本参考例で
は、pチャネルMOSFETであるので、p型の不純物
層)を形成する。Next, as shown in FIG.
An oxide film or an insulating film 5'is formed as a gate insulating film on the surface of the layer 6 ". The gate insulating film 5'is also preferably formed at a low temperature in order to suppress the movement of impurities in the Si substrate 1 '. An oxide film can be easily formed even at a low temperature by performing the oxidation in a pressurized atmosphere.Hereinafter, the gate electrode 4 ', the source and drain regions 2', 3 are formed in the same manner as in the embodiment of FIG. ′ (In the present reference example, since it is a p-channel MOSFET, a p-type impurity layer) is formed.
第9図(a)〜(d)は、第8図の参考例で行なった分
子線エピタキシャル法を用いて相補型MOS(C−MO
S)を形成した第2の参考例を示す工程断面図である。9 (a) to 9 (d) are complementary MOS (C-MO) using the molecular beam epitaxial method performed in the reference example of FIG.
It is process sectional drawing which shows the 2nd reference example which formed S).
まず、第9図(a)に示すように、不純物濃度1015cm-3
のp型Si基板21に、深さ約3μmのn型ウェル22を形
成する。その後、素子分離のためにp型不純物をイオン
打込みにより選択的に導入し、p型不純物層24、24′、
24″を形成し、次いで該素子分離領域に厚さ約1μmの
厚い酸化膜23、23′、23″を形成する。First, as shown in Fig. 9 (a), the impurity concentration is 10 15 cm -3.
An n-type well 22 having a depth of about 3 μm is formed on the p-type Si substrate 21. After that, p-type impurities are selectively introduced by ion implantation for element isolation, and p-type impurity layers 24, 24 ',
24 ″ is formed, and then thick oxide films 23, 23 ′, 23 ″ having a thickness of about 1 μm are formed in the element isolation region.
次に、第9図(b)に示すように、nチャネルMOSF
ETおよびpチャネルMOSFETのしきい電圧VTHを
制御するために、イオン打込みにより例えばp型の不純
物層(不純物濃度1016〜1017cm-3)25、26をそれぞれ形
成する。その後、基板温度を約600℃に保ち、分子線エ
ピタキシャル法を用いて不純物を含まないSi層27、2
7′を約1Å/秒の速度で、Si基板21上に厚さ15nm成
長させる。Next, as shown in FIG. 9B, an n-channel MOSF
In order to control the threshold voltage V TH of the ET and p-channel MOSFETs, for example, p-type impurity layers (impurity concentration 10 16 to 10 17 cm −3 ) 25 and 26 are formed by ion implantation. After that, the substrate temperature is kept at about 600 ° C., and the Si layer 27, 2 containing no impurities is formed by the molecular beam epitaxial method.
7'is grown to a thickness of 15 nm on the Si substrate 21 at a rate of about 1 Å / sec.
次に、第9図(c)に示すように、酸素雰囲気中、920
℃、6気圧の条件で30分酸化すると、Si層27、27′上
に厚さ約10nmのゲート酸化膜28、28′が形成されると共
に、Si層27、27′の厚さはこの酸化により約10nmとな
る。その後、酸化膜28、28′上に例えば厚さ300nmの多
結晶Si膜を選択的に形成し、ゲート電極29、29′を形
成する。Next, as shown in FIG. 9 (c), in an oxygen atmosphere, 920
When oxidized at 6 ° C. for 30 minutes, the gate oxide films 28 and 28 ′ having a thickness of about 10 nm are formed on the Si layers 27 and 27 ′, and the thickness of the Si layers 27 and 27 ′ is this oxidation. Is about 10 nm. After that, for example, a polycrystalline Si film having a thickness of 300 nm is selectively formed on the oxide films 28 and 28 'to form gate electrodes 29 and 29'.
次に、第9図(d)に示すように、nチャネルMOSF
ET部分33にはn+型ソース、ドレイン領域30、31を、
またpチャネルMOSFET部分34にはp+型ソース、
ドレイン領域30′、31′を、ゲート電極29、29′をそれ
ぞれマスクとしてイオン打込み法により形成する。この
後、層間絶縁膜32を被着し、該層間絶縁膜32のゲートま
たはドレインの所望の位置に電極引出し用の穴を選択的
に開け、例えばAl等の導電材料により相互配線(図示せ
ず)を設け、C−MOSを構成した。本参考例において
作成したC−MOSにおいても、伝達コンダクタンスを
向上させることができる。Next, as shown in FIG. 9D, an n-channel MOSF
N + type source and drain regions 30 and 31 are provided in the ET portion 33,
The p-channel MOSFET portion 34 has a p + type source,
Drain regions 30 'and 31' are formed by ion implantation using the gate electrodes 29 and 29 'as masks, respectively. After that, an interlayer insulating film 32 is deposited, holes for electrode extraction are selectively opened at desired positions of the gate or drain of the interlayer insulating film 32, and interconnects (not shown) are formed by a conductive material such as Al. ) Is provided to form a C-MOS. Also in the C-MOS created in this reference example, the transfer conductance can be improved.
以上説明したように、本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、所望のしきい電圧を得ると共に、キャリアの移
動度の低下を低減し、伝達コンダクタンスを向上させる
ことができる高性能の半導体装置を、従来の製造方法を
応用し、製造プロセスを複雑にすることなく、容易に実
現することができる。As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a high-performance semiconductor device capable of obtaining a desired threshold voltage, reducing a decrease in carrier mobility, and improving transfer conductance can be obtained. Can be easily realized by applying a conventional manufacturing method without complicating the manufacturing process.
第1図は、本発明の半導体装置の製造方法で製造したn
チャネルMOSFETの断面図、第2図は、ゲート酸化
膜厚と、Si基板の不純物濃度との関係を示す図、第3
図は、キャリアの移動度とSi基板の全不純物濃度との
関係を示す図、第4図は、本発明の半導体装置の製造方
法で製造したpチャネルMOSFETの断面図、第5図
は、第4図のMOSFETを説明するための図、第6図
(a)〜(c)は、本発明の半導体装置の製造方法の一
実施例を示す工程断面図、第7図(a)、(b)は、そ
れぞれ従来および第6図の実施例の電流特性を測定した
結果を示す図、第8図(a)〜(c)は、本発明の第1
の参考例の製造方法を示す工程断面図、第9図(a)〜
(d)は、本発明の第2の参考例のC−MOSの製造方
法を示す工程断面図である。 1、21……p形Si基板 1′……n型Si基板 2、3……n型ソース、ドレイン領域 2′、3′……p型ソース、ドレイン領域 4、4′……ゲート電極 5、5′、29、29′……ゲート酸化膜 6、6′、6″……低濃度不純物層 7……空乏層 8……p型不純物層 9……酸化膜 22……n型ウェル 23、23′、23″……素子分離用酸化膜 24、24′、24″……p型不純物層 25、26……p型不純物層 27、27′……Si層 28、28′……酸化膜 30、31……n+型ソース、ドレイン領域 30′、31′……p+型ソース、ドレイン領域 32……層間絶縁膜 33……nチャネルMOSFET部分 34……pチャネルMOSFET部分FIG. 1 shows n manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the channel MOSFET, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the gate oxide film thickness and the impurity concentration of the Si substrate, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between carrier mobility and the total impurity concentration of the Si substrate, FIG. 4 is a sectional view of a p-channel MOSFET manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, and FIG. FIGS. 6 (a) to 6 (c) are views for explaining the MOSFET of FIG. 4, and FIGS. 7 (a) and 7 (b) are process cross-sectional views showing an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 8A to 8C are diagrams showing the results of measuring the current characteristics of the conventional example and the example of FIG. 6, respectively, and FIGS. 8A to 8C show the first example of the present invention.
9A to 9C are process cross-sectional views showing the manufacturing method of the reference example of FIG.
6D is a process sectional view showing the manufacturing method of the C-MOS of the second reference example of the present invention. FIG. 1, 21 ... p-type Si substrate 1 '... n-type Si substrate 2, 3 ... n-type source / drain regions 2', 3 '... p-type source / drain regions 4, 4' ... gate electrode 5 5 ', 29, 29' ... Gate oxide film 6, 6 ', 6 "... Low-concentration impurity layer 7 ... Depletion layer 8 ... P-type impurity layer 9 ... Oxide film 22 ... N-type well 23 , 23 ', 23 "... oxide film for element isolation 24, 24', 24" ... p-type impurity layer 25, 26 ... p-type impurity layer 27, 27 '... Si layer 28, 28' ... oxidation Membranes 30, 31 ... n + type source / drain regions 30 ′, 31 ′ …… p + type source / drain regions 32 …… Interlayer insulating film 33 …… n channel MOSFET part 34 …… p channel MOSFET part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 征男 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 久米 均 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 門田 比少 東京都小平市上水本町1448番地 日立超エ ル・エス・アイ・エンジニアリング株式会 社内 (56)参考文献 特開 昭56−33881(JP,A) 特開 昭59−151464(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masao Aoki 1-280, Higashi Koigakubo, Kokubunji, Tokyo (72) Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Hitoshi Kume 1-280, Higashi Koigakubo, Kokubunji, Tokyo Hitachi, Ltd. In the Central Research Laboratory (72) Inventor, Chisato Kadota, No. 1448, Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo In-house Hitachi Ultra Engineering Engineering Co., Ltd. (56) Reference JP-A-56-33881 (JP, A) Opened 59-151464 (JP, A)
Claims (1)
含むMOS型電界効果トランジスタの電流通路領域とな
る半導体基板の表面領域上に、上記半導体基板表面を酸
化して酸化膜を形成することによって、上記不純物を上
記酸化膜に吸収させ、上記表面領域の不純物濃度よりも
低い不純物濃度の電流通路領域を上記表面領域に形成す
る工程と、上記酸化膜を除去する工程と、上記電流通路
領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、上
記ゲート電極の両側の上記半導体基板の表面領域に上記
第1導電型と反対導電型の第2導電型のソース、ドレイ
ン領域を形成する工程とを含んでなることを特徴とする
半導体装置の製造方法。1. An oxide film is formed by oxidizing the surface of the semiconductor substrate on a surface region of the semiconductor substrate which becomes a current passage region of a MOS field effect transistor containing a first conductivity type impurity having a predetermined impurity concentration. The oxide film absorbs the impurities to form a current passage region having an impurity concentration lower than that of the surface region in the surface region, the step of removing the oxide film, and the current passage A gate electrode is formed on the region via a gate insulating film, and a source / drain region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type is formed in a surface region of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61003481A JPH0638497B2 (en) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61003481A JPH0638497B2 (en) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62162360A JPS62162360A (en) | 1987-07-18 |
| JPH0638497B2 true JPH0638497B2 (en) | 1994-05-18 |
Family
ID=11558526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61003481A Expired - Lifetime JPH0638497B2 (en) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638497B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001168322A (en) * | 1999-12-03 | 2001-06-22 | Toshiba Corp | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63169059A (en) * | 1987-01-06 | 1988-07-13 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
| JP2660446B2 (en) * | 1990-01-12 | 1997-10-08 | 三菱電機株式会社 | Fine MIS type FET and manufacturing method thereof |
| CN113394102A (en) * | 2021-05-25 | 2021-09-14 | 上海华力集成电路制造有限公司 | NMOS device manufacturing method and NMOS device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633881A (en) * | 1979-08-29 | 1981-04-04 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS59151464A (en) * | 1983-02-17 | 1984-08-29 | Nec Corp | Metal insulator semiconductor transistor and manufacture thereof |
-
1986
- 1986-01-13 JP JP61003481A patent/JPH0638497B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001168322A (en) * | 1999-12-03 | 2001-06-22 | Toshiba Corp | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62162360A (en) | 1987-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6844227B2 (en) | Semiconductor devices and method for manufacturing the same | |
| US5760442A (en) | Semiconductor device of a silicon on insulator metal-insulator type with a concave feature | |
| EP0119089B1 (en) | Gaas semiconductor device and a method of manufacturing it | |
| US4346512A (en) | Integrated circuit manufacturing method | |
| KR100495023B1 (en) | A semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US4038107A (en) | Method for making transistor structures | |
| US20070212829A1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
| JPH05326952A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JPH08227992A (en) | PMOSFET semiconductor device | |
| US20050003595A1 (en) | Field effect transistor having source and/or drain forming Schottky or Schottky-like contact with strained semiconductor substrate | |
| US4507846A (en) | Method for making complementary MOS semiconductor devices | |
| JPH10303315A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH0638497B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2596117B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor integrated circuit | |
| JPH08293557A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JPH04212467A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
| JPH04346272A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
| JPH09223793A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2623902B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JPH0612826B2 (en) | Method of manufacturing thin film transistor | |
| GB2154061A (en) | Methods of manufacturing semiconductor circuit devices | |
| JPS6025028B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JPH08222729A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| KR100376874B1 (en) | Method for manufacturing transistor of semiconductor device | |
| JPH05114708A (en) | Semiconductor device |