发明名称 半导体装置及其制造方法
摘要 本发明目的在于提供搭载有高性能且高信赖性之MOS型场效电晶体的半导体装置及其制造方法。本发明之解决方法为,在形成有元件分离之矽基板1上形成闸极氧化膜2及闸极3。其次,藉由4步骤(Step)大倾斜角离子植入法,从倾斜25°之方向植入氮离子。于闸极氧化膜2之两端部形成氧化氮层5a,于矽基板1内形成氮扩散层6a。之后,植入杂质离子以形成低浓度源极汲极区域7,在闸极3之两侧面上形侧#8后,藉由离子离子之植入来形成高浓度源极汲极区域9。
申请公布号 TW327240 申请公布日期 1998.02.21
申请号 TW086100931 申请日期 1997.01.28
申请人 松下电器产业股份有限公司 发明人 薮俊树
分类号 H01L21/336 主分类号 H01L21/336
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种于半导体基板上搭载有MIS型场效电晶体之半导体装置,其特征为:上述MIS型场效电晶体系具有:形成于上述半导体基板之一部分上的活性区域,及形成于上述活性区域上的闸极氧化膜,及形成于上述闸极氧化膜上的闸极,及上述活性区域之中在位于上述闸极之两方之区域导入杂质所形成的源极区域及汲极区域,及上述闸极氧化膜之两端部之中至少在上述汲极区域侧之端部所形成的氧化氮层。2.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中上述氧化氮层系形成于上述闸极氧化膜之两端部者。3.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中另具有:在上述源极区域及汲极区域之中至少汲极区域之一部分所形成之氮扩散层。4.如申请专利范围第3项之半导体装置,其中上述氮扩散层系形成为较上述源极区域及汲极区域为浅者。5.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中在半导体基板上备有n MIS型场效电晶体及p MIS型场效电晶体;上述MIS型场效电晶体为上型n MIS型场效电晶体,上述pMIS型场效电晶体系具备:形成于上述半导体基板之一部分上的活性区域,及形成于上述活性区域上的闸极氧化膜,及形成于上述闸极氧化膜上的闸极,及在上述活性区域之中在位于上述闸极之两侧方之区域上植入杂质所形成的源极区域及汲极区域;上述pMIS型场效电晶体之闸极氧化膜上未形成有氧化氮层。6.如申请专利范围第5项之半导体装置,其中上述n MIS型场效电晶体及p MIS型场效电晶体另有形成于上述源极区域及汲极区域内之至少一部分的氮扩散层。7.如申请专利范围第6项之半导体装置,其中上述氮扩散层系形成为较上述源极区域及汲极区域之任一为浅者。8.如申请专利范围第1,2,3,4,5,6或7项中任一之半导体装置,其中在上述闸极上另具有与上述闸极同时布线而成的闸极上绝缘膜。9.一种半导体装置,其特征为具有:半导体基板;形成于上述半导体基板上,包含有载子生成用第1导电型杂质的杂质扩散层;及包含有在包含上述杂质扩散层之至少一部分之区域上以与半导体原子之冲突所引起之缺陷未超越检测位准之状态下所导入之氮的氮扩散层。10.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中上述杂质扩散层内之上述第1导电型杂质之浓度分布,系由半导体基板内之表面附近区域之最大浓度位置朝上述半导体基板之深度方向减少之同时,其减少之比例在到达通过上述最大浓度位置之其下方之特定位置之前较大,在从上述特定位置更向深度方向之区域,其减少之比例则变少。11.如申请专利范围第9或10项之半导体装置,其中另具有形成于上述杂质扩散层上之矽化物膜,上述杂质扩散层内之上述第1导电型杂质之最大浓度位置,系位于与上述矽化物膜之界面之正下方。12.如申请专利范围第9或10项之半导体装置,其中上述半导体装置为具备有:形成于半导体基板内之活性区域上之闸极绝缘膜,及形成于该闸极绝缘膜上之闸极,及形成于上述活性区域之中位于上述闸极两侧方之区域内且包含有第1导电型杂质之源极区域和汲极区域,及于上述活性区域之中形成于上述源极区域与汲极区域之间且包含有第2导电型杂质之通道区域,的MIS型场效电晶体;上述氮扩散层则形成于包含上述源极区域及汲极区域之各至少一部分的区域上。13.如申请专利范围第12项之半导体装置,其中另具有:由形成于上述闸极两侧面上之绝缘材料构成之侧#;及分别形成于上述源极区域及汲极区域与上述闸极之正下方区域之间且包含有较上述源极区域及汲极区域为低浓度之第1导电型杂质的扩充(extension)区域;上述氮扩散层亦形成于上述扩充区域之全区域。14.如申请专利范围第12项之半导体装置,其中上述氮扩散层系位于上述通道区域。15.如申请专利范围第12项之半导体装置,其中:上述源极区域及汲极区域之中上述载子生成用杂质浓度为特定値以上之区域系构成为,于上述通道区域所邻接部分中,相对于上述氮不存在之场合在上述半导体基板内之表面附近区域系进入上述通道区域侧而在深度方向则系远离通道区域侧。16.如申请专利范围第12项之半导体装置,其中另具有形成于上述源极区域及上述汲极区域上之至少包含有金属的导体膜;上述源极区域及汲极区域之中形成有上述氮扩散层之区域中之上述载子生成用杂质之最大浓度位置,系位于与上述导体膜之界面附近。17.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中上述半导体装置为具有:形成于上述半导体基板内之活性区域之一部分上且包含左第2导电型杂质的射极区域,及于上述活性区域内形成为包围上述射极区域且含有第1导电型杂质的基极区域,及于上述活性区域内形成于包含上述基极区域下方之区域上且含有第2导电型杂质的集极区域,的双极性电晶体;上述氮扩散层系形成于包含上述射极区域之至少一部分之区域上。18.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中上述半导体装置为具有:形成于上述半导体基板内之活性区域之一部分上且包含有第2导电型杂质的射极区域,及于上述活性区域内形成为包围上述射极区域且含有第1导电型杂质的基极区域,及于上述活性区域内形成于包含上述基极区域下方之区域上且含有第2导电型杂质的集极区域,的双极性电晶体;上述氮扩散层系形成于包含上述射极区域之至少一部分之区域上。19.一种搭载有MIS型场效电晶体之半导体装置之制造方法,其特征为具有:在半导体基板上形成包围活性区域之元件分离的第1工程;在上述活性区域上沈积氧化膜及导体膜的第2工程;对上述氧化膜及导体膜进行布线(Patterning)据以分别形成上述MIS型场效电晶体之闸极氧化膜及闸极的第3工程;在上述闸极氧化膜之两端部之中至少在汲极区域侧之端部导入氮以形成氧化氮层的第4工程;及在上述活性区域之中在位于上述闸极之两侧方之区域上导入第1导电型杂质以形成上述MIS型场效电晶体之源极区域及汲极区域的第5工程。20.如申请专利范围第19项之半导体装置之制造方法,其中,上述第4工程,系于上述第3工程之后上述第5工程之前进行,而且藉由从包含朝基板上方之至少汲极形成区域侧倾斜之方向的方向植入氮离子来形成上述氧化氮层。21.如申请专利范围第19项之半导体装置之制造方法,其中,在上述第4工程,系从至少包含朝上述汲极侧倾斜之方向及朝上述源极区域侧倾斜之方向之2个以上方向植入杂质离子。22.如申请专利范围第20或21项之半导体装置之制造方法,其中,在上述第4工程,系从平行于上述电晶体之通道方向之断面内相对于上述半导体基板表面之垂直方向以倾斜10以上之方向植入杂质离子。23.如申请专利范围第19项之半导体装置之制造方法,其中,上述第4工程系于至少包含有氮之气体环境中,藉由加热处理上述半导体基板而进行者。24.如申请专利范围第23项之半导体装置之制造方法,其中,上述第4工程系于至少包含有氨气体环境中进行。25.如申请专利范围第19项之半导体装置之制造方法,其中,上述第4工程系于至少包含有氮之气体环境中,藉由产生电浆来进行者。26.如申请专利范围第19,20,21,23,24或25项之半导体装置之制造方法,其中,上述第4工程系于上述源极区域及汲极区域亦导入氮而进行者。27.如申请专利范围第19,20,21,23,24或25项之半导体装置之制造方法,其中,另具有:在上述第4工程之前以上述闸极为光罩于半导体基板内导入低浓度第1导电型杂质以形成低浓度源极汲极区域的工程;及在上述第4工程之后上述第5工程之前,于上述闸极两侧面上形成绝缘体侧#的工程。28.如申请专利范围第19,20,21,23,24或25项之半导体装置之制造方法,其中,另具有:在上述第5工程之后,在上述源极区域及汲极区域上形成至少包含有金属之低电阻膜的工程。29.如申请专利范围第19,20,21,23,24或25项之半导体装置之制造方法,其中,另具有:在上述第2工程中,系于上述导体膜上另沈积绝缘膜;在上述第3工程中系与上述导体膜及氧化膜同时地对上述绝缘膜进行布线,据以在上述闸极上形成闸极上绝缘膜。30.如申请专利范围第19项之半导体装置之制造方法,其中,在上述第1工程,形成分别包围n MIS型场效电晶体用之第1活性区域及上述p MIS型场效电晶体形成用之第2活性区域的元件分离,在上述第2工程,系于上述第1及第2活性区域上沈积氧化膜及导体膜,在上述第3工程,对上述氧化膜及导体膜布线,据以在上述第1及第2活性区域上分别形成n MIS型,p MIS型场效电晶体之闸极氧化膜及闸极,在上述第4工程,系于上述n MIS型场效电晶体之闸极氧化膜之两端部之中至少在汲极区域侧之端部导入氮以形成氧化氮层,在上述第5工程,系在上述第1及第2活性区域之中位于上述闸极之两侧方之区域分别导入第1,第2导电型杂质,据以形成上述n MIS型及p MIS型场效电晶体之源极区域及汲极区域。31.如申请专利范围第30项之半导体装置之制造方法,其中另具有:在上述第3工程之后上述第5工程之前,形成用以覆盖上述第2活性区域之第1光罩构件的工程;在上述第4工程,系在形成上述第1光罩构件之状态下,藉由从上述第1活性区域上之上方且包含至少朝汲极区域侧倾斜方向之方向植入氮离子据以形成上述氧化氮层。32.如申请专利范围第30或31项之半导体装置之制造方法,其中另具有:在上述第3工程之后上述第5工程之前,形成用以覆盖上述第1活性区域之第2光罩构件的工程;及在形成上述第2光罩之状态下,从相对于上述半导体基板表面大致垂直之方向将氮离子植入上述第2活性区域内的工程。33.如申请专利范围第30,或31项所述之半导体装置之制造方法,其中在上述第2工程,于上述导体膜上另沉积有绝缘膜,在上述第3工程,同时对上述导体膜氧化膜及上述绝缘膜进行布线,俾于上述第1及第2活性区域内之上述闸极上形成闸极上绝缘膜。34.一种半导体装置之制造方法,其特征为具有:在半导体基板之半导体区域内导入载子生成用杂质俾形成第1杂质扩散层的第1工程;在上述半导体基板之半导体区域内导入氮据以形成氮扩散层俾使不致起因于与半导体原子之冲突所导致产生检测位准以上之缺陷的第2工程;及加热上述半导体基板以使上述热载子生成用杂质活化的第3工程;而且上述第1工程及第2工程,系两工程中任一方先行,而且上述第1杂质扩散层与上述氮扩散层至少重叠般进行者。35.如申请专利范围第34项之半导体装置之制造方法,其中上述第1工程,系于至少包含有氮之气体环境中,藉由加热处理上述半导体基板而进行者。36.如申请专利范围第35项之半导体装置之制造方法,其中上述第3工程,系于氨气体环境中进行者。37.如申请专利范围第36项之半导体装置之制造方法,其中,上述第3工程,系于温度900以上,时间10秒以下之条件下进行。38.如申请专利范围第34项之半导体装置之制造方法,其中,上述第1工程,系藉由在至少包含氮之气体环境中产生电浆而进行。39.如申请专利范围第34项之半导体装置之制造方法,其中,另具有:在上述第3工程之后,在上述源极区域及汲极区域上形成矽化物膜之工程。40.如申请专利范围第34,35,36,37,或38项之半导体装置之制造方法,其中,在上述半导体基板内,设有MIS型场效电晶体形成区域,另具有上述MIS型场效电晶体形形成区域上形成闸极绝缘膜及闸极之工程,于上述第1工程,在形成上述闸极绝缘膜及闸极后,在上述MIS型场效电晶体形成区域之中在位于上述闸极两侧方之区域导入上述载子生成用杂质据以形成上述MIS型场效电晶体之源极区域及汲极区域。41.如申请专利范围第40项之半导体装置之制造方法,其中上述闸极绝缘膜及闸极之形成工程中,系形成由氧化膜构成之闸极绝缘膜,上述第2工程,系在上述闸极绝缘膜及闸极之形成工程后进行,而且,在上述第2工程,于上述闸极绝缘膜之两端部亦导入氮以形成氧化氮层。42.如申请专利范围第40项之半导体装置之制造方法,其中,另具有:在上述闸极绝缘膜及闸极形成工程之后且在上述第1工程之前,于上述MIS型场效电晶体形成区域内导入较导入于上述源极区域及汲极区域之上述载子生成用杂质为低浓度且相同导电型之第2载子生成用杂质据以形成扩充(extension)区域的工程;及于上述闸极两侧面上形成绝缘体侧井之工程;于上述第1工程,系在上述MIS型场效电晶体形成区域之中在位于上述闸极及侧井两侧方之区域内导入上述载子生成用杂质,于上述第2工程,系形成用以包含上述扩充区域之至少一部分的上述氮扩散层。43.如申请专利范围第42项之半导体装置之制造方法,其中,另具有:在上述闸极绝缘膜及闸极形成工程之后且在上述第1工程之前,在上述MIS型场效电晶体形成区域内导入较导入于上述源极区域及汲极区域之上述载子生成用杂质为低浓度且为相反导电型之第3载子生成用杂质据以形成袋形(Pocket)区域的工程。44.如申请专利范围第40项之半导体装置之制造方法,其中上述第2工程,系于上述闸极绝缘膜及闸极形成工程及上述第1工程之前进行,在上述MIS型场效电晶体形成区域之横方向全部形成氮扩散层。45.如申请专利范围第40项之半导体装置之制造方法,其中,另具有:于上述第3工程之后,在上述源极区域,汲极区域,及闸极上形成矽化物膜的工程。46.如申请专利范围第34,35,36,37,或38项之半导体装置之制造方法,其中,在上述半导体基板内,设有双极性电晶体形成区域,另具有:在上述双极性电晶体形成区域导入第1导电型杂质以形成双极性电晶体之集极区域的工程;及在上述集极区域内导入第2导电型杂质以形成双极性电晶体之基极区域的工程;上述第1工程,系在上述基极区域内导入第1导电型杂质以形成上述双极性电晶体之射极区域,上述第2工程,系在包含上述射极区域之至少一部分之区域导入氮。47.如申请专利范围第34,35,36,37,或38项之半导体装置之制造方法,其中,上述半导体基板内,设有双极性电晶体形成区域,另具有:在上述双极性电晶体形成区域导入第1导电型杂质以形成双极性电晶体之集极区域的工程;及于上述第1工程之后,在上述集极区域内导入第1导电型杂质以形成上述双极性电晶体之射极区域的工程;上述第1工程,系在上述集极区域内且在包围上述射极区域之区域内导入第2导电型杂质以形成双极性电晶体之基极区域,上述第2工程,系在包含上述基极区域之至少一部分之区域导入氮。图示简单说明:第一图:第1实施形态相关之n MOS型场效电晶体之制程之断面图。第二图:第2实施形态相关之n MOS型场效电晶体之制程之断面图。第三图:第3实施形态相关之c MOS元件制程之断面图。第四图:第4实施形态相关之c MOS元件制程之断面图。第五图:第5实施形态相关之c MOS元件制程之断面图。第六图:第6实施形态相关之c MOS元件制程之断面图。第七图:第7实施形态相关之杂质扩散层之制程之断面图。第八图:导入有氮之硼、BF2扩散层,及未导入氮之硼,BF2扩散层之浓度分布曲线图。第九图:第8实施形态相关之p MOS型场效电晶体之制程之流程图。第十图:第8实施形态相关之p MOS型场效电晶体之制程之断面图。第十一图:第8实施形态之效果说明用之临界値与闸极长关连性之数据图。第十二图:第8实施形态之效果说明用之饱和电流特性之相关数据图。第十三图:第8实施形态之效果说明用之接触电阻与矽化物化区域界面之面积之关连特性之数据图。第十四图:第8实施形态之效果说明用之n通道侧电晶体之闸极电阻之与闸极宽度之关连性之数据图。第十五图:第8实施形态之效果说明用之薄膜电阻之与矽化物宽度之关连性之数据图。第十六图:第8实施形态相关之p MOS型场效电晶体之源极汲极区域,与仅植入硼所制得之习知p MOS型场效电晶体之源极汲极区域间之差异之说明用断面图。第十七图:第8实施形态相关之p MOS型场效电晶体之源极汲极区域,与仅植入硼所制得之习知p MOS型场效电晶体之源极汲极区域间之差异之产生理由之说明图。第十八图:第9实施形态相关之p MOS型场效电晶体之制程之断面图。第十九图:第10实施形态相关之p MOS型场效电晶体之制程之断面图。第二十图:第11实施形态相关之p MOS型场效电晶体之制程之断面图。第二一图:第12实施形态相关之n Pn双极性电晶体之制程之断面图。第二二图:习知n MOS型场效电晶体之制程之断面图。第二三图:习知p MOS型场效电晶体之源极汲极区域中之硼,BF2之浓度分布曲线图。第二四图:习知具有植入棚,BF2而形成之源极汲极区域之pMOS型场效电晶体之Quasi-static C-V特性图。第二五图:习知p MOS型场效电晶体之平带电压之与硼及BF2之植入掺杂量之关连数据图。
地址 日本
您可能感兴趣的专利