JP4540438B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4540438B2
JP4540438B2 JP2004278870A JP2004278870A JP4540438B2 JP 4540438 B2 JP4540438 B2 JP 4540438B2 JP 2004278870 A JP2004278870 A JP 2004278870A JP 2004278870 A JP2004278870 A JP 2004278870A JP 4540438 B2 JP4540438 B2 JP 4540438B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
peak
impurity diffusion
gate electrode
well
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.)
Active
Application number
JP2004278870A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006093507A (ja
Inventor
義弘 鷹尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Semiconductor Ltd
Original Assignee
Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Semiconductor Ltd filed Critical Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority to JP2004278870A priority Critical patent/JP4540438B2/ja
Priority to US11/017,859 priority patent/US7592241B2/en
Publication of JP2006093507A publication Critical patent/JP2006093507A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4540438B2 publication Critical patent/JP4540438B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/8238Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS
    • H01L21/823892Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS with a particular manufacturing method of the wells or tubs, e.g. twin tubs, high energy well implants, buried implanted layers for lateral isolation [BILLI]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/8238Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS
    • H01L21/823807Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS with a particular manufacturing method of the channel structures, e.g. channel implants, halo or pocket implants, or channel materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に係り、特に、基板バイアスにより閾値電圧を制御するMISトランジスタを有する半導体装置及びその製造方法に関する。
半導体装置の微細化・高集積化とともに、MISトランジスタの高速化及び低電圧化が要求されている。
MISトランジスタを高速化するためには、閾値電圧の低いMISトランジスタを構成し、ドレインに印加する駆動電圧を高くすることが有効である。すなわち、MISトランジスタの駆動力は、ドレインに印加する駆動電圧と閾値電圧との電圧差に依存するため、この電圧差が大きいほどに高速動作が可能となる。
その一方、MISトランジスタの閾値電圧を下げるとオフ電流、すなわちリーク電流が増加するため、リーク電流を減らすためには閾値電圧をある程度高くする必要があった。
このような相反する要求を満足するため、従来の半導体装置では、基板バイアスを印加して閾値電圧を変化していた。基板バイアスとは、MISトランジスタが形成されたウェルに印加する電圧であり、ゲート電極に印加する電圧とは逆極性の電圧が用いられる。ゲート電極に印加する電圧とは逆極性の電圧をウェルを介してチャネル領域に印加することにより、チャネルの反転電圧が増加する。したがって、基板バイアスを制御することにより、閾値電圧を変化させることができる。
MISトランジスタを動作する際には、基板バイアスを印加せず或いは低電圧の基板バイアスを印加して閾値電圧が低い状態にするとともに、高い駆動電圧で駆動する。これにより、駆動電圧と閾値電圧との電圧差を大きくすることができ、高速動作が可能となる。一方、MISトランジスタを動作しないときには、高電圧の基板バイアスを印加して閾値電圧を高い状態とすることで、リーク電流を低減することができる。
特開平10−074941号公報 特開平11−354785号公報 M. Togo et al., "Power-aware 65 nm Node CMOS Technology Using Variable VDD and Back-bias Control with Reliability Consideration for Back-bias Mode", 2004 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers, pp. 88-89
しかしながら、MISトランジスタの微細化が進むに伴い、閾値電圧の基板バイアス依存性が小さくなることが判明した。特に、ゲート長が例えば60nmを下回るような極めて微細なMISトランジスタでは、閾値電圧を基板バイアスにより制御することが困難であった。
本発明の目的は、微細なMISトランジスタにおいても基板バイアスによる閾値電圧の制御を可能としうる高性能の半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の一観点によれば、半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置され、前記ゲート電極に整合して形成された第1の不純物拡散領域と、前記ゲート電極の側壁に形成された側壁絶縁膜に整合して形成され、前記第1の不純物拡散領域よりも深い第2の不純物拡散領域とをそれぞれ有する第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記チャネル領域との間及び前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記第1の不純物拡散領域直下にそれぞれ形成された前記第1導電型のポケット領域とを有し、前記ウェルは、前記ポケット領域よりも深く前記ソース領域及びドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有し、前記ソース領域及びドレイン領域の底部近傍の領域で、且つ、前記第1のピークよりも深い領域に不純物濃度の第2のピークを有し、前記第2のピークにおける前記ウェルの不純物濃度は、前記第1のピークにおける前記ウェルの不純物濃度よりも高い半導体装置が提供される。
また、本発明の他の観点によれば、ロジック部とメモリ部とを有する半導体装置であって、前記ロジック部の半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置され、前記ゲート電極に整合して形成された第1の不純物拡散領域と、前記ゲート電極の側壁に形成された側壁絶縁膜に整合して形成され、前記第1の不純物拡散領域よりも深い第2の不純物拡散領域とをそれぞれ有する第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記チャネル領域との間及び前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記第1の不純物拡散領域直下にそれぞれ形成された前記第1導電型のポケット領域とを有し、前記ウェルは、前記ポケット領域よりも深く前記ソース領域及びドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有し、前記ソース領域及びドレイン領域の底部近傍の領域で、且つ、前記第1のピークよりも深い領域に不純物濃度の第2のピークを有し、前記第2のピークにおける前記ウェルの不純物濃度は、前記第1のピークにおける前記ウェルの不純物濃度よりも高い半導体装置が提供される。
また、本発明の更に他の観点によれば、低電圧トランジスタ領域と高電圧トランジスタ領域とを有する半導体装置であって、前記低電圧トランジスタ領域の半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置され、前記ゲート電極に整合して形成された第1の不純物拡散領域と、前記ゲート電極の側壁に形成された側壁絶縁膜に整合して形成され、前記第1の不純物拡散領域よりも深い第2の不純物拡散領域とをそれぞれ有する第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記チャネル領域との間及び前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記第1の不純物拡散領域直下にそれぞれ形成された前記第1導電型のポケット領域とを有し、前記ウェルは、前記ポケット領域よりも深く前記ソース領域及びドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有し、前記ソース領域及びドレイン領域の底部近傍の領域で、且つ、前記第1のピークよりも深い領域に不純物濃度の第2のピークを有し、前記第2のピークにおける前記ウェルの不純物濃度は、前記第1のピークにおける前記ウェルの不純物濃度よりも高い半導体装置が提供される。
また、本発明の更に他の観点によれば、半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置され、前記ゲート電極に整合して形成された第1の不純物拡散領域と、前記ゲート電極の側壁に形成された側壁絶縁膜に整合して形成され、前記第1の不純物拡散領域よりも深い第2の不純物拡散領域とをそれぞれ有する第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記チャネル領域との間及び前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記第1の不純物拡散領域直下にそれぞれ形成された前記第1導電型のポケット領域とを有する半導体装置の製造方法であって、前記ウェルを形成する工程は、前記ポケット領域よりも深く前記ソース領域及びドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有する第3の不純物拡散領域を形成する工程と、前記ソース領域及びドレイン領域の底部近傍の領域で、且つ、前記第1のピークよりも深い領域に前記第1のピークよりも不純物濃度の高い不純物濃度の第2のピークを有する第4の不純物拡散領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、ソース/ドレイン領域の下面近傍に不純物濃度のピークを有する不純物拡散領域を含むウェルを形成するので、ソース接合及びドレイン接合からチャネル方向への空乏層の伸びを抑制することができる。したがって、より短チャネルのトランジスタにおいても、基板バイアスの増加とともにゲート電荷量を増加することができ、基板バイアスによる閾値電圧の制御を行うことができる。
また、ポケット領域よりも深い領域に不純物濃度のピークを有する不純物拡散領域を含むウェルを形成し、この不純物拡散領域によりトランジスタの閾値電圧制御を行うので、ポケット領域よりも浅くに閾値電圧制御用の不純物拡散領域を形成する場合と比較してチャネル表面側の不純物濃度を低減することができる。これにより、ドーパントイオンによるキャリアの散乱が低減され、キャリア移動度を向上することができる。
本発明の一実施形態による半導体装置及びその製造方法について図1乃至図12を用いて説明する。
図1は本実施形態による半導体装置の構造を示す概略断面図、図2及び図3は本実施形態による半導体装置におけるシリコン基板中の不純物濃度分布を示すグラフ、図4は一般的な半導体装置の構造を示す概略断面図、図5は図4の半導体装置におけるId−Vg特性の基板バイアス依存性を示すグラフ、図6は図4の半導体装置における空乏層端の位置とゲート電極からの電気力線が終端する範囲とを示す概略図、図7は本実施形態の半導体装置における空乏層端の位置とゲート電極からの電気力線が終端する範囲とを示す概略図、図8は本実施形態の半導体装置におけるId−Vg特性の基板バイアス依存性を示すグラフ、図9乃至図12は本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
はじめに、本実施形態による半導体装置の構造について図1乃至図3を用いて説明する。
シリコン基板10の主表面には、素子領域を画定する素子分離膜12が形成されている。ここで、図面左側の素子領域はN型トランジスタ形成領域であり、図面右側の素子領域はP型トランジスタ形成領域であるものとする。N型トランジスタ形成領域のシリコン基板10中には、P型ウェル58が形成されている。P型トランジスタ形成領域のシリコン基板10中には、N型ウェル62が形成されている。
P型ウェル58が形成されたN型トランジスタ形成領域のシリコン基板10上には、ゲート絶縁膜32を介してゲート電極34nが形成されている。ゲート電極34nの側壁部分には、側壁絶縁膜48が形成されている。ゲート電極34nの両側のシリコン基板10中には、エクステンション・ソース/ドレイン構造のN型ソース/ドレイン領域60が形成されている。N型ソース/ドレイン領域60のエクステンション領域直下には、P型ポケット領域40が形成されている。エクステンション領域は、側壁絶縁膜48直下のN型ソース/ドレイン領域60の浅い領域であり、後述するN型不純物拡散領域38に相当する。
P型ウェル58は、図1及び図2に示すように、P型ポケット領域40直下に不純物濃度のピークを有するP型不純物拡散領域18と、N型ソース/ドレイン拡散層60の下面近傍に不純物濃度のピークを有するP型不純物拡散領域20と、素子分離膜12の下面近傍に不純物濃度のピークを有するP型不純物拡散領域22とを有している。P型不純物拡散領域18は、主として閾値電圧制御用の拡散層である。P型不純物拡散領域20は、主としてソース/ドレイン領域60からチャネル方向への空乏層の伸びを抑制するための拡散層である。この目的のもと、P型不純物拡散領域18よりも不純物濃度が高くなっている。P型不純物拡散領域22は、ウェルを構成するための主たる拡散層であり、パンチスルーストップやウェル抵抗の低減のための役割をも有する。P型不純物拡散領域22は、素子分離領域内全面に延在している。
N型ウェル62が形成されたP型トランジスタ形成領域のシリコン基板10上には、ゲート絶縁膜32を介してゲート電極34pが形成されている。ゲート電極34pの側壁部分には、側壁絶縁膜48が形成されている。ゲート電極34pの両側のシリコン基板10中には、エクステンション・ソース/ドレイン構造のP型ソース/ドレイン領域64が形成されている。P型ソース/ドレイン領域64のエクステンション領域直下には、N型ポケット領域46が形成されている。エクステンション領域は、側壁絶縁膜48直下のP型ソース/ドレイン領域64の浅い領域であり、後述するP型不純物拡散領域44に相当する。
N型ウェル62は、図1及び図3に示すように、N型ポケット領域46直下に不純物濃度のピークを有するN型不純物拡散領域26と、P型ソース/ドレイン拡散層62の下面近傍に不純物濃度のピークを有するN型不純物拡散領域28と、素子分離膜12の下面近傍に不純物濃度のピークを有するN型不純物拡散領域30とを有している。N型不純物拡散領域26は、主として閾値電圧制御用の拡散層である。N型不純物拡散領域28は、主としてソース/ドレイン領域64からチャネル方向への空乏層の伸びを抑制するための拡散層である。この目的のもと、N型不純物拡散領域26よりも不純物濃度が高くなっている。N型不純物拡散領域30は、ウェルを構成するための主たる拡散層であり、パンチスルーストップやウェル抵抗の低減のための役割をも有する。N型不純物拡散領域30は、素子分離領域内全面に延在している。
このように、本実施形態による半導体装置は、チャネル方向への空乏層の伸びを抑制するための拡散層として、ソース/ドレイン領域の下面近傍に不純物濃度のピークを有する不純物拡散領域(P型不純物拡散領域20、N型不純物拡散領域28)を有することを一つの特徴としている。また、閾値電圧制御用の不純物拡散領域(P型不純物拡散領域18、N型不純物拡散領域26)のピークが、ポケット領域(P型ポケット領域40、N型ポケット領域46)よりも深くに位置していることを他の特徴としている。
次に、本実施形態による半導体装置においてウェルの不純物プロファイルを上述の構成とする理由について図4乃至図7を用いて説明する。
従来の一般的な半導体装置は、例えば図4に示すような構造を有している。
すなわち、シリコン基板100の主表面には、素子領域を画定する素子分離膜102が形成されている。素子領域のシリコン基板100中には、ウェル104が形成されている。ウェル104が形成された領域のシリコン基板100上には、ゲート絶縁膜106を介してゲート電極108が形成されている。ゲート電極108の側壁部分には、側壁絶縁膜110が形成されている。ゲート電極108の両側のシリコン基板100中には、エクステンション・ソース/ドレイン構造のソース/ドレイン領域112が形成されている。ソース/ドレイン領域112のエクステンション領域直下には、ポケット領域114が形成されている。
ウェル104は、ポケット領域114よりも浅くに不純物濃度のピークを有する不純物拡散領域116と、素子分離膜102の下面近傍に不純物濃度のピークを有する不純物拡散領域118とを有している。不純物拡散領域116は主として閾値電圧制御用の拡散層であり、不純物拡散領域118は主としてパンチスルーストップやウェル抵抗の低減のための拡散層である。
図5は、図4の構造を有するN型MOSトランジスタのId−Vg特性の基板バイアス依存性を示すグラフである。図5(a)はゲート長Lgが60nmの場合、図5(b)はゲート長Lgが40nmの場合である。また、○印は基板バイアスVbが0Vの場合、●印は基板バイアスVbが−2Vの場合である。
ゲート長Lgが60nmの場合、図5(a)に示すように、基板バイアスVbをマイナス方向に大きくすることにより、特性曲線が右側にシフトしている。すなわち、基板バイアスVbをマイナス方向に大きくすることにより、閾値電圧Vthを高くすることができる。
しかしながら、ゲート長Lgが40nmと短くなった場合、図5(b)に示すように、基板バイアスVbをマイナス方向に大きくしても、特性曲線にはほとんど変化が見られない。すなわち、基板バイアスVbによる閾値電圧Vthの制御は困難である。
図4の構造を有するトランジスタにおいてゲート長gが短くなることにより基板バイアスVbによる閾値電圧制御が困難となる理由について本願発明者等が鋭意検討を行ったところ、ソース/ドレイン接合から延伸する空乏層が、ウェルに印加する基板バイアスの影響を遮断していることが判明した。
図6は、ゲート電極に閾値電圧Vthを印加したときの空乏層端の位置とゲート電極からの電気力線が終端する範囲とを示す概略図である。図6(a)はゲート長Lgが60nmの場合、図6(b)はゲート長Lgが40nmの場合である。また、点線はシリコン基板側の空乏層端を示し、実線はゲート電極からの電気力線の終端を示している。点線と実線とに囲まれたゲート電極108下の領域の広さが、チャネル領域の電荷量に相当する。
ゲート長Lgが60nmの場合、図6(a)に示すように、基板バイアスVbがマイナス方向に大きくなるに伴い、基板側の空乏層端は徐々に深くなっていく。このとき、ゲート電極からの電気力線が終端する範囲も、基板バイアスVbの増加とともに増加している。これは、基板バイアスVbの増加とともにチャネル領域の電荷量が増加していることを意味する。したがって、基板バイアスVbをマイナス方向に大きくすることにより、閾値電圧を高くすることができる。
しかしながら、ゲート長Lgが40nmと短くなった場合、図6(b)に示すように、ソース接合から伸びる空乏層とドレイン接合から伸びる空乏層とが極めて近接する結果、基板バイアスVbを増加していっても、ゲート電極からの電気力線が終端する範囲、すなわちチャネル領域の電荷量にほとんど変化はない。この結果、基板バイアスVbによる閾値電圧Vthの制御が困難となる。
そこで、本願発明者等は、ソース領域とドレイン領域とが近接することによる空乏層のチャネル領域の電荷量への影響を抑制すべく、ソース/ドレイン接合の空乏層がチャネル方向に伸びるのを抑制する不純物拡散領域(P型不純物拡散領域20,N型不純物領域28)を新たに設けることに想到した。そして、このような不純物拡散領域を設けることにより、より短チャネルのトランジスタにおいても基板バイアスVbによる閾値電圧の制御が可能となった。
図7は、本実施形態による半導体装置のゲート電極に閾値電圧Vthを印加した場合の空乏層端の位置とゲート電極からの電気力線が終端する範囲とを示す概略図である。なお、図7は、ゲート長Lgが40nmの場合を示したものである。
上述の通り、本実施形態による半導体装置は、ソース/ドレイン領域の下面近傍に不純物濃度のピークを有する不純物拡散領域(P型不純物拡散領域20、N型不純物拡散領域28)を有することを特徴としている。この結果、ソース接合及びドレイン接合からチャネル方向への空乏層の伸びは、図6(b)の場合と比較して抑制されている。すなわち、本実施形態による半導体装置では、より短チャネルのトランジスタにおいても、基板バイアスVbの増加とともにゲート電荷量を増加することができる。したがって、基板バイアスVbをマイナス方向に大きくすることにより、閾値電圧を高くすることができる。
ここで、P型不純物拡散領域20及びN型不純物拡散領域28は、ソース接合及びドレイン接合からチャネル方向への空乏層の伸びを抑制するという目的に応じた深さに形成される。この目的のもと、P型不純物拡散領域20及びN型不純物拡散領域28は、ソース/ドレイン領域の下面近傍に不純物濃度のピークを有することが望ましい。
また、P型不純物拡散領域20及びN型不純物拡散領域28は、基板バイアスVbが0Vの場合の基板側空乏層端よりも深い位置に形成することが望ましい(図7参照)。これは、P型不純物拡散領域20、N型不純物拡散領域28を設けることにより基板バイアスVbが0Vの場合における閾値電圧Vthが変化しないようにするためである。
本実施形態による半導体装置は、閾値電圧制御用の拡散層(P型不純物拡散領域18、N型不純物拡散領域)が、ポケット領域(P型ポケット領域40、N型ポケット領域46)よりも深くに形成されていることをも特徴としている。
通常のトランジスタでは、例えば図4に示すように、閾値電圧制御用の不純物拡散領域116は、ポケット領域114よりも浅い領域に形成されている。この不純物プロファイルを維持したままでトランジスタを微細化すると、閾値電圧制御用の不純物拡散領域116は、シリコン基板100の極めて浅い領域に形成される。しかしながら、チャネルとなるシリコン基板100の表面近傍の不純物濃度が増加すると、ドーパントイオンによるキャリアの散乱が増加してキャリア移動度が低下し、ひいてはトランジスタ特性が劣化する。
これに対し、本実施形態による半導体装置のように、トランジスタの微細化に際し、エクステンション領域及びポケット領域を浅くする一方、ポケット領域よりも深くに閾値電圧制御用の拡散層を形成することで、図4に示す半導体装置の場合と比較してチャネル表面側の不純物濃度を低減することができる。これにより、ドーパントイオンによるキャリアの散乱が低減され、キャリア移動度を向上することができる。
また、通常、ポケット層は高濃度のエクステンション領域(後述のN型不純物拡散領域38、P型不純物拡散領域44に相当)の直下に局在して形成されるのに対し、閾値電圧制御用の拡散層はチャネル領域にも形成される。このため、閾値電圧制御用の拡散層をポケット領域よりも深くに形成することにより、エクステンション領域と閾値電圧制御用の拡散層とを離間することができる。これにより、高濃度のエクステンション領域と閾値電圧制御用の拡散層とが直接接触することを避けることができ、基板バイアス印加時のように両層に高電圧が印加される場合におけるリーク電流を低減することができる。
ソース/ドレイン領域からチャネル方向への空乏層の伸びを抑制するための拡散層(P型不純物拡散領域20、N型不純物拡散領域28)は、閾値電圧制御用の拡散層(P型不純物拡散領域18、N型不純物拡散領域26)を構成するドーパント不純物よりも質量が大きく拡散定数の小さいドーパント不純物により構成することが望ましい。
閾値電圧制御用の拡散層(P型不純物拡散層18、N型不純物拡散層26)は、チャネル領域を含む比較的浅い領域に形成されるため、シリコン基板に与えるイオン注入ダメージの少ない軽いドーパント不純物により構成することが望ましい。
一方、ソース/ドレイン領域からチャネル方向への空乏層の伸びを抑制するための拡散層(P型不純物拡散領域20、N型不純物拡散領域28)は比較的深くに形成されるため、必要以上にブロードな分布となると、チャネル領域まで分布してチャネル領域の不純物濃度を増加する原因ともなる。このため、イオン注入直後における分布の広がりや後工程の熱処理による拡散の小さいドーパント不純物が好ましい。
具体的には、P型不純物拡散領域18はボロン(B)により構成することが望ましく、P型不純物領域20はインジウム(In)やガリウム(Ga)により構成することが望ましい。また、N型不純物拡散領域26はリン(P)により構成することが望ましく、N型不純物拡散領域28は砒素(As)やアンチモン(Sb)により構成することが望ましい。
図8は、本実施形態による半導体装置のId−Vg特性の基板バイアス依存性を示すグラフである。図8(a)はゲート長Lgが40nmのN型トランジスタの場合、図8(b)はゲート長Lgが40nmのP型トランジスタの場合である。また、○印は基板バイアスVbが0Vの場合、●印は基板バイアスVbが−2Vの場合である。
図8に示すように、本実施形態による半導体装置の構造では、N型トランジスタ及びP型トランジスタのいずれの場合にも、図4に示す構造の半導体装置では基板バイアスVbにより閾値電圧を制御できなかったゲート長Lgが40nmのトランジスタにおいても、基板バイアスVbによる閾値電圧Vthの制御を行うことができた。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図9乃至図12を用いて説明する。
まず、シリコン基板10中に、例えばSTI法により、例えば深さ300nmのトレンチに埋め込まれてなる素子分離膜12を形成する(図9(a))。なお、図において、左側の素子領域がN型トランジスタ形成領域であり、右側の素子領域がP型トランジスタ形成領域であるものとする。
次いで、例えば熱酸化法により、素子分離膜12により画定された素子領域上に、犠牲酸化膜14を形成する。
次いで、フォトリソグラフィーにより、N型トランジスタ形成領域を露出しP型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜16を形成する。
次いで、フォトレジスト膜16をマスクとしてイオン注入を行い、N型トランジスタ形成領域のシリコン基板10中に、P型不純物拡散領域18,20,22を形成する(図9(b))。P型不純物拡散領域18は、例えばインジウムイオン(In)を、加速エネルギーを60keV、ドーズ量を1×1013cm−2としてイオン注入することにより形成する。P型不純物拡散領域20は、例えばインジウムイオンを、加速エネルギーを180keV、ドーズ量を3×1013cm−2としてイオン注入することにより形成する。P型不純物拡散領域22は、例えばボロンイオン(B)を、加速エネルギーを150keV、ドーズ量を3×1013cm−2としてイオン注入することにより形成する。
次いで、フォトリソグラフィーにより、P型トランジスタ形成領域を露出しN型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜24を形成する。
次いで、フォトレジスト膜24をマスクとしてイオン注入を行い、P型トランジスタ形成領域のシリコン基板10中に、N型不純物拡散領域26,28,30を形成する(図9(c))。N型不純物拡散領域26は、例えば砒素イオン(As)を、加速エネルギーを100keV、ドーズ量を5×1012cm−2としてイオン注入することにより形成する。N型不純物拡散領域28は、例えば砒素イオンを、加速エネルギーを150keV、ドーズ量を3×1013cm−2としてイオン注入することにより形成する。N型不純物拡散領域30は、例えばリンイオン(P)を、加速エネルギーを300keV、ドーズ量を3×1013cm−2としてイオン注入することにより形成する。
次いで、例えば弗酸系の水溶液を用いたウェットエッチングにより、犠牲酸化膜14を除去する。
次いで、例えば熱酸化法により、犠牲酸化膜14を除去することにより露出した素子領域上に、例えば膜厚1nmのシリコン酸化膜を成長し、シリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜32を形成する。
次いで、ゲート絶縁膜32上に、例えばCVD法により、例えば膜厚100nmのポリシリコン膜を堆積する。
次いで、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによりこのポリシリコン膜をパターニングし、ポリシリコン膜よりなるゲート電極34n,34pを形成する(図10(a))。ここで、ゲート電極34nはN型トランジスタのゲート電極であり、ゲート電極34pはP型トランジスタのゲート電極である。
次いで、フォトリソグラフィーにより、N型トランジスタ形成領域を露出しP型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜36を形成する。
次いで、フォトレジスト膜36及びゲート電極34nをマスクとしてイオン注入を行い、ゲート電極34nの両側のシリコン基板10中に、N型トランジスタのエクステンション領域となるN型不純物拡散領域38を形成する。N型不純物拡散領域38は、例えば砒素イオンを、加速エネルギーを2keV、ドーズ量を1×1015cm−2としてイオン注入することにより形成する。
次いで、フォトレジスト膜36及びゲート電極34nをマスクとしてイオン注入を行い、N型トランジスタ形成領域にP型ポケット領域40を形成する(図10(b))。P型ポケット領域40は、例えばインジウムイオンを、加速エネルギーを50keV、ドーズ量を2×1013cm−2、基板法線に対するチルト角を25度としてイオン注入することにより形成する。
次いで、フォトリソグラフィーにより、P型トランジスタ形成領域を露出しN型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜42を形成する。
次いで、フォトレジスト膜42及びゲート電極34pをマスクとして、例えばボロンイオンを、加速エネルギーを0.5keV、ドーズ量を1×1015cm−2としてイオン注入し、P型トランジスタのエクステンション領域となるP型不純物領域44を形成する。
次いで、フォトレジスト膜42及びゲート電極34pをマスクとしてイオン注入を行い、P型トランジスタ形成領域にN型ポケット領域46を形成する(図10(c))。N型ポケット領域46は、例えば砒素イオンを、加速エネルギーを50keV、ドーズ量を2×1013cm−2、基板法線に対するチルト角を25度としてイオン注入することにより形成する。
次いで、例えばCVD法により例えば膜厚100nmのシリコン酸化膜を堆積した後、このシリコン酸化膜をドライエッチングによりエッチバックし、ゲート電極34n,34pの側壁部分に側壁絶縁膜48を形成する(図11(a))。
次いで、フォトリソグラフィーにより、N型トランジスタ形成領域を露出しP型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜50を形成する。
次いで、フォトレジスト膜50、ゲート電極34n及び側壁絶縁膜48をマスクとしてイオン注入を行い、ゲート電極34nの両側のシリコン基板10中に、N型不純物領域52を形成する(図11(b))。N型不純物領域52は、例えばリンイオンを、加速エネルギーを20keV、ドーズ量を5×1015cm−2としてイオン注入することにより形成する。
次いで、フォトリソグラフィーにより、P型トランジスタ形成領域を露出しN型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜54を形成する。
次いで、フォトレジスト膜54、ゲート電極34p及び側壁絶縁膜48をマスクとしてイオン注入を行い、ゲート電極34pの両側のシリコン基板10中に、P型不純物領域56を形成する(図12(a))。P型不純物領域56は、例えばボロンイオンを、加速エネルギーを5keV、ドーズ量を5×1015cm−2としてイオン注入することにより形成する。
次いで、例えば1000℃、3秒間の短時間熱処理を行い、注入した不純物を活性化する。これにより、N型トランジスタ形成領域には、P型不純物拡散領域18,20,22を含むP型ウェル58と、N型不純物拡散領域38,52よりなるエクステンションソース・ドレイン構造のN型ソース/ドレイン領域60とが形成される。また、P型トランジスタ形成領域には、N型不純物拡散領域26,28,30を含むN型ウェル62と、P型不純物拡散領域44,56よりなるエクステンションソース・ドレイン構造のP型ソース/ドレイン領域64とが形成される(図12(b))。
このように、本実施形態によれば、ソース/ドレイン領域の下面近傍に不純物濃度のピークを有する不純物拡散領域を含むウェルを形成するので、ソース接合及びドレイン接合からチャネル方向への空乏層の伸びを抑制することができる。したがって、ゲート長が60nmを下回るような極めてチャネル長の短いトランジスタにおいても、基板バイアスの増加とともにゲート電荷量を増加することができ、基板バイアスによる閾値電圧の制御を行うことができる。
また、ポケット領域よりも深い領域に不純物濃度のピークを有する不純物拡散領域を含むウェルを形成し、この不純物拡散領域によりトランジスタの閾値電圧制御を行うので、ポケット領域よりも浅くに閾値電圧制御用の不純物拡散領域を形成する場合と比較してチャネル表面側の不純物濃度を低減することができる。これにより、ドーパントイオンによるキャリアの散乱が低減され、キャリア移動度を向上することができる。
本実施形態によるMISトランジスタは、例えばロジックデバイスとメモリデバイスとを混載した半導体装置においては、低電圧且つ高速動作が必要なロジック用トランジスタに適用することができる。また、低電圧動作のトランジスタ(例えばロジック用トランジスタ等)と高電圧動作のトランジスタ(例えばI/Oトランジスタ等)とを有する半導体装置においては、低電圧動作のトランジスタに適用することができる。
例えば図13に示すように、一のシリコン基板10上に、P型ポケット領域40直下に不純物濃度のピークを有するP型不純物拡散領域18と、N型ソース/ドレイン拡散層60の下面近傍に不純物濃度のピークを有するP型不純物拡散領域20と、素子分離膜12の下面近傍に不純物濃度のピークを有するP型不純物拡散領域22とを有するP型ウェル58内に形成された本実施形態のN型トランジスタ(図面左側)と、P型ポケット領域40より浅くに不純物濃度のピークを有する閾値電圧制御用のP型不純物拡散領域66と、素子分離膜12の下面近傍に不純物濃度のピークを有するP型不純物拡散領域68とを有するP型ウェル70内に形成されたN型トランジスタ(図面右側)とを形成することができる。
本実施形態によるMISトランジスタとともに混載するトランジスタは、図13に示す構造のトランジスタに限定されるものではない。
[変形実施形態]
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、N型トランジスタ及びP型トランジスタの双方に本発明を適用した場合を示したが、N型トランジスタ及びP型トランジスタのいずれか一方に本発明を適用するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、ウェルを3つのピークを有する不純物拡散領域により構成したが、4つ以上のピークを有するウェルとしてもよい。例えば、不純物拡散領域20,28と不純物拡散領域22,30との間に、新たな不純物拡散領域を形成してもよい。また、ウェルを二重ウェルとしてもよい。
また、上記実施形態では、ソース領域側及びドレイン領域側にそれぞれポケット領域を設けたが、いずれか一方の側(例えばドレイン領域側)のみにポケット領域を設けるようにしてもよい。
以上詳述したように、本発明の特徴をまとめると以下の通りとなる。
(付記1)半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、
前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置された第2導電型のソース/ドレイン領域と、
前記ソース/ドレイン領域の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に形成された前記第1導電型のポケット領域とを有し、
前記ウェルは、前記ポケット領域よりも深く前記ソース/ドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有し、前記ソース/ドレイン領域の底部近傍の領域に不純物濃度の第2のピークを有する
ことを特徴とする半導体装置。
(付記2)付記1記載の半導体装置において、
前記ソース/ドレイン領域は、前記ゲート電極に整合して形成された第1の不純物拡散領域と、前記ゲート電極の側壁に形成された側壁絶縁膜に整合して形成され、前記第1の不純物拡散領域よりも深い第2の不純物拡散領域とを有し、
前記ポケット領域は、前記第1の不純物拡散領域の直下に形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
(付記3)付記1又は2記載の半導体装置において、
前記第2のピークにおける前記ウェルの不純物濃度は、前記第1のピークにおける前記ウェルの不純物濃度よりも高い
ことを特徴とする半導体装置。
(付記4)付記1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記ウェルは、前記ソース/ドレイン領域が形成された領域よりも深い領域に不純物濃度の第3のピークを有する
ことを特徴とする半導体装置。
(付記5)付記4記載の半導体装置において、
前記第3のピークは、素子分離領域内全面に延在している
ことを特徴とする半導体装置。
(付記6)付記1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1のピークは、ボロンを主体とする不純物拡散領域により構成されており、
前記第2のピークは、インジウム又はガリウムを主体とする不純物拡散領域により構成されている
ことを特徴とする半導体装置。
(付記7)付記1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1のピークは、リンを主体とする不純物拡散領域により構成されており、
前記第2のピークは、砒素又はアンチモンを主体とする不純物拡散領域により構成されている
ことを特徴とする半導体装置。
(付記8)付記1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記ゲート電極のゲート長は、60nm未満である
ことを特徴とする半導体装置。
(付記9)ロジック部とメモリ部とを有する半導体装置であって、
前記ロジック部の半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、
前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置された第2導電型のソース/ドレイン領域と、前記ソース/ドレイン領域の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に形成された前記第1導電型のポケット領域とを有するロジックトランジスタとを有し、
前記ウェルは、前記ポケット領域よりも深く前記ソース/ドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有し、前記ソース/ドレイン領域の底部近傍の領域に不純物濃度の第2のピークを有する
ことを特徴とする半導体装置。
(付記10)低電圧トランジスタ領域と高電圧トランジスタ領域とを有する半導体装置であって、
前記低電圧トランジスタ領域の半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、
前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置された第2導電型のソース/ドレイン領域と、前記ソース/ドレイン領域の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に形成された前記第1導電型のポケット領域とを有する低電圧トランジスタとを有し、
前記ウェルは、前記ポケット領域よりも深く前記ソース/ドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有し、前記ソース/ドレイン領域の底部近傍の領域に不純物濃度の第2のピークを有する
ことを特徴とする半導体装置。
(付記11)半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置された第2導電型のソース/ドレイン領域と、前記ソース/ドレイン領域の少なくとも一方と前記チャネル領域との間に形成された前記第1導電型のポケット領域とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記ウェルを形成する工程は、前記ポケット領域よりも深く前記ソース/ドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有する第1の不純物拡散領域を形成する工程と、前記ソース/ドレイン領域の底部近傍の領域に不純物濃度の第2のピークを有する第2の不純物拡散領域を形成する工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記12)付記11記載の半導体装置の製造方法において、
前記ソース/ドレイン領域を形成する工程は、
前記ゲート電極をマスクとして前記第2導電型の不純物を導入し、前記ポケット領域が形成された領域よりも浅い前記ウェル内の領域に、前記第2導電型の第3の不純物拡散領域を形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記ゲート電極の側壁部分に形成された側壁絶縁膜をマスクとして前記第2導電型の不純物を導入し、前記第2のピーク近傍に底部が位置する前記第2導電型の第4の不純物拡散領域を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
本発明の一実施形態による半導体装置の構造を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態による半導体装置におけるシリコン基板中の不純物濃度分布を示すグラフ(その1)である。 本発明の一実施形態による半導体装置におけるシリコン基板中の不純物濃度分布を示すグラフ(その2)である。 一般的な半導体装置の構造を示す概略断面図である。 図4の半導体装置におけるId−Vg特性の基板バイアス依存性を示すグラフである。 図4の半導体装置における空乏層端の位置とゲート電極からの電気力線が終端する範囲とを示す概略図である。 本発明の一実施形態による半導体装置における空乏層端の位置とゲート電極からの電気力線が終端する範囲とを示す概略図である。 本発明の一実施形態による半導体装置におけるId−Vg特性の基板バイアス依存性を示すグラフである。 本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。 本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。 本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。 本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その4)である。 本発明の一実施形態による半導体装置の適用例を示す概略断面図である。
符号の説明
10…シリコン基板
12…素子分離膜
14…犠牲酸化膜
16,24,36,42,50,54…フォトレジスト膜
18,20,22,44,56,64,68…P型不純物拡散領域
26,28,30,38,52…N型不純物拡散領域
32…ゲート絶縁膜
34n,34p…ゲート電極
40…P型ポケット領域
46…N型ポケット領域
48…側壁絶縁膜
58…P型ウェル
60…N型ソース/ドレイン領域
62…N型ウェル
64…P型ソース/ドレイン領域
100…シリコン基板
102…素子分離膜
104…ウェル
106…ゲート絶縁膜
108…ゲート電極
110…側壁絶縁膜
112…ソース/ドレイン領域
114…ポケット領域
116,118…不純物拡散領域

Claims (8)

  1. 半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、
    前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
    前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置され、前記ゲート電極に整合して形成された第1の不純物拡散領域と、前記ゲート電極の側壁に形成された側壁絶縁膜に整合して形成され、前記第1の不純物拡散領域よりも深い第2の不純物拡散領域とをそれぞれ有する第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、
    前記ソース領域と前記チャネル領域との間及び前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記第1の不純物拡散領域直下にそれぞれ形成された前記第1導電型のポケット領域とを有し、
    前記ウェルは、前記ポケット領域よりも深く前記ソース領域及びドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有し、前記ソース領域及びドレイン領域の底部近傍の領域で、且つ、前記第1のピークよりも深い領域に不純物濃度の第2のピークを有し、
    前記第2のピークにおける前記ウェルの不純物濃度は、前記第1のピークにおける前記ウェルの不純物濃度よりも高い
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記ウェルは、前記第2のピークよりも深い領域に不純物濃度の第3のピークを有し、
    前記第3のピークは、素子分離膜下に形成されている
    ことを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項1又は2記載の半導体装置において、
    前記第1のピークは、ボロンを主体とする不純物拡散領域により構成されており、
    前記第2のピークは、インジウム又はガリウムを主体とする不純物拡散領域により構成されている
    ことを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記第1のピークは、リンを主体とする不純物拡散領域により構成されており、
    前記第2のピークは、砒素又はアンチモンを主体とする不純物拡散領域により構成されている
    ことを特徴とする半導体装置。
  5. ロジック部とメモリ部とを有する半導体装置であって、
    前記ロジック部の半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、
    前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置され、前記ゲート電極に整合して形成された第1の不純物拡散領域と、前記ゲート電極の側壁に形成された側壁絶縁膜に整合して形成され、前記第1の不純物拡散領域よりも深い第2の不純物拡散領域とをそれぞれ有する第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記チャネル領域との間及び前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記第1の不純物拡散領域直下にそれぞれ形成された前記第1導電型のポケット領域とを有し、
    前記ウェルは、前記ポケット領域よりも深く前記ソース領域及びドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有し、前記ソース領域及びドレイン領域の底部近傍の領域で、且つ、前記第1のピークよりも深い領域に不純物濃度の第2のピークを有し、前記第2のピークにおける前記ウェルの不純物濃度は、前記第1のピークにおける前記ウェルの不純物濃度よりも高い
    ことを特徴とする半導体装置。
  6. 低電圧トランジスタ領域と高電圧トランジスタ領域とを有する半導体装置であって、
    前記低電圧トランジスタ領域の半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、
    前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置され、前記ゲート電極に整合して形成された第1の不純物拡散領域と、前記ゲート電極の側壁に形成された側壁絶縁膜に整合して形成され、前記第1の不純物拡散領域よりも深い第2の不純物拡散領域とをそれぞれ有する第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記チャネル領域との間及び前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記第1の不純物拡散領域直下にそれぞれ形成された前記第1導電型のポケット領域とを有し、
    前記ウェルは、前記ポケット領域よりも深く前記ソース領域及びドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有し、前記ソース領域及びドレイン領域の底部近傍の領域で、且つ、前記第1のピークよりも深い領域に不純物濃度の第2のピークを有し、前記第2のピークにおける前記ウェルの不純物濃度は、前記第1のピークにおける前記ウェルの不純物濃度よりも高い
    ことを特徴とする半導体装置。
  7. 半導体基板内に形成され、チャネル領域を有する第1導電型のウェルと、
    前記チャネル領域上に、絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記ウェル内に、前記チャネル領域を挟むように配置され、前記ゲート電極に整合して形成された第1の不純物拡散領域と、前記ゲート電極の側壁に形成された側壁絶縁膜に整合して形成され、前記第1の不純物拡散領域よりも深い第2の不純物拡散領域とをそれぞれ有する第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記チャネル領域との間及び前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記第1の不純物拡散領域直下にそれぞれ形成された前記第1導電型のポケット領域とを有する半導体装置の製造方法であって、
    前記ウェルを形成する工程は、前記ポケット領域よりも深く前記ソース領域及びドレイン領域の底部よりも浅い領域に不純物濃度の第1のピークを有する第3の不純物拡散領域を形成する工程と、前記ソース領域及びドレイン領域の底部近傍の領域で、且つ、前記第1のピークよりも深い領域に前記第1のピークよりも不純物濃度の高い不純物濃度の第2のピークを有する第4の不純物拡散領域を形成する工程とを含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 請求項7記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1の不純物拡散領域は、前記ゲート電極をマスクとして前記第2導電型の不純物を導入することにより形成し、
    前記第2の不純物拡散領域は、前記ゲート電極及び前記ゲート電極の側壁部分に形成された側壁絶縁膜をマスクとして前記第2導電型の不純物を導入することにより形成する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP2004278870A 2004-09-27 2004-09-27 半導体装置及びその製造方法 Active JP4540438B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004278870A JP4540438B2 (ja) 2004-09-27 2004-09-27 半導体装置及びその製造方法
US11/017,859 US7592241B2 (en) 2004-09-27 2004-12-22 Semiconductor device having well with peak impurity concentrations and method for fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004278870A JP4540438B2 (ja) 2004-09-27 2004-09-27 半導体装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006093507A JP2006093507A (ja) 2006-04-06
JP4540438B2 true JP4540438B2 (ja) 2010-09-08

Family

ID=36124691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004278870A Active JP4540438B2 (ja) 2004-09-27 2004-09-27 半導体装置及びその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7592241B2 (ja)
JP (1) JP4540438B2 (ja)

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7049667B2 (en) * 2002-09-27 2006-05-23 Hrl Laboratories, Llc Conductive channel pseudo block process and circuit to inhibit reverse engineering
WO2004055868A2 (en) * 2002-12-13 2004-07-01 Hrl Laboratories, Llc Integrated circuit modification using well implants
US8168487B2 (en) 2006-09-28 2012-05-01 Hrl Laboratories, Llc Programmable connection and isolation of active regions in an integrated circuit using ambiguous features to confuse a reverse engineer
JP2008258345A (ja) * 2007-04-04 2008-10-23 Sony Corp 薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに表示装置
JP2009182089A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Panasonic Corp 半導体装置の製造方法
JP2009283685A (ja) * 2008-05-22 2009-12-03 Panasonic Corp 半導体装置およびその製造方法
EP2483916B1 (en) * 2009-09-30 2019-06-12 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Electronic devices and systems, and methods for making and using the same
US8273617B2 (en) 2009-09-30 2012-09-25 Suvolta, Inc. Electronic devices and systems, and methods for making and using the same
US8421162B2 (en) * 2009-09-30 2013-04-16 Suvolta, Inc. Advanced transistors with punch through suppression
JP2013511163A (ja) * 2009-11-17 2013-03-28 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
US9627524B2 (en) * 2010-03-02 2017-04-18 Richtek Technology Corporation, R.O.C. High voltage metal oxide semiconductor device and method for making same
US8530286B2 (en) 2010-04-12 2013-09-10 Suvolta, Inc. Low power semiconductor transistor structure and method of fabrication thereof
US8569128B2 (en) 2010-06-21 2013-10-29 Suvolta, Inc. Semiconductor structure and method of fabrication thereof with mixed metal types
US8759872B2 (en) 2010-06-22 2014-06-24 Suvolta, Inc. Transistor with threshold voltage set notch and method of fabrication thereof
JP5592210B2 (ja) * 2010-09-09 2014-09-17 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
US8377783B2 (en) 2010-09-30 2013-02-19 Suvolta, Inc. Method for reducing punch-through in a transistor device
US8404551B2 (en) 2010-12-03 2013-03-26 Suvolta, Inc. Source/drain extension control for advanced transistors
US8461875B1 (en) 2011-02-18 2013-06-11 Suvolta, Inc. Digital circuits having improved transistors, and methods therefor
US8525271B2 (en) 2011-03-03 2013-09-03 Suvolta, Inc. Semiconductor structure with improved channel stack and method for fabrication thereof
US8400219B2 (en) 2011-03-24 2013-03-19 Suvolta, Inc. Analog circuits having improved transistors, and methods therefor
US8748270B1 (en) 2011-03-30 2014-06-10 Suvolta, Inc. Process for manufacturing an improved analog transistor
US8796048B1 (en) 2011-05-11 2014-08-05 Suvolta, Inc. Monitoring and measurement of thin film layers
US8999861B1 (en) 2011-05-11 2015-04-07 Suvolta, Inc. Semiconductor structure with substitutional boron and method for fabrication thereof
US8811068B1 (en) 2011-05-13 2014-08-19 Suvolta, Inc. Integrated circuit devices and methods
US8569156B1 (en) 2011-05-16 2013-10-29 Suvolta, Inc. Reducing or eliminating pre-amorphization in transistor manufacture
US8735987B1 (en) 2011-06-06 2014-05-27 Suvolta, Inc. CMOS gate stack structures and processes
US8995204B2 (en) 2011-06-23 2015-03-31 Suvolta, Inc. Circuit devices and methods having adjustable transistor body bias
US8629016B1 (en) 2011-07-26 2014-01-14 Suvolta, Inc. Multiple transistor types formed in a common epitaxial layer by differential out-diffusion from a doped underlayer
US8748986B1 (en) 2011-08-05 2014-06-10 Suvolta, Inc. Electronic device with controlled threshold voltage
WO2013022753A2 (en) 2011-08-05 2013-02-14 Suvolta, Inc. Semiconductor devices having fin structures and fabrication methods thereof
US8614128B1 (en) 2011-08-23 2013-12-24 Suvolta, Inc. CMOS structures and processes based on selective thinning
US8645878B1 (en) 2011-08-23 2014-02-04 Suvolta, Inc. Porting a circuit design from a first semiconductor process to a second semiconductor process
US8713511B1 (en) 2011-09-16 2014-04-29 Suvolta, Inc. Tools and methods for yield-aware semiconductor manufacturing process target generation
US9236466B1 (en) 2011-10-07 2016-01-12 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Analog circuits having improved insulated gate transistors, and methods therefor
US8895327B1 (en) 2011-12-09 2014-11-25 Suvolta, Inc. Tipless transistors, short-tip transistors, and methods and circuits therefor
US8819603B1 (en) 2011-12-15 2014-08-26 Suvolta, Inc. Memory circuits and methods of making and designing the same
US8883600B1 (en) 2011-12-22 2014-11-11 Suvolta, Inc. Transistor having reduced junction leakage and methods of forming thereof
US8599623B1 (en) 2011-12-23 2013-12-03 Suvolta, Inc. Circuits and methods for measuring circuit elements in an integrated circuit device
US8877619B1 (en) 2012-01-23 2014-11-04 Suvolta, Inc. Process for manufacture of integrated circuits with different channel doping transistor architectures and devices therefrom
US8970289B1 (en) 2012-01-23 2015-03-03 Suvolta, Inc. Circuits and devices for generating bi-directional body bias voltages, and methods therefor
US9093550B1 (en) 2012-01-31 2015-07-28 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Integrated circuits having a plurality of high-K metal gate FETs with various combinations of channel foundation structure and gate stack structure and methods of making same
US9406567B1 (en) 2012-02-28 2016-08-02 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Method for fabricating multiple transistor devices on a substrate with varying threshold voltages
US8863064B1 (en) 2012-03-23 2014-10-14 Suvolta, Inc. SRAM cell layout structure and devices therefrom
US9299698B2 (en) 2012-06-27 2016-03-29 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor structure with multiple transistors having various threshold voltages
US8637955B1 (en) 2012-08-31 2014-01-28 Suvolta, Inc. Semiconductor structure with reduced junction leakage and method of fabrication thereof
US9112057B1 (en) 2012-09-18 2015-08-18 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor devices with dopant migration suppression and method of fabrication thereof
US9041126B2 (en) 2012-09-21 2015-05-26 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Deeply depleted MOS transistors having a screening layer and methods thereof
JP2016500927A (ja) 2012-10-31 2016-01-14 三重富士通セミコンダクター株式会社 低変動トランジスタ・ペリフェラル回路を備えるdram型デバイス、及び関連する方法
US8816754B1 (en) 2012-11-02 2014-08-26 Suvolta, Inc. Body bias circuits and methods
US9093997B1 (en) 2012-11-15 2015-07-28 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Slew based process and bias monitors and related methods
US9070477B1 (en) 2012-12-12 2015-06-30 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Bit interleaved low voltage static random access memory (SRAM) and related methods
US9112484B1 (en) 2012-12-20 2015-08-18 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Integrated circuit process and bias monitors and related methods
US9268885B1 (en) 2013-02-28 2016-02-23 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Integrated circuit device methods and models with predicted device metric variations
US8994415B1 (en) 2013-03-01 2015-03-31 Suvolta, Inc. Multiple VDD clock buffer
US8988153B1 (en) 2013-03-09 2015-03-24 Suvolta, Inc. Ring oscillator with NMOS or PMOS variation insensitivity
US9177803B2 (en) * 2013-03-14 2015-11-03 Globalfoundries Inc. HK/MG process flows for P-type semiconductor devices
US9299801B1 (en) 2013-03-14 2016-03-29 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Method for fabricating a transistor device with a tuned dopant profile
US9112495B1 (en) 2013-03-15 2015-08-18 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Integrated circuit device body bias circuits and methods
US9449967B1 (en) 2013-03-15 2016-09-20 Fujitsu Semiconductor Limited Transistor array structure
US9478571B1 (en) 2013-05-24 2016-10-25 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Buried channel deeply depleted channel transistor
US8976575B1 (en) 2013-08-29 2015-03-10 Suvolta, Inc. SRAM performance monitor
US9231102B2 (en) * 2013-08-29 2016-01-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Asymmetric semiconductor device
CN104810396B (zh) * 2014-01-23 2018-02-06 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件及其制造方法
US9710006B2 (en) 2014-07-25 2017-07-18 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Power up body bias circuits and methods
US9319013B2 (en) 2014-08-19 2016-04-19 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Operational amplifier input offset correction with transistor threshold voltage adjustment
JP6994296B2 (ja) * 2016-08-23 2022-01-14 ユナイテッド・セミコンダクター・ジャパン株式会社 不揮発性記憶装置及び不揮発性記憶装置のプログラム方法
JP6917737B2 (ja) * 2017-03-13 2021-08-11 ユナイテッド・セミコンダクター・ジャパン株式会社 半導体装置の製造方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05190781A (ja) * 1991-10-22 1993-07-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH09121049A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Sony Corp 半導体装置
JPH1065019A (ja) * 1996-06-29 1998-03-06 Hyundai Electron Ind Co Ltd Cmosデバイスの製造方法
JPH1074844A (ja) * 1996-08-29 1998-03-17 Sharp Corp 半導体装置の製造方法
JPH1074941A (ja) * 1996-08-30 1998-03-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH11354785A (ja) * 1998-06-10 1999-12-24 Hitachi Ltd 電界効果トランジスタ、それを有する半導体集積回路装置およびその製造方法
JP2002134743A (ja) * 2000-10-24 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2002198529A (ja) * 2000-10-18 2002-07-12 Hitachi Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2002368126A (ja) * 2001-06-12 2002-12-20 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
JP2003503842A (ja) * 1999-06-29 2003-01-28 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド 低エネルギー高傾斜角および高エネルギー・ポスト−ゲートイオン注入(pogi)を使用する,簡単化した半導体デバイス製造

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5786620A (en) * 1992-01-28 1998-07-28 Thunderbird Technologies, Inc. Fermi-threshold field effect transistors including source/drain pocket implants and methods of fabricating same
KR0144959B1 (ko) * 1994-05-17 1998-07-01 김광호 반도체장치 및 제조방법
US6249025B1 (en) * 1997-12-29 2001-06-19 Intel Corporation Using epitaxially grown wells for reducing junction capacitances
US6180472B1 (en) * 1998-07-28 2001-01-30 Matsushita Electrons Corporation Method for fabricating semiconductor device
US6064595A (en) * 1998-12-23 2000-05-16 Vantis Corporation Floating gate memory apparatus and method for selected programming thereof
US6548842B1 (en) * 2000-03-31 2003-04-15 National Semiconductor Corporation Field-effect transistor for alleviating short-channel effects
US6677208B2 (en) * 2001-09-28 2004-01-13 Texas Instruments Incorporated Transistor with bottomwall/sidewall junction capacitance reduction region and method
US20050156236A1 (en) * 2003-12-19 2005-07-21 Mahalingam Nandakumar MOS transistor with a three-step source/drain implant

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05190781A (ja) * 1991-10-22 1993-07-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH09121049A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Sony Corp 半導体装置
JPH1065019A (ja) * 1996-06-29 1998-03-06 Hyundai Electron Ind Co Ltd Cmosデバイスの製造方法
JPH1074844A (ja) * 1996-08-29 1998-03-17 Sharp Corp 半導体装置の製造方法
JPH1074941A (ja) * 1996-08-30 1998-03-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH11354785A (ja) * 1998-06-10 1999-12-24 Hitachi Ltd 電界効果トランジスタ、それを有する半導体集積回路装置およびその製造方法
JP2003503842A (ja) * 1999-06-29 2003-01-28 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド 低エネルギー高傾斜角および高エネルギー・ポスト−ゲートイオン注入(pogi)を使用する,簡単化した半導体デバイス製造
JP2002198529A (ja) * 2000-10-18 2002-07-12 Hitachi Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2002134743A (ja) * 2000-10-24 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2002368126A (ja) * 2001-06-12 2002-12-20 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20060071278A1 (en) 2006-04-06
US7592241B2 (en) 2009-09-22
JP2006093507A (ja) 2006-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4540438B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3462301B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
US7301208B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
KR100261170B1 (ko) 반도체소자 및 그 제조방법
US6524903B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device having two peaks in an impurity concentration distribution
US9768074B2 (en) Transistor structure and fabrication methods with an epitaxial layer over multiple halo implants
KR100426441B1 (ko) 반도체 소자의 시모스(cmos) 및 그의 제조 방법
US10411112B2 (en) Semiconductor device with silicon layer containing carbon
KR100495914B1 (ko) 씨모스트랜지스터 및 그 제조 방법
JP5925740B2 (ja) トンネル電界効果トランジスタ
US6586296B1 (en) Method of doping wells, channels, and gates of dual gate CMOS technology with reduced number of masks
JP3425043B2 (ja) Mis型半導体装置の製造方法
US11488871B2 (en) Transistor structure with multiple halo implants having epitaxial layer over semiconductor-on-insulator substrate
JPH04212467A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP5055697B2 (ja) 絶縁ゲート電界効果トランジスタ及びその動作方法
JP3063692B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH1012870A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH05198804A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2007027175A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3259479B2 (ja) Mos型半導体装置およびその製造方法
JP2001274382A (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR100460757B1 (ko) 이중 도핑 구조의 초박형 에피채널 반도체 소자의 제조 방법
KR20020056638A (ko) 반도체 소자의 제조방법
JP2001057424A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP2004253580A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060126

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20080728

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090302

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100209

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100405

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100420

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100603

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100622

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100622

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4540438

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130702

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350