JPS6077419A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS6077419A JPS6077419A JP58185569A JP18556983A JPS6077419A JP S6077419 A JPS6077419 A JP S6077419A JP 58185569 A JP58185569 A JP 58185569A JP 18556983 A JP18556983 A JP 18556983A JP S6077419 A JPS6077419 A JP S6077419A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置の@遣方法に関する。特に、0M
O8VLB工の製造において有効である。
O8VLB工の製造において有効である。
従来、イオン注入層のアニールは、電気炉を用いて行な
われ、分単位(例えば、950°C860分ンの熱処理
のため、注入された不純物が再分4iし拡散する。この
ためMOS FETのソース・ドレイン高濃度注入層に
おいては、不純物イオンの拡散のため、ゲート長を短か
くすると、<ンチスルーが生じ、ゲート長を271 m
以下にすることが困難である。従って、従来の電気炉分
単位アニールではLSIの微細化が不可能になる。また
、最近研究の進められている秒単位アニール技術で番ま
、制御性についての研究が十分でなく、シート抵抗のば
らつきが大きい、スリップ・ラインが発生する、接合形
成についての制御性が明らかでない、などの未解決問題
が残っていた。
われ、分単位(例えば、950°C860分ンの熱処理
のため、注入された不純物が再分4iし拡散する。この
ためMOS FETのソース・ドレイン高濃度注入層に
おいては、不純物イオンの拡散のため、ゲート長を短か
くすると、<ンチスルーが生じ、ゲート長を271 m
以下にすることが困難である。従って、従来の電気炉分
単位アニールではLSIの微細化が不可能になる。また
、最近研究の進められている秒単位アニール技術で番ま
、制御性についての研究が十分でなく、シート抵抗のば
らつきが大きい、スリップ・ラインが発生する、接合形
成についての制御性が明らかでない、などの未解決問題
が残っていた。
本発明では、秒単位アニール技術の未解決な問題を解決
し、ばらつきの小さいシート抵抗及び活性化を示し、ス
リップ・ラインを生じない、シカも接合リークが少なく
、かつ、不純物イオンの再分布による拡散を生じない、
秒単位7%−ル技術を与えることを目的としている。
し、ばらつきの小さいシート抵抗及び活性化を示し、ス
リップ・ラインを生じない、シカも接合リークが少なく
、かつ、不純物イオンの再分布による拡散を生じない、
秒単位7%−ル技術を与えることを目的としている。
グラファイト・ヒータやハロジエン・ランプによる短時
間熱処理では、ウェーハの膜厚のばらつきのため、同じ
パターニングされたウェーハで、かつ同一条件で熱処理
を行っても、ウェーハの昇降温温度特性が異なりてくる
。例えば、500μm±25μ常規格のウェーハにおい
て、5秒で約1100℃までウェーハ温度を上昇させた
場合、約1100℃±10¥;の温度差が生じる。また
さらにハロジエンランプでは電圧変動が1〜2%生じる
ことによりウェーハ温度は20℃程度のばらつきが生じ
る。従って、量産で連続稼動を考えた場合、グラファイ
ト・ヒータやハロジエン・ランプを用いた短時間熱処理
が行なわれるウェーハ間の温度ばらつきは、数十度程度
のばらつきが生じることになる。また、ウェーハのオリ
エンテーションフラットネスの非対称領域及び周辺ウェ
ーハ端エツジからの熱輻射によるウェーハ内の温度ばら
つきは、ウェーハ周辺をサブ・ヒータにより加熱したり
、シリコン・リングを用いたりして少なくすることがで
きるが、それでも完全にゼロにすることはできない。そ
こで、本発明においては、ウェーハl[の温度のばらつ
きが、数十度程11を生じても、高い活性化を示し、ス
リップ・ラインがなく、逆バイアス・リーク電流が I
n 、A / d程度を示し、かつ注入不純物イオン
の再分布による拡散を生じない秒単位アニール条件でな
りればならない。
間熱処理では、ウェーハの膜厚のばらつきのため、同じ
パターニングされたウェーハで、かつ同一条件で熱処理
を行っても、ウェーハの昇降温温度特性が異なりてくる
。例えば、500μm±25μ常規格のウェーハにおい
て、5秒で約1100℃までウェーハ温度を上昇させた
場合、約1100℃±10¥;の温度差が生じる。また
さらにハロジエンランプでは電圧変動が1〜2%生じる
ことによりウェーハ温度は20℃程度のばらつきが生じ
る。従って、量産で連続稼動を考えた場合、グラファイ
ト・ヒータやハロジエン・ランプを用いた短時間熱処理
が行なわれるウェーハ間の温度ばらつきは、数十度程度
のばらつきが生じることになる。また、ウェーハのオリ
エンテーションフラットネスの非対称領域及び周辺ウェ
ーハ端エツジからの熱輻射によるウェーハ内の温度ばら
つきは、ウェーハ周辺をサブ・ヒータにより加熱したり
、シリコン・リングを用いたりして少なくすることがで
きるが、それでも完全にゼロにすることはできない。そ
こで、本発明においては、ウェーハl[の温度のばらつ
きが、数十度程11を生じても、高い活性化を示し、ス
リップ・ラインがなく、逆バイアス・リーク電流が I
n 、A / d程度を示し、かつ注入不純物イオン
の再分布による拡散を生じない秒単位アニール条件でな
りればならない。
以下、実施例を用いて説明する。本発明は、イオン注入
層1Gがアモルファス層を形成すること、8o O”C
以上で1100℃以上の秒単位短時間アニールにより、
アモルファス層の再結晶化と同時に活性化、欠陥の除去
を行なうことを特徴とする。
層1Gがアモルファス層を形成すること、8o O”C
以上で1100℃以上の秒単位短時間アニールにより、
アモルファス層の再結晶化と同時に活性化、欠陥の除去
を行なうことを特徴とする。
第1図に示すのは、ハロジエン・ランプ・アニールによ
るウェー・・の昇降温温度特性の一例である。ランプO
N後5秒で1000℃に達し、1000°Cを5秒保持
した後、ランプがOFFし、黒体輻射により温度が下降
する。今後、用いるアニール温度とは第1図の(n)の
領域の温度を示すものであり、この例では1000℃で
ある。また今後用いるアニール時間とは、第1図の(I
I)の領域の時間を示し、この例では5秒である。
るウェー・・の昇降温温度特性の一例である。ランプO
N後5秒で1000℃に達し、1000°Cを5秒保持
した後、ランプがOFFし、黒体輻射により温度が下降
する。今後、用いるアニール温度とは第1図の(n)の
領域の温度を示すものであり、この例では1000℃で
ある。また今後用いるアニール時間とは、第1図の(I
I)の領域の時間を示し、この例では5秒である。
P、As、B、EF2が注入された02μ飢程度の深さ
を持つアモルファス層は、800°C1秒のアニールで
再結晶化することができる。従って800°C以上の温
度で、1秒以上の時間熱処理を行なえば再結晶化する。
を持つアモルファス層は、800°C1秒のアニールで
再結晶化することができる。従って800°C以上の温
度で、1秒以上の時間熱処理を行なえば再結晶化する。
また第2図に示すように活性化は再結晶化と同時に達成
され、800℃1秒の熱処理で低いPsを持つ。第2図
は、アニール時間が3秒の場合のアニール温度とシート
抵抗の相関が示されている。(1)はB 40KeV4
x1015(7)−2イオン注入層の場合であり、B原
子が軽いためアモルファス層が形成されずシート抵抗は
、アニール温度の上昇と伴に減少を続け、1100℃
6秒のアニールで、はぼ100%活性化する。一方、(
]IIのP 40にθv 4x10 ” tyn−2イ
オン注入層と (II[)のBF、610にθ■4 X
10 ”crn−2イオン注入層は アモルファス層
が形成され、アモルファスが再結晶化すると同時にシー
ト抵抗は急激に減少し、過館和溶解現象を示す。しかも
800℃から1100℃のアニール温度においては(I
I)、(m)どちらもシート抵抗の変化がなく、800
℃から1100℃の温度範囲で短時間熱処理を行なえば
、シート抵抗のウェーハ内及びウェーハ間のばらつきは
、小さくすることができる。実pBのみのイオン注入層
を900℃ 10秒のアニールを行なった場合5%程度
のウェーハ内ばらつきが生じるが、アモルファス層を9
00℃ 10秒アニール行すった場合、シート抵抗のウ
ェーハ内ばらつきは1%程度にすることができる。
され、800℃1秒の熱処理で低いPsを持つ。第2図
は、アニール時間が3秒の場合のアニール温度とシート
抵抗の相関が示されている。(1)はB 40KeV4
x1015(7)−2イオン注入層の場合であり、B原
子が軽いためアモルファス層が形成されずシート抵抗は
、アニール温度の上昇と伴に減少を続け、1100℃
6秒のアニールで、はぼ100%活性化する。一方、(
]IIのP 40にθv 4x10 ” tyn−2イ
オン注入層と (II[)のBF、610にθ■4 X
10 ”crn−2イオン注入層は アモルファス層
が形成され、アモルファスが再結晶化すると同時にシー
ト抵抗は急激に減少し、過館和溶解現象を示す。しかも
800℃から1100℃のアニール温度においては(I
I)、(m)どちらもシート抵抗の変化がなく、800
℃から1100℃の温度範囲で短時間熱処理を行なえば
、シート抵抗のウェーハ内及びウェーハ間のばらつきは
、小さくすることができる。実pBのみのイオン注入層
を900℃ 10秒のアニールを行なった場合5%程度
のウェーハ内ばらつきが生じるが、アモルファス層を9
00℃ 10秒アニール行すった場合、シート抵抗のウ
ェーハ内ばらつきは1%程度にすることができる。
第3図は、B注大層のP”−n−接合逆バイアス5vリ
ーク電流(I)と、P注大層のn+−P−接合逆バイア
ス5■リーク電流(]1)を示している。アニール時間
は6秒である。P+ −tL−接合どちらについても8
00℃以上のアニール温度において逆バイアス・リーク
電流か2 n A / caより小さくなる。
ーク電流(I)と、P注大層のn+−P−接合逆バイア
ス5■リーク電流(]1)を示している。アニール時間
は6秒である。P+ −tL−接合どちらについても8
00℃以上のアニール温度において逆バイアス・リーク
電流か2 n A / caより小さくなる。
以上から800°C以上のアニール温度による秒単位熱
処理は、約02μ善程度のアモルファス層からなるB+
P I A eのイオン注入層を再結晶化。
処理は、約02μ善程度のアモルファス層からなるB+
P I A eのイオン注入層を再結晶化。
活性化し、かつ欠陥の除来を可能にする。
一方、イオン注入不純物の再分布による拡散は、11’
oo℃の6秒より低温または短時間のアニールの場合生
じない。第4図は、接合深さとアニール温度の相関を示
している。アニール時間は3秒の場合を示しである。C
I)は、400XのEliO,膜を通してPを40にθ
V 4X101’crn−2注入した場合の接合深さを
示し、(II)は400iの8102膜を通してBF2
を60 KeV4X101’ご2注入した場合の接合深
さを示す。
oo℃の6秒より低温または短時間のアニールの場合生
じない。第4図は、接合深さとアニール温度の相関を示
している。アニール時間は3秒の場合を示しである。C
I)は、400XのEliO,膜を通してPを40にθ
V 4X101’crn−2注入した場合の接合深さを
示し、(II)は400iの8102膜を通してBF2
を60 KeV4X101’ご2注入した場合の接合深
さを示す。
700℃から1100℃の温度範囲でのアニールでは、
接合深さは一定であるが、1200℃6秒のアニールで
は不純物の再分布が始まり接合深さが増加している。従
って、不純物再分布による拡散を生じない秒単位アニー
ル温度は1100°C以下でなければならない。また、
急激な熱処理により発生するスリップ、ラインは、ウェ
ーッ・の酸素濃度、ウェーハ端ラウンド面の形状、ウェ
ーッ・周辺加熱またはシリコン・リングにより減少する
が、1200℃ 数秒のアニールよりも高温または長時
間熱処理を行なった時スリップ・ラインの発生をゼロに
するのは難かしい。しかしながら、ウェーハ端をラウン
ド面にし、適当な周辺加熱条件を選択した場合スJJツ
ブ・ラインは生じない。
接合深さは一定であるが、1200℃6秒のアニールで
は不純物の再分布が始まり接合深さが増加している。従
って、不純物再分布による拡散を生じない秒単位アニー
ル温度は1100°C以下でなければならない。また、
急激な熱処理により発生するスリップ、ラインは、ウェ
ーッ・の酸素濃度、ウェーハ端ラウンド面の形状、ウェ
ーッ・周辺加熱またはシリコン・リングにより減少する
が、1200℃ 数秒のアニールよりも高温または長時
間熱処理を行なった時スリップ・ラインの発生をゼロに
するのは難かしい。しかしながら、ウェーハ端をラウン
ド面にし、適当な周辺加熱条件を選択した場合スJJツ
ブ・ラインは生じない。
以上から、BF2 、Bと8i、PまたはA日イオン注
入により0.2 II m程度のアモルファス層を形成
後、第5図に示す斜線部分のアニール温度とアニール時
間を用いて熱処理を行なうことにより、再結晶化、活性
化、リーク電流の減少、が完了し、しかも再分布のない
接合が形成できる。第5図は、熱処理のアニール温度と
アニール時間の2次元空間を示すもので、CI)は再結
晶化が行われるために必要なアニール温度と時間を表わ
し、(It)は不純物の再分布により拡散が始まるに必
要なアニール温度と時間を表わしている。
入により0.2 II m程度のアモルファス層を形成
後、第5図に示す斜線部分のアニール温度とアニール時
間を用いて熱処理を行なうことにより、再結晶化、活性
化、リーク電流の減少、が完了し、しかも再分布のない
接合が形成できる。第5図は、熱処理のアニール温度と
アニール時間の2次元空間を示すもので、CI)は再結
晶化が行われるために必要なアニール温度と時間を表わ
し、(It)は不純物の再分布により拡散が始まるに必
要なアニール温度と時間を表わしている。
aMos VLSIの製造においてもPチャンネル・ト
ランジスタ・ソース・ドレインにBと81またはBF、
が注入された浅いアモルファス層を形成し、Nチャンネ
ル・トランジスタ・ソース・ドレインにAθまたはPが
注入された浅いアモルファス層を形成後、ハロジエン・
ランプまたはグラファイト・ヒータにより第5図の斜線
部のアニール温度とアニール時間を用いた熱処理を行な
うことにより、接合リーク電流が少なく、しかも、微細
構造を持つ0MO8Le工を提供することができる。さ
らに、第5図の斜線部分のアニール時間とアニール温度
の2次元空間が広いことから、ウェーハ厚みのばらつき
や、電力変動による、ウェーハ間の昇降温度特性にばら
つきが生じたとしても、第5図の斜線部分からはずれる
ことはない。
ランジスタ・ソース・ドレインにBと81またはBF、
が注入された浅いアモルファス層を形成し、Nチャンネ
ル・トランジスタ・ソース・ドレインにAθまたはPが
注入された浅いアモルファス層を形成後、ハロジエン・
ランプまたはグラファイト・ヒータにより第5図の斜線
部のアニール温度とアニール時間を用いた熱処理を行な
うことにより、接合リーク電流が少なく、しかも、微細
構造を持つ0MO8Le工を提供することができる。さ
らに、第5図の斜線部分のアニール時間とアニール温度
の2次元空間が広いことから、ウェーハ厚みのばらつき
や、電力変動による、ウェーハ間の昇降温度特性にばら
つきが生じたとしても、第5図の斜線部分からはずれる
ことはない。
以上説明したように、本発明は、ばらつきの少ないシー
ト抵抗及び活性化を示し、スリップ・ラインの生じない
、しかも接合リークが小さく、かつ不純物イオンの再分
布による拡散の生じない秒屯位アニール技術が可能にな
り、高品質CMO8vLSIの微細化・高集積化を可能
にする半導体装置の製造方法を与える。
ト抵抗及び活性化を示し、スリップ・ラインの生じない
、しかも接合リークが小さく、かつ不純物イオンの再分
布による拡散の生じない秒屯位アニール技術が可能にな
り、高品質CMO8vLSIの微細化・高集積化を可能
にする半導体装置の製造方法を与える。
第1図はウェーハの昇降温特性図である。
1−(I)・・・・・・昇温領域
1−(n)・・・・・・定温領域
1− (III )・・・・・・降温領域第2図はシー
ト抵抗とアニール温度の関係図である。 2−C’x)・・・・・・B注大層の場合2−(II)
・・・・・・P注入層の場合2−(m)・・・・・・B
F2注入層の場合第3図は、リーク電流とアニール温度
の関係図6−(1)・・・・・・B注入層(lP”、n
−接合5−(It)・・・・・・P注入層、+ p−接
合第4図は接合深さとアニール温度の関係図である。 4−(1)・・・・・・BF2注入層の場合4−(II
)・・・・・・P注入層の場合第5図は、アニール温度
・時間空間関係図である。 5−(’I)・・・・・・再結晶に必要なアニール条件
5−(II)・・・・・・不純物拡散のないアニール条
件板 上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士 最上 務
ト抵抗とアニール温度の関係図である。 2−C’x)・・・・・・B注大層の場合2−(II)
・・・・・・P注入層の場合2−(m)・・・・・・B
F2注入層の場合第3図は、リーク電流とアニール温度
の関係図6−(1)・・・・・・B注入層(lP”、n
−接合5−(It)・・・・・・P注入層、+ p−接
合第4図は接合深さとアニール温度の関係図である。 4−(1)・・・・・・BF2注入層の場合4−(II
)・・・・・・P注入層の場合第5図は、アニール温度
・時間空間関係図である。 5−(’I)・・・・・・再結晶に必要なアニール条件
5−(II)・・・・・・不純物拡散のないアニール条
件板 上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士 最上 務
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 高濃度イオン注入アモルファス層のアイソ・サ
ーマル秒単位熱処理において、800℃以上、1100
℃以下の温度でアニールすることを特徴とする半導体装
置の製造方法。 (2) ハロジエン・ランプまたはグラファイト・ヒー
タにより短時間熱処理を行なうことを特徴とする特許請
求の範囲第一項記載の半導体装置の製造方法。 (3) M OS V L B 工の製造においてPチ
ャンネル・トランジスタ・ソース・ドレイン領域は1、
BFiを60KeV以内の加速エネルギーで、I X
10 ” ryn−2以上のドーズ量を注入し、アモル
ファス層を形成後、800’C以上1100℃以下の温
度で短時間アニールすることを特徴とする特許請求の範
囲第一項記載の半導体装置の製造方法(4) MOB
VLSIの製造においてPチャンネル・トランジスタ◆
ソース・ドレイン領域には、81+を40:KeV以内
の加速エネルギーで、I X 10 ” ”on−”以
上のドーズ量を注入後、Bを20に07以内の加速エネ
ルギーで、I X 10”cln−2以上のドーズ量を
注入し、アモルファス層を形成後、800℃以上110
0℃以下の温度で短時間アニールすることを特徴とする
特許請求の範囲第一項記載の半導体装置の製造方法。 (5) M Q 8V、 L 13工の製造においてN
チャンネル・トランジスタ・ソース・ドレイン領域には
、P+を40KeV以内の加速エネルギーで、1X 1
0 ” o+r2以上のドーズ量を注入し、アモルファ
ス層を形成後、800℃以上1100℃以下の温度で短
時間アニールすることを特徴とする特許請求の範囲第一
項記載の半導体装置の製造方法。 (6) MOB VLSIの製造においてNチャンネル
・トランジスタ・ソース・ドレイン領域には、八θ1を
80KeV以内の加速エネルギーで、I X 10 ”
’tyn−2以上のドーズ量を注入し、アモルファス
層を形成後、a o o ’c以上1100°C以下の
温度で短時間熱処理することを特徴とする特許諸求の範
囲第一項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58185569A JPS6077419A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58185569A JPS6077419A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 半導体装置の製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5005976A Division JP2534608B2 (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6077419A true JPS6077419A (ja) | 1985-05-02 |
Family
ID=16173096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58185569A Pending JPS6077419A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6077419A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0629316A (ja) * | 1993-01-18 | 1994-02-04 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56100412A (en) * | 1979-12-17 | 1981-08-12 | Sony Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPS5896763A (ja) * | 1981-12-03 | 1983-06-08 | Seiko Epson Corp | 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ素子の製造方法 |
-
1983
- 1983-10-04 JP JP58185569A patent/JPS6077419A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56100412A (en) * | 1979-12-17 | 1981-08-12 | Sony Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPS5896763A (ja) * | 1981-12-03 | 1983-06-08 | Seiko Epson Corp | 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ素子の製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0629316A (ja) * | 1993-01-18 | 1994-02-04 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
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