半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术披露了一种能够防止发生结泄漏的半导体装置及其制造方法，其特征在于包括：注入了一种导电型杂质的半导体区（１０３）；在所述半导体区（１０３）上形成的栅极绝缘膜（１０５）；在所述栅极绝缘膜（１０５）上形成的栅电极（１０６）；以第一注入量在所述半导体区（１０３）内注入另一种导电型的第一杂质，在从所述半导体区（１０３）的主平面到第一深度为止的区内形成的低浓度层（１０９ａ）；以高于第一注入量低于１×１０Ｅ１５个／ｃｍ↑［２］的第二注入量，在所述半导体区（１０３）内注入另一种导电型的第二杂质，在从所述半导体区（１０３）的主平面到比所述第一深度浅的第二深度为止的区内形成的高浓度层（１０９ｂ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于MOS晶体管的。
技术介绍
过去，作为MOS晶体管的制造方法，以下所示的制造方法是人所共知的。下面，以N通道MOS晶体管为例，参照图13对其结构和制造方法进行简单的说明。在载流子密度为2×1015/cm3的n型硅基板301上，形成载流子密度为3×1016/cm3的P-WELL区302。然后，作为沟道掺杂杂质，注入硼离子，通过热氧化法形成20nm的栅极氧化膜303。接下来，采用CVD(Chemical Vapor Deposition化学气相淀积)法沉积400nm的掺杂了磷的多晶硅。其后，采用一般的光刻工艺和干蚀刻工艺形成栅极区304。然后，Nch采用注入磷离子工艺，自对准形成LDD区305(图13(a))。然后，采用CVD法形成氧化膜之后，进行各向异性高的干式蚀刻。由于采用CVD法，形成各向同性高的氧化膜。由于采用各向异性高的干式蚀刻法，让氧化膜只残留在多晶硅的两边，形成侧壁垒区306(图13(b))。接下来，按照5×10E15个/cm2左右的注入量注入磷，形成源极/漏极区307。另外，由于该区含有高浓度的杂质，使电阻率下降，所以还可用作连接各个元件的配线。最后，为激活注入的杂质，进行灯光退火处理，形成N沟道MOS晶体管(图13(c))。以上，虽然对N沟道MOS晶体管的制造步骤进行了描述。但在离子注入步骤，通过改变离子的种类，其他不变就可变成P沟道MOS晶体管的制造步骤。但是，从MOS晶体管的微细化及动作高速化的要求考虑，为降低栅极区和源极/漏极区的电阻，一般采用将栅极区和源极/漏极区的表面整体自对准形成硅化物(SalicideSelf-aligned Silicide)的技术。若采用此项技术，各电极表面被二硅化钛(TiSi2)或二硅化钴(CoSi2)等低电阻硅化物所覆盖，从而能降低扩散层电阻。然而，在对覆盖一层Co膜的Si基板进行热处理时，Co扩散到Si基板中，形成一种叫做CoSi2的化合物。这时，Co沿着Si基板中残留的线状残留缺陷很容易扩散到基板的深处。另外，Co有凝聚在缺陷周边的倾向，结果导致在缺陷处CoSi2异常生长到Si基板深处的现象发生。如果异常生长的CoSi2到达势阱与扩散层的P/N结附近，就从该处发生结泄漏。为解决此问题，在专利文献1中，采用分两次向源极和漏极注入杂质的方法。即，在本案中，第一次的杂质注入是对源极和漏极进行深度较深、浓度较低的注入。因此，能降低源极和漏极区的浓度，减少残留缺陷，抑制CoSi2的异常生长，从而控制因CoSi2的异常生长导致的结泄漏。但是，如果只单纯降低源极和漏极区的浓度，与上面所形成的CoSi2层之间的接触电阻就会升高。因此，在专利文献1的专利技术中，对源极和漏极进行第二次杂质注入时，注入的深度较浅、浓度较高。即，在CoSi2层的下面，形成含有较多残留缺陷的高浓度层。也就是让高浓度层中的整个面产生多个残留缺陷，让CoSi2异常生长贯穿在高浓度层的整个面上，一样发生并结束，以此，防止部分CoSi2向深处生长。这样，就可以更有效地控制结泄漏。另外，在专利文献WO99/16116中公开了一项技术，即，为了减少每个CoSi2的异常生长，在进行第二次形成高浓度层的离子注入时，最低注入量需要达到1×10E15个/cm2以上。
技术实现思路
可是，由于注入高浓度的杂质，Si被非晶化。为了修复已被非晶化的Si，同时，为了激活注入的杂质，例如，在1020℃的温度条件下进行RTA(快速热退火)处理。通过退火处理，产生固相外延生长，从而使缺陷得到修复。但是，固相外延生长由于具有面方向性，因此沿着面方向<111>，会残留微小的缺陷。另外，近年来，往往采用利用浅沟槽隔离元件的隔离技术(以下简称STI)。STI是在元件的边界形成沟槽，在沟槽内埋入SiO2，将元件与元件隔开。但是，为制造高耐压器件，一般在栅极氧化步骤形成膜较厚的栅极区。这种栅极氧化工艺，还能促使STI沟槽内的氧化生长，使硅基板内存在较大的应力。这样一来，以源极和漏极区内的微小残留缺陷为起点，在与沟槽下端的边缘之间，有时会产生巨大的转移回路(transfer loop)。这个巨大的转移回路横穿P/N结，引发电流泄漏的问题。鉴于上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供可以防止结泄漏的发生的。即，以尽可能低的浓度形成扩散层，或者分两次注入浓度不同的杂质形成扩散层，通过尽量降低高浓度层的浓度和降低高浓度层的深度，防止结泄漏的发生。本专利技术所涉及的半导体装置，其特征在于包括注入了一种导电型杂质的半导体区；在所述半导体区上形成的栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上形成的栅电极；在所述半导体区内，按照第一注入量注入另一种导电型的第一杂质，在从所述半导体区的主平面到第一深度为止的区域内形成的低浓度层；在所述半导体区内，按照高于所述第一注入量低于1×10E15个/cm2的第二注入量注入另一种导电型的第二杂质，在从所述半导体区的主平面到比所述第一深度浅的第二深度为止的区域内形成的高浓度层。采用这种结构，在注入了一种导电型杂质的半导体区上形成栅极绝缘膜，在栅极绝缘膜上形成栅电极。扩散层有低浓度层和高浓度层。低浓度层是按照第一注入量将另一种导电型的第一杂质注入半导体区，在从主平面到第一深度的区内形成的。另外，高浓度层是按照高于第一注入量低于1×10E15个/cm2的第二注入量将另一种导电型的第二杂质注入半导体区，在从主平面到比所述第一深度浅的第二深度区内形成的。由于高浓度层是按照低于1×10E15个/cm2的第二注入量注入离子，在为激活扩散层而进行退火处理时，能防止残留缺陷的发生。因此，可以控制横穿P/N结的巨大转移回路(transfer loop)的发生，降低结泄漏的发生概率。还有，本专利技术所涉及的半导体装置，其特征还在于包括注入了一种导电型杂质的半导体区；在所述半导体区上形成的栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上形成的栅电极；在所述半导体区内，按照第一注入量注入另一种导电型的第一杂质，在从所述半导体区的主平面到第一深度的区内形成的低浓度层；在所述半导体区内，按照第二注入量注入另一种导电型的第二杂质，为使浓度的峰值位置处于比第一深度浅0.15μm以上的第二深度的位置，从所述半导体区的主平面开始向纵深方向所形成的高浓度层。采用这种结构，在注入了一种导电型杂质的半导体区上形成栅极绝缘膜，在栅极绝缘膜上形成栅电极。扩散层有低浓度层和高浓度层。低浓度层是按照第一注入量将另一种导电型的第一杂质注入半导体区，在从主平面到第一深度的区内形成的。高浓度层是按照第二注入量将另一种导电型的第二杂质注入半导体区内，为使浓度的峰值位置处于比第一深度浅0.15μm以上的第二深度而形成的。由于第一深度，即，P/N结的位置和高浓度层的浓度峰值位置离开0.15μm以上，所以即使在高浓度层发生残留缺陷，横穿P/N结的巨大转移回路的发生概率也非常之低，从而可以控制结泄漏。还有，本专利技术所涉及的半导体装置，其特征在于包括注入了一种导电型杂质的半导体区；在所述半导体区上形成的栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上形成的栅电极；在所述半导体区内，按照第一注入量注入另一种导电型的第一杂质，在从所述半导体区的主平面到第一深度的区内形成的低浓度层；在所述半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于包括：掺杂了一种导电型杂质的半导体区；在所述半导体区上形成的栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上形成的栅电极；低浓度层，是在所述半导体区内，以第一注入量注入另一种导电型的第一杂质，在从所述 半导体区的主平面到第一深度为止的区域内形成的低浓度层；以及高浓度层，是在所述半导体区内，以高于所述第一注入量低于１×１０Ｅ１５个／ｃｍ↑［２］的第二注入量注入另一种导电型的第二杂质，在从所述半导体区的主平面到比所述第一深度浅的第二深 度为止的区域内形成的高浓度层。

【技术特征摘要】
JP 2003-3-14 2003-0705521.一种半导体装置，其特征在于包括掺杂了一种导电型杂质的半导体区；在所述半导体区上形成的栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上形成的栅电极；低浓度层，是在所述半导体区内，以第一注入量注入另一种导电型的第一杂质，在从所述半导体区的主平面到第一深度为止的区域内形成的低浓度层；以及高浓度层，是在所述半导体区内，以高于所述第一注入量低于1×10E15个/cm2的第二注入量注入另一种导电型的第二杂质，在从所述半导体区的主平面到比所述第一深度浅的第二深度为止的区域内形成的高浓度层。2.一种半导体装置，其特征在于包括掺杂了一种导电型杂质的半导体区；在所述半导体区上形成的栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上形成的栅电极；低浓度层，是在所述半导体区内，以第一注入量注入另一种导电型的第一杂质，在从所述半导体区的主平面到第一深度为止的区域内形成的低浓度层；以及高浓度层，是在所述半导体区内，以第二注入量注入另一种导电型的第二杂质，使浓度的峰值位置处于比所述第一深度浅0.15μm以上的第二深度的位置，从所述半导体区的主平面开始向纵深方向形成的高浓度层。3.一种半导体装置，其特征在于包括掺杂了一种导电型杂质的半导体区；在所述半导体区上形成的栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上形成的栅电极；低浓度层，是在所述半导体区内，以第一注入量注入另一种导电型的第一杂质，在从所述半导体区的主平面到第一深度为止的区域内形成的低浓度层；以及高浓度层，是在所述半导体区内，以高于所述第一注入量低于1×10E15个/cm2的第二注入量，注入另一种导电型的第二杂质，使浓度的峰值位置处于比所述第一深度浅0.15μm以上的第二深度的位置，从所述半导体区的主平面开始向纵深方向形成的高浓度层。4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其特征在于所述的一种导电型材料为N型，另一种导电型材料为P型。5.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其特征在于所述的第二杂质是砷。6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：芳贺泰，滨宗佳，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]