(57)【要約】【課題】表面濃度が濃く且つ急峻な不純物濃度分布を有するチャネル拡散層を備えた半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板１０上にゲート絶縁膜１１とゲート電極１２が形成され、ゲート電極１２の側面上にサイドウォール１３が形成されている。そして、ゲート電極１２の側方下にはＰ型エクステンション拡散層１４が形成され、サイドウォール１３の側方下にはＰ型ソース・ドレイン拡散層１５が形成されている。ゲート絶縁膜１１の下側の領域には、インジウムイオンが主な不純物である第１のＰ型チャネル拡散層１６と、ボロンが主な不純物である第２のＰ型チャネル拡散層１７が形成されている。そして、第１のＰ型チャネル拡散層１６の底面側を覆うように、Ｎ型拡散層１８が形成されている。【選択図】図１
2006100693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体領域に第１導電型のチャネル拡散層を有するＭＩＳ型トランジスタを備えた半導体装置において、
前記チャネル拡散層は、質量数が相対的に大きい第１導電型の第１の不純物イオンを主な不純物とする第１のチャネル拡散層と、質量数が相対的に小さい第１導電型の第２の不純物イオンを主な不純物とする第２のチャネル拡散層とを有し、
前記第１の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度位置は、前記第２の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度位置よりも前記半導体領域の表面から離間した位置にあり、
前記第１の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度は、前記第２の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記半導体領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備え、
前記半導体領域は、第２導電型を有し、
前記チャネル拡散層は、前記ゲート絶縁膜下に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置において、
前記半導体領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備え、
前記半導体領域は、第１導電型を有し、
前記チャネル拡散層は、前記ゲート絶縁膜下に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記第１の不純物イオンは、インジウムイオンであることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記第２の不純物イオンは、ボロンイオンであることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
半導体領域に第１導電型のチャネル拡散層を有するＭＩＳ型トランジスタを備えた半導体装置の製造方法において、
前記半導体領域におけるチャネル形成領域に、質量数が相対的に大きい第１導電型の第１の不純物イオンをイオン注入する工程（ａ）と、
前記半導体領域におけるチャネル形成領域に、質量数が相対的に小さい第１導電型の第２の不純物イオンをイオン注入する工程（ｂ）と、
前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）の後に、前記半導体領域に対して熱処理を行い、前記第１の不純物イオン及び前記第２の不純物イオンが活性化してなる前記チャネル拡散層を形成する工程（ｃ）とを備え、
前記第１の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度位置は、前記第２の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度位置よりも前記半導体領域の表面から離間した位置に形成され、
前記第１の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度は、前記第２の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度よりも高く形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ａ）、（ｂ）の後で、前記工程（ｃ）の前に、前記半導体領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程とを備え、
前記半導体領域は、第２導電型を有し、
前記チャネル拡散層は、前記ゲート絶縁膜下に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ａ）、（ｂ）の後で、前記工程（ｃ）の前に、前記半導体領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程とを備え、
前記半導体領域は、第１導電型を有し、
前記チャネル拡散層は、前記ゲート絶縁膜下に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の不純物イオンは、インジウムイオンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の不純物イオンは、ボロンイオンであることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に高速且つ低消費電力で動作可能なＭＩＳ型トランジスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＩＳ型トランジスタでは、ゲート電極を形成する前に、半導体基板のチャネル形成領域に不純物をイオン注入し閾値制御用拡散層を形成することにより所望の閾値電圧を得る方法が知られている。
【０００３】
一般に、ｎ型多結晶シリコン膜からなるゲート電極を有するＰチャネルＭＩＳ型トランジスタでは、埋め込みチャネル型構造が用いられている。埋め込みＰチャネルＭＩＳ型トランジスタのサブスレッショールド領域での電流−電圧特性は、シリコン基板表面に形成されるＰ型チャネル層（以下、埋め込みＰ型チャネル層と称す）の不純物濃度と、埋め込みＰ型チャネル層の接合深さとによって決まる。例えば、埋め込みＰ型チャネル層の接合深さが深くなると、ゲート電圧によるドレイン電流の変動が緩やかになる。一方、閾値電圧は埋め込みＰ型チャネル層のアクセプタ濃度が高いほど低くなる。また、アクセプタ濃度が高いほど、アクセプタ注入工程後の熱処理工程による拡散によって増加する埋め込みＰ型チャネル層の厚み（基板表面からの接合深さ）も大きくなる。
【０００４】
一方、実用回路では、ドレイン電流の高いオンオフ比を得るためにサブスレッショールド領域でのドレイン電流のゲート電圧依存性が急峻であることが望まれている。特に、低閾値電圧で駆動する低電圧駆動トランジスタでは、ドレイン電流のゲート電圧依存性が大きいことが重要である。このような特性を有するＰチャネルＭＩＳ型トランジスタを形成するためには、埋め込みＰ型チャネル層のアクセプタ濃度を高く、且つ、埋め込みＰ型チャネル層の厚みを薄くする必要がある。このように埋め込みＰ型チャネル層の厚みを薄くすることで、短チャネル効果を顕在化させることなくトランジスタの微細化を実現することができる。
【０００５】
近年、埋め込みＰ型チャネル層の厚みを薄くする製造方法として、イオン注入のＰ型不純物として、従来から用いられているボロンよりも質量数の大きいインジウムを用いる方法が提案されている。このインジウムは、質量数がボロンよりも大きく、また熱処理後にもレトログレードな不純物プロファイルを保持することができる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
次に、ｎ型多結晶シリコン膜からなるゲート電極を有するＮチャネルＭＩＳ型トランジスタでは、シリコン基板の表面にＰ型チャネル拡散層を設けた表面チャネル構造が用いられている。このような表面チャネル構造を有するＮチャネルＭＩＳ型トランジスタでは、短チャネル効果を顕在化させることなく高速且つ低消費電力で動作させるために、Ｐ型チャネル拡散層の不純物濃度の高濃度化及び浅接合化が求められている。このようなＰ型チャネル拡散層を形成するためのイオン注入におけるＰ型不純物として、従来から用いられているボロンよりも質量数が大きい重イオンであるインジウムイオンを用い、さらにインジウムイオンの注入ドーズ量をより大きくする傾向にある。
【特許文献１】特開平５−２１１３３１号公報
【特許文献２】特開平８−２５０７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の半導体装置及びその製造方法では、チャネル拡散層の形成に用いたインジウムのＳｉ/ＳｉＯ2界面への強い偏析により、インジウムの基板表面付近の濃度が低下するという不具合がある。
【０００８】
そのため、埋め込みチャネル型構造又は表面チャネル型構造のＭＩＳ型トランジスタでは、インジウム注入のみによってチャネル拡散層を形成した場合、チャネル拡散層の厚みを薄く（浅接合化）することができるが、チャネル拡散層の表面濃度が低下するため、表面濃度が濃く急峻な濃度分布が得られないという課題がある。
【０００９】
本発明の目的は、表面濃度が濃く且つ急峻な不純物濃度分布を有するチャネル拡散層を備えた半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体装置は、半導体領域に第１導電型のチャネル拡散層を有するＭＩＳ型トランジスタを備えた半導体装置において、チャネル拡散層は、質量数が相対的に大きい第１導電型の第１の不純物イオンを主な不純物とする第１のチャネル拡散層と、質量数が相対的に小さい第１導電型の第２の不純物イオンを主な不純物とする第２のチャネル拡散層とを有し、第１の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度位置は、第２の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度位置よりも半導体領域の表面から離間した位置にあり、第１の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度は、第２の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度よりも高いことを特徴とする。
【００１１】
上記半導体装置において、半導体領域上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備え、半導体領域は、第２導電型を有し、チャネル拡散層は、ゲート絶縁膜下に形成されている。
【００１２】
上記半導体装置において、半導体領域上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備え、半導体領域は、第１導電型を有し、チャネル拡散層は、前記ゲート絶縁膜下に形成されている。
【００１３】
上記半導体装置において、第１の不純物イオンは、インジウムイオンである。また、第２の不純物イオンは、ボロンイオンである。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体領域に第１導電型のチャネル拡散層を有するＭＩＳ型トランジスタを備えた半導体装置の製造方法において、半導体領域におけるチャネル形成領域に、質量数が相対的に大きい第１導電型の第１の不純物イオンをイオン注入する工程（ａ）と、半導体領域におけるチャネル形成領域に、質量数が相対的に小さい第１導電型の第２の不純物イオンをイオン注入する工程（ｂ）と、工程（ａ）及び工程（ｂ）の後に、半導体領域に対して熱処理を行い、第１の不純物イオン及び第２の不純物イオンが活性化してなるチャネル拡散層を形成する工程（ｃ）とを備え、第１の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度位置は、第２の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度位置よりも半導体領域の表面から離間した位置に形成され、第１の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度は、第２の不純物イオンの不純物濃度のピーク濃度よりも高く形成されることを特徴とする。
【００１５】
上記半導体装置の製造方法において、工程（ａ）、（ｂ）の後で、工程（ｃ）の前に、半導体領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程とを備え、半導体領域は、第２導電型を有し、チャネル拡散層は、ゲート絶縁膜下に形成される。
【００１６】
上記半導体装置の製造方法において、工程（ａ）、（ｂ）の後で、工程（ｃ）の前に、半導体領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程とを備え、半導体領域は、第１導電型を有し、チャネル拡散層は、前記ゲート絶縁膜下に形成される。
【００１７】
上記半導体装置の製造方法において、第１の不純物イオンは、インジウムイオンである。また、第２の不純物イオンは、ボロンイオンである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、チャネル拡散層として、質量数が相対的に大きい第１導電型の第１の不純物イオンを主な不純物とする第１のチャネル拡散層の上方（基板表面側）に、質量数が相対的に小さい第１導電型の第２の不純物イオンを主な不純物とする第２のチャネル拡散層とを形成する。これにより、チャネル拡散層の基板表面における不純物濃度の低下を抑制することができるため、短チャネル効果を顕在化させることなくレトログレードな不純物プロファイルを得ることができ、高速且つ低消費電力で動作可能なＭＩＳ型トランジスタを容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【００２１】
図１に示す半導体装置は、埋め込み型チャネル構造を有するＰチャネルＭＩＳ型トランジスタである。このＰチャネルＭＩＳ型トランジスタは、Ｐ型シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板１０の主面上に形成されたシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜１１と、ゲート絶縁膜１１上に形成されたポリシリコン膜からなるゲート電極１２と、ゲート電極１２ の両側面上に形成されたシリコン窒化膜からなるサイドウォール１３と、半導体基板１０におけるゲート電極１２の側方下に形成されたＰ型エクステンション拡散層１４と、半導体基板１０におけるサイドウォール１３の側方下に形成されたＰ型ソース・ドレイン拡散層１５が形成されている。Ｐ型ソース・ドレイン拡散層１５は、Ｐ型エクステンション拡散層１４よりも接合深さが深く設けられている。
【００２２】
そして、半導体基板１０におけるゲート絶縁膜１１の下側のＰ型エクステンション拡散層１４に挟まれた領域には、質量数が相対的に大きい重イオンであるインジウム（Ｉｎ）イオンが主な不純物である第１のＰ型チャネル拡散層１６と、質量数が相対的に小さいボロン（Ｂ）が主な不純物である第２のＰ型チャネル拡散層１７が形成されている。この第１のＰ型チャネル拡散層１６は、不純物濃度のピーク濃度位置がゲート絶縁膜１１と半導体基板１０との界面（基板表面）から離間した位置にあり、第２のＰ型チャネル拡散層１７は、不純物濃度のピーク濃度位置がゲート絶縁膜１１と半導体基板１０との界面（基板表面）近傍にある。従って、第２のＰ型チャネル拡散層１７の下層に第１のＰ型チャネル拡散層１６が形成された構成になっており、第１のＰ型チャネル拡散層１６の接合深さは、Ｐ型エクステンション拡散層１４の接合深さよりも浅く形成されている。
【００２３】
そして、半導体基板１０には、Ｐ型エクステンション拡散層１４、Ｐ型ソース・ドレイン拡散層１５及び第１のＰ型チャネル拡散層１６の底面側を覆うように、Ｎ型拡散層１８がＰ型ソース・ドレイン拡散層１５の接合深さよりも深く形成されている。
【００２４】
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図２（ａ）〜図２（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【００２６】
まず、図２（ａ）に示す工程で、Ｐ型シリコンからなる半導体基板１０におけるチャネル形成領域に、Ｐ型不純物イオンで相対的に質量数が大きいインジウム（Ｉｎ） イオンを、注入ドーズ量６×１０12ions/cm2、注入エネルギー３０ｋｅＶの注入条件でイオン注入して、第１のＰ型チャネル拡散層１６を形成する。
【００２７】
次に、図２（ｂ）に示す工程で、半導体基板１０におけるチャネル形成領域に、Ｐ型不純物イオンで相対的に質量数が小さいボロン（Ｂ） イオンを、注入ドーズ量８×１０12ions/cm2、注入エネルギー２０ｋｅＶの注入条件でイオン注入して、第２のＰ型チャネル拡散層１７を形成する。
【００２８】
次に、図２（ｃ）に示す工程で、半導体基板１０におけるチャネル形成領域及びにソース・ドレイン形成領域に、Ｎ型不純物イオンであるリン（Ｐ） イオンを、注入ドーズ量６×１０12ions/cm2、注入エネルギー１２０ｋｅＶの注入条件でイオン注入して、Ｎ型拡散層１８を形成する。なお、Ｎ型不純物イオンは、ヒ素であってもよい。
【００２９】
次に、図２（ｄ）に示す工程で、半導体基板１０上に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜１１及びポリシリコン膜からなるゲート電極１２を順次形成する。その後、ゲート電極１２をマスクにして、Ｐ型不純物イオンであるフッ化ボロンを、注入ドーズ量３×１０14ions/cm2、注入エネルギー５ｋｅＶの注入条件でイオン注入して、Ｐ型エクステンション拡散層１４を形成する。
【００３０】
次に、図２（ｅ）に示す工程で、ゲート電極１２の側面上に、シリコン窒化膜からなるサイドウォール１３を形成する。その後、ゲート電極１２及びサイドウォール１３をマスクにして、Ｐ型不純物イオンであるフッ化ボロンを、注入ドーズ量４×１０15ions/cm2、注入エネルギー３０ｋｅＶの注入条件でイオン注入して、Ｐ型ソース・ドレイン拡散層１５を形成する。ここで、サイドウォール１３には、シリコン窒化膜に代えてシリコン酸化膜を用いてもよく、さらには、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とからなる積層膜を用いてもよい。その後、半導体基板１０に対して、ダメージ回復と不純物活性化のアニールを８５０℃程度の温度で３０分程度行う。
【００３１】
図３は、図１に示すＭＩＳ型トランジスタのチャネル領域のＡ−Ａ箇所における不純物プロファイル図であり、（ａ）はイオン注入後の不純物プロファイル図、（ｂ）は活性化熱処理後の不純物プロファイル図である。図３（ａ）に示すように、イオン注入直後には、インジウムイオンのピーク濃度位置が半導体基板表面から奥方に入った離間した位置にあり、ボロンイオンのピーク濃度位置が半導体基板表面にある。そして、図３（ｂ）に示すように、活性化熱処理後には基板の表面部にＰ型チャネル拡散層が形成され、Ｐ型チャネル拡散層の下層にＮ型拡散層が形成される。このＰ型チャネル拡散層は、図３（ａ）に示すように、基板表面にボロンイオンが注入されていることによって、インジウムイオンのみに比べて表面濃度Ｘａが高く形成される。すなわち、図３（ｂ）に示すＰ型チャネル拡散層において、表面濃度Ｘａは主にボロンイオンの濃度で決まり、ピーク濃度Ｘｂは主にインジウムイオンの濃度で決まっている。
【００３２】
すなわち、質量数が相対的に小さい（軽い）ボロンイオンからなる第２のＰ型チャネル拡散層１７のボロンがゲート絶縁膜との界面に偏析（パイルアップ）することによって、質量数が相対的に大きい（重い）インジウムイオンからなる第１のＰ型チャネル拡散層１６の表面濃度の低下を補うことができるので、浅く急峻なチャネルプロファイルを容易に形成することができる。
【００３３】
第１の実施形態によれば、浅接合を有するＰ型チャネル拡散層の基板表面における不純物濃度の低下を抑制することができるため、短チャネル効果を顕在化させることなくレトログレードな不純物プロファイルを得ることができ、高速且つ低消費電力で動作可能なＰチャネルＭＩＳ型トランジスタを容易に得ることができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【００３６】
図４ に示す半導体装置は、表面チャネル構造を有するＮチャネルＭＩＳ型トランジスタである。このＮチャネルＭＩＳ型トランジスタは、Ｐ型シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板２０の主面上に形成されたシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２１と、ゲート絶縁膜２１上に形成されたポリシリコン膜からなるゲート電極２２と、ゲート電極２２の両側面上に形成されたシリコン窒化膜からなるサイドウォール２３と、半導体基板２０におけるゲート電極２２の側方下に形成されたＮ型エクステンション拡散層２４と、半導体基板２０におけるサイドウォール２３の側方下に形成されたＮ型ソース・ドレイン拡散層２５が形成されている。Ｎ型ソース・ドレイン拡散層２５は、Ｎ型エクステンション拡散層２４よりも接合深さが深く設けられている。
【００３７】
そして、半導体基板２０におけるゲート絶縁膜２１の下側のＮ型エクステンション拡散層２４に挟まれた領域には、質量数が相対的に大きい重イオンであるインジウム（Ｉｎ）イオンが主な不純物である第１のＰ型チャネル拡散層２６と、質量数が相対的に小さいボロン（Ｂ）が主な不純物である第２のＰ型チャネル拡散層２７が形成されている。この第１のＰ型チャネル拡散層２６は、不純物濃度のピーク濃度位置がゲート絶縁膜２１と半導体基板２０との界面（基板表面）から離間した位置にあり、第２のＰ型チャネル拡散層２７は、不純物濃度のピーク濃度位置がゲート絶縁膜２１と半導体基板２０との界面（基板表面）近傍にある。従って、第２のＰ型チャネル拡散層２７の下層に第１のＰ型チャネル拡散層２６が形成された構成になっており、第１のＰ型チャネル拡散層２６の接合深さは、Ｎ型エクステンション拡散層２４の接合深さよりも浅く形成されている。
【００３８】
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００３９】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【００４０】
まず、図５（ａ）に示す工程で、Ｐ型シリコンからなる半導体基板２０におけるチャネル形成領域に、Ｐ型不純物イオンで相対的に質量数が大きいインジウム（Ｉｎ）イオンを、注入ドーズ量６×１０12ions/cm2、注入エネルギー３０ｋｅＶの注入条件でイオン注入して、第１のＰ型チャネル拡散層２６を形成する。
【００４１】
次に、図５（ｂ）に示す工程で、半導体基板２０におけるチャネル形成領域に、Ｐ型不純物イオンで相対的に質量数が小さいボロン（Ｂ）イオンを、注入ドーズ量２×１０12ions/cm2、注入エネルギー２０ｋｅＶの注入条件でイオン注入して、第２のＰ型チャネル拡散層２７を形成する。
【００４２】
次に、図５（ｃ）に示す工程で、半導体基板２０上に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２１及びポリシリコン膜からなるゲート電極２２を順次形成する。その後、ゲート電極２２をマスクにして、Ｎ型不純物イオンである砒素（Ａｓ）イオンを、注入ドーズ量１×１０14ions/cm2、注入エネルギー１０ｋｅＶの注入条件でイオン注入して、Ｎ型エクステンション拡散層２４を形成する。
【００４３】
次に、図５（ｄ）に示す工程で、ゲート電極２２の側面上に、シリコン窒化膜からなるサイドウォール２３を形成する。その後、ゲート電極２２及びサイドウォール２３をマスクにして、Ｎ型不純物イオンである砒素イオンを、注入ドーズ量２×１０15ions/cm2、注入エネルギー３０ｋｅＶの注入条件でイオン注入して、Ｎ型ソース・ドレイン拡散層２５を形成する。ここで、サイドウォール２３には、シリコン窒化膜に代えてシリコン酸化膜を用いてもよく、さらには、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とからなる積層膜を用いてもよい。その後、半導体基板２０に対して、ダメージ回復と不純物活性化のアニールを８５０℃程度の温度で３０分程度行う。
【００４４】
図６は、図４に示すＭＩＳ型トランジスタのチャネル領域のＢ−Ｂ箇所における不純物プロファイル図であり、（ａ）はイオン注入後の不純物プロファイル図、（ｂ）は活性化熱処理後の不純物プロファイル図である。図６（ａ）に示すように、イオン注入直後には、インジウムイオンのピーク濃度位置が半導体基板表面から奥方に入った離間した位置にあり、ボロンイオンのピーク濃度位置が半導体基板表面にある。そして、図６（ｂ）に示すように、活性化熱処理後には基板の表面部にＰ型チャネル拡散層が形成される。このＰ型チャネル拡散層は、図６（ａ）に示すように、基板表面にボロンイオンが注入されていることによって、インジウムイオンのみに比べて表面濃度Ｘａが高く形成される。すなわち、図６（ｂ）に示すＰ型チャネル拡散層において、表面濃度Ｘａは主にボロンイオンの濃度で決まり、ピーク濃度Ｘｂは主にインジウムイオンの濃度で決まっている。
【００４５】
すなわち、質量数が相対的に小さい（軽い）ボロンイオンからなる第２のＰ型チャネル拡散層２７のボロンがゲート絶縁膜との界面に偏析（パイルアップ）することによって、質量数が相対的に大きい（重い）インジウムイオンからなる第１のＰ型チャネル拡散層２６の表面濃度の低下を補うことができるので、浅く急峻なチャネルプロファイルを容易に形成することができる。
【００４６】
第２の実施形態によれば、浅接合を有するＰ型チャンル拡散層の基板表面における不純物濃度の低下を抑制することができるため、短チャネル効果を顕在化させることなくレトログレードな不純物プロファイルを得ることができ、高速且つ低消費電力で動作可能なＮチャネルＭＩＳ型トランジスタを容易に得ることができる。
【００４７】
なお、各実施形態では、インジウムイオンのイオン注入時には、半導体基板の表面に自然酸化膜(０.５ｎｍ)程度の堆積を想定しているが、数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度の保護酸化膜が堆積されていてもよい。また、エクステンション注入の代わりにＬＤＤ注入でもよく、また、ポケット注入を行ってよい。
【００４８】
また、サイドウォール２３は単層膜に限るものではなく、例えばＬ字状のシリコン酸化膜とその上に形成されたシリコン窒化膜からなる積層膜であってもよい。
【００４９】
また、各実施形態は、不純物の活性化熱処理として８５０℃３０分の熱処理を用いたが、ボロン（Ｂ）が十分に偏析（パイルアップ）し、且つインジウムが深さ方向に比較的拡散しない温度であればどのような熱処理でも良い。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上説明したように、本発明は、浅く急峻な不純物分布をもつチャネル拡散層の形成に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を示す断面図
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示すＭＩＳ型トランジスタのチャネル領域のＡ−Ａ箇所における不純物プロファイル図であり、（ａ）はイオン注入後の不純物プロファイル図、（ｂ）は活性化熱処理後の不純物プロファイル図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置を示す断面図
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、図４に示すＭＩＳ型トランジスタのチャネル領域のＢ−Ｂ箇所における不純物プロファイル図であり、（ａ）はイオン注入後の不純物プロファイル図、（ｂ）は活性化熱処理後の不純物プロファイル図
【符号の説明】
【００５２】
１０  半導体基板
１１  ゲート絶縁膜
１２  ゲート電極
１３  サイドウォール
１４  Ｐ型エクステンション拡散層
１５  Ｐ型ソース・ドレイン拡散層
１６  第１のＰ型チャネル拡散層
１７  第２のＰ型チャネル拡散層
１８  Ｎ型拡散層
２０  半導体基板
２１  ゲート絶縁膜
２２  ゲート電極
２３  サイドウォール
２４  Ｎ型エクステンション拡散層
２５  Ｎ型ソース・ドレイン拡散層
２６  第１のＰ型チャネル拡散層
２７  第２のＰ型チャネル拡散層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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