(57)【要約】【課題】電界効果トランジスタにおけるロット間やウエハ間の特性のばらつきを抑制すること【解決手段】半導体装置の製造方法は、（Ａ）基板１１上にゲート電極１３を形成するステップと、（Ｂ）ゲート電極１３の三次元形状を検出するステップと、（Ｃ）不純物イオン３１を注入することによって、基板１１中に拡散領域３２を形成するステップとを備える。そして、この（Ｃ）形成するステップにおいて、不純物イオン３１の注入条件は、検出された三次元形状に基づいて制御される。具体的には、ポケット注入工程において、注入される不純物イオン３１のエネルギーは、ゲート電極１３の側面と基板１１のなす角度θに基づき制御される。【選択図】      図６
2005236233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）基板上にゲート電極を形成するステップと、
（Ｂ）前記ゲート電極の三次元形状を検出するステップと、
（Ｃ）不純物イオンを注入することによって、前記基板中に拡散領域を形成するステップと
を具備し、
前記（Ｃ）形成するステップにおいて、前記不純物イオンの注入条件は、前記三次元形状に基づいて制御される
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（Ｂ）検出するステップにおいて、前記ゲート電極の側面と前記基板のなす角度が検出され、
前記（Ｃ）形成するステップにおいて、前記不純物イオンの注入条件は、前記角度に基づいて制御される
半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（Ｃ）形成するステップは、
（Ｃ−１）前記基板と同じ導電型を有する前記不純物イオンを、前記基板の表面に対して斜めに注入するステップを含む
半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンのエネルギーと前記角度とが正相関を有するように、前記不純物イオンのエネルギーが制御される
半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンの注入量と前記角度とが正相関を有するように、前記不純物イオンの注入量が制御される
半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項２又は３に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（Ｃ）形成するステップは、
（Ｃ−２）前記基板と異なる導電型を有する前記不純物イオンを、前記基板に対し略直角に注入するステップを含む
半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンのエネルギーと前記角度とが負相関を有するように、前記不純物イオンのエネルギーが制御される
半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンの注入量と前記角度とが負相関を有するように、前記不純物イオンの注入量が制御される
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、電界効果トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界効果トランジスタとして、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタが知られている。キャリアが走る方向に沿ったゲート電極の幅は「ゲート長」と呼ばれる。このようなＭＯＳトランジスタにおいて、ゲート長が短くなるにつれ閾値電圧が小さくなり、チャネル領域に電流が流れやすくなることが知られている。これは、「短チャネル効果」と呼ばれる。この短チャネル効果は、ゲート長が短くなるにつれ、ドレイン領域からの空乏層の張り出しが無視できなくなることに起因する。
【０００３】
特許文献１に開示された技術の目的は、「ゲート長」に製造誤差が生じた場合においても、ＭＯＳトランジスタの閾値電圧を高精度に設定することが可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。この製造方法によれば、ゲート電極を形成した後、ゲート長の測定が実行される。その後、測定されたゲート長と所望の閾値電圧とに基づいて、チャネル領域に注入される不純物の注入量が設定される。そして、設定された注入量の不純物が、ゲート電極を通してチャネル領域に注入される。
【０００４】
近年、半導体装置の高集積化と高機能化の要求はますます増加し、素子構造の微細化と消費電力の低減化がますます要求されている。そのため、ＭＯＳトランジスタにおいて、例えば０．１μｍ程度のゲート長を有するゲート電極が形成されている。この場合、上記の短チャネル効果はますます顕著になる。この短チャネル効果を抑制する技術として、「ポケット注入」が知られている。このポケット注入によれば、ソース・ドレイン領域と異なる導電型を有する拡散層がチャネル領域の両端に形成されるように、不純物イオンが、基板に対して斜めに高濃度に注入される。これにより、ドレイン領域からの空乏層の張り出しが抑制され、短チャネル効果が抑制される。
【０００５】
特許文献２に開示された技術の目的は、「ゲート長」のばらつきによらず閾値電圧を均一化できる半導体装置の製造方法を提供することにある。この製造方法によれば、上記ポケット注入の工程において、ゲート電極はマスクとして用いられ、ソース・ドレイン領域と異なる導電型を有する不純物が導入される。これにより、ゲート電極のゲート長方向の中央付近下方に達する補正拡散層が、チャネル領域に形成される。特許文献２は、以上の方法により「ゲート長」に応じた補正拡散層が形成され、ゲート長が短いほど不純物が高濃度に拡散された領域が広くなることを記載している。
【０００６】
特許文献３に開示された技術の目的は、イオン注入時の入射角度が略垂直に固定してあるシミュレーション装置を用いて、斜め方向からイオン注入するプロセスにおける不純物イオンの分布を比較的正確に求めることが可能なシミュレーション方法を提供することにある。このシミュレーション方法によれば、イオン注入の「入射角」が読み込まれ、その入射角に応じて積層膜の膜厚と端部傾斜角度が補正される。その後、上記シミュレーション装置により、計算が実行される。
【０００７】
また、側壁の下端部にノッチが形成されたゲート電極を有するトランジスタは、例えば特許文献４に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２２００３３号公報
【特許文献２】特開平８−３３５６９７号公報
【特許文献３】特開平５−１５２２３９号公報
【特許文献４】特開２００２−１６４５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、電界効果トランジスタにおける閾値電圧を均一にすることができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、電界効果トランジスタ特性のロット間やウエハ間のばらつきを抑制することができる半導体装置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】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１１】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、（Ａ）基板（１１）上にゲート電極（１３）を形成するステップと、（Ｂ）ゲート電極（１３）の三次元形状を検出するステップと、（Ｃ）不純物イオン（２１、３１、４１）を注入することによって、基板（１１）中に拡散領域（２２、３２、４２）を形成するステップとを備える。そして、この（Ｃ）形成するステップにおいて、不純物イオン（２１、３１）の注入条件は、検出された三次元形状に基づいて制御される。
【００１２】
上記（Ｂ）検出するステップにおいて、ゲート電極（１３）の側面（１３ａ）と基板（１１）のなす角度（θ）が検出される。この時、上記（Ｃ）形成するステップにおいて、不純物イオン（２１、３１）の注入条件は、検出された角度（θ）に基づいて制御される。また、上記（Ｂ）検出するステップにおいて、ゲート電極（１３）のノッチ部の幅や大きさが検出されてもよい。この時、上記（Ｃ）形成するステップにおいて、不純物イオン（２１、３１）の注入条件は、検出されたノッチ部の幅や大きさに基づいて制御される。トランジスタの閾値電圧（Ｖｇ）は、上述の角度（θ）に依存するので、注入される不純物イオン（２１、３１）の注入条件を制御することによって、製造されるトランジスタの特性のばらつきが抑制される。
【００１３】
制御される注入条件として以下のものが挙げられる。上記（Ｃ）形成するステップは、（Ｃ−１）基板（１１）と同じ導電型を有する不純物イオン（３１）を、基板（１１）の表面に対して斜めに注入するステップを含む。この時、不純物イオン（３１）のエネルギー（Ｅ）と角度（θ）とが正相関を有するように、不純物イオン（３１）のエネルギー（Ｅ）が制御される。あるいは、不純物イオン（３１）の注入量と角度（θ）とが正相関を有するように、不純物イオン（３１）の注入量が制御される。
【００１４】
また、上記（Ｃ）形成するステップは、（Ｃ−２）基板（１１）と異なる導電型を有する不純物イオン（２１）を、基板（１１）に対し略直角に注入するステップを含む。この時、不純物イオン（２１）のエネルギー（Ｅ）と角度（θ）とが負相関を有するように、不純物イオン（２１）のエネルギー（Ｅ）が制御される。あるいは、不純物イオン（２１）の注入量と角度（θ）とが負相関を有するように、不純物イオン（２１）の注入量が制御される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、電界効果トランジスタにおける閾値電圧を均一にすることが可能となる。
【００１６】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、電界効果トランジスタ特性のロット間やウエハ間のばらつきが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付図面を参照して、本発明による半導体装置の製造方法を説明する。
【００１８】
図１Ａ〜図１Ｄは、本発明に係る製造方法により製造される半導体装置の構造を概略的に示す断面図である。本発明において、半導体装置は電界効果トランジスタであり、以下の説明において、例としてＭＯＳトランジスタの製造方法が示される。
【００１９】
図１Ａは、ゲート電極が形成された後（ゲートエッチング工程後）の、ＭＯＳトランジスタの断面を示す。すなわち、基板１１の上にゲート絶縁膜１２が形成され、そのゲート絶縁膜１２の上にゲート電極１３が形成されている。基板１１として、ｐ型シリコン基板やｐ型ウェルが例示される。以下、基板１１の導電型は、「第一導電型」と参照される。また、第一導電型と逆の導電型は、以下「第二導電型」と参照される。ゲート絶縁膜１２として、シリコン酸化膜が例示される。ゲート電極１３は、例えば、多結晶シリコンにより形成される。このゲート電極１３下部の基板１１表面に、キャリア（電子あるいは正孔）が走行するチャネル領域が形成される。キャリアが走行する方向に沿ったゲート電極１３の幅（ゲート長）は、Ｗである。また、チャネル領域の両脇に、後述されるように、ソース・ドレイン領域が形成される。
【００２０】
次に、ゲート電極１３の形状が検出される。具体的には、光学式撮像装置あるいは電子線式撮像装置によって、ゲート電極１３の三次元形状（立体的形状）が検出される。例えば、図１Ａに示されるように、ゲート電極１３の側面とゲート絶縁膜１２（基板１１）のなす角度θが、コンピュータ等によって自動的に測定される。以下、この角度は、「テーパー角θ」と参照される。あるいは、このＭＯＳトランジスタのゲート電極１３の側壁の下端にノッチ部（図示されない）が形成されている場合、このノッチ部の幅や大きさがコンピュータ等によって自動的に測定される。このように検出されたゲート電極１３の三次元形状は、後続の半導体製造工程において参照される。具体的には、不純物イオンを注入することによって基板１１中に拡散領域を形成する工程において、その不純物イオンの注入条件が、検出されたゲート電極１３の三次元形状に基づいて制御される。つまり、本発明に係る半導体装置の製造方法は、フィードフォワード制御される。
【００２１】
図１Ｂは、次の工程におけるＭＯＳトランジスタの断面を示す。この工程において、浅い接合を形成するための拡散領域として、低濃度拡散領域２２（拡張領域、エクステンション領域）が基板１１中に形成される。この低濃度拡散領域２２（２２ａ、２２ｂ）は、ゲート電極１３下の領域近傍に形成され、後述されるソース・ドレイン領域に接続する。図１Ｂに示されるように、この低濃度拡散領域２２は、ゲート電極１３をマスクとして用い、不純物イオン２１を基板１１の表面に略直角に注入することにより形成される。この不純物イオン２１の導電型は、第二導電型である。例えば、基板１１がｐ型基板（ｎＭＯＳトランジスタ）である時、この不純物イオン２１として砒素イオンが用いられる。また、例えば、基板１１がｎ型基板（ｐＭＯＳトランジスタ）である時、この不純物イオン２１としてホウ素イオンが用いられる。この低濃度拡散領域２２によって、ドレイン領域近傍の電界が緩和される。
【００２２】
図１Ｃは、次の工程におけるＭＯＳトランジスタの断面を示す。この工程において、「短チャネル効果」を抑制するための拡散領域として、ポケット領域３２が基板１１中に形成される。このポケット領域３２（３２ａ、３２ｂ）は、ゲート電極１３下の領域に形成され、上述の低濃度拡散領域２２（２２ａ、２２ｂ）に接続するように形成される。図１Ｃに示されるように、このポケット領域３２は、不純物イオン３１を基板１１の表面に対して斜めに注入することにより形成される（以下、「ポケット注入」と参照される）。例えば、不純物イオン３１の基板１１の表面に対する入射角度は４５度である。
【００２３】
この不純物イオン３１（以下、「ポケット注入イオン」と参照される）の導電型は、第一導電型である。例えば、基板１１がｐ型基板である時、このポケット注入イオン３１としてホウ素イオンが用いられる。また、例えば、基板１１がｎ型基板である時、このポケット注入イオン３１として砒素イオンが用いられる。このポケット領域３２の導電型は、チャネル領域の導電型と同じであり、又、このポケット領域３２における不純物濃度は、チャネル領域における不純物濃度よりも高くなるように設定される。これにより、ドレイン領域からの空乏層の張り出しが抑制され、短チャネル効果が抑制される。
【００２４】
図１Ｄは、次の工程におけるＭＯＳトランジスタの断面を示す。この工程において、まず、酸化シリコンによるサイドウォール１４が、ゲート電極１３の両側に形成される。次に、ソース領域４２ａ及びドレイン領域４２ｂが基板１１中に形成される。図１Ｄに示されるように、このソース・ドレイン領域４２は、ゲート電極１３をマスクとして用い、不純物イオン４１を基板１１の表面に略直角に注入することにより形成される。この不純物イオン４１の導電型は、第二導電型である。例えば、基板１１がｐ型基板である時、この不純物イオン２１として砒素イオンが用いられる。また、例えば、基板１１がｎ型基板である時、この不純物イオン２１としてホウ素イオンが用いられる。
【００２５】
（第一実施例）
本発明に係る半導体装置の製造方法の第一実施例において、上述のポケット注入イオン３１の注入条件が、検出されたゲート電極１３の三次元形状に基づいて制御される。つまり、上述のポケット注入工程（図１Ｃ参照）において、ポケット注入イオン３１の注入条件が、上述の「テーパー角θ」に基づいて制御される。
【００２６】
図２は、本発明に係る半導体装置の製造方法の第一実施例を説明するための半導体装置の断面図である。図２において、ゲート絶縁膜１２とゲート電極１３の界面の法線は、点線ｓで示される。ゲート電極１３の側面１３ａの法線は、点線ｔで示される。拡散領域（ポケット領域３２）を形成するための注入イオン５１（ポケット注入イオン３１）は、図２中の点線ｐに沿って基板１１に注入されるとする。注入イオン５１のエネルギーはＥである。この時、点線ｓと点線ｐのなす角度、つまり注入イオン５１の「注入角度」はαである。この注入角度αとして４５度が例示される。また、ゲート電極１３の側面１３ａとゲート絶縁膜１２のなす角度、つまりゲート電極１３の「テーパー角」はθである。この時、ゲート電極１３の側面１３ａと点線ｓのなす角度は（９０−θ）である。また、点線ｔと点線ｐのなす角度はφであり、このφはφ＝θ−αにより与えられる。
【００２７】
一般的に、ゲートエッチング工程において形成されたゲート電極１３のテーパー角θは、必ずしも正確に９０度ではない。ＭＯＳトランジスタの個体により、テーパー角θは異なる。例えば、あるＭＯＳトランジスタにおいて、ゲート電極１３のテーパー角θは８５度であるかもしれない。また、ポケット注入工程において、注入イオン５１は、基板１１表面に対して斜めに入射するため、多くの注入イオン５１は、図２に示されるようにゲート電極１３を貫通して基板１１中に注入される。つまり、ゲート電極１３を貫通する注入イオン５１の量（ドーズ量）は、垂直注入の場合に比べて多くなる。
【００２８】
この時、ゲート電極１３に入射する注入イオン５１の透過力は、その注入イオン５１のエネルギーが同じであっても、ＭＯＳトランジスタの個体により異なる。つまり、ゲート電極１３に入射する注入イオン５１の透過力は、テーパー角θに依存する。この透過力、すなわち注入イオン５１の点線ｔに沿ったエネルギーＥｐは、次の式１により与えられる。
式１：Ｅｐ＝Ｅ・ｃｏｓφ＝Ｅ・ｃｏｓ（θ−α）
従って、注入イオン５１の注入角度αが一定の時、テーパー角θが（９０＋α）度から小さくなるにつれて、このエネルギーＥｐは大きくなる。そして、テーパー角θがα度である時、このエネルギーＥｐは最大となる。一般的に、テーパー角θは９０度近傍であるので、テーパー角θが小さくなる程、エネルギーＥｐすなわちゲート電極１３に入射する注入イオン５１の透過力は大きくなる。
【００２９】
図３Ａ及び図３Ｂは、形成される拡散領域の不純物濃度分布に対する、注入イオン５１の透過力の影響を概略的に示す図である。図３Ａに示されたＭＯＳトランジスタにおいて、ゲート電極１３は、９０度のテーパー角を有する。一方、図３Ｂに示されたＭＯＳトランジスタにおいて、ゲート電極１３は、８５度のテーパー角を有する。また、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、点線５２及び実線５３は、不純物濃度がそれぞれ５×１０１７／ｃｍ３及び２×１０１７／ｃｍ３である場所を示す。また、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、注入イオン５１の（平均）エネルギーＥは等しいとする。
【００３０】
この時、図３Ａ、図３Ｂ及び上述の式１に示されるように、テーパー角θが８５度の場合の方が、注入イオン５１の透過力は大きくなり、注入イオン５１は基板１１のより深くまで侵入し得る。このように、基板１１中に形成される拡散領域における不純物密度分布は、テーパー角θにも依存する。すなわち、「ポケット注入」を含む工程により製造されるＭＯＳトランジスタの特性は、ゲート電極１３のテーパー角θに依存して異なる。
【００３１】
図４は、ポケット注入イオン３１のエネルギー（以下、ポケット注入エネルギーと参照される）と製造されたＭＯＳトランジスタの閾値電圧との概略的な関係を示すグラフである。図４において、横軸はポケット注入エネルギーを示し、縦軸は閾値電圧を示す。また、実線はテーパー角θが９０度の場合の関係を示し、破線はテーパー角θが８５度の場合の関係を示す。図４に示されるように、ポケット注入エネルギーが増加するにつれ、ポケット領域３２は増大し、閾値電圧は増加する。また、ポケット注入エネルギーと閾値電圧との関係は、テーパー角θにも依存する。ポケット注入エネルギーが等しい場合、上述の理由により、テーパー角θが小さくなるにつれ、閾値電圧は増大する。
【００３２】
本発明の第一実施例において、ポケット注入イオン３１の注入条件、すなわちポケット注入イオン３１のエネルギーがテーパー角θに基づいて制御される。例えば、図４に示されるように、ＭＯＳトランジスタの所望の閾値電圧がＶｇである時、測定されたテーパー角θが９０度の場合、ポケット注入エネルギーはＥａに設定され、測定されたテーパー角θが８５度の場合、ポケット注入エネルギーはＥｂに設定される。これにより、製造されるＭＯＳトランジスタの閾値電圧のばらつきが抑制される。
【００３３】
更に具体的には、多種類のテーパー角θに対する、ポケット注入エネルギーと閾値電圧との関係を示すマップデータが予め作成される。このマップデータは、複数の試験やシミュレーション及び学習によって作成され、コンピュータの記憶装置に格納される。また、光学式撮像装置や電子線式撮像装置によってゲート電極１３の三次元形状が検出されると、その三次元形状を示す特徴データが、そのコンピュータに供給される。コンピュータは、その特徴データからゲート電極１３のテーパー角θを自動的に抽出する。そして、コンピュータは、記憶装置に格納されたマップデータを読み出し、抽出されたテーパー角θと所望の閾値電圧Ｖｇからポケット注入エネルギーを決定する。このように、あらゆるテーパー角θに対して、所望の閾値電圧Ｖｇを得るために適正なポケット注入エネルギーが決定される。
【００３４】
次に、拡散領域形成工程で用いられるイオン注入装置が、決定されたポケット注入エネルギーに基づいて制御される。決定されるポケット注入エネルギーは、図４から明らかなように、測定されたテーパー角θが小さくなるに伴い小さくなるように設定される。すなわち、ポケット注入イオン３１のエネルギーとテーパー角θとが正相関を有するように、そのポケット注入イオン３１のエネルギーが制御される。このように、本発明に係る半導体装置の製造方法において、フィードフォワード制御が行われる。これにより、製造されるＭＯＳトランジスタの閾値電圧のばらつきが抑制される。
【００３５】
本実施例において、ポケット注入イオン３１のエネルギーの代わりに、その注入量がテーパー角θに基づいて制御されてもよい。この場合も、多種類のテーパー角θに対するイオン注入量と閾値電圧との関係を示すマップデータが予め作成される。そして、このマップデータを参照することにより、あらゆるテーパー角θに対して、所望の閾値電圧Ｖｇを得るために適正なイオン注入量が決定される。そのマップデータも、図４に示された傾向と同様の傾向を示す。従って、ポケット注入イオン３１の注入量とテーパー角θとが正相関を有するように、そのポケット注入イオン３１の注入量が制御される。これにより、製造されるＭＯＳトランジスタの閾値電圧のばらつきが抑制される。
【００３６】
以上に示されたように、本発明の第一実施例において、ポケット注入イオン３１のエネルギーあるいは注入量（注入条件）が、測定されたテーパー角θに基づいて制御される。具体的には、ポケット注入イオン３１のエネルギーあるいは注入量とテーパー角θとが正相関を有するように、注入条件が制御される。これにより、電界効果トランジスタにおける閾値電圧を均一にすることが可能となる。また、電界効果トランジスタ特性のロット間やウエハ間のばらつきが抑制される。つまり、トランジスタ特性が安定する。
【００３７】
（第二実施例）
本発明に係る半導体装置の製造方法の第二実施例において、上述の不純物イオン２１の注入条件が、検出されたゲート電極１３の三次元形状に基づいて制御される。つまり、上述の低濃度拡散領域２２を形成する工程（図１Ｂ参照）において、不純物イオン２１の注入条件が、「テーパー角θ」に基づいて制御される。本実施例によれば、低濃度拡散領域２２における不純物密度分布を調整することによって、ポケット注入工程において発生し得るトランジスタ特性のばらつきが抑制される。
【００３８】
図５は、不純物イオン２１のエネルギー（以下、注入エネルギーと参照される）と製造されたＭＯＳトランジスタの閾値電圧との概略的な関係を示すグラフである。図５において、横軸は注入エネルギーを示し、縦軸は閾値電圧を示す。また、実線はテーパー角θが９０度の場合の関係を示し、破線はテーパー角θが８５度の場合の関係を示す。後工程であるポケット注入工程においてポケット注入イオン３１の注入条件が同じである場合、上述のように、製造されるＭＯＳトランジスタの閾値電圧は、テーパー角θに依存して変化する。つまり、テーパー角θが小さくなるにつれ、閾値電圧は増大する。
【００３９】
上述のように、低濃度拡散領域２２は、ソース・ドレイン領域４２から拡張した部分であり、ソース・ドレイン領域４２よりも不純物濃度が低くなるように形成される。そして、この低濃度拡散領域２２によって、ドレイン領域近傍の電界が緩和される。従って、図５に示されるように、注入エネルギーが増加するにつれ、低濃度拡散領域２２は増大し、閾値電圧は減少する。
【００４０】
本発明の第二実施例において、不純物イオン２１の注入条件、すなわち不純物イオン２１のエネルギーがテーパー角θに基づいて制御される。例えば、図５に示されるように、ＭＯＳトランジスタの所望の閾値電圧がＶｇである時、測定されたテーパー角θが９０度の場合、不純物イオン２１の注入エネルギーはＥａに設定され、測定されたテーパー角θが８５度の場合、不純物イオン２１の注入エネルギーはＥｂに設定される。これにより、製造されるＭＯＳトランジスタの閾値電圧のばらつきが抑制される。
【００４１】
更に具体的には、多種類のテーパー角θに対する、不純物イオン２１の注入エネルギーと閾値電圧との関係を示すマップデータが予め作成される。このマップデータは、複数の試験やシミュレーション及び学習によって作成され、コンピュータの記憶装置に格納される。また、光学式撮像装置や電子線式撮像装置によってゲート電極１３の三次元形状が検出されると、その三次元形状を示す特徴データが、そのコンピュータに供給される。コンピュータは、その特徴データからゲート電極１３のテーパー角θを自動的に抽出する。そして、コンピュータは、記憶装置に格納されたマップデータを読み出し、抽出されたテーパー角θと所望の閾値電圧Ｖｇから不純物イオン２１の注入エネルギーを決定する。このように、あらゆるテーパー角θに対して、所望の閾値電圧Ｖｇを得るために適正な注入エネルギーが決定される。
【００４２】
次に、拡散領域形成工程で用いられるイオン注入装置が、決定された不純物イオン２１の注入エネルギーに基づいて制御される。決定される注入エネルギーは、図５から明らかなように、測定されたテーパー角θが小さくなるに伴い大きくなるように設定される。すなわち、不純物イオン２１のエネルギーとテーパー角θとが負相関を有するように、その不純物イオン２１のエネルギーが制御される。このように、本発明に係る半導体装置の製造方法において、フィードフォワード制御が行われる。これにより、製造されるＭＯＳトランジスタの閾値電圧のばらつきが抑制される。
【００４３】
本実施例において、不純物イオン２１のエネルギーの代わりに、その注入量がテーパー角θに基づいて制御されてもよい。この場合も、多種類のテーパー角θに対するイオン注入量と閾値電圧との関係を示すマップデータが予め作成される。そして、このマップデータを参照することにより、あらゆるテーパー角θに対して、所望の閾値電圧Ｖｇを得るために適正なイオン注入量が決定される。そのマップデータも、図５に示された傾向と同様の傾向を示す。従って、不純物イオン２１の注入量とテーパー角θとが負相関を有するように、その不純物イオン２１の注入量が制御される。これにより、製造されるＭＯＳトランジスタの閾値電圧のばらつきが抑制される。
【００４４】
以上に示されたように、本発明の第二実施例によれば、低濃度拡散領域２２を形成する工程における不純物イオン２１のエネルギーあるいは注入量（注入条件）が、測定されたテーパー角θに基づいて制御される。具体的には、不純物イオン２１のエネルギーあるいは注入量とテーパー角θとが負相関を有するように、注入条件が制御される。これにより、電界効果トランジスタにおける閾値電圧を均一にすることが可能となる。また、電界効果トランジスタ特性のロット間やウエハ間のばらつきが抑制される。つまり、トランジスタ特性が安定する。
【００４５】
図６は、本発明に係る半導体装置の製造方法を要約して示すフローチャートである。まず、ゲートエッチング工程により、ゲート電極１３が形成される（ステップＳ１；図１Ａ参照）。次に、撮像装置を用いて、ゲート電極１３の三次元形状が検出される（ステップＳ２）。例えば、ゲート電極１３のテーパー角θやノッチ部の幅・大きさ等が計測される。次に、拡散領域を形成する工程における注入イオン５１の注入条件が、検出されたゲート電極１３の三次元形状に基づき補正される（ステップＳ３）。例えば、不純物イオン２１やポケット注入イオン３１のエネルギーや注入量が、テーパー角θに基づき制御される。
【００４６】
次に、不純物イオン２１が、上記ステップにおいて設定された注入条件で基板１１に注入され、低濃度拡散領域２２が基板１１中に形成される（ステップＳ４；図１Ｂ参照）。あるいは、ポケット注入イオン３１が、上記ステップにおいて設定された注入条件で基板１１に注入され、ポケット領域３２が基板１１中に形成される（ステップＳ５；図１Ｃ参照）。その後、ソース・ドレイン領域４２が形成される（ステップＳ６；図１Ｄ参照）。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明に係る製造方法により製造される半導体装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明に係る製造方法により製造される半導体装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明に係る製造方法により製造される半導体装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明に係る製造方法により製造される半導体装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る半導体装置の製造方法の第一実施例を説明するための半導体装置の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明に係る半導体装置の製造方法の第一実施例を説明するための半導体装置の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明に係る半導体装置の製造方法の第一実施例を説明するための半導体装置の断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る半導体装置の製造方法の第一実施例を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明に係る半導体装置の製造方法の第二実施例を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１１    基板
１２    ゲート絶縁膜
１３    ゲート電極
１４    サイドウォール
２１    不純物イオン
２２    低濃度拡散領域
３１    ポケット注入イオン
３２    ポケット領域
４１    不純物イオン
４２    ソース・ドレイン領域
５１    注入イオン
【図１Ａ】
2005236233.tif 000003
【図１Ｂ】
2005236233.tif 000004
【図１Ｃ】
2005236233.tif 000005
【図１Ｄ】
2005236233.tif 000006
【図２】
2005236233.tif 000007
【図３Ａ】
2005236233.tif 000008
【図３Ｂ】
2005236233.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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