JP2505184B2 - Semiconductor device - Google Patents
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体基板上に形成したMOSFET等のMISま
たはMOS構造の半導体装置に係り、特に、信頼性の高い
この種半導体装置に関する。The present invention relates to a semiconductor device having an MIS or MOS structure such as MOSFET formed on a semiconductor substrate, and more particularly to a highly reliable semiconductor device of this type.
近年、MPSFET等の半導体装置における微細加工技術の
進歩に伴つて、そのゲート長が著しく微細化され、これ
により、MOSFETで構成される集積回路の集積度および性
能は飛躍的に向上してきた。しかし、ゲートの微細化が
進むにつれ、多くの問題が生じている。例えば、ホツト
キヤリア効果による特性劣化等の信頼性の低下、ソース
・ソレイン間耐圧の低下、シヨートチヤネル効果等であ
り、これらは、2μm以下からサブミクロンのゲート長
を有するMOSFETにおいて大きな問題となつている。これ
らの中で、ホツトキヤリア効果による特性劣化は、nチ
ヤネルMOSFETにおいて顕著であり、以下nチヤネルMOSF
ETを例として説明する。In recent years, with the progress of fine processing technology in semiconductor devices such as MPSFET, the gate length has been remarkably miniaturized, and thereby the integration degree and performance of integrated circuits composed of MOSFET have been dramatically improved. However, as the miniaturization of gates progresses, many problems have arisen. For example, there are a decrease in reliability such as characteristic deterioration due to the photocarrier effect, a decrease in withstand voltage between source and sorain, a shot channel effect, and the like, which are serious problems in a MOSFET having a gate length of 2 μm or less to submicron. Among these, the characteristic deterioration due to the photocarrier effect is remarkable in the n-channel MOSFET.
ET will be described as an example.
このようなホツトキヤリア効果によるMOSFETの特性劣
化に対する解決策として最もよく知られた従来技術とし
て、例えば、電子通信学会、1978年4月(予稿集p220)
で提案されたLDD(Lightly Doped Drain)構造のMOSFET
が知られている。As the most well-known conventional technique as a solution to the characteristic deterioration of MOSFET due to the hot carrier effect, for example, the Institute of Electronics and Communication Engineers, April 1978 (Proceedings p220).
LDD (Lightly Doped Drain) structure MOSFET proposed by
It has been known.
第7図はこの従来技術によるMOSFETの構造を示す図で
あり、第7図において、1はp型基板、2はゲート酸化
膜、3はゲート、4はn型低濃度層、5はサイドウオー
ル、6はソースおよびドレイン拡散層、7は保護絶縁
層、8はソースおよびドレイン電極である。FIG. 7 is a diagram showing the structure of a MOSFET according to this conventional technique. In FIG. 7, 1 is a p-type substrate, 2 is a gate oxide film, 3 is a gate, 4 is an n-type low concentration layer, and 5 is a sidewall. , 6 are source and drain diffusion layers, 7 is a protective insulating layer, and 8 is source and drain electrodes.
第7図に示すLDD構造のMOSFET(以下LDDMOSFETとい
う)の特徴は、ソースおよびドレイン拡散層6と、ゲー
ト3の下層に形成されるチヤネル領域との中間にn型低
濃度層4によるオフセツト領域を設けたことにある。こ
のLDDMOSFETは、p型基板1上にゲート酸化膜2を介し
て設けたゲート3をマスクとして、n型低濃度層4を形
成するためのイオン打込みを行い、次に、シリコン酸化
膜によるサイドウオール5を形成した後、ソースおよび
ドレイン拡散層6のためのイオン打込みを行いn型高濃
度層を形成することにより製造される。なお、製造方法
については、例えば、IEEE JOURNAL OF SOLID−STATE C
IRUITS,VOL.SC−17,No2,APRIL 1982 P220〜P226に記載
されている。The LDD structure MOSFET (hereinafter referred to as LDDMOSFET) shown in FIG. 7 is characterized in that an offset region formed by the n-type low concentration layer 4 is provided between the source and drain diffusion layers 6 and the channel region formed below the gate 3. It is provided. In this LDD MOSFET, ion implantation for forming the n-type low-concentration layer 4 is performed by using the gate 3 provided on the p-type substrate 1 with the gate oxide film 2 interposed as a mask, and then the sidewall made of a silicon oxide film is used. 5 is formed, and then ion implantation is performed for the source and drain diffusion layers 6 to form an n-type high-concentration layer. Regarding the manufacturing method, for example, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE C
IRUITS, VOL.SC-17, No2, APRIL 1982 P220 to P226.
このLDDMOSFETは、n型低濃度層の導入により、ドレ
イン近傍での電界が緩和され、ドレインからチヤネル方
向に拡がる空之層の幅も減少するため、ホツトキヤリア
効果、ソース・ドレイン間耐圧、シヨートチヤネル効果
に対して有効である。すなわち、前記従来技術によるLD
DMOSFETは、シングルドレイン構造のMOSFETに比較し
て、ホツトキヤリアによる特性劣化が少なく、より短い
ゲート長のMOSFETにおいても高い信頼性を確保すること
ができる。このことは、例えば、1985年春季、第32回応
用物理学会、予稿種(第555頁、論文番号1p−E−11)
で報告されている。この論文によれば、充分な信頼性が
確保できる臨界ゲート長は、シングルドレイン構造のMO
SFETでは2.3μmであるのに対し、LDDMOSFETでは1.0μ
mとなつている。In this LDDMOSFET, the introduction of the n-type low-concentration layer relaxes the electric field near the drain and reduces the width of the sky layer that extends from the drain in the channel direction. Effective against That is, the LD according to the related art
Compared with a single-drain structure MOSFET, the DMOSFET has less characteristic deterioration due to photocarriers, and high reliability can be secured even in a MOSFET with a shorter gate length. This is, for example, Spring 1985, 32nd Japan Society of Applied Physics, Proceedings (page 555, article number 1p-E-11).
Has been reported in. According to this paper, the critical gate length that ensures sufficient reliability is
2.3μm for SFET, 1.0μ for LDDMOSFET
m.
しかし、前記従来技術によるLDDMOSFETは、さらにゲ
ート長が短くなつた場合に、ホツトキヤリアによる特性
に劣化が著しくなり、信頼性の維持が困難であるという
問題点がある。ゲート長が短くなつた場合のホツトキヤ
リアによるMOSFETの劣化機構については、いくつかのモ
デルが提案されているが、その中のLDDMOSFET特有の劣
化機構を図面により説明する。However, the LDDMOSFET according to the above-mentioned conventional technique has a problem in that, when the gate length is further shortened, the characteristics due to photocarriers are significantly deteriorated, and it is difficult to maintain reliability. Several models have been proposed for the degradation mechanism of the MOSFET due to the hot carrier when the gate length is shortened. The degradation mechanism peculiar to the LDD MOSFET in the models will be described with reference to the drawings.
第8図(A),(B)はLDDMOSFETの劣化機構を説明
する図である。この図において、9,10,12は電子、11は
正孔であり、他の符号は第7図の場合と同一である。FIGS. 8A and 8B are views for explaining the deterioration mechanism of the LDD MOSFET. In this figure, 9, 10 and 12 are electrons and 11 is a hole, and other symbols are the same as in the case of FIG.
MOSFET内では、ドレイン端に強い電界が存在し、第8
図(A)に示すように、ここで加速された電子9によつ
て、電子10と正孔11とによる電子−正孔対が生成され、
その電子がゲート酸化膜2のポテンシヤル障壁を乗り越
えて、第8図(B)に示すようにサイドウオール5中に
進入して捕捉される。この捕捉された電子12のために、
サイドウオール5は、負に帯電し、n型例濃度層4内の
電子は、ゲート酸化膜2の近傍すなわち表面付近で減少
し、この部分の抵抗が増大する。これにより、MOSFETの
gmが事実上低下することになる。前述したように、従来
技術によるLDDMOSFETは、ゲート長を短くしていつた場
合の信頼性確保に限界があり、一定長以下のゲート長で
は信頼性を確保することができないという問題点があつ
た。In the MOSFET, a strong electric field exists at the drain end,
As shown in FIG. (A), the electrons 9 accelerated here generate electron-hole pairs of electrons 10 and holes 11,
The electrons pass through the potential barrier of the gate oxide film 2 and enter the side wall 5 to be captured as shown in FIG. 8 (B). Because of this captured electron 12,
The side wall 5 is negatively charged, the electrons in the n-type example concentration layer 4 decrease near the gate oxide film 2, that is, near the surface, and the resistance of this portion increases. This allows the MOSFET
The gm will be effectively reduced. As described above, the LDD MOSFET according to the related art has a limit in securing reliability when the gate length is shortened, and there is a problem that the reliability cannot be secured when the gate length is a certain length or less.
本発明の目的は、従来技術によるLDDMOSFETに較べ
て、よりホツトキヤリア耐量の大きなMOSFET半導体装置
を提供することにある。An object of the present invention is to provide a MOSFET semiconductor device having a higher photocarrier withstand capability than the LDDMOSFET according to the prior art.
本発明によれば前記目的は、ゲート側面に設けたサイ
ドウオールに導電性を持たせ、その電気抵抗率を1Ω・
cmから1×106Ω・cmの間の値に設定し、このサイドウ
オールを特定の電位に接続することにより達成される。According to the present invention, the above-mentioned object is to make the sidewall provided on the side surface of the gate conductive so that the electrical resistivity thereof is 1 Ω.
It is achieved by setting the value between cm and 1 × 10 6 Ω · cm and connecting this sidewall to a specific potential.
サイドウオールに導電性を持たせて特定の電位、例え
ばゲート電極に接続することにより、サイドウオール内
に取込まれた電子をゲート電極を介して放電することが
できる。この場合、サイドウオールの抵抗率を1Ω・cm
〜1×106Ω・cm程度に適宜設定すると、サイドウオー
ルとドレイン拡散層の一部を成すオフセツト領域との間
に存在する寄生容量による影響をほとんど受けないよう
にすることができる。すなわち、電子の放電路にそつ
た、サイドウオール内の抵抗を前記サイドウオールの抵
抗率を選定することによりある程度以上の大きさとし、
この抵抗と前記寄生容量による時定数を、MOSFET素子が
実際に動作する周期より長く設定すれば、寄生容量によ
る回路動作の遅れは無視できることになる。一方、ホツ
トキヤリアである電子は、ゲートがハイレベルになつて
いるときのみ注入され、この期間は長ければ、サイドウ
オールに取込まれる電子は増加するが、サイドウオール
に導電性があるために、この取込まれた電子は、徐々に
ゲートに吸収されて、サイドウオール内に過度に蓄積さ
れることがなくなり、LDDMOSFETのgm低下等の性能劣化
を生じることはない。By making the sidewall conductive and connecting it to a specific potential, for example, a gate electrode, the electrons taken into the sidewall can be discharged through the gate electrode. In this case, the resistivity of the sidewall is 1Ω · cm
By appropriately setting it to about 1 × 10 6 Ω · cm, it is possible to make it almost unaffected by the parasitic capacitance existing between the sidewall and the offset region forming a part of the drain diffusion layer. That is, the resistance in the side wall along the electron discharge path is set to a certain level or more by selecting the resistivity of the side wall,
If the time constant due to this resistance and the parasitic capacitance is set longer than the cycle in which the MOSFET element actually operates, the delay in circuit operation due to the parasitic capacitance can be ignored. On the other hand, electrons that are hot carriers are injected only when the gate is at a high level, and if this period is long, more electrons are taken into the side wall, but because the side wall is conductive, The taken-in electrons are gradually absorbed by the gate and are not excessively accumulated in the side wall, so that performance deterioration such as gm reduction of the LDD MOSFET does not occur.
以下、本発明による半導体装置の一実施例を図面によ
り詳細に説明する。Hereinafter, an embodiment of a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明による半導体装置の一実施例であるMO
SFETの構造を示す図、第2図は本発明により特性劣化を
減少できる機構を説明する図である。第1図,第2図に
おいて、51はサイドウオールであり、他の符号は第7図
に示した従来技術の場合と同一である。FIG. 1 shows an MO which is an embodiment of a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the structure of the SFET, and FIG. 2 is a diagram illustrating a mechanism capable of reducing characteristic deterioration according to the present invention. In FIGS. 1 and 2, 51 is a side wall, and other reference numerals are the same as those in the prior art shown in FIG.
本発明によるMOSFETは、従来技術の場合と同様に、ソ
ースおよびドレイン拡散層6と、ゲート3の下層に形成
されるチヤネル領域との中間に形成されたn型低濃度層
4によるオフセツト領域と、ゲート3に接して形成され
たサイドウオール51とにより第1図に示すように構成さ
れる。このMOSFETが従来技術と相違する点は、サイドウ
オール51が導電性を有しており、特定の電位Vに接続さ
れている点である。サイドウオール51の抵抗率は、1Ω
・cm〜1×106Ω・cmに設定し、その材料として、イン
トリンシツクあるいは低不純物濃度のポリシリコン、ま
たは酸素,窒素,炭素等の他の不純物の拡散を抑制する
原素をドープしたポリシリコン等を用いることができ
る。As in the case of the prior art, the MOSFET according to the present invention has an offset region formed by the n-type low concentration layer 4 formed between the source and drain diffusion layers 6 and the channel region formed under the gate 3. The side wall 51 formed in contact with the gate 3 constitutes the structure shown in FIG. The difference between this MOSFET and the prior art is that the side wall 51 has conductivity and is connected to a specific potential V. The resistivity of the side wall 51 is 1Ω
· Cm to 1 Set × 10 6 Ω · cm, as the material, doped with suppressing original containing polysilicon intrinsic Shitsuku or low impurity concentration, or oxygen, nitrogen, the diffusion of other impurities such as carbon Polysilicon or the like can be used.
本発明によるMOSFETは、前述したようにサイドウオー
ル51に導電性を持たせ、特定の電位Vに接続されている
ので、第8図により説明した機構により、サイドウオー
ル51内に取込まれた電子をこの特定電位に放電すること
ができる。また、サイドウオール51に前述した大きさの
抵抗率を有する材料を用いるのは、サイドウオール51が
特定電位接続点として、例えば、ゲート3に接続された
場合に、サイドウオール51がゲートとして作用しないよ
うにするためである。そして、サイドウオール51にこの
ような材料を用いることにより、電子の放電路にそつ
て、一定の大きさの抵抗を生じることになる。この抵抗
は、サイドウオール51とn型低濃度層4との間に存在す
る寄生容量による素子動作上の影響を排除することがで
きる。すなわち、第2図に示すように、サイドウオール
51とゲート3が接続され、サイドウオール51内に抵抗R1
が生じ、寄生容量C1が存在するとすれば、ゲート3は、
抵抗R1と寄生容量C1の直列回路を介してn型低濃度層4
に接続されることになる。サイドウオール51の抵抗率を
選定し、この抵抗R1と寄生容量C1との時定数を、MOSFET
素子が実際に動作する周期より長く選定すれば、回路動
作の遅れは無視できることになる。また、サイドウオー
ル51に取込まれた電子は、サイドウオール51内に蓄積さ
れることなく、抵抗R1を介して放電される。In the MOSFET according to the present invention, the side wall 51 has conductivity and is connected to a specific potential V as described above. Therefore, the electrons taken in the side wall 51 are connected by the mechanism described with reference to FIG. Can be discharged to this particular potential. Further, the material having the resistivity of the above-mentioned magnitude is used for the side wall 51 so that the side wall 51 does not act as a gate when the side wall 51 is connected to a specific potential connection point, for example, the gate 3. To do so. By using such a material for the side wall 51, a certain amount of resistance is generated along the electron discharge path. This resistance can eliminate the influence on the element operation due to the parasitic capacitance existing between the sidewall 51 and the n-type low concentration layer 4. That is, as shown in FIG.
51 is connected to gate 3, and a resistor R 1 is placed in the side wall 51.
And the parasitic capacitance C 1 exists, the gate 3 becomes
N type low concentration layer 4 via a series circuit of resistor R 1 and parasitic capacitance C 1
Will be connected to. The resistivity of the sidewall 51 is selected, and the time constant of this resistance R 1 and parasitic capacitance C 1 is
If the element is selected longer than the actual operation cycle, the delay in circuit operation can be ignored. Further, the electrons taken into the side wall 51 are discharged through the resistor R 1 without being stored in the side wall 51.
次に、このような構造の半導体装置の製造プロセスを
図面により説明する。Next, a manufacturing process of the semiconductor device having such a structure will be described with reference to the drawings.
第3図(1)〜第3図(7)は、この製造プロセスを
説明する図であり、図において13はLOCOS酸化膜、14は
p型ウエル部、15はパツシベーシヨン膜であり、他の符
号は、第1図で説明したと同一である。3 (1) to 3 (7) are views for explaining this manufacturing process, in which 13 is a LOCOS oxide film, 14 is a p-type well portion, and 15 is a passivation film. Is the same as described in FIG.
(1)抵抗率10Ω・cmのp型半導体基板1を用意する
〔第3図(1)〕。(1) A p-type semiconductor substrate 1 having a resistivity of 10 Ω · cm is prepared [(1) in FIG. 3].
(2)LOCOS(選択酸化)膜13を6000Å、能動領域にゲ
ート酸化膜2を300Åの厚さに形成する〔第3図
(2)〕。(2) A LOCOS (selective oxide) film 13 is formed to a thickness of 6000 Å and a gate oxide film 2 is formed to a thickness of 300 Å in the active region [Fig. 3 (2)].
(3)加速電圧75KV、打込み量3×1012個/cm2でボロ
ンをイオン打込みしてp型ウエル部14を形成する〔第3
図(3)〕。(3) The p-type well portion 14 is formed by ion-implanting boron with an acceleration voltage of 75 KV and an implantation amount of 3 × 10 12 pieces / cm 2 .
Figure (3)].
(4)多結晶シリコンを5000Åの厚さにデポジシヨン
し、これにリンをドープして低抵抗化した後、ホトリソ
グラフイ技術により、所望の形状のゲート3を形成する
〔第3図(4)〕。(4) Polycrystalline silicon is deposited to a thickness of 5000Å, and phosphorus is doped into this to reduce the resistance, and then a gate 3 having a desired shape is formed by photolithography technology [Fig. 3 (4)]. ].
(5)ゲート3を利用したセルフアライン方式により、
加速電圧50KV、打込み量1×103個/cm2でリンをイオン
打込みして、ソースおよびドレインの一部となるn型低
濃度層4によるオフセツト領域を形成する〔第3図
(5)〕。(5) By the self-alignment method using the gate 3,
Phosphorus is ion-implanted at an accelerating voltage of 50 KV and an implantation amount of 1 × 10 3 / cm 2 to form an offset region by the n-type low-concentration layer 4 which becomes a part of the source and the drain [FIG. .
(6)酸素をドープした多結晶シリコンを化学気相反応
を用いて5000Åの厚さにデポジシヨンした後、等方性エ
ツチングを行うことによりゲート3の側壁にサイドウオ
ール51を形成する。次に、ゲート3およびサイドウオー
ル51を利用したセルフアライン方式により、加速電圧80
KV、打込み量5×1015個/cm2でヒ素をイオン打込みし
てソースおよびドレイン拡散層6を形成する〔第3図
(6)〕。(6) Oxygen-doped polycrystalline silicon is deposited to a thickness of 5000Å by chemical vapor reaction, and isotropic etching is performed to form sidewalls 51 on the side wall of the gate 3. Next, an acceleration voltage of 80 is applied by the self-alignment method using the gate 3 and the side wall 51.
Arsenic is ion-implanted at a KV of 5 × 10 15 ions / cm 2 to form the source and drain diffusion layers 6 (FIG. 3 (6)).
(7)層間絶縁膜7をデポジシヨンした後、ホトリソグ
ラフイ技術によりコンタクトホールを形成してアルミニ
ウムを8000Åの厚さにデポジジシヨンし、ホトリソグラ
フイ技術により配線形状に加工して電極8を形成する。
最後にパツシベーシヨン膜15をデポジシヨンする〔第3
図(7)〕。(7) After depositing the interlayer insulating film 7, a contact hole is formed by photolithography technique to deposit aluminum to a thickness of 8000Å, and a wiring shape is processed by the photolithography technique to form an electrode 8.
Finally, the passivation film 15 is deposited [3rd
Figure (7)].
以上により、導電性をもつたサイドウオールをゲート
側壁に設けた、ホツトキヤリア耐量の大きなMOSFETを得
ることができる。As described above, it is possible to obtain a MOSFET having a large photocarrier resistance, in which a conductive sidewall is provided on the side wall of the gate.
第4図,第5図および第6図は、前述した本発明の一
実施例の構造と、第2,第3の実施例の構造を、それぞれ
のサイドウオールの周辺のみ示すものである。FIG. 4, FIG. 5 and FIG. 6 show the structure of one embodiment of the present invention and the structures of the second and third embodiments only around the side walls.
第4図に示す、すでに述べた実施例は、導電性のサイ
ドウオール51をゲート3に電気的に接続させて、サイド
ウオール51内に取込まれた電子をハイレベルにあるゲー
ト3を通じて放電させようとするものである。この場合
ゲート3は常にハイレベルにあるとは限らないので、電
子を放電させる効率の面から望しい形とはいえない。In the previously described embodiment shown in FIG. 4, the electrically conductive sidewall 51 is electrically connected to the gate 3 so that the electrons trapped in the sidewall 51 are discharged through the gate 3 at the high level. It is something to try. In this case, since the gate 3 is not always at the high level, it cannot be said to be a desirable shape in terms of efficiency of discharging electrons.
CMOSインバータにおいては、nチヤネルMOSFETのドレ
インは常に電源電位に接続されハイレベルにある。そこ
で、サイドウオール51をドレインに接続すれば、サイド
ウオール51内の電子を効率的に逃がすことができる。第
5図、第6図に示す第2,第3の実施例は、その具体例を
示すものである。In the CMOS inverter, the drain of the n-channel MOSFET is always connected to the power supply potential and is at the high level. Therefore, if the side wall 51 is connected to the drain, the electrons in the side wall 51 can be efficiently released. The second and third embodiments shown in FIGS. 5 and 6 show specific examples thereof.
本発明の第2の実施例は、第5図に示すようにドレイ
ン拡散層6に対するコンタクトホールをサイドウオール
51上に拡大して、アルミニウム電極8をサイドウオール
51にも接続して、サイドウオール51をドレインと等電位
とするものである。In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, a contact hole for the drain diffusion layer 6 is formed as a sidewall.
51 on the side, aluminum electrode 8 side wall
It is also connected to 51 so that the side wall 51 has the same potential as the drain.
本発明の第3の実施例は、第6図に示すようにサイド
ウオール51をデポジシヨンする前に、ドレイン上のゲー
ト酸化膜2に連るシリコン酸化膜を除去しておくことに
より、サイドウオール51とドレイン拡散層6とを直接に
接続するものである。In the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, the sidewall 51 is removed by removing the silicon oxide film connected to the gate oxide film 2 on the drain before depositing the sidewall 51. And the drain diffusion layer 6 are directly connected.
前述した、第5図,第6図に示す本発明の第2,第3の
実施例において、サイドウオールをドレインに接続する
例を説明したが、この実施例において、ドレインに接続
されるサイドウオールは、ドレイン側のサイドウオール
であり、ソース側のサイドウオールは、ソースに接続さ
れる。また、本発明は、サイドウオールを、ゲート,ソ
ースおよびドレインから絶縁して設け、このサイドウオ
ールに電源電位あるいは接地電位を接続してもよい。In the second and third embodiments of the present invention shown in FIGS. 5 and 6 described above, an example in which the sidewall is connected to the drain has been described. In this embodiment, the sidewall connected to the drain is described. Is a side wall on the drain side, and the side wall on the source side is connected to the source. Further, in the present invention, the side wall may be provided so as to be insulated from the gate, the source and the drain, and the power source potential or the ground potential may be connected to the side wall.
以上、本発明をnチヤネルMOSFETの実施例について説
明したが、本発明は、不純物の導電型を変更することに
より、pチヤネルMOSFETにも応用することができる。Although the present invention has been described with reference to the embodiments of the n-channel MOSFET, the present invention can be applied to the p-channel MOSFET by changing the conductivity type of impurities.
以上説明したように、本発明によれば、LDDMOSFETに
おけるサイドウオールに導電性を持たせ、該サイドウオ
ールを特定電位に接続することにより、サイドウオール
内に取込まれたホツトキヤリアを放電させてしまうた
め、サイドウオール中にトラツプされたキヤリアの影響
でドレイン拡散層とチヤネル領域の間にある低濃度不純
物層の抵抗値の増大を抑制することができる。このた
め、長時間の使用にあたつても、特性劣化を生じない、
信頼性の高い短チヤネルのMOSFETを得ることができる。As described above, according to the present invention, the sidewall of the LDD MOSFET is made conductive, and the sidewall is connected to a specific potential, so that the hot carrier taken in the sidewall is discharged. The resistance of the low-concentration impurity layer located between the drain diffusion layer and the channel region can be suppressed by the influence of the carrier trapped in the sidewall. Therefore, even if it is used for a long time, characteristic deterioration does not occur.
It is possible to obtain a highly reliable short channel MOSFET.
第1図は本発明の一実施例のMOSFETの構造を示す図、第
2図は本発明により特性劣化を減少できる機構を説明す
る図、第3図(1),(2),(3),(4),
(5),(6),(7)は製造プロセスを説明する図、
第4図,第5図,第6図は本発明の一実施例の構造と、
第2,第3の実施例の構造を、それぞれそのサイドウオー
ルの周辺のみ示す図、第7図は従来技術によるMOSFETの
構造を示す図、第8図(A),(B)はLDDMOSFETの劣
化機構を説明する図である。 1……p型基板、2……ゲート酸化膜、3……ゲート、
4……n型低濃度層、5,51……サイドウオール、6……
ソースおよびドレイン拡散層、7……保護絶縁層、8…
…電極、9,10,12……電子、11……正孔、13……LOCOS酸
化膜、14……p型ウエル部、15……パツシベーシヨン
膜。FIG. 1 is a diagram showing a structure of a MOSFET according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining a mechanism capable of reducing characteristic deterioration according to the present invention, and FIGS. 3 (1), (2) and (3). , (4),
(5), (6), (7) are views for explaining the manufacturing process,
FIG. 4, FIG. 5 and FIG. 6 show the structure of one embodiment of the present invention,
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing the structures of the second and third embodiments, respectively, only around the sidewalls thereof, FIG. 7 is a diagram showing the structure of a MOSFET according to the prior art, and FIGS. 8A and 8B are deteriorations of LDD MOSFETs. It is a figure explaining a mechanism. 1 ... p-type substrate, 2 ... gate oxide film, 3 ... gate,
4 …… n-type low concentration layer, 5,51 …… side wall, 6 ……
Source and drain diffusion layers, 7 ... Protective insulating layer, 8 ...
… Electrodes, 9,10,12 …… electrons, 11 …… holes, 13 …… LOCOS oxide film, 14 …… p-type well part, 15 …… passivation film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 正隆 日立市久慈町4026番地 株式会社日立製 作所日立研究所内 (72)発明者 長野 隆洋 日立市久慈町4026番地 株式会社日立製 作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−36973(JP,A) 特開 昭61−292374(JP,A) 特開 昭60−43863(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masataka Minami, 4026 Kujimachi, Hitachi, Ltd. 4026 Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Takahiro Nagano 4026, Kuji, Hitachi Hitachi, Ltd. Hitachi Research In-house (56) Reference JP 61-36973 (JP, A) JP 61-292374 (JP, A) JP 60-43863 (JP, A)
Claims (3)
導体によるMISあるいはMOS構造の半導体装置で、ゲート
側面にサイドウオールを有し、高濃度のソース、ドレイ
ン層とチャネル領域との間に、ゲートを利用したセルフ
アライン方式により設けられた低濃度のオフセット領域
を有する半導体装置において、前記サイドウオールに導
電性を持たせ、その電気抵抗率を1Ω・cmから1×106
Ω・cmの間の値に設定し、このサイドウオールを特定の
電位に接続したことを特徴とする半導体装置。1. A semiconductor device having a metal-insulating film-semiconductor MIS or MOS structure formed on a semiconductor substrate, having sidewalls on a side surface of a gate, between a high-concentration source / drain layer and a channel region. In a semiconductor device having a low-concentration offset region provided by a self-alignment method using a gate, the sidewall is made conductive, and its electrical resistivity is from 1 Ω · cm to 1 × 10 6
A semiconductor device characterized by setting the value between Ω · cm and connecting this sidewall to a specific potential.
に接続したことを特徴とする前記特許請求の範囲第1項
記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the sidewall is electrically connected to a gate electrode.
て、イントリンシックないしは低不純物濃度の多結晶シ
リコン、あるいは酸素、窒素、炭素等の他の不純物の拡
散を抑制する元素をドープした多結晶シリコンを用いた
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記
載の半導体装置。3. As the material for forming the sidewall, polycrystalline silicon with an intrinsic or low impurity concentration, or polycrystalline silicon doped with an element that suppresses diffusion of other impurities such as oxygen, nitrogen and carbon is used. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a semiconductor device.
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JP61315835A JP2505184B2 (en) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | Semiconductor device |
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-
1986
- 1986-12-29 JP JP61315835A patent/JP2505184B2/en not_active Expired - Lifetime
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