JP2507981B2 - Manufacturing method of complementary MIS transistor - Google Patents

Manufacturing method of complementary MIS transistor

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JP2507981B2
JP2507981B2 JP5350419A JP35041993A JP2507981B2 JP 2507981 B2 JP2507981 B2 JP 2507981B2 JP 5350419 A JP5350419 A JP 5350419A JP 35041993 A JP35041993 A JP 35041993A JP 2507981 B2 JP2507981 B2 JP 2507981B2
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diffusion layer
type diffusion
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gate electrode
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宏幸 山根
安史 樋口
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は相補形MISトランジス
タの製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】現在、MISトランジスタの微細化が進
むにつれて短チャネル効果やホット・キャリヤ効果に対
する考慮が益々必要となってきている。短チャネル効果
とは、特にP型チャネルMISトランジスタにおいて、
素子の微細化につれてソースとドレインが近接してくる
為、チャネル部の電位がドレイン電圧に影響され、しき
い値電圧やパンチスルー電圧の低下をもたらす現象であ
り、ホット・キャリヤ効果とは、特にN型チャネルMI
Sトランジスタにおいて、チャネルを流れる電子が散乱
を受けてゲートの方向に注入される現象と、弱い降状に
よって発生した電子及び正孔が注入される現象であり、
ドレイン電圧が大きい程起こりやすく、サブミクロン素
子では長時間印加可能な最大電圧はこのホット・キャリ
ヤ耐圧で決まる。 【0003】従来、上記の両者のうちホット・キャリヤ
効果については図6に示すような低不純物密度ドレイン
(以下「LDD」という)構造を採用している。図にお
いて、半導体基板1中に形成されたP- 型ウェル領域2
bの表面にゲート絶縁膜5を介してゲート電極6を形成
し、又、素子分離領域にはフィールド絶縁膜7を形成す
る。そうした上でゲート電極6及びフィールド絶縁膜7
をマスクとしてイオン注入を行い、その不純物濃度が低
濃度のN- 型拡散層8を形成し、ゲート電極6の両側
(側壁)にスペーサ9を設け、ゲート電極6、スペーサ
9及びフィールド絶縁膜7をマスクとしてイオン注入を
行い、その不純物濃度が高濃度で、しかもその底部がN
- 型拡散層8の底部より深く拡散するN+ 型拡散層10
を形成する。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
LDD構造においてN型チャネルMISトランジスタに
おけるホット・キャリヤ効果の影響は低減できるもの
の、N+ 型拡散層10を形成するためにスペーサ9を設
ける必要があり、このスペーサ9を形成する事はその制
御等が技術的に困難であり、又、製造工程が増加してし
まい、さらに、CMOS等のP型チャネル及びN型チャ
ネルのMISトランジスタを兼ね備えた相補形MISト
ランジスタに採用した場合には、P型チャネルMISト
ランジスタにおける短チャネル効果の影響を低減する為
に、別の配慮が必要であり、従来ではしかたなくP型チ
ャネルMISトランジスタは比較的広い面積にて設計さ
れている。 【0005】そこで、本発明は上記問題に鑑みたもの
で、相補形MISトランジスタにおいて、従来のものに
対し、その製造工程をー工程増やすだけで、何らスペー
サ等を形成することなく、短チャネル効果及びホット・
キャリア効果の影響を同時に低減できる相補形MISト
ランジスタの製造方法を提供することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、N型ウェル領域とP型ウェル領域を半導体
基板内に形成する工程と、前記N型ウェル領域とP型ウ
ェル領域のそれぞれの上に絶縁膜を介して第1、第2の
ゲート電極を形成する工程と、前記第1、第2のゲート
電極をマスクとして不純物を注入することにより、前記
第1のゲート電極の両端に前記N型ウェル領域の不純物
濃度よりも高濃度である第1のN型拡散層を、前記第2
のゲート電極の両端に前記P型ウェル領域の不純物濃度
よりも高濃度である第2のN型拡散層をそれぞれ同時に
形成する工程と、前記第1のゲート電極をマスクとして
不純物を注入し、前記第1のN型拡散層に覆われるよう
にP型ソース・ドレイン層を形成する工程と、前記第2
のゲート電極をマスクとして不純物を注入し、前記第2
のN型拡散層に覆われるようにN型ソース・ドレイン層
を形成する工程とからなることを特徴としている。 【0007】 【作用】上記により形成される相補形MISトランジス
タにおいて、P型チャネルMISトランジスタにおいて
は、ソース・ドレイン層に隣接して低不純物濃度のN型
拡散層がそれぞれ形成される。従って、ゲート電極に印
加された電圧によってN型拡散層の表面におけるキャリ
ア濃度が増加し、このN型拡散層における寄生抵抗の増
加が抑制される。特にゲート電圧がドレイン電圧より大
の場合、ゲート電極から半導体基板への電界によりN型
拡散層の表面のキャリア濃度は電荷蓄積により増加し、
該層における寄生抵抗は減少され、P型チャネルMIS
トランジスタの電流駆動能力はN型拡散層がゲートの外
側に延在する従来のLDD構造(図6)に比較して改善
される。 【0008】また、ソース・ドレイン層の端部がゲート
電極下方に形成されるため、高電界のかかるドレイン部
での衝突電離によるキャリアの生成は、従来のLDD構
造のスペーサの下部でなく、ゲート電極の下部で起こる
ことになる。このため、従来の構造では、スペーサに注
入、捕獲されたキャリアにより低不純物濃度層の表面が
空乏化されて寄生抵抗が増大していたが、本発明におい
てはN型不純物層の上部のゲート絶縁膜にキャリアが捕
獲されてもゲート電極からの電界により該N型拡散層が
空乏化しにくく、したがって寄生抵抗は増大せず、トラ
ンジスタの電流駆動能力は劣化は生じにくい。 【0009】なお、N型拡散層の不純物濃度より低濃度
でN型拡散層が形成されているため、従来のLDD構造
と同様、電圧印加時のソース・ドレイン間の横方向の広
がり電界を緩和することができる。さらに、N型チャネ
ルMISトランジスタにおいて、ソース・ドレイン層の
エッジ部近傍のチャネル領域は、P型ウェル領域より高
不純物濃度のN型拡散層が形成されていることにより、
高濃度とされ、しきい値電圧の絶対値を高くする方向に
作用する。また、ドレイン部に生じる伸びを低減でき、
パンチスルー効果を抑制することができる。 【0010】そして、半導体基板に対し、N型ウェルと
P型ウェルの両ウェルを形成しているため、P型チャネ
ルおよびN型チャネルMISトランジスタに必要とされ
る前記N型拡散層の濃度を同一範囲内に設定できる。
って、N型チャネルMISトランジスタにおけるN型拡
散層は、P型チャネルMISトランジスタに形成するN
型拡散層と同一工程にて形成することができるようにな
、該N型チャネルMISトランジスタにおけるN型拡
散層の形成により工程が増加することはない。 【0011】 【実施例】以下、図面に示す実施例により本発明を詳細
に説明する。図1に本発明の一実施例のMISトランジ
スタの断面図を示す。図にはP型チャネルMISトラン
ジスタ(a)(以下「P−MIS」という)とN型チャ
ネルMISトランジスタ(b)(以下「N−MIS」と
いう)が示されており、例えばCMOS等の相補形回路
が利用可能なものである。図において、Si等の半導体
基板1中にP−MISにはリン等のN型不純物を深く拡
散したN- 型ウェル領域2aを形成し、N−MISには
ボロン等のP型不純物を深く拡散したP- 型ウェル領域
2bを形成する。P−MIS及びN−MISの半導体基
板1の主表面にはSi酸化膜、Si窒化膜又は両者の組
合せ等から成るゲート絶縁膜5を介して、多結晶Si、
Ti、Mo等の導電性の層から成るゲート電極6を部分
的に形成する。又、半導体基板1の表面で各MISトラ
ンジスタを分離する領域には、Si酸化膜等からなる素
子分離領域であるフィールド絶縁膜7を形成する。尚、
素子分離領域としては、半導体基板1の表面をエッチン
グし溝を形成した後Si酸化膜、多結晶Si等を埋め込
んだものを形成してもよい。 【0012】そうした上で、P−MIS及びN−MIS
に同時に、ゲート電極6及びフィールド絶縁膜7をマス
クとしてリン等のN型不純物を本実施例ではその濃度C
N がN- 型ウェル領域2a及びP- 型ウェル領域2bの
不純物濃度CN - 及びCP -の3倍乃至30倍の範囲で
イオン注入し、必要があればその後適当な熱処理を施し
てN型拡散層4をそれぞれに形成する。このとき、素子
の小型化を考慮してN型拡散層4はゲート電極6に覆わ
れるように形成される。 【0013】その後通常のCMOS製造工程によりN型
拡散層4と同様にゲート電極6及びフィールド絶縁膜7
をマスクとして、P−MISにはボロン等のP型不純物
をイオン注入し、ゲート電極6の両側のそれぞれのN型
拡散層4内にソース電極に電気接続する第1のP+ 型拡
散層3a1 及びドレイン電極に電気接続する第2のP+
型拡散層3a2 をそれぞれ形成する。又、N−MISに
はリン、ヒ素等のN型不純物をイオン注入し、同様にゲ
ート電極6の両側のそれぞれのN型拡散層4内にソース
電極に電気接続する第1のN+ 型拡散層3b1 及びドレ
イン電極に電気接続する第2のN+ 型拡散層3b2 をそ
れぞれ形成する。ここで、P+ 型拡散層3a及びN+
拡散層3bの不純物濃度はN型拡散層4の不純物濃度よ
り高濃度であり、又、両者はN型拡散層4より浅く拡散
し、従ってN型拡散層4より狭い幅をもって形成する。
さらに、P+ 型拡散層3a、N+ 型拡散層3b及びN型
拡散層4を形成する順序は上記の逆の順でも差し障りな
い。 【0014】次に、上記構成によってMISトランジス
タの特性が改善される事を説明する。まず、P−MIS
においては、N型拡散層4によってP+ 型拡散層3aの
エッジ部近傍のチャネル領域aaの不純物濃度が高濃度
となる事により、MISトランジスタのしきい値電圧V
T の絶対値|VT |を高めるように作用する。この作用
はゲート長が短い素子ほど絶対値|VT |を高める。一
方、短チャネル効果によりゲート長が短くなるにつれて
絶対値|VT |が低下するが、両者は衡り合い絶対値|
T |がゲート長に影響されずにほぼ一定とする事がで
き、短チャネル効果の影響を低減する事が出来る。この
様子を図2に示すゲート長としきい値電圧VT との関係
図を用いて説明する。図において実線cがN型拡散層4
がない場合の特性であり、実線dが本実施例の特性であ
る。本実施例によるとしきい値電圧VT が約ゲート長
0.8μm以上でほぼ一定となっており、ゲート長の短
いMISトランジスタ、すなわち微細化されるMISト
ランジスタにおいて有効に使用可能である事がわかる。
尚、本発明はN型拡散層4の不純物濃度CN がN- 型ウ
ェル領域2aの不純物濃度CN - より高濃度であればそ
の効果がある程度得られるものであるが、3倍乃至30
倍の範囲であるとその効果が明確に得られ、さらに、1
5倍乃至20倍の範囲であると優れた特性が得られるも
のであり、上述の実線dはこの範囲についてのものであ
る。又、点線e及び点線fはそれぞれ不純物濃度CN
不純物濃度CN - の3倍未満及び30倍より多い時の特
性を示している。 【0015】この図3の3倍と30倍というのは同図に
示す実線c、すなわちN型拡散層4の存在しない従来構
造におけるゲート長変化に対するしきい値変動率よりも
その変動率の小さい範囲を示すものである。従って、こ
の範囲内であれば従来構造におけるしきい値変動よりも
小さく抑えることができるため、N型拡散層4がゲート
電極6下に存在するものにおいても短チャネル効果を抑
制することができるととにゲート長の工程ばらつきに対
しても歩留りのよいP型チャネルMISトランジスタを
提供することができる。 【0016】また、図3の図1におけるA−A断面図の
不純物濃度分布図に示すように、N型拡散層4によって
接合深さXjが、N型拡散層4がないものの接合深さX
j′より実効的に浅くなっている。従って、ゲート長を
実効的に長くする事ができ、短チャネル効果の影響を低
減できる。又、他の効果として、N型拡散層4とP+
拡散層3aとの間に生じる空乏層は、N型拡散層4が比
較的高濃度である為にその拡がりを抑える事ができ、さ
らに、パンチスルー耐圧を向上する事が出来る。 【0017】次にN−MISにおいては、図4の図1に
おけるB−B断面図の不純物濃度分布図に示すように、
+ 型拡散層3bとP- 型ウェル領域2bとの間にN型
拡散層4を形成する事により、ドレイン部での不純物濃
度分布がN型拡散層4がないものと比較して緩やかにな
る。この結果、ドレイン部での電界集中が緩和され、ホ
ット・キャリヤ効果を低減する事ができる。尚、P−M
ISではホット・キャリヤが逆に若干増加するが、P−
MISはもともとN−MISに比較してホット・キャリ
ヤ発生量が数桁小さいので全く問題はない。 【0018】図5に本発明の他の実施例の断面図を示
す。図はより高耐圧なN−MISを示しており、そうで
ないN−MIS、P−MISについては上記実施例と同
様のものでよく、それらは本実施例のN−MISと同時
に形成される。図において、N型拡散層4までは上記実
施例と同様の構成であり、同一構成部分には同じ符号を
付してその説明は省略する。本実施例ではドレイン領
域、或いはソース・ドレイン両領域(図は後者)上のゲ
ート電極6横をホトレジスト等で覆った後にヒ素等のN
型不純物を上記実施例と同じ条件でイオン注入し、第1
のN+ 型拡散層3b1 及び第2のN+ 型拡散層3b2
形成する。本実施例によると、チャネル領域におけるN
型拡散層4の幅が広くなるのでより高耐圧なN−MIS
を提供する事が出来る。 【0019】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、半導
体基板に対し両ウェルを形成することで、P型チャネル
およびN型チャネルMISトランジスタに必要とされる
前記N型拡散層の濃度を同一範囲内に設定できるため、
N型拡散層をP−MISおよびN−MISのソース・ド
レイン領域に同一工程にて形成することができるように
なり、製造方法を従来の相補形MISトランジスタに対
し一工程増やすだけで、何らスペーサ等を形成すること
なく、素子の微細化において非常に問題となっている短
チャネル効果及びホット・キャリア効果の影響を同時に
確実に低減できる相補形MISトランジスタを製造する
ことができるという優れた効果を有する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a complementary MIS transistor. 2. Description of the Related Art At present, as miniaturization of MIS transistors progresses, it becomes more and more necessary to consider short channel effects and hot carrier effects. The short channel effect means, in particular, in a P-type channel MIS transistor,
Since the source and the drain become closer to each other as the device becomes finer, the potential of the channel part is affected by the drain voltage, and the threshold voltage and punch-through voltage are lowered. N-type channel MI
In the S-transistor, there are a phenomenon in which electrons flowing in the channel are scattered and injected in the direction of the gate, and a phenomenon in which electrons and holes generated due to weak yielding are injected.
The higher the drain voltage, the more likely it is to occur, and the maximum voltage that can be applied for a long time in a submicron device is determined by this hot carrier withstand voltage. Conventionally, regarding the hot carrier effect of both of the above, a low impurity density drain (hereinafter referred to as "LDD") structure as shown in FIG. 6 is adopted. In the figure, a P type well region 2 formed in a semiconductor substrate 1 is shown.
The gate electrode 6 is formed on the surface of b via the gate insulating film 5, and the field insulating film 7 is formed in the element isolation region. Then, the gate electrode 6 and the field insulating film 7 are formed.
Is used as a mask to form an N type diffusion layer 8 having a low impurity concentration, spacers 9 are provided on both sides (side walls) of the gate electrode 6, and the gate electrode 6, the spacer 9 and the field insulating film 7 are formed. Is used as a mask to perform ion implantation, and the impurity concentration is high and the bottom is N
N + type diffusion layer 10 diffusing deeper than the bottom of the type diffusion layer 8.
To form. However, although the influence of the hot carrier effect in the N-type channel MIS transistor can be reduced in the above LDD structure, the spacer 9 is formed to form the N + -type diffusion layer 10. Since it is necessary to provide the spacers 9, it is technically difficult to control the formation of the spacers 9 and the number of manufacturing steps is increased. Furthermore, a P-channel MIS transistor and a N-channel MIS transistor such as CMOS are formed. When it is adopted as a complementary MIS transistor having the dual function, another consideration is required to reduce the influence of the short channel effect in the P-type channel MIS transistor. It is designed with a large area. Therefore, the present invention has been made in view of the above problems. In the complementary MIS transistor, a short channel effect can be obtained by simply increasing the number of manufacturing steps as compared with the conventional one without forming any spacer or the like. And hot
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a complementary MIS transistor that can reduce the influence of carrier effect at the same time. In order to achieve the above object, the present invention provides a step of forming an N type well region and a P type well region in a semiconductor substrate, the N type well region and the P type well region. Forming a first and a second gate electrode on each of the well regions via an insulating film; and implanting an impurity by using the first and second gate electrodes as a mask to form the first gate A first N-type diffusion layer, which has a higher concentration than the impurity concentration of the N-type well region, is formed on both ends of the electrode.
Simultaneously forming a second N-type diffusion layer having a concentration higher than that of the P-type well region at both ends of the gate electrode, and implanting impurities using the first gate electrode as a mask, Forming a P-type source / drain layer so as to be covered with the first N-type diffusion layer;
Impurities are implanted using the gate electrode of
And a step of forming N-type source / drain layers so as to be covered with the N-type diffusion layer. In the complementary MIS transistor formed as described above, in the P-type channel MIS transistor, the N-type diffusion layers of low impurity concentration are formed adjacent to the source / drain layers. Therefore, the carrier concentration on the surface of the N-type diffusion layer is increased by the voltage applied to the gate electrode, and the increase of parasitic resistance in the N-type diffusion layer is suppressed. Particularly when the gate voltage is higher than the drain voltage, the electric field from the gate electrode to the semiconductor substrate increases the carrier concentration on the surface of the N-type diffusion layer due to charge accumulation,
The parasitic resistance in the layer is reduced and the P-type channel MIS is reduced.
The current drive capability of the transistor is improved compared to the conventional LDD structure (FIG. 6) in which the N-type diffusion layer extends outside the gate. Further, since the end portions of the source / drain layer are formed below the gate electrode, carriers are generated by impact ionization in the drain portion to which a high electric field is applied, not at the bottom of the spacer of the conventional LDD structure, but at the gate. It will happen underneath the electrode. Therefore, in the conventional structure, the surface of the low impurity concentration layer is depleted by the carriers injected and trapped in the spacer to increase the parasitic resistance, but in the present invention, the gate insulation above the N-type impurity layer is increased. Even if carriers are trapped in the film, the N-type diffusion layer is less likely to be depleted by the electric field from the gate electrode, so that the parasitic resistance does not increase and the current driving capability of the transistor does not easily deteriorate. Since the N-type diffusion layer is formed at a concentration lower than the impurity concentration of the N-type diffusion layer, like the conventional LDD structure, the lateral spreading electric field between the source and the drain during voltage application is relaxed. can do. Furthermore, in the N-type channel MIS transistor, the N-type diffusion layer having an impurity concentration higher than that of the P-type well region is formed in the channel region near the edges of the source / drain layers.
It is considered to have a high concentration and acts to increase the absolute value of the threshold voltage. In addition, the elongation that occurs in the drain part can be reduced,
The punch through effect can be suppressed. Then, an N-type well is formed on the semiconductor substrate.
Since both P-type wells are formed, P-type channel
Required for a dual and N-type channel MIS transistor
The concentration of the N-type diffusion layer can be set within the same range. Yo
Thus, the N-type diffusion layer in the N-type channel MIS transistor is the N-type diffusion layer formed in the P-type channel MIS transistor.
It can be formed in the same process as the mold diffusion layer.
Ri, step by formation of the N-type diffusion layer in the N-type channel MIS transistor is not increased. The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional view of an MIS transistor of one embodiment of the present invention. In the figure, a P-type channel MIS transistor (a) (hereinafter referred to as "P-MIS") and an N-type channel MIS transistor (b) (hereinafter referred to as "N-MIS") are shown, for example, complementary type such as CMOS. A circuit is available. In the figure, in a semiconductor substrate 1 made of Si or the like, an N - type well region 2a in which an N-type impurity such as phosphorus is deeply diffused is formed in a P-MIS, and a P-type impurity such as boron is deeply diffused in an N-MIS. The P type well region 2b is formed. Polycrystalline Si is formed on the main surface of the P-MIS and N-MIS semiconductor substrate 1 via a gate insulating film 5 made of a Si oxide film, a Si nitride film, or a combination thereof.
The gate electrode 6 made of a conductive layer such as Ti or Mo is partially formed. Further, a field insulating film 7 which is an element isolation region made of a Si oxide film or the like is formed in a region where each MIS transistor is isolated on the surface of the semiconductor substrate 1. still,
The element isolation region may be formed by etching the surface of the semiconductor substrate 1 to form a groove and then burying a Si oxide film, polycrystalline Si, or the like. [0012] Then, P-MIS and N-MIS
At the same time, using the gate electrode 6 and the field insulating film 7 as a mask, N-type impurities such as phosphorus are added in the concentration C in this embodiment.
N is ion-implanted in a range of 3 to 30 times the impurity concentration C N and C P of the N type well region 2a and the P type well region 2b, and then an appropriate heat treatment is performed to obtain N. The type diffusion layer 4 is formed on each. At this time, the N-type diffusion layer 4 is formed so as to be covered with the gate electrode 6 in consideration of miniaturization of the element. Thereafter, the gate electrode 6 and the field insulating film 7 are formed in the same manner as the N-type diffusion layer 4 by a normal CMOS manufacturing process.
Using as a mask, P-MIS is ion-implanted with a P-type impurity such as boron, and the first P + -type diffusion layer 3a is electrically connected to the source electrode in each N-type diffusion layer 4 on both sides of the gate electrode 6. 1 and a second P + electrically connected to the drain electrode
The type diffusion layers 3a 2 are formed respectively. Further, N-MIS is ion-implanted with N-type impurities such as phosphorus and arsenic, and similarly, first N + -type diffusions are electrically connected to the source electrodes in the respective N-type diffusion layers 4 on both sides of the gate electrode 6. A second N + type diffusion layer 3b 2 is formed, which is electrically connected to the layer 3b 1 and the drain electrode. Here, the impurity concentration of the P + type diffusion layer 3a and the N + type diffusion layer 3b is higher than that of the N type diffusion layer 4, and both of them diffuse shallower than the N type diffusion layer 4, and thus N The width is narrower than that of the mold diffusion layer 4.
Furthermore, the P + -type diffusion layer 3a, the N + -type diffusion layer 3b, and the N-type diffusion layer 4 may be formed in the reverse order to the above. Next, it will be described that the characteristics of the MIS transistor are improved by the above configuration. First, P-MIS
In the above, since the N-type diffusion layer 4 increases the impurity concentration of the channel region aa near the edge of the P + -type diffusion layer 3a, the threshold voltage V of the MIS transistor is increased.
The absolute value of the T | V T | acts to enhance. This action increases the absolute value | V T | for devices having shorter gate lengths. On the other hand, the absolute value | V T | decreases as the gate length becomes shorter due to the short channel effect.
V T | can be made almost constant without being influenced by the gate length, and the influence of the short channel effect can be reduced. This situation will be described with reference to the relationship diagram between the gate length and the threshold voltage V T shown in FIG. In the figure, the solid line c is the N-type diffusion layer 4
There is no characteristic, and the solid line d is the characteristic of this embodiment. According to the present embodiment, the threshold voltage V T is substantially constant at a gate length of 0.8 μm or more, and it can be seen that it can be effectively used in a MIS transistor having a short gate length, that is, a miniaturized MIS transistor. .
In the present invention, if the impurity concentration C N of the N type diffusion layer 4 is higher than the impurity concentration C N of the N type well region 2a, the effect can be obtained to some extent.
If the range is doubled, the effect can be clearly obtained.
Excellent characteristics are obtained in the range of 5 to 20 times, and the above-mentioned solid line d is in this range. The dotted lines e and f show the characteristics when the impurity concentration C N is less than 3 times and more than 30 times the impurity concentration C N , respectively. 3 times and 30 times that in FIG. 3 are the solid line c shown in FIG. 3, that is, the fluctuation rate is smaller than the threshold fluctuation rate with respect to the gate length change in the conventional structure in which the N-type diffusion layer 4 does not exist. It shows the range. Therefore, if it is within this range, it can be suppressed to be smaller than the threshold variation in the conventional structure, so that the short channel effect can be suppressed even in the case where the N-type diffusion layer 4 exists under the gate electrode 6. In addition, it is possible to provide a P-type channel MIS transistor having a high yield even with respect to process variations in gate length. Further, as shown in the impurity concentration distribution diagram of the AA sectional view in FIG. 1 of FIG. 3, the junction depth Xj due to the N-type diffusion layer 4 is the junction depth Xj even though there is no N-type diffusion layer 4.
Effectively shallower than j '. Therefore, the gate length can be effectively lengthened, and the influence of the short channel effect can be reduced. Further, as another effect, the depletion layer generated between the N-type diffusion layer 4 and the P + -type diffusion layer 3a can be suppressed from spreading because the N-type diffusion layer 4 has a relatively high concentration. Furthermore, the punch-through breakdown voltage can be improved. Next, in the N-MIS, as shown in the impurity concentration distribution diagram of the B-B sectional view in FIG. 1 of FIG.
By forming the N-type diffusion layer 4 between the N + -type diffusion layer 3b and the P -type well region 2b, the impurity concentration distribution in the drain portion becomes gentler as compared with that without the N-type diffusion layer 4. Become. As a result, the electric field concentration at the drain portion is alleviated, and the hot carrier effect can be reduced. In addition, PM
On the contrary, in IS, hot carriers slightly increase, but P-
MIS originally has a few orders of magnitude smaller hot carrier generation than N-MIS, so there is no problem at all. FIG. 5 shows a sectional view of another embodiment of the present invention. The figure shows a higher breakdown voltage N-MIS, and other N-MIS and P-MIS may be the same as those in the above-mentioned embodiment, and they are formed at the same time as the N-MIS in this embodiment. In the figure, the structure up to the N-type diffusion layer 4 is the same as that of the above-mentioned embodiment, and the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In this embodiment, the side of the gate electrode 6 on the drain region or both the source and drain regions (the latter in the figure) is covered with photoresist or the like and then N of arsenic or the like is applied.
Type impurities are ion-implanted under the same conditions as in the above embodiment,
The N + type diffusion layer 3b 1 and the second N + type diffusion layer 3b 2 are formed. According to this embodiment, N in the channel region
Since the width of the type diffusion layer 4 becomes wider, the N-MIS has a higher breakdown voltage.
Can be provided. As described above, according to the present invention, the semiconductor
By forming both wells on the body substrate, a P-type channel
And required for N-channel MIS transistor
Since the concentration of the N-type diffusion layer can be set within the same range,
The N-type diffusion layer can be formed in the source / drain regions of P-MIS and N-MIS in the same step.
Therefore , the manufacturing method is increased by one step compared to the conventional complementary MIS transistor, and the influence of the short channel effect and the hot carrier effect, which is very problematic in the miniaturization of the element without forming any spacer or the like. At the same time
It has an excellent effect that a complementary MIS transistor that can be reliably reduced can be manufactured.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例のMISトランジスタの断面
図である。 【図2】ゲート長としきい値電圧VT との関係図であ
る。 【図3】図1におけるA−A断面図の不純物濃度分布図
である。 【図4】図1におけるB−B断面図の不純物濃度分布図
である。 【図5】本発明の他の実施例のMISトランジスタの断
面図である。 【図6】従来技術であるLDD構造の断面図である。 【符号の説明】 1 半導体基板 2a N- 型ウェル領域 2b P- 型ウェル領域 3a P+ 型拡散層 3b N+ 型拡散層 4 N型拡散層 5 ゲート絶縁膜 6 ゲート電極
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a MIS transistor of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a relationship diagram between a gate length and a threshold voltage V T. FIG. 3 is an impurity concentration distribution diagram of the AA cross-sectional view in FIG. FIG. 4 is an impurity concentration distribution diagram of a B-B cross-sectional view in FIG. 1. FIG. 5 is a cross-sectional view of a MIS transistor of another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of a prior art LDD structure. [Description of Reference Signs] 1 semiconductor substrate 2a N type well region 2b P type well region 3a P + type diffusion layer 3b N + type diffusion layer 4 N type diffusion layer 5 gate insulating film 6 gate electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−192063(JP,A) 特開 昭56−26471(JP,A) 特開 昭60−124965(JP,A)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (56) References JP-A-57-192063 (JP, A)                 JP-A-56-26471 (JP, A)                 JP-A-60-124965 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 (1) N型ウェル領域とP型ウェル領域を半導体基板内に
形成する工程と、 前記N型ウェル領域とP型ウェル領域のそれぞれの上に
絶縁膜を介して第1、第2のゲート電極を形成する工程
と、 前記第1、第2のゲート電極をマスクとして不純物を注
入することにより、前記第1のゲート電極の両端に前記
N型ウェル領域の不純物濃度よりも高濃度である第1の
N型拡散層を、前記第2のゲート電極の両端に前記P型
ウェル領域の不純物濃度よりも高濃度である第2のN型
拡散層をそれぞれ同時に形成する工程と、 前記第1のゲート電極をマスクとして不純物を注入し、
前記第1のN型拡散層に覆われるようにP型ソース・ド
レイン層を形成する工程と、 前記第2のゲート電極をマスクとして不純物を注入し、
前記第2のN型拡散層に覆われるようにN型ソース・ド
レイン層を形成する工程とからなることを特徴とする相
補形MISトランジスタの製造方法。 (2) 前記第1、第2のN型拡散層は、前記N型ウェル領
域の不純物濃度の3倍乃至30倍の濃度にて形成される
特許請求の範囲第1項に記載の相補形MISトランジス
タの製造方法。 (3) 前記第1、第2のN型拡散層は、前記N型ウェル領
域の不純物濃度の15倍乃至20倍の濃度にて形成され
る特許請求の範囲第1項に記載の相補形MISトランジ
スタの製造方法。
(57) [Claims] (1) A step of forming an N-type well region and a P-type well region in a semiconductor substrate, and an insulating film on each of the N-type well region and the P-type well region. Forming first and second gate electrodes, and implanting impurities using the first and second gate electrodes as a mask to remove impurities in the N-type well region at both ends of the first gate electrode. A first N-type diffusion layer having a higher concentration than that of the second gate electrode and a second N-type diffusion layer having a higher concentration than the impurity concentration of the P-type well region are simultaneously formed on both ends of the second gate electrode. And a step of implanting impurities using the first gate electrode as a mask ,
Forming a P-type source / drain layer so as to be covered with the first N-type diffusion layer , and implanting an impurity using the second gate electrode as a mask ,
And a step of forming an N-type source / drain layer so as to be covered with the second N-type diffusion layer , the method of manufacturing a complementary MIS transistor. (2) The complementary MIS according to claim 1, wherein the first and second N-type diffusion layers are formed with a concentration 3 to 30 times higher than the impurity concentration of the N-type well region. Manufacturing method of transistor. (3) The complementary MIS according to claim 1, wherein the first and second N-type diffusion layers are formed with a concentration 15 to 20 times higher than an impurity concentration of the N-type well region. Manufacturing method of transistor.
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