JP2608447B2 - Complementary MIS field-effect semiconductor device - Google Patents

Complementary MIS field-effect semiconductor device

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JP2608447B2
JP2608447B2 JP63042117A JP4211788A JP2608447B2 JP 2608447 B2 JP2608447 B2 JP 2608447B2 JP 63042117 A JP63042117 A JP 63042117A JP 4211788 A JP4211788 A JP 4211788A JP 2608447 B2 JP2608447 B2 JP 2608447B2
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channel transistor
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 性能を向上した相補型MIS電界効果半導体装置に関
し、 更に短チャネル化され、且つ、相互コンダクタンスgm
を向上させることを目的とし、 nチャネル・トランジスタに於けるn型シリコン・ゲ
ート電極に自己整合して形成されLDD構造のn型低不純
物濃度領域をなすドレイン領域並びにソース領域と、該
n型シリコン・ゲート電極の両脇に形成されると共に電
気的に接続され且つpチャネル・トランジスタに於ける
p型シリコン・ゲート電極の両脇に延在して電気的に接
続されている金属或いはそのシリサイドからなる側壁膜
と、該n型シリコン・ゲート電極の両脇に在る側壁膜に
自己整合されると共に前記n型低不純物濃度領域に連な
って形成され且つそれに比較して充分に高い不純物濃度
をもつn型ドレイン領域並びにn型ソース領域と、前記
p型シリコン・ゲート電極の両脇に在る側壁膜に自己整
合して形成され且つ前記高い不純物濃度をもつn型ドレ
イン領域並びにn型ソース領域と同様に機能するに充分
な程度の高い不純物濃度をもつp型ドレイン領域並びに
p型ソース領域とを備えてなるよう構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to a complementary MIS field-effect semiconductor device having improved performance, and further has a shorter channel and a transconductance g m
A drain region and a source region, which are formed in self-alignment with an n-type silicon gate electrode in an n-channel transistor and form an n-type low impurity concentration region of an LDD structure, and the n-type silicon A metal or silicide thereof formed on both sides of the gate electrode and electrically connected and extending electrically on both sides of the p-type silicon gate electrode in the p-channel transistor; And self-aligned with the sidewall film on both sides of the n-type silicon gate electrode and formed continuously with the n-type low impurity concentration region and having a sufficiently high impurity concentration in comparison with the n-type silicon gate electrode. The n-type drain region and the n-type source region are formed in self-alignment with sidewall films on both sides of the p-type silicon gate electrode, and have the high impurity concentration. It is configured to include a p-type drain region and a p-type source region having a sufficiently high impurity concentration enough to function similarly to the n-type drain region and the n-type source region.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明は、性能を向上した相補型MIS(complementary
metal insulator semiconductor:CMIS)電界効果半
導体装置に関する。
The present invention provides a complementary MIS (complementary MIS) having improved performance.
The present invention relates to a field effect semiconductor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図はCMIS電界効果半導体装置の従来例を説明する
為の要部切断側面図を表している。
FIG. 3 is a cutaway side view of a main part for describing a conventional example of a CMIS field-effect semiconductor device.

図に於いて、1はp--型シリコン半導体基板、2はn-
型ウエル、3はp-型ウエル、4はn型チャネル・カット
領域、5はp型チャネル・カット領域、6は二酸化シリ
コンからなるフィールド絶縁膜、7は二酸化シリコンか
らなるゲート絶縁膜、8Pはpチャネル・トランジスタに
於ける多結晶シリコンからなるゲート電極、8Nはnチャ
ネル・トランジスタに於ける多結晶シリコンからなるゲ
ート電極、10PDはpチャネル・トランジスタに於けるp-
型ドレイン領域、10PSはpチャネル・トランジスタに於
けるp-型ソース領域、10NDはnチャネル・トランジスタ
に於けるn-型ドレイン領域、10NSはnチャネル・トラン
ジスタに於けるn-型ソース領域、12は二酸化シリコンか
らなる絶縁膜、13NCはn-型ウエル2に対するn+型コンタ
クト領域、13PDはpチャネル・トランジスタに於けるp+
型ドレイン領域、13PSはpチャネル・トランジスタに於
けるp+型ソース領域、13NDはnチャネル・トランジスタ
に於けるn+型ドレイン領域、13NSはnチャネル・トラン
ジスタに於けるn+型ソース領域、13PCはp-型ウエル3に
対するp+型コンタクト領域、14は例えば燐珪酸ガラス
(phosphosilicate glass:PSG)からなる層間絶縁膜、
15NCはn-型ウエル2に対するコンタクト電極、15PDはp
チャネル・トランジスタに於けるドレイン電極、15PS
pチャネル・トランジスタに於けるソース電極、15PG
pチャネル・トランジスタ於けるゲート電極、15NDはn
チャネル・トランジスタに於けるドレイン電極、15NS
pチャネル・トランジスタに於けるソース電極、15PC
p-型ウエル3に対するコンタクト電極、16Pはゲート電
極8Pの両脇に絶縁膜12を介して形成された二酸化シリコ
ンからなる側壁膜、16Nはゲート電極8Nの両脇に絶縁膜1
2を介して形成された二酸化シリコンからなる側壁膜を
それぞれ示している。
In the figure, 1 is a p type silicon semiconductor substrate, 2 is n
Type well, 3 is a p - type well, 4 is an n-type channel cut region, 5 is a p-type channel cut region, 6 is a field insulating film made of silicon dioxide, 7 is a gate insulating film made of silicon dioxide, and 8P is a gate electrode made of p in polycrystalline silicon channel transistors, 8N gate electrode consisting in polycrystalline silicon n-channel transistors, 10 PD is in the p-channel transistor p -
-Type drain region, 10 PS is in the p-channel transistor p - type source region, 10 ND is in the n-channel transistor n - -type drain region, 10 NS is in the n-channel transistor n - -type source Region, 12 is an insulating film made of silicon dioxide, 13 NC is an n + -type contact region for the n -type well 2, and 13 PD is p + in the p-channel transistor.
Type drain region, 13 PS is a p + type source region in a p-channel transistor, 13 ND is an n + type drain region in an n-channel transistor, 13 NS is an n + type source in an n-channel transistor Region, 13 PC is a p + -type contact region for the p -type well 3, 14 is an interlayer insulating film made of, for example, phosphosilicate glass (PSG),
15 NC is a contact electrode for n - type well 2 and 15 PD is p
The drain electrode in the channel transistor, 15 PS is the source electrode in the p-channel transistor, 15 PG is the gate electrode in the p-channel transistor, and 15 ND is n
The drain electrode of the channel transistor, 15 NS is the source electrode of the p-channel transistor, and 15 PC is
A contact electrode for the p - type well 3, 16P is a side wall film made of silicon dioxide formed on both sides of the gate electrode 8P via an insulating film 12, and 16N is an insulating film 1 on both sides of the gate electrode 8N.
2 shows a side wall film made of silicon dioxide formed through the gate electrode 2.

通常、CMIS電界効果半導体装置では、基板と反対導電
型であるウエルを一つ形成すれば足りるのであるが、図
示のCMIS電界効果半導体装置は、n-型ウエル2及びp-
ウエル3の両方を有している。
Usually, in the CMIS field-effect semiconductor device, it is sufficient to form one well of the opposite conductivity type to the substrate, but in the illustrated CMIS field-effect semiconductor device, both the n - type well 2 and the p - type well 3 are used. have.

その理由は、CMIS電界効果半導体装置の特性向上及び
高集積化する為、トランジスタの短チャネル化を図って
いることに依る。即ち、図示例で、例えばnチャネル・
トランジスタ側のウエルを低不純物濃度であるp--型シ
リコン半導体基板1で代用するとソース・ドレイン間に
パンチ・スルーが発生し易くなるので、不純物濃度を適
切に設定したウエル3を別設し、該パンチ・スルーを回
避しようとしている。
The reason for this is that the channel of the transistor is shortened in order to improve the characteristics of the CMIS field-effect semiconductor device and achieve high integration. That is, in the illustrated example, for example, n channels
If the well on the transistor side is replaced with a p - type silicon semiconductor substrate 1 having a low impurity concentration, punch-through easily occurs between the source and the drain. Therefore, a well 3 having an appropriate impurity concentration is separately provided. Trying to avoid the punch through.

また、このCMIS電界効果半導体装置では、短チャネル
化することに起因して発生する問題を回避する為の前記
対策に加え、所謂、LDD(lightly doped drain)構造
を採用している。
In addition, this CMIS field-effect semiconductor device employs a so-called lightly doped drain (LDD) structure in addition to the above-described countermeasures for avoiding the problem caused by shortening the channel.

その理由は、特に、nチャネル・トランジスタに於い
ては、ホット・エレクトロン効果が原因となって、見掛
け上、閾値電圧が上昇し、また、大きな電流を取り出す
ことができず、相互コンダクタンスgmが小さくなってし
まうなどの問題を回避する為であり、低不純物濃度であ
るn-型ドレイン領域10NDなどからの空乏層を拡げること
で電界の集中を緩和し、また、それに依って相互コンダ
クタンスgmの低下も改善できるとしている。
The reason is that, especially in an n-channel transistor, apparently the threshold voltage rises due to the hot electron effect, a large current cannot be taken out, and the transconductance g m In order to avoid problems such as reduction in size, the concentration of the electric field is reduced by expanding the depletion layer from the n - type drain region 10 ND having a low impurity concentration, and the mutual conductance g is thereby reduced. The company says that the decrease in m can be improved.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

第3図について説明したCMIS電界効果半導体装置で
は、多結晶シリコン・ゲート電極8P並びに8Nは両方とも
n+型にドーピングされている。
In the CMIS field-effect semiconductor device described with reference to FIG. 3, both the polysilicon gate electrodes 8P and 8N
n + type doping.

この理由は、それら多結晶シリコン・ゲート電極8P及
び8Nに電圧を印加するのに有利であることに依る。
The reason for this is that it is advantageous to apply a voltage to the polysilicon gate electrodes 8P and 8N.

第4図は従来のCMIS電界効果半導体装置の要部平面図
を表している。
FIG. 4 is a plan view of a main part of a conventional CMIS field-effect semiconductor device.

図に於いて、SPはpチャネル・トランジスタのp+型ソ
ース領域、SPLはpチャネル・トランジスタのp-型ソー
ス領域、DPはpチャネル・トランジスタのp+型ドレイン
領域、DPLはpチャネル・トランジスタのp-型ドレイン
領域、SNはnチャネル・トランジスタのn+型ソース領
域、SNLはnチャネル・トランジスタのn-型ソース領
域、DNはnチャネル・トランジスタのn+型ドレイン領
域、DNLはnチャネル・トランジスタのn-型ドレイン領
域、GPYはn+型多結晶シリコン・ゲート電極、Lは配線
をそれぞれ示している。
In FIG, S P is the p + -type source region of the p-channel transistors, S PL is p the p-channel transistor - type source region, D P is p + -type drain region of the p-channel transistors, D PL is p of the p-channel transistor - -type drain region, n + -type source region of the S n are n-channel transistors, S NL is the n-channel transistor n - -type source region, n + -type D n are n-channel transistor A drain region, DNL indicates an n - type drain region of an n-channel transistor, GPY indicates an n + type polycrystalline silicon gate electrode, and L indicates a wiring.

図から明らかなように、多結晶シリコン・ゲート電極
GPYは、pチャネル・トランジスタの部分に於いても、
nチャネル・トランジスタの部分に於いてもn+型である
ことから、全てを一体的に形成することができ、従っ
て、一箇所で配線Lとコンタクトを採って電圧を印加す
る構成を採ることができる。
As can be seen from the figure, the polysilicon gate electrode
G PY is also used in the p-channel transistor section.
Since the portion of the n-channel transistor is also of the n + type, it can be integrally formed, and therefore, it is possible to adopt a configuration in which a voltage is applied by taking contact with the wiring L at one place. it can.

然しながら、多結晶シリコン・ゲート電極の導電型に
関しては、nチャネル・トランジスタではn+型に、ま
た、pチャネル・トランジスタではp+型にすることが好
ましい。
However, the conductivity type of the polycrystalline silicon gate electrode is preferably n + type for an n-channel transistor and p + type for a p-channel transistor.

即ち、シリコンはn+型にするか、p+型にするかで仕事
関数が相違し、また、トランジスタの閾値電圧は、それ
ら仕事関数と基板電位とで決まり、基板不純物濃度が同
じであれば、p+型シリコン・ゲートでは正側に、n+型で
のそれは負側になり、それ等の間の差は約1.1〔V〕程
度である。
That is, the work function differs depending on whether silicon is of the n + type or the p + type, and the threshold voltage of the transistor is determined by the work function and the substrate potential. , P + -type silicon gate is on the positive side, and n + -type is on the negative side, and the difference between them is about 1.1 [V].

今、ゲート電極に印加する電圧を負とし、pチャネル
・トランジスタに於ける多結晶シリコン・ゲート電極の
導電型がp+型である場合、閾値電圧は導電型をn+型にし
た場合と比較すると正側になり、デプレションの状態と
なる。これは基板の不純物濃度が低いことと等価であ
る。
When the voltage applied to the gate electrode is negative and the conductivity type of the polycrystalline silicon gate electrode in the p-channel transistor is p + type, the threshold voltage is compared with the case where the conductivity type is n + type. Then, it becomes the positive side and enters the state of depletion. This is equivalent to a low impurity concentration of the substrate.

従って、エンハンスメントにするのにn-型ウエル2に
於ける不純物濃度を更に高くすることが必要となり、パ
ンチ・スルーを防止するには好ましい状態となって一層
の短チャネル化を実現することができる。
Therefore, it is necessary to further increase the impurity concentration in the n -type well 2 for enhancement, which is a favorable condition for preventing punch-through, and can further shorten the channel. .

ところが、例えば、第4図に見られるCMIS電界効果半
導体装置に於いて、pチャネル・トランジスタに於ける
多結晶シリコン・ゲート電極とnチャネル・トランジス
タに於けるそれとの導電型をそれぞれ別個にした場合、
例えば、nチャネル・トランジスタに於ける多結晶シリ
コン・ゲート電極も別の配線とコンタクトを採り、pチ
ャネル・トランジスタ及びnチャネル・トランジスタの
それぞれに別の電圧を印加することが必要となるが、そ
のような構成にした場合、現在に至るまで半導体装置に
一貫して要求され続けてきた高集積化には逆行すること
になる。
However, for example, in the case of the CMIS field-effect semiconductor device shown in FIG. 4, the conductivity type of the polycrystalline silicon gate electrode in the p-channel transistor and that of the n-channel transistor are different from each other. ,
For example, the polycrystalline silicon gate electrode in the n-channel transistor also needs to make contact with another wiring and apply a different voltage to each of the p-channel transistor and the n-channel transistor. Such a configuration goes against the high integration that has been consistently required for semiconductor devices up to the present.

さて、前記した多結晶シリコン・ゲート電極の導電型
に関する問題とは別に、さきに説明したように、第3図
に見られるCMIS電界効果半導体装置では、LDD構造を採
用し、短チャネル化に依って相互コンダクタンスgmを大
きくすることをもくろんでいるが、実際には、それほど
の効果は得られていない。
Now, apart from the above-mentioned problem relating to the conductivity type of the polycrystalline silicon gate electrode, as described above, the CMIS field-effect semiconductor device shown in FIG. Although contemplate that increasing the transconductance g m Te, in fact, not been obtained so much effect.

その理由は、LDD構造の特徴である低不純物濃度のド
レイン領域10NDなどに於いては、当然のことながら、抵
抗値が高く、従って、電流は流れ難くなっているからで
ある。しかも、ホット・エレクトロン効果には無関係で
あるpチャネル・トランジスタにもp-型ドレイン領域10
PDなどが形成されているが、これは、本来、不要な筈で
あり、斯かる構成を採ることで、かえって相互コンダク
タンスgmは低下している。
The reason for this is that, in the low impurity concentration drain region 10 ND or the like which is a feature of the LDD structure, the resistance value is naturally high, so that the current does not easily flow. In addition, the p-channel transistor, which is not related to the hot electron effect, also has a p - type drain region 10.
Although such PD is formed, which, originally and should not require, by taking such a configuration, the rather transconductance g m is reduced.

前記したように、従来のCMIS電界効果半導体装置に於
いては、種々の工夫が凝らされている割には相互コンダ
クタンスgmやスイッチング・スピードが向上していな
い。
As described above, the In conventional CMIS field effect semiconductor device, in spite of various there's a twist not improved transconductance g m and switching speed.

本発明は、更に短チャネル化され、且つ、相互コンダ
クタンスgmを向上したCMIS電界効果半導体装置を提供し
ようとする。
The present invention is further short channel, and attempts to provide a CMIS field effect semiconductor device having an improved transconductance g m.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明に依るCMIS電界効果半導体装置に於いては、n
チャネル・トランジスタに於けるn型シリコン・ゲート
電極(例えばn+型多結晶シリコン・ゲート電極8N)に自
己整合して形成されLDD構造のn型低不純物濃度領域を
なすドレイン領域並びにソース領域(例えばn-型ドレイ
ン領域10ND及びn-型ソース領域10NS)と、該n型シリコ
ン・ゲート電極の両脇に形成されると共に電気的に接続
され且つpチャネル・トランジスタに於けるp型シリコ
ン・ゲート電極(例えばp+型多結晶シリコン・ゲート電
極8P)の両脇に延在して電気的に接続されている金属或
いはそのシリサイドからなる側壁膜(例えば側壁膜WS
と、該n型シリコン・ゲート電極の両脇に在る側壁膜に
自己整合されると共に前記n型低不純物濃度領域に連な
って形成され且つそれに比較して充分に高い不純物濃度
をもつn型ドレイン領域並びにn型ソース領域(例えば
n+型ドレイン領域13ND及びn+型ソース領域13NS)と、前
記p型シリコン・ゲート電極の両脇に在る側壁膜(例え
ば側壁膜WS)に自己整合して形成され且つ前記高い不純
物濃度をもつn型ドレイン領域並びにn型ソース領域と
同様に機能するに充分な程度の高い不純物濃度をもつp
型ドレイン領域並びにp型ソース領域(例えばp+型ドレ
イン領域13PD及びp+型ソース領域13PS)とを備えてい
る。
In the CMIS field-effect semiconductor device according to the present invention, n
A drain region and a source region (for example, an n-type low impurity concentration region of an LDD structure formed in self-alignment with an n-type silicon gate electrode (for example, an n + -type polycrystalline silicon gate electrode 8N) in a channel transistor. n type drain region 10 ND and n type source region 10 NS ), which are formed on both sides of the n type silicon gate electrode, are electrically connected to each other, and are p type silicon regions in the p channel transistor. Sidewall film (eg, sidewall film W S ) made of metal or silicide thereof extending to both sides of gate electrode (eg, p + -type polycrystalline silicon gate electrode 8P) and electrically connected thereto
An n-type drain which is self-aligned with the sidewall film on both sides of the n-type silicon gate electrode and is formed continuously with the n-type low impurity concentration region and has a sufficiently high impurity concentration as compared with the n-type drain electrode Region and n-type source region (eg,
The n + -type drain region 13 ND and the n + -type source region 13 NS ) are formed in self-alignment with sidewall films (for example, sidewall films W S ) on both sides of the p-type silicon gate electrode. An n-type drain region having an impurity concentration and p having a sufficiently high impurity concentration to function similarly to the n-type source region.
And a p-type source region (for example, p + -type drain region 13 PD and p + -type source region 13 PS ).

〔作用〕[Action]

前記手段を採ることに依り、トランジスタに於ける基
板に相当するウエルの不純物濃度を適切に高くすること
が可能となり、従って、パンチ・スルーは更に発生し難
くなるので、一層の短チャネル化を進めることができ、
特に、従来技術に依るものと比較するとpチャネル・ト
ランジスタをより短チャネル化することができる。ま
た、nチャネル・トランジスタがオンになった際、ホッ
ト・キャリヤ効果を改善する為のLDD構造をなす低不純
物濃度領域の抵抗値は著しく低くなり、従って、大きな
電流を流すことが可能であるから相互コンダクタンスgm
は向上し、そして、pチャネル・トランジスタには、本
来、無駄な存在であったLDD構造をなす低不純物濃度領
域は設けられていないから、その分だけオン時の抵抗値
は低くなり、大きな電流を流すことができるから、この
場合も相互コンダクタンスgmは高くなる。更にまた、多
結晶シリコン・ゲート電極が、nチャネル・トランジス
タではn+型に、pチャネル・トランジスタではp+型に、
それぞれに好適な導電型になっているにも拘わらず、導
電性側壁膜の存在で配線とのコンタクトは一個所で済む
から集積性は損なわれない。
By adopting the above-described means, it becomes possible to appropriately increase the impurity concentration of the well corresponding to the substrate in the transistor, and hence punch-through is more unlikely to occur, thereby further shortening the channel. It is possible,
In particular, the channel of the p-channel transistor can be made shorter as compared with the prior art. Further, when the n-channel transistor is turned on, the resistance value of the low impurity concentration region forming the LDD structure for improving the hot carrier effect is significantly reduced, and therefore, a large current can flow. Transconductance g m
The p-channel transistor is not provided with a low-impurity-concentration region having an LDD structure, which was originally useless, so that the on-state resistance is reduced by that much, and a large current because can flow, the transconductance g m Again the higher. Furthermore, polysilicon gate electrode, the n + -type a n-channel transistor, the p + -type in the p-channel transistor,
Despite the preferred conductivity types, the presence of the conductive sidewall film allows only one contact with the wiring, so that the integration is not impaired.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明一実施例の要部切断側面図を表し、第
3図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或い
は同じ意味を持つものとする。
FIG. 1 is a cutaway side view of an essential part of one embodiment of the present invention, and the same symbols as those used in FIG. 3 indicate the same parts or have the same meanings.

本実施例が第3図に見られる従来例と相違するところ
は、 (1) pチャネル・トランジスタについて 多結晶シリコン・ゲート電極8Pはp+型にドーピングさ
れていること、また、その多結晶シリコン・ゲート電極
8Pに対する側壁膜11Pは金属或いはそのシリサイドで構
成され、しかも、導電接続されていること、ドレイン領
域及びソース領域には低不純物濃度領域は設けていない
こと (2) nチャネル・トランジスタについて 多結晶シリコン・ゲート電極8Nに対する側壁膜11Nは
金属或いはそのシリサイドで構成され、しかも、導電接
続されていること である。
The present embodiment differs from the conventional example shown in FIG. 3 in that (1) a p-channel transistor The polycrystalline silicon gate electrode 8P is doped with p + type, and the polycrystalline silicon・ Gate electrode
The side wall film 11P for 8P is made of metal or its silicide, and is conductively connected, and the drain region and the source region are not provided with a low impurity concentration region. (2) N channel transistor Polycrystalline silicon The sidewall film 11N for the gate electrode 8N is made of metal or its silicide, and is conductively connected.

このようなCMIS電界効果半導体装置に於いて、その構
成要素であるnチャネル・トランジスタに於いて、ゲー
ト電極8N及び15NGに電圧が印加された場合、n-型ドレイ
ン領域10ND及びn-型ソース領域10NSには導電性側壁膜11
Nからゲート絶縁膜7を介して電圧が印加され、恰もデ
プレション型MIS電界効果トランジスタのように働くの
で、抵抗値は著しく低下して、大きな電流を流すことが
でき、相互コンダクタンスgmは向上する。また、pチャ
ネル・トランジスタに於いては、ゲート電極8Pをp+型に
ドーピングしてあることから、より短チャネル化するこ
とが可能であり、また、低不純物濃度のドレイン領域及
びソース領域は存在しないので、こちらの相互コンダク
タンスgmも高められ、全体としてスイッチング・スピー
ドは速くなる。
In such a CMIS field-effect semiconductor device, when a voltage is applied to the gate electrodes 8N and 15 NG in the n-channel transistor as a component thereof, the n - type drain regions 10ND and n - type Source region 10 NS has conductive sidewall film 11
N voltage is applied via the gate insulating film 7, as if so acts as a depletion-type MIS field effect transistor, the resistance value is significantly reduced, it is possible to flow a large current, the transconductance g m is improved I do. Further, in the p-channel transistor, since the gate electrode 8P is doped with p + type, the channel can be further shortened, and the drain region and the source region with low impurity concentration are present. does not, here the transconductance g m is also increased, overall switching speed becomes faster.

さて、nチャネル・トランジスタの多結晶シリコン・
ゲート電極8Nに対する側壁膜11Nを導電性化したことに
依る利点は前記した通りであるが、pチャネル・トラン
ジスタに於いても有意義であることを説明しよう。
Now, the polycrystalline silicon of the n-channel transistor
Although the advantage of making the side wall film 11N conductive relative to the gate electrode 8N is as described above, it will be explained that it is also significant for a p-channel transistor.

第2図は本発明一実施例の要部平面図を表し、第4図
に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同
じ意味を持つものとする。
FIG. 2 is a plan view of a main part of one embodiment of the present invention, and the same symbols as those used in FIG. 4 indicate the same parts or have the same meanings.

図示のCMIS電界効果半導体装置が第4図に見られるそ
れと相違する点は、pチャネル・トランジスタに於ける
多結晶シリコン・ゲート電極はp+型に、勿論、nチャネ
ル・トランジスタに於ける多結晶シリコン・ゲート電極
はn+型にそれぞれドーピングされていて、全体は金属或
いはそのシリサイドからなる側壁膜WSを介して配線Lと
コンタクトしていることである。このように、多結晶シ
リコン・ゲート電極GPYはpチャネル・トランジスタの
部分とnチャネル・トランジスタの部分とでは導電型を
異にしていても、導電性の側壁膜WSが存在することか
ら、それぞれに別個のコンタクトを採る必要はなく、従
って、集積度が損なわれる虞は皆無である。
The point that the illustrated CMIS field-effect semiconductor device differs from that shown in FIG. 4 is that the polycrystalline silicon gate electrode in the p-channel transistor is of p + type, and of course, the polycrystalline silicon in the n-channel transistor. silicon gate electrode have been respectively doped n + -type, the whole is to have contact with the wiring L through the side wall film W S made of a metal or a silicide. Thus, even if the polysilicon gate electrode G PY is not different from the conductivity type in the portion and the n-channel transistor portion of the p-channel transistors, since the sidewall film W S of conductivity is present, It is not necessary to take separate contacts for each, so there is no risk that the integration will be compromised.

本発明に依るCMIS電界効果半導体装置を製造するのは
極めて容易であり、例えば、 (1) 通常の技法を適用することに依り、p--型シリ
コン半導体基板にn-型ウエル2、p-型ウエル3、n型チ
ャネル・カット領域4、p型チャネル・カット領域5、
フィールド絶縁膜6、ゲート絶縁膜7を形成する。
To produce a CMIS field effect semiconductor device according to the present invention is very easy, for example, (1) depending on the applying ordinary techniques, p - n -type silicon semiconductor substrate - -type well 2, p - Type well 3, n-type channel cut region 4, p-type channel cut region 5,
A field insulating film 6 and a gate insulating film 7 are formed.

(2) 化学気相成長(chemical vapor deposition:
CVD)法及び熱酸化法を適用することに依り、多結晶シ
リコン膜及び二酸化シリコンからなるエッチング・スト
ッパ膜を形成する。
(2) Chemical vapor deposition:
An etching stopper film made of a polycrystalline silicon film and silicon dioxide is formed by applying a CVD) method and a thermal oxidation method.

(3) マスクを使用し、エッチング・ストッパ膜及び
多結晶シリコン膜をパターニングし、パターニングされ
たエッチング・ストッパ膜9P及び9Nと、多結晶シリコン
・ゲート電極8P及び8Nを得る。
(3) Using a mask, pattern the etching stopper film and the polycrystalline silicon film to obtain patterned etching stopper films 9P and 9N and polycrystalline silicon gate electrodes 8P and 8N.

(4) イオン注入法を適用することに依り、nチャネ
ル・トランジスタに於けるn-型ソース領域10NS及びn-
ドレイン領域10NDを形成する。
(4) By applying the ion implantation method, the n type source region 10 NS and the n type drain region 10 ND in the n-channel transistor are formed.

(5) スパッタリング法を適用することに依り、金属
或いはそのシリサイドからなる導電膜を形成し、異方性
ドライ・エッチング法を適用することに依り、前記導電
膜のエッチングを行って側壁膜11P及び11Nを形成する。
(5) A conductive film made of a metal or a silicide thereof is formed by applying a sputtering method, and the conductive film is etched by applying an anisotropic dry etching method to form the side wall film 11P and Form 11N.

(6) イオン注入法を適用することに依り、nチャネ
ル・トランジスタ側に於いて、n+型ドレイン領域13ND
びにn+型ソース領域13NSを形成すると共に多結晶シリコ
ン・ゲート電極8Nを導電性化する。
(6) By applying the ion implantation method, the n + -type drain region 13 ND and the n + -type source region 13 NS are formed on the n-channel transistor side, and the polysilicon gate electrode 8N is made conductive. Sexualize.

(7) イオン注入法を適用することに依り、pチャネ
ル・トランジスタ側に於いて、p+型ドレイン領域13PD
びにp+型ソース領域13PSを形成すると共に多結晶シリコ
ン・ゲート電極8Pを導電性化する。
(7) By applying the ion implantation method, on the p-channel transistor side, the p + -type drain region 13 PD and the p + -type source region 13 PS are formed, and the polysilicon gate electrode 8P is made conductive. Sexualize.

(8) 通常の技法を適用することに依り、PSG膜14の
形成、n-型ウエル2に対するコンタクト電極15NCなど各
種電極・配線を形成し、完成させる。
(8) By applying a normal technique, the PSG film 14 is formed, and various electrodes and wiring such as the contact electrode 15 NC for the n -type well 2 are formed and completed.

尚、前記工程(2)に於いて、多結晶シリコン膜を形
成した後、nチャネル・トランジスタのゲート電極形成
予定部分にn型不純物を、また、pチャネル・トランジ
スタのゲート電極形成予定部分にp型不純物をそれぞれ
導入することで、不純物含有多結晶シリコン・ゲート電
極を得るようにしても良い。
After the polycrystalline silicon film is formed in the step (2), an n-type impurity is added to a portion where the gate electrode of the n-channel transistor is to be formed, and a p-type impurity is added to the portion where the gate electrode of the p-channel transistor is to be formed. By introducing each type impurity, an impurity-containing polycrystalline silicon gate electrode may be obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明に依るCMIS電界効果半導体装置に於いては、n
型シリコン・ゲート電極に自己整合して形成されLDD構
造のn型低不純物濃度領域をなすドレイン領域並びにソ
ース領域と、該n型シリコン・ゲート電極の両脇に形成
されると共に電気的に接続され且つp型シリコン・ゲー
ト電極の両脇に延在して電気的に接続されている金属或
いはそのシリサイドからなる側壁膜と、該側壁膜に自己
整合されると共に前記n型低不純物濃度領域に連なって
形成され且つそれに比較して充分に高い不純物濃度をも
つn型ドレイン領域並びにn型ソース領域と、前記p型
シリコン・ゲート電極の両脇に在る側壁膜に自己整合し
て形成され且つ前記高い不純物濃度をもつn型ドレイン
領域並びにn型ソース領域と同様に機能するに充分な程
度の高い不純物濃度をもつp型ドレイン領域並びにp型
ソース領域とを備えている。
In the CMIS field-effect semiconductor device according to the present invention, n
And source regions, which are formed in self-alignment with the n-type silicon gate electrode and form n-type low impurity concentration regions of the LDD structure, are formed on both sides of the n-type silicon gate electrode and are electrically connected. A side wall film made of a metal or a silicide thereof extending to both sides of the p-type silicon gate electrode and electrically connected thereto, being self-aligned with the side wall film and connected to the n-type low impurity concentration region. The n-type drain region and the n-type source region having a sufficiently high impurity concentration as compared with the n-type drain region and the sidewall film on both sides of the p-type silicon gate electrode; A p-type drain region and a p-type source region having a sufficiently high impurity concentration enough to function similarly to the n-type drain region and the n-type source region having a high impurity concentration; There.

前記構成を採ることに依り、トランジスタに於ける基
板に相当するウエルの不純物濃度を適切に高くすること
が可能となり、従って、パンチ・スルーは更に発生し難
くなるので、一層の短チャネル化を進めることができ、
特に、従来技術と比較するとpチャネル・トランジスタ
をより短チャネル化することができる。また、nチャネ
ル・トランジスタがオンになった際、ホット・キャリヤ
効果を改善する為のLDD構造をなす低不純物濃度領域の
抵抗値は著しく低くなり、従って、大きな電流を流すこ
とが可能であるから相互コンダクタンスgmは向上い、そ
して、pチャネル・トランジスタには、本来、無駄な存
在であったLDD構造をなす低不純物濃度領域は設けられ
ていないから、その分だけオン時の抵抗値は低くなり、
大きな電流を流すことができるから、この場合も相互コ
ンダクタンスgmは高くなる。更にまた、多結晶シリコン
・ゲート電極が、nチャネル・トランジスタではn+
に、pチャネル・トランジスタではp+型に、それぞれに
好適な導電型になっているにも拘わらず、導電性側壁膜
の存在で配線とのコンタクトは一個所で済むから集積性
は損なわれない。
By adopting the above configuration, it becomes possible to appropriately increase the impurity concentration of the well corresponding to the substrate in the transistor, and therefore, punch-through is more unlikely to occur, thereby further shortening the channel. It is possible,
In particular, the channel of the p-channel transistor can be made shorter as compared with the prior art. Further, when the n-channel transistor is turned on, the resistance value of the low impurity concentration region forming the LDD structure for improving the hot carrier effect is significantly reduced, and therefore, a large current can flow. transconductance g m is had improved, and, in the p-channel transistors, originally because no low impurity concentration region is provided which forms an LDD structure was useless present, the resistance value of the oN state by that amount is low Become
Since it is possible to supply a large current, the transconductance g m Again the higher. Furthermore, polysilicon gate electrode, the n + -type a n-channel transistor, the p + -type in the p-channel transistors, even though become suitable conductive type respectively, the conductive side wall film In this case, only one contact with the wiring is required, so that the integration is not impaired.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明一実施例の要部切断側面図、第2図は本
発明一実施例の要部平面図、第3図は従来例の要部切断
側面図、第4図は従来例の要部平面図をそれぞれ示して
いる。 図に於いて、1はp--型シリコン半導体基板、2はn-
ウエル、3はp-型ウエル、4はn型チャネル・カット領
域、5はp型チャネル・カット領域、6は二酸化シリコ
ンからなるフィールド絶縁膜、7は二酸化シリコンから
なるゲート絶縁膜、8Pはpチャネル・トランジスタに於
ける多結晶シリコンからなるゲート電極、8Nはnチャネ
ル・トランジスタに於ける多結晶シリコンからなるゲー
ト電極、10PDはpチャネル・トランジスタに於けるp-
ドレイン領域、10PSはpチャネル・トランジスタに於け
るp-型ソース領域、10NDはnチャネル・トランジスタに
於けるn-型ドレイン領域、10NSはnチャネル・トランジ
スタに於けるn-型ソース領域、11P及び11Nは金属或いは
そのシリサイドからなる側壁膜、13NCはn-型ウエル2に
対するn+型コンタクト領域、13PDはpチャネル・トラン
ジスタに於けるp+型ドレイン領域、13PSはpチャネル・
トランジスタに於けるp+型ソース領域、13NDはnチャネ
ル・トランジスタに於けるn+型ドレイン領域、13NSはn
チャネル・トランジスタに於けるn+型ソース領域、13PC
はp-型ウエル3に対するp+型コンタクト領域、14は例え
ばPSGからなる層間絶縁膜、15NCはn-型ウエル2に対す
るコンタクト電極、15PDはpチャネル・トランジスタに
於けるドレイン電極、15PSはpチャネル・トランジスタ
に於けるソース電極、15PGはpチャネル・トランジスタ
に於けるゲート電極、15NDはnチャネル・トランジスタ
に於けるドレイン電極、15NSはpチャネル・トランジス
タに於けるソース電極、15PCはp-型ウエル3に対するコ
ンタクト電極、16Pはゲート電極8Pの両脇に絶縁膜12を
介して形成された二酸化シリコンからなる側壁膜、16N
はゲート電極8Nの両脇に絶縁膜12を介して形成された二
酸化シリコンからなる側壁膜をそれぞれ示している。
1 is a cutaway side view of a main part of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a main part of one embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cutaway side view of a main part of a conventional example, and FIG. Are respectively a plan view of a main part of FIG. In the figure, 1 is a p - type silicon semiconductor substrate, 2 is an n - type well, 3 is a p - type well, 4 is an n-type channel cut region, 5 is a p-type channel cut region, and 6 is a dioxide. A field insulating film made of silicon, 7 is a gate insulating film made of silicon dioxide, 8P is a gate electrode made of polycrystalline silicon in a p-channel transistor, and 8N is a gate electrode made of polycrystalline silicon in an n-channel transistor. , 10 PD is in the p-channel transistor p - type drain region 10 PS is in the p-channel transistor p - type source region 10 ND is in the n-channel transistor n - -type drain region, 10 NS is in the n-channel transistor n - -type source region, 11P and 11N is metal or sidewall film made of the silicide, 13 NC is n - n + -type contact region for type well 2 13 PD is p-channel transistors in the p + -type drain region, 13 PS is p-channel
The p + type source region in the transistor, 13 ND is the n + type drain region in the n-channel transistor, and 13 NS is n
N + type source region in channel transistor, 13 pcs
Is a p + -type contact region for the p -type well 3, 14 is an interlayer insulating film made of, for example, PSG, 15 NC is a contact electrode for the n -type well 2, 15 PD is a drain electrode in a p-channel transistor, 15 PS Is a source electrode in a p-channel transistor, 15 PG is a gate electrode in a p-channel transistor, 15 ND is a drain electrode in an n-channel transistor, 15 NS is a source electrode in a p-channel transistor, 15 PC is p - type well contact electrode with respect to 3, 16P sidewall film made of silicon dioxide that is formed via the insulating film 12 on both sides of the gate electrode 8P, 16N
Indicates side wall films made of silicon dioxide formed on both sides of the gate electrode 8N via the insulating film 12, respectively.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】nチャネル・トランジスタに於けるn型シ
リコン・ゲート電極に自己整合して形成されLDD構造の
n型低不純物濃度領域をなすドレイン領域並びにソース
領域と、 該n型シリコン・ゲート電極の両脇に形成されると共に
電気的に接続され且つpチャネル・トランジスタに於け
るp型シリコン・ゲート電極の両脇に延在して電気的に
接続されている金属或いはそのシリサイドからなる側壁
膜と、 該n型シリコン・ゲート電極の両脇に在る側壁膜に自己
整合されると共に前記n型低不純物濃度領域に連なって
形成され且つそれに比較して充分に高い不純物濃度をも
つn型ドレイン領域並びにn型ソース領域と、 前記p型シリコン・ゲート電極の両脇に在る側壁膜に自
己整合して形成され且つ前記高い不純物濃度をもつn型
ドレイン領域並びにn型ソース領域と同様に機能するに
充分な程度の高い不純物濃度をもつn型ドレイン領域並
びにp型ソース領域と を備えてなることを特徴とする相補型MIS電界効果半導
体装置。
1. A drain region and a source region which are formed in self-alignment with an n-type silicon gate electrode of an n-channel transistor to form an n-type low impurity concentration region of an LDD structure, and the n-type silicon gate electrode And a side wall film made of a metal or a silicide thereof which is electrically connected and extends on both sides of the p-type silicon gate electrode in the p-channel transistor and is electrically connected. An n-type drain which is self-aligned with the side wall film on both sides of the n-type silicon gate electrode and is formed continuously with the n-type low impurity concentration region and has a sufficiently high impurity concentration as compared with the n-type drain. And an n-type source region, and an n-type drain region formed in self-alignment with sidewall films on both sides of the p-type silicon gate electrode and having the high impurity concentration. And complementary MIS field effect semiconductor device characterized by comprising an n-type drain region and the p-type source region having a high impurity concentration degree sufficient to function in the same manner as the n-type source region.
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