JP2635096B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2635096B2
JP2635096B2 JP10901488A JP10901488A JP2635096B2 JP 2635096 B2 JP2635096 B2 JP 2635096B2 JP 10901488 A JP10901488 A JP 10901488A JP 10901488 A JP10901488 A JP 10901488A JP 2635096 B2 JP2635096 B2 JP 2635096B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に係り、特にMIS型電界効果効ト
ランジスタの短チヤネル効果抑制に好適で、ソース・ド
レイン間耐圧向上にすぐれたMIS型電界効果トランジス
タに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a MIS-type electric field which is suitable for suppressing a short channel effect of an MIS-type field-effect transistor and which has an excellent source-drain breakdown voltage. Related to effect transistors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のMIS型トランジスタの短チヤネル効果防止策と
しては、基板内部にパンチスルーストツパ層を設けるも
のとして、特願昭58-124713号に記載されている高濃度
層を全面に形成する、あるいは、アイ・イー・デイー・
エム,テクニカル・ダイジエスト(1985年)第230頁か
ら第233項(IEDM,Technical Digest pp230〜233(198
5))において論じられているようにソース,ドレイン
の周囲に高濃度層を形成するものがあげられる。前者を
第2図に示す。
As a measure for preventing the short channel effect of the conventional MIS transistor, a high-concentration layer described in Japanese Patent Application No. 58-124713 is formed over the entire surface, assuming that a punch-through stop layer is provided inside the substrate, or I E Day
M, Technical Digest (1985) pp. 230-233 (IEDM, Technical Digest pp 230-233 (198
As discussed in 5)), there is one in which a high concentration layer is formed around the source and drain. The former is shown in FIG.

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

上記従来技術において、後者はソース,ドレイン周囲
にパンチスルーストツパ用高濃度層があるため、確かに
短チヤネル効果抑制には効果があるが、ドレイン耐圧の
低下、あるいは、ホツトキヤリア効果の増大等動作信頼
性の低下を招く。
In the above prior art, the latter has a high-concentration layer for punch-through stopper around the source and drain, which is certainly effective in suppressing the short-channel effect. However, the latter operation lowers the drain withstand voltage or increases the photocarrier effect. This leads to a decrease in reliability.

また、第2図に示したような高濃度層8を埋め込む方
法では、基板表面近傍の不純物濃度が変わらぬためホツ
トキヤリア効果への影響は小さいが、短チヤネル効果抑
制には、高濃度埋め込み層を浅くせねばならず、これも
ドレイン耐圧の低下を招く事になる。これを、シングル
ドレイン構造nチヤネルMOSFETの場合について説明す
る。第3図aに示したのは深さ方向の基板不純物濃度分
布30a〜34aと、ソース,ドレイン拡散層の分布34であ
る。31a〜33aは高濃度埋め込み層を有する分布で、その
ピーク位置を変えてあり、30aは埋め込み層のない通常
の分布である。これらの基板不純物分布をもつ素子の短
チヤネル効果の度合を示す闘値電圧VTH対実効チヤネル
長Leff(VTH-Leff)特性を第3図bに、最小ドレイン耐
圧BVDS.min対Leff(BVDS.min−Leff)特性を第3図cに
示す。VTH−Leff特性は、埋め込み層を設けることによ
り改善され、その度合は、埋め込み層のピーク位置が浅
い程良い。ここで30b〜33bはそれぞれ30a〜33aの分布を
もつ素子に対応している。これに対し、BVDS.minは、基
板内に低抵抗層ができるため寄生バイポーラが起こりに
くくなり向上する機構と、寄生バイポーラ効果の種であ
る基板電流の増大により低下する機構のかね合いにより
定まる。このため、埋め込み層が浅い程、第3図cの如
く後者が支配的となり耐圧が低下する。ここで30c〜33c
は30a〜33aの分布をもつ素子に対応している。故に、上
記埋め込み層方式では短チヤネル効果抑制の度合を向上
させると、逆にドレイン耐圧が低下することになる。
In the method of embedding the high-concentration layer 8 as shown in FIG. 2, the effect on the photocarrier effect is small because the impurity concentration near the substrate surface does not change. It has to be shallow, which also causes a decrease in drain withstand voltage. This will be described in the case of a single-drain structure n-channel MOSFET. FIG. 3A shows the substrate impurity concentration distributions 30a to 34a in the depth direction and the distribution 34 of the source / drain diffusion layers. 31a to 33a are distributions having a high concentration buried layer, the peak positions of which are changed, and 30a is a normal distribution without a buried layer. FIG. 3B shows the threshold voltage V TH versus the effective channel length Leff (V TH -Leff) characteristic showing the degree of the short channel effect of the device having these substrate impurity distributions, and the minimum drain breakdown voltage BV DS .min vs. Leff ( The BV DS .min-Leff characteristic is shown in FIG. 3c. The V TH -Leff characteristic is improved by providing the buried layer, and the degree is better when the peak position of the buried layer is shallower. Here, 30b to 33b correspond to elements having a distribution of 30a to 33a, respectively. On the other hand, BV DS .min is determined by the balance between a mechanism that reduces the occurrence of parasitic bipolar due to the formation of a low-resistance layer in the substrate and a mechanism that decreases due to an increase in substrate current, which is a seed of the parasitic bipolar effect. . Therefore, as the buried layer becomes shallower, the latter becomes dominant as shown in FIG. Where 30c-33c
Corresponds to an element having a distribution of 30a to 33a. Therefore, in the above-mentioned buried layer method, if the degree of suppression of the short channel effect is improved, the drain withstand voltage is reduced.

また、他の先行技術として、特願昭62-137231号があ
る。
Another prior art is Japanese Patent Application No. 62-137231.

本発明の目的は、上記ドレイン耐圧の低下、ホツトキ
ヤリア効果増大等の動作信頼性を損うことなく短チヤネ
ル効果を抑制することにある。
An object of the present invention is to suppress the short channel effect without impairing the operation reliability such as the reduction of the drain withstand voltage and the increase of the hot carrier effect.

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

上記目的は、MIS型電界効果トランジスタの基板内部
に、パンチスルーストツパ用の基板と同導電型の浅い第
1の基板より高濃度の不純物領域と、第1の不純物領域
より基板深部で第1の不純物領域に接するように、第1
不純物領域以上に高濃度で基板と同じ導電型の第2の不
純物領域を設けることにより達成される。
The object of the present invention is to provide, within a substrate of an MIS field-effect transistor, an impurity region having a higher concentration than a shallow first substrate of the same conductivity type as a substrate for a punch-through stopper, and a first impurity region deeper than the first impurity region. First contact so as to be in contact with the impurity region of
This is achieved by providing a second impurity region having the same conductivity type as the substrate at a higher concentration than the impurity region.

〔作用〕[Action]

第1の高濃度不純物領域は、前述の如くパンチスルー
ストツパ等短チヤネル効果抑制のためのものである。基
板表面濃度自体は変化しないため、ホツトキヤリア効果
の増大は少ない。
The first high-concentration impurity region is for suppressing the short channel effect such as the punch-through stopper as described above. Since the substrate surface concentration itself does not change, the increase in the hot carrier effect is small.

また、第2の高濃度不純物領域は、第1の高濃度不純
物領域より基板深部にあるため、パンチスルーストツパ
等短チヤネル効果改善には寄与しないが、基板内部に低
抵抗層ができるため、基板電流の効率良いコレクタとな
り寄生バイポーラ効果がより一層生じにくくなる。この
結果、ドレイン耐圧は一層向上する。
The second high-concentration impurity region is located deeper than the first high-concentration impurity region in the substrate, and does not contribute to the improvement of the short channel effect such as punch-through stopper. However, since a low-resistance layer is formed inside the substrate, It becomes an efficient collector of the substrate current, and the parasitic bipolar effect is more unlikely to occur. As a result, the drain withstand voltage is further improved.

〔実施例〕〔Example〕

〈実施例1〉 以下に、本発明の第1の実施例を第1,3,4図を用いて
説明する。
Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

第1図及び第4図bに示したのは、本発明の代表的な
第1,第2の高濃度埋め込み層をシングルドレイン構造n
チヤネルMOSトランジスタに形成したものである。aは
深さ方向の不純物分布で、34がソース.ドレイン拡散
層、40aが本発明による基板内の不純物分布である。比
較として、第1の高濃度層7が同じ濃度である従来の不
純物分布を32aに示す。
FIGS. 1 and 4b show a typical first and second high-concentration buried layer of the present invention having a single drain structure n.
It is formed on a channel MOS transistor. a is the impurity distribution in the depth direction, and 34 is the source. The drain diffusion layer 40a is the impurity distribution in the substrate according to the present invention. For comparison, a conventional impurity distribution 32a in which the first high concentration layer 7 has the same concentration is shown in 32a.

2つの基板不純物分布をそれぞれ有する素子のVTH-Le
ff特性、及び、最小ドレイン耐圧BVDS.min-Leff特性を
第3図a,bに示す。VTH-Leff特性においては、32bと40b
とにほとんど差はない。これはパンチスルーストツパと
して働いている第1の高濃度埋め込み層7が同じためで
あり、本発明の第2の高濃度埋め込み層8の影響は小さ
い。これに対し、最小ドレイン耐圧は、32cから40cへと
1V以上向上している。これは、第1の埋め込み層7で増
加した基板電流が、より低抵抗である第2の埋め込み層
8に吸収され寄生バイポーラ効果を生じにくくしている
事による。
V TH -Le of devices having two substrate impurity distributions respectively
The ff characteristics and the minimum drain breakdown voltage BV DS .min-Leff characteristics are shown in FIGS. 3a and 3b. For V TH -Leff characteristics, 32b and 40b
And there is almost no difference. This is because the first high-concentration buried layer 7 acting as a punch-through stopper is the same, and the effect of the second high-concentration buried layer 8 of the present invention is small. In contrast, the minimum drain withstand voltage went from 32c to 40c.
It has improved by 1V or more. This is because the substrate current increased in the first buried layer 7 is absorbed by the second buried layer 8 having a lower resistance, thereby making it difficult to generate a parasitic bipolar effect.

これにより、短チヤネル効果の抑制とドレイン耐圧の
向上を同時に実現でき、サブミクロン、特に0.5μm以
下のゲート長を有するMOSFETに非常に有効である。
As a result, the suppression of the short channel effect and the improvement of the drain withstand voltage can be realized at the same time, which is very effective for a MOSFET having a submicron, particularly a gate length of 0.5 μm or less.

〈実施例2〉 次に第5図、及び第6図を用いて本発明の構造におけ
る他の実施例を示す。
Embodiment 2 Next, another embodiment of the structure of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

第5図(a)に示したのは、第1の実施例と同じ埋め
込み層7,8を有し、かつ、ソース.ドレイン構造を低濃
度ドレイン(LDD,Lightly doped Drain)にしたもので
ある。これにより、第1の実施例と同様に短チヤネル効
果抑制、ドレイン耐圧向上を実現し、さらに、ホツトキ
ヤリア効果にみられる長期的動作信頼性を向上すること
ができる。また、第5図(b)に示した構造は上記LDD
構造において、低濃度のソース,ドレイン上部が全てゲ
ート電極でおおわれているもので、信頼性は上記LDDよ
りもさらに向上する。
FIG. 5 (a) shows that the buried layers 7 and 8 are the same as those of the first embodiment, and the source. The drain structure has a low concentration drain (LDD, Lightly doped Drain). As a result, the short channel effect can be suppressed and the drain withstand voltage can be improved as in the first embodiment, and further, the long-term operation reliability of the hot carrier effect can be improved. Further, the structure shown in FIG.
In the structure, the upper portions of the low concentration source and drain are all covered with the gate electrode, and the reliability is further improved as compared with the above LDD.

また、第6図(a),(b),(c)に示した実施例
は、パンチスルーストツパ用第1の高濃度不純物領域7
の形状を変えたものである。(a)は、第1の実施例と
基本的な特性は変わらないが、ソース,ドレイン下部が
直接高濃度層と接していないため、接合容量が低減でき
る。(b)は、チヤネル下部に高濃度不純物層がないた
め、パンチスルー抑制等の短チヤネル効果低減効果は第
1の実施例より多少劣るが、チヤネル下基板の浅い所に
高濃度層がないため闘値電圧の基板効果による変動が小
さい。
In the embodiment shown in FIGS. 6A, 6B and 6C, the first high-concentration impurity region 7 for the punch-through stopper is used.
The shape of is changed. In (a), although the basic characteristics are not different from those of the first embodiment, the junction capacitance can be reduced because the lower portions of the source and drain are not directly in contact with the high concentration layer. In (b), since there is no high-concentration impurity layer below the channel, the effect of reducing the short channel effect such as suppression of punch-through is slightly inferior to that of the first embodiment. The variation of the threshold voltage due to the substrate effect is small.

そして、(c)はLDD構造の低濃度層の周囲にパンチ
スルーストツパ用第1の高濃度層7を設け、その下部に
第2の高濃度層8を設けたものである。本構造はドレイ
ン耐圧が低下しやすいが、高濃度層8によりそれを防い
でいる。
(C) shows a structure in which a first high-concentration layer 7 for punch-through stoppers is provided around a low-concentration layer having an LDD structure, and a second high-concentration layer 8 is provided below the first high-concentration layer 8. In this structure, the drain withstand voltage is easily reduced, but this is prevented by the high concentration layer 8.

以上の如く、本発明では、短チヤネル効果抑制用第1
の高濃度埋め込み層の形状は、素子の目的に応じて任意
でよく、その第1の高濃度層よりも基板内部に第2の高
濃度埋め込み層が少なくともドレイン近傍チヤネル下部
に存在する事が必要である。
As described above, in the present invention, the first short channel effect suppressing
The shape of the high-concentration buried layer may be arbitrary according to the purpose of the device. It is necessary that the second high-concentration buried layer be present at least below the channel near the drain inside the substrate than the first high-concentration layer. It is.

〈実施例3〉 次に本発明の代表的な構造を製造する製造方法の実施
例を、第7図を用いて説明する。
Embodiment 3 Next, an embodiment of a manufacturing method for manufacturing a typical structure of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、第7図(a)のように、p型シリコン(比抵抗
10Ω)基板1に、熱酸化膜11を20〜30nm形成後選択的に
素子分離用の500〜700nmのシリコン酸化膜10を形成す
る。次に、第7図(b)のように、ボロンをまず打ち込
みエネルギー300〜500KeV、打ち込み量1×1013〜3×1
013cm-2で全面に打ち込み、第2の高濃度不純物領域8
を続いて、打ち込みエネルギー100〜200KeV、打ち込み
量1×1012〜1×1013cm-2で全面に打ち込み、第1の高
濃度不純物領域7を形成する。ここで、第1の高濃度不
純物領域7が短チヤネル効果抑制用パンチスルーストツ
パであり、第2の高濃度不純物領域8がドレイン耐圧向
上用の低抵抗層である。その後、第7図(c)のように
ゲート酸化膜2を10〜25nm形成し、闘値電圧設定用のボ
ロン9を1011〜1013cm-2程度打ち込む。続いて、リンド
ープの多結晶シリコンを200〜300nm形成し、フオトエツ
チングによりパターニングしてゲート電極3を形成す
る。最後に、ゲート電極3をマスクにヒ素を5×1015cm
-2打ち込み高濃度のソース、ドレイン4を形成する。こ
れにより、マスクの増大なしに2度のイオン打ち込み工
程を加えるだけで第4図bに示した第1の実施例の構造
を実現できる。また、本実施例では、高濃度埋め込み層
7,8を全面に形成しているため、素子分離用酸化膜10下
のチヤネルストツパは、特別に形成しなくても埋め込み
層7,8でかねることができる。
First, as shown in FIG. 7A, p-type silicon (resistivity)
After forming a thermal oxide film 11 of 20 to 30 nm on the substrate 1, a silicon oxide film 10 of 500 to 700 nm for element isolation is selectively formed. Next, as shown in FIG. 7 (b), boron is first implanted at an energy of 300 to 500 KeV, and an implantation amount is 1 × 10 13 to 3 × 1.
0 13 cm -2 is implanted over the entire surface to form a second high-concentration impurity region 8
Then, the entire surface is implanted with an implantation energy of 100 to 200 KeV and an implantation amount of 1 × 10 12 to 1 × 10 13 cm −2 to form a first high-concentration impurity region 7. Here, the first high-concentration impurity region 7 is a punch-through stopper for suppressing the short channel effect, and the second high-concentration impurity region 8 is a low-resistance layer for improving drain withstand voltage. Thereafter, as shown in FIG. 7 (c), a gate oxide film 2 is formed to a thickness of 10 to 25 nm, and boron 9 for setting a threshold voltage is implanted to a thickness of about 10 11 to 10 13 cm −2 . Subsequently, 200 to 300 nm of phosphorus-doped polycrystalline silicon is formed and patterned by photo-etching to form the gate electrode 3. Finally, 5 × 10 15 cm of arsenic is used with the gate electrode 3 as a mask.
-2 Implantation A high concentration source / drain 4 is formed. Thus, the structure of the first embodiment shown in FIG. 4B can be realized only by adding the ion implantation step twice without increasing the mask. In this embodiment, the high-concentration buried layer
Since the layers 7 and 8 are formed on the entire surface, the channel stopper under the element isolation oxide film 10 can be formed by the buried layers 7 and 8 without special formation.

〈実施例4〉 最後に、第8,9図を用いて本発明の構造を形成する製
造方法の他の実施例を示す。
Embodiment 4 Finally, another embodiment of the manufacturing method for forming the structure of the present invention will be described with reference to FIGS.

第8図(a)〜(c)に示した実施例は、高濃度埋め
込み層7,8をゲート電極3を形成した後に、全面にイオ
ン打ち込みで形成している。この場合、埋め込み層7,8
が、ゲート下基板内部に形成されるように、前記第3の
実施例よりも高エネルギーのイオン打ち込みを用いてい
る。これにより、ソース、ドレイン拡散層4下部は、高
濃度埋め込み層7,8が直接、接しておらず寄生容量の増
大を防ぐことができる。
In the embodiment shown in FIGS. 8A to 8C, the high concentration buried layers 7, 8 are formed by ion implantation over the entire surface after the gate electrode 3 is formed. In this case, the buried layers 7, 8
However, ion implantation with higher energy than in the third embodiment is used so that it is formed inside the substrate under the gate. As a result, the high-concentration buried layers 7, 8 are not directly in contact with the lower portion of the source / drain diffusion layers 4, so that an increase in parasitic capacitance can be prevented.

さらに、第9図に示した実施例は、第7図と第8図の
製造方法を組み合わせたものである。つまり、本発明の
製造方法は、パンチスルーストツパ用第1の高濃度埋め
込み層7、及び、第2の高濃度埋め込み層8は、通常の
MIS型電界効果トランジスタを形成する製造過程の中で
いつ形成してもよい。また、本発明の構造、及びその製
造方法は、近年LSIの主流となりつつあるCMOSプロセス
においても容易に応用可能である。
Further, the embodiment shown in FIG. 9 is a combination of the manufacturing method shown in FIGS. 7 and 8. That is, in the manufacturing method of the present invention, the first high-concentration buried layer 7 for the punch-through stopper and the second high-concentration buried layer 8
It may be formed at any time during the manufacturing process for forming the MIS field effect transistor. Further, the structure of the present invention and the manufacturing method thereof can be easily applied to a CMOS process which is becoming the mainstream of LSI in recent years.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、従来の埋め込み層型パンチスルース
トツパ層を有するMIS型電界効果トランジスタにおいて
生じるドレイン耐圧の低下を防ぎ、同時に短チヤネル効
果をも抑制できる。このため、ゲート長0.5μm以下のU
LSI(Ultra Large Scale Integration)の基本デバイス
として有効である。
According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in drain withstand voltage that occurs in a conventional MIS field-effect transistor having a buried layer type punch-through stopper layer, and at the same time, suppress a short channel effect. Therefore, U with a gate length of 0.5 μm or less
It is effective as a basic device of LSI (Ultra Large Scale Integration).

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

第1図は本発明の代表例を示す構造の断面図、第2図は
従来構造の断面図、第3図は従来構造の主な電気的特性
を示した図、第4図は本発明の代表例とその不純物プロ
フアイルを示した図、第5,6図は本発明の他の実施例を
示す構造の断面図、第7,8,9図は本発明の代表的な製造
方法を示した断面図である。 1……半導体基板、2……ゲート絶縁膜、3……ゲート
電極、4……高濃度ソース,ドレイン、5……低濃度ソ
ース,ドレイン、6……サイドウオールスペーサ、7…
…第1の高濃度埋めこみ層、8……第2の高濃度埋め込
み層。
1 is a cross-sectional view of a structure showing a typical example of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional structure, FIG. 3 is a diagram showing main electric characteristics of the conventional structure, and FIG. 5 and 6 are cross-sectional views of a structure showing another embodiment of the present invention, and FIGS. 7, 8, and 9 show typical manufacturing methods of the present invention. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Gate insulating film, 3 ... Gate electrode, 4 ... High-concentration source / drain, 5 ... Low-concentration source / drain, 6 ... Side wall spacer, 7 ...
... First high concentration buried layer, 8... Second high concentration buried layer.

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基体と、該半導体基体表面に離間し
て形成されたソース領域及びドレイン領域と、該ソース
領域及び該ドレイン領域の間の該半導体基体上に形成さ
れたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に形成されたゲ
ート電極とを有するMOSトランジスタを含む半導体装置
において、 上記半導体基体表面内部に形成され、上記MOSトランジ
スタのパンチスルーを抑制するパンチスルーストッパ
と、 該パンチスルーストッパの下部に設けられ、該MOSトラ
ンジスタに対する寄生バイポーラ効果を抑制するための
寄生バイポーラ効果抑制手段とを更に有することを特徴
とする半導体装置。
A semiconductor substrate, a source region and a drain region formed separately on the surface of the semiconductor substrate, a gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the source region and the drain region, A semiconductor device including a MOS transistor having a gate electrode formed on the gate insulating film, a punch-through stopper formed inside the semiconductor substrate surface and suppressing punch-through of the MOS transistor; A semiconductor device further comprising: a parasitic bipolar effect suppressing means provided at a lower portion for suppressing a parasitic bipolar effect on the MOS transistor.
【請求項2】第1の導電型を有する半導体基体と、 該半導体基体上の全面に形成され、第1の導電型を有
し、該半導体基体内の不純物濃度よりも高い濃度を有す
る第1の半導体層と、 該第1の半導体層上に形成され、第1の導電型を有し、
該第1の半導体層内の不純物濃度よりも低い濃度を有す
る第2の半導体層と、 該第2の半導体層上部に形成されたチャネル層と、 該チャネル層上に形成されたゲート絶縁膜と、 該ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、 該チャネル層に接続され、該ゲート電極の両側に形成さ
れたソース領域及びドレイン領域とを有することを特徴
とする半導体装置。
2. A semiconductor substrate having a first conductivity type, and a first substrate formed on the entire surface of the semiconductor substrate and having a first conductivity type and having a higher concentration than an impurity in the semiconductor substrate. A semiconductor layer formed on the first semiconductor layer and having a first conductivity type;
A second semiconductor layer having a concentration lower than the impurity concentration in the first semiconductor layer, a channel layer formed on the second semiconductor layer, and a gate insulating film formed on the channel layer A semiconductor device comprising: a gate electrode formed on the gate insulating film; and a source region and a drain region connected to the channel layer and formed on both sides of the gate electrode.
【請求項3】第1導電型を有する半導体基体と、 該半導体基体上の全面に形成され、第1導電型を有し、
該半導体基体内の不純物濃度よりも高い濃度を有する第
1半導体層と、 該第1の半導体層上に形成され、第1導電型を有し、該
第1の半導体層内の不純物濃度よりも低い濃度を有する
第2の半導体層と、 該第2の半導体層上部に離間して形成されたソース領域
及びドレイン領域と、ソース領域及びドレイン領域の間
に形成されたチャネル層と、 該チャネル層上に形成されたゲート絶縁膜と、 該ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを有するこ
とを特徴とする半導体装置。
3. A semiconductor substrate having a first conductivity type, and formed on the entire surface of the semiconductor substrate and having the first conductivity type.
A first semiconductor layer having a higher concentration than the impurity concentration in the semiconductor substrate; and a first conductivity type formed on the first semiconductor layer, having a first conductivity type, and having a higher concentration than the impurity concentration in the first semiconductor layer. A second semiconductor layer having a low concentration, a source region and a drain region formed separately above the second semiconductor layer, a channel layer formed between the source region and the drain region, and the channel layer A semiconductor device comprising: a gate insulating film formed thereon; and a gate electrode formed on the gate insulating film.
【請求項4】第1導電型を有する半導体基体と、該半導
体基体表面に形成されたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁
膜上に形成されたゲート電極と、第1導電型と異なる第
2の導電型を有するソース領域及びドレイン領域とを有
するMOSトランジスタを含む半導体装置において、 上記ソース領域及びドレイン領域はそれぞれ、第1及び
第2の不純物領域を有し、該第1の不純物領域は該第2
の不純物領域よりも不純物濃度が低く、かつ第2の不純
物領域よりも上記ゲート電極近傍まで張り出しており、 更に、上記第1の不純物領域の周囲に形成された、第1
導電型を有する第3の不純物層と、 第1導電型を有し、該第3の不純物層よりも不純物濃度
が高く、該第3の不純物層の下部で、かつ上記MOSトラ
ンジスタの下部全面に形成された第4の不純物層とを有
することを特徴とする半導体装置。
4. A semiconductor substrate having a first conductivity type, a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate, a gate electrode formed on the gate insulating film, and a second electrode different from the first conductivity type. In a semiconductor device including a MOS transistor having a source region and a drain region having a conductivity type, the source region and the drain region each have first and second impurity regions, and the first impurity region is 2
The impurity concentration is lower than that of the first impurity region, and the second impurity region extends closer to the vicinity of the gate electrode than the second impurity region. Further, the first impurity region is formed around the first impurity region.
A third impurity layer having a conductivity type; and a third impurity layer having a first conductivity type, the impurity concentration being higher than the third impurity layer, under the third impurity layer and over the entire lower surface of the MOS transistor. And a fourth impurity layer formed.
【請求項5】第1導電型を有する半導体基板の第1の深
さ領域に、第1導電型を有し、該半導体基板内の不純物
濃度よりも高い濃度を有する第1の半導体層を形成する
ステップと、 該第1の深さよりも浅い第2の深さに、第1導電型を有
し、該第1の半導体層の不純物濃度よりも低い濃度を有
する第2の半導体層を形成するステップと、 該半導体基板表面にゲート絶縁膜を形成するステップ
と、 該ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、 該ゲート電極の形成されていない領域の該半導体基板内
に不純物を導入してソース領域及びドレイン領域を形成
するステップとを有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
5. A first semiconductor layer having a first conductivity type and having a higher concentration than an impurity concentration in the semiconductor substrate is formed in a first depth region of a semiconductor substrate having a first conductivity type. And forming a second semiconductor layer having a first conductivity type and a lower concentration than the impurity concentration of the first semiconductor layer at a second depth shallower than the first depth. Forming a gate insulating film on the surface of the semiconductor substrate; forming a gate electrode on the gate insulating film; and introducing an impurity into the semiconductor substrate in a region where the gate electrode is not formed. Forming a source region and a drain region by performing the method.
【請求項6】第1導電型を有する半導体基板の表面にゲ
ート絶縁膜を形成するステップと、 該ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、 その後、該ゲート電極の下部では該半導体基板の第1の
深さの領域に、該ゲート電極の形成されていない領域の
下部では第1の深さよりも深い第2の深さの領域に、第
1導電型を有し、該半導体基板内の不純物濃度よりも高
い濃度を有する第1の半導体層を形成するステップと、 該ゲート電極の下部では該半導体基板の該第1の深さよ
りも浅い第3の深さに、該ゲート電極の形成されていな
い領域の下部では第2の深さよりも浅い第4の深さ領域
に、第1導電型を有し、該第1の半導体層の不純物濃度
よりも低い濃度を有する第2の半導体層を形成するステ
ップと、 該ゲート電極の形成されていない領域の下部で第4の深
さよりも浅い第5の深さ領域に不純物を導入してソース
領域及びドレイン領域を形成するステップとを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A step of forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor substrate having a first conductivity type; a step of forming a gate electrode on the gate insulating film; A first conductivity type in a first depth region, a second depth region deeper than the first depth below the region where the gate electrode is not formed, and Forming a first semiconductor layer having a concentration higher than the impurity concentration of: forming the gate electrode below the gate electrode at a third depth shallower than the first depth of the semiconductor substrate; A second semiconductor layer having the first conductivity type and having a lower concentration than the impurity concentration of the first semiconductor layer is provided in a fourth depth region shallower than the second depth below the region where the first semiconductor layer is not formed. And forming the gate electrode Forming a source region and a drain region by introducing an impurity into a fifth depth region shallower than the fourth depth below the non-existing region.
【請求項7】第1導電型を有する半導体基板の第1の深
さ領域に、第1導電型を有し、該半導体基板内の不純物
濃度よりも高い濃度を有する第1の半導体層を形成する
ステップと、 該半導体基板表面にゲート絶縁膜を形成するステップ
と、 該ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、 その後、該ゲート電極の形成されていない領域の下部で
は該半導体基板の第1の深さよりも浅い第2の深さ領域
に、該ゲート電極の下部では該第2の深さよりも浅い第
3の深さに、第1導電型を有し、該第1の半導体層の不
純物濃度よりも低い濃度を有する第2の半導体層を形成
するステップと、 該ゲート電極の形成されていない領域の該半導体基板内
に不純物を導入してソース領域及びドレイン領域を形成
するステップとを有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
7. A first semiconductor layer having a first conductivity type and having a higher concentration than an impurity concentration in the semiconductor substrate is formed in a first depth region of a semiconductor substrate having a first conductivity type. Forming a gate insulating film on the surface of the semiconductor substrate; forming a gate electrode on the gate insulating film; and forming a gate electrode on the semiconductor substrate below the region where the gate electrode is not formed. A first semiconductor layer having a first conductivity type in a second depth region shallower than the first depth and a third depth lower than the second depth below the gate electrode; Forming a second semiconductor layer having a concentration lower than the impurity concentration of: forming a source region and a drain region by introducing impurities into the semiconductor substrate in a region where the gate electrode is not formed; Characterized by having Semiconductor device manufacturing method.
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